7. Программируемый логический контроллер.

ПЛК­– это электронная составляющая промышленного контроллера, специализированного устройства, используемого для автоматизации технологических процессов. В качестве основного режима длительной работы ПЛК, зачастую в неблагоприятных условиях окружающей среды, выступает его автономное использование, без серьёзного обслуживания и практически без вмешательства человека. ПЛК являются устройствами реального времени. В отличие от:

• микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия;

• компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый 'машинный' ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т. п.);

• встраиваемых систем — ПЛК изготавливается как самостоятельное изделие, отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

Промышленные контроллеры. Серия I-7188.

На базе устройств серии I-7000 разрабатываются недорогие, гибкие и эффективные решения для самого широкого спектра индустриальных и лабораторных задач. Базовыми процессорными модулями серии являются контроллеры I-7188 и I-7188D . По существу I-7188 – это маленький РС совместимый компьютер. В нем есть процессор АМD 188-40МГц , 256 кбайт SRAM памяти (ОЗУ) , электронный Flash-диск (аналог жесткого диска) объемом 512кбайт, часы реального времени, 4 последовательных порта - то есть почти все необходимые атрибуты обычного компьютера.

В настоящее время I-7188 не имеет себе равных среди РС-совместимых контроллеров по соотношению цена/производительность.

Области его применения могут быть самыми разнообразными. Прежде всего это идеальный удаленный контроллер для управления группой модулей серии I-7000. Вам необязательно подключать модули напрямую к "большому" управляющему компьютеру или дорогостоящему PLC. I-7188 вполне справится с задачей сбора данных от модулей удаленного ввода-вывода и первичной обработкой информации. Кроме того, при помощи контроллера I-7188 и группы модулей можно реализовать очень недорогую автономную замкнутую систему автоматического управления. Контроль и оперативное управление подобной системой очень легко осуществлять с удаленной рабочей станции (АРМ) через последовательный интерфейс. К контроллеру I-7188 можно подключать не только модули удаленного ввода-вывода, но и любые другие устройства: принтеры, модемы, POS-терминалы, другие компьютеры и контроллеры – словом, все, что может обмениваться данными через последовательный порт. Отметим, что I-7188 имеет 4 СОМ-порта (RS-232 и RS-485) , поэтому к разным портам можно присоединять устройства разных типов. Таким образом, Ваша система или отдельный ее сегмент могут иметь довольно сложную конфигурацию и топологию.

Программирование I-7188.

В контроллере "прошита" MiniOS7. Эта операционная система, функционально эквивалентная MS-DOS 6.2 , работает не с жесткого, а с ROM-диска , защищенного от записи. Платой за встроенность операционной системы в контроллер явилось некоторое уменьшение объема пространства на Flash-диске, доступного для программ пользователя (на 23 кбайт). Но зато сразу после включения питания начинается автоматическая загрузка DOS, и контроллер готов к работе.

Разрабатывать программы для контроллера можно на обычном компьютере. Можно использовать обычные языки программирования, такие как С, Pascal, BASIC, то есть все то, что используется для создания программ под DOS. Однако следует помнить, что в контроллере используется процессор AMD 188, поэтому в программе нельзя использовать инструкции процессора 286 и выше. Затем скомпилированную программу следует загрузить во Flash-диск модуля I-7188 . Это делается после подключения контроллера через СОМ 4 к любому последовательному порту обычного компьютера при помощи специальной утилиты, поставляемой в комплекте с контроллером. Если на компьютере запустить специальную терминальную программу из числа поставляемых в комплекте, то монитор и клавиатура компьютера становятся устройствами ввода-вывода информации для I-7188 (т.е. консолью). Отладку программ на контроллере можно производить и без перезаписи содержимого Flash-диска . Для этого можно использовать виртуальный диск, создаваемый в ОЗУ контроллера с помощью специального драйвера, поддерживаемого MiniOS7.

Однако не у всех имеется возможность и желание писать собственные программы на обычных алгоритмических языках, особенно при необходимости реализации достаточно сложных алгоритмов обработки информации и реализации функций управления. Реальной альтернативой этому является специальный класс программ (SoftLogic- и SCADA-системы) , дающий возможность облегчить жизнь пользователю. Одной из подобных программ, разработанных нами специально для работы со всеми модулями серии I-7188, является пакет GoodHelp 2.0 .

8. RS-232 .

Это используемый в телекоммуникациях стандарт последовательной асинхронной передачи двоичных данных между терминалом и коммуникационным устройством.

RS-232 — интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстоянии до 15 метров. Информация передается по проводам цифровым сигналом с двумя уровнями напряжения. Логическому "0" соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической "1" отрицательное (от -5 до -15 В для передатчика).

Назначение.

Интерфейс RS-232- был разработан для простого применения, однозначно определяемого по его названию: «Интерфейс между терминальным оборудованием и связным оборудованием с обменом по последовательному двоичному коду».

Чаще всего используется в промышленном и узкоспециальном оборудовании, встраиваемых устройствах. Присутствует на несколько устаревших стационарных персональных компьютерах, в современных чаще всего доступен через дополнительный контроллер/преобразователь (как правило, RS-232 не ставят на портативных компьютерах - на ноутбуках, нетбуках, КПК и т. п.).

Принцип работы. По структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает.Данные передаются пакетами по одному байту (обычно 8 бит).

Вначале передаётся стартовый бит, противоположной полярности состоянию незанятой (idle) линии, после чего передаётся непосредственно кадр полезной информации, от 5 до 8 бит.

Увидев стартовый бит, приемник выжидает интервал T1 и считывает первый бит, потом через интервалы T2 считывает остальные информационные биты. Последний бит — стоповый бит (состояние незанятой линии), говорящий о том, что передача завершена. Возможно 1, 1,5 или 2 стоповых бита.

В конце байта, перед стоп битом, может передаваться бит чётности (parity bit) для контроля качества передачи. Он позволяет выявить ошибку в нечетное число бит (используется, так как наиболее вероятна ошибка в 1 бит).

9. RS-485 

Это стандарт физического уровня для асинхронного интерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа «общая шина» .

Стандарт приобрел большую популярность и стал основой для создания целого семейства промышленных сетей широко используемых в промышленной автоматизации.

В стандарте RS-485 для передачи и приёма данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов. Разница напряжений между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности — ноль.

Стандарт RS-485 оговаривает только электрические и временные характеристики интерфейса.

Стандарт RS-485 не оговаривает:

• параметры качества сигнала (допустимый уровень искажений, отражения в длинных линиях);

• типы соединителей и кабелей;

• гальваническую развязку линии связи;

• протокол обмена.

Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485

• До 32 приёмопередатчиков в одном сегменте сети.

• Максимальная длина одного сегмента сети: 1200 метров.

• Только один передатчик активный.

• Максимальное количество узлов в сети — 256 с учётом магистральных усилителей.

• Тип приёмопередатчиков — дифференциальный, потенциальный. Изменение входных и выходных напряжений на линиях A и B: Ua (Ub) от −7В до +12В (+7В).

• Требования, предъявляемые к выходному каскаду: — выходной каскад представляет собой источник напряжения с малым выходным сопротивлением, |Uвых|=1,5:5,0В (не <1,5В и не >6,0В);

• состояние логической «1»: Ua больше Ub (гистерезис 200мВ) — MARK, OFF;

• состояние логического «0»: Ua меньше Ub (гистерезис 200мВ) — SPACE, ON (производители микросхем - драйверов, часто выбирают намного меньшие значения, гистерезис от 10 мВ^[1][2]);

• выходной каскад должен выдерживать режим короткого замыкания, иметь максимальный выходной ток 250мА, скорость нарастания выходного сигнала 1,2В/мкс и схему ограничения выходной мощности.

• Требования, предъявляемые к входному каскаду: — входной каскад представляет собой дифференциальный вход с высоким входным сопротивлением и пороговой характеристикой от −200мВ до +200мВ;

• допустимый диапазон входных напряжений Uag (Ubg) относительно земли (GND) от −7В до +12В;

• входной сигнал представлен дифференциальным напряжением (Ui+0,2В) и более;

• уровни состояния приёмника входного каскада — см. состояния передатчика выходного каскада.