Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Экзаменационный Билет № 1
Одной из главных особенностей встроенных систем, делающие возможным создание сложных систем управления на базе микроконтроллеров, является возможность объединять отдельные устройства, управляемые микроконтроллерами в единую сеть, позволяющую отдельным элементам сети обмениваться информацией и влиять на поведение других элементов сети. Это делает возможным, например, объединить в одну сеть несколько контроллеров обрабатывающих данные, поступающие от разнообразных датчиков и других контроллеров, контроллеры управления исполнительными органами, контроллеры ввода вывода и т.д. Как результат, разработчики получили возможность использовать для создания систем управления набор специализированных микроконтроллеров, объединенных в единую вычислительную сеть, вместо использования одного универсального микроконтроллера, что позволяет снизить стоимость готовой системы. В подобной микроконтроллерной сети каждый отдельный микроконтроллер, отвечает за отдельную функцию системы и управляется отдельной программой, что позволяет упростить разработку сложных систем. Кроме всего прочего, в ряде случаев, распределенные микроконтроллерные управляющие системы, большей производительностью и скорость реакции всей системы в целом, а так же появляется возможность наращивания мощности системы путем добавления новых элементов сети или замены микроконтроллеров, ограничивающих скорость работы системы на более мощные микроконтроллеры без внесения серьезных изменений.
2. Токовый сигнал диапазона 4-20 мА.
Широкое распространение получил цифровой протокол HART. Этот открытый стандартный гибридный протокол двунаправленный связи предусматривает передачу цифровой информации поверх стандартного аналогового сигнала 4-20 мА. Самый распространённый стандарт представлен аналоговый сигнал в виде тока с диапазоном измерения от 4…20мА где, 4 мА соответствует минимальному уровню сигнала, а 20мА максимальному. Например, при измерений 0 до 10 бар, то 8 бар будет соответствовать 16,8 мА.
Экзаменационный Билет № 2
Для СУ на базе ПК преимущественные недостатки:1)возникает необходимость оснащения ПК дополнительными устройствами позволяющими подключать к ним ТО и соответственно преобразователи сигнала; 2) в большинстве случаев однажды настроенный компьютер на управления конкретными ТО длительное время не требует вмешательство операторов и поэтому нет необходимости таких компонентов, как дисплей, приводы дисков и т.д.; 3) Принцип управления из единого центра подразумевает наличие общего алгоритма управления что отрицательно может сказаться в процессе модернизации отдельных составных ТО при непрерывного ТП. Для устранения вышеуказанных недостатков применение ПК в СУ ТО было разработано технологическое устройство микроконтроллер.
2. Входные соединения и защита входных цепей ПЛК от внешних повреждений.
Внутренние схемы компьютера обычно работают при напряжении питания 5 В постоянного тока. Внешние устройства (соленоиды, электродвигатели, концевые выключатели и т. д.) работают при напряжениях до 110 В переменного тока. Смешение этих двух напряжений может вызвать серьезные и, возможно, неустранимые повреждения электронных устройств ПЛК. Менее очевидные проблемы могут возникнуть из-за электрических «помех», создаваемых внутри ПЛК скачками напряжения всигнальных линиях или токами нагрузки в нейтральном проводе источника переменного тока или обратном проводе источника постоянного тока. Определенныепроблемы могут также возникнуть из-за разных потенциалов заземления корпуса ПЛК и внешнего объекта управления.
Было бы разумным отделить источник питания объекта от источника питания ПЛК некоторым электрическим барьером, как показано на рис. 1.15. Это гарантирует, что что бы ни случилось на стороне объекта, оно не окажет негативного влияния на ПЛК. Даже повреждение кабеля, вызывающее попадание 415 В переменного тока на вход постоянного тока, приведет всего лишь к выходу из строя входной платы; сам же ПЛК (и остальные платы) от этого не пострадает.
Рис. 1.15. Защита ПЛК от внешних повреждений
Экзаменационный Билет № 3
Структура промышленного контроллера
Для управления технологическим оборудованием микроконтроллеры устанавливаются на платы с разъемами для подключения технологических объектов и локальной вычислительной сети. В некоторых случаях для увеличения функциональных возможностей микроконтроллеру прида-ются дополнительные интегральные схемы электронной памяти, которые также помещаются на этой же плате. В этом случае такую плату называют промышленным кон-троллером (ПК).
Современные промышленные контроллеры при ма-лых габаритах плат (порядка 60 x 90 мм) имеют от 10 до 24 каналов аналого-цифровых преобразователей, 7-10 тайме-ров, от 1 до 32 устройств формирования сигналов с широт-но-импульсной модуляцией, сетевой CAN-контроллер для подключения промышленного контроллера к локальной вычислительной сети, до двух последовательных каналов передачи информации, от 23 до 110 линий ввода/вывода цифровой информации. Время выполнения одной команды в микроконтроллере колеблется от 80 до 500 не при такто-вой частоте 20 МГц.
Стоимость одного промышленного контроллера в настоящее время колеблется в пределах от 50 до 500$.
Выпуском микроконтроллеров и промышленных контроллеров занимаются такие известные фирмы, как MOTOROLA, MICROCHIP, MITSUBISHI, HITACHI, SIE-MENS, PHILIPS и др.
Структурная схема ПК, представлена на рис. 1.1. В нее входят следующие устройства:
- генератор тактовых импульсов (ГТИ), предназна-ченный для формирования многофазной последовательно-сти импульсов, обеспечивающих тактирование работы МК и внешних магистралей;
Рисунок 1.1 – Структура ПК
- центральный процессор (ЦП), обеспечивающий выполнение основных логических и арифметических опе-раций над информацией, характеризующей текущее состо-яние технологического оборудования, с последующей выработкой управляющих сигналов на базе заранее разра-ботанного алгоритма управления;
- аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преоб-разующий аналоговые электрические сигналы, поступаю-щие с соответствующих датчиков физических величин технологического оборудования, в цифровую форму;
- контроллер прерываний (КП), служащий для реа-лизации различных дисциплин обслуживания источников информации;
- каналы широтно-импульсной модуляции (К ШИМ), позволяющие осуществлять плавное изменение напряжения или тока на нагрузке, за счет подачи на нее последовательности импульсов с различной частотой и длительностью. Выбирая частоту следования импульсов и их длительность в соответствии с параметрами нагрузки, возможно получать на нагрузке непрерывные значения напряжения или тока заданной величины или с заданным законом изменения их во времени;
- внутреннее оперативное запоминающее устройство (В ОЗУ), обеспечивающее временное хранение промежу-точных результатов обработки информации и отлаживае-мых управляющих программ. В нем также располагаются некоторые устройства центрального процессора;
- последовательный канал связи (ПКС), соединяющий МК с персональным компьютером в режиме ввода и отладки управляющей программы;
- CAN-контроллер (CAN-к), обеспечивающий под-ключение ПК к локальной вычислительной сети (ЛВС);
- блок таймеров (БТ), обеспечивающий работу МК в реальном масштабе времени;
- контроллер системной шины (КСШ), обеспечива-ющий связь МК с внешними шинами и внешней памятью;
- внутренняя шина МК (ШМК), включающая сов-мещенную системную шину адреса, данных и управления, обеспечивает информационную связь между всеми устрой-ствами МК;
- шина ПК (ШПК), дающая возможность обеспечить связь МК с технологическим оборудованием и внешней памятью;
- разъемы пользователя (РП), представляющие собой устройства для подсоединения электрических линий связи ПК с технологическим оборудованием;
- внешняя память (ВП), предназначенная для расши-рения функциональных возможностей МК;
- технологическое оборудование (ТО).
2. Входная плата постоянного тока.
Вход по постоянному току можно организовать так, как показано на рис. 1.16 (б). Если кнопка нажата, через диод D1 будет протекать ток, заставляя TR1 открыться и пропускать сигнал к внутренней логике ПЛК. Светодиод D2 используется в качестве обнаружителя неисправности и указывает, когда входной сигнал присутствует. Такие индикаторы имеются почти на всех входных и выходных платах ПЛК. Резистор R служит для установки диапазона напряжения входного сигнала. Входные платы постоянного тока обычно рассчитаны на один из трех диапазонов напряжения: 5 В (для ТТЛ), 12-24 В, 24-50 В.
Рис. 1.16. Оптическая изоляция входов
Экзаменационный Билет № 4
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) представляет собой устройства, предназначенные для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд на индикацию управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в локальных и распределенных системах управления в соответствии с заданной программой.
Первоначально они предназначались для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах - реле, счетчиках, таймерах, элементах жесткой логики.
Типичный ПЛК представляет собой блок, имеющий определенный набор выходов и входов, для подключения датчиков и исполнительных механизмов (рисунок 1.2). ПЛК контролирует состояния входов и вырабатывает определенные последовательности программно заданных действий, отражающихся в изменении состояния выходов.
Логика управления описывается программно на основе микрокомпьютерного ядра. Абсолютно одинаковые ПЛК могут выполнять совершенно разные функции. Причем для изменения алгоритма работы не требуется каких-либо переделок аппаратной части. Аппаратная реализация входов и выходов ПЛК ориентирована на сопряжение с унифицированными приборами и мало подвержена изменениям.
Рисунок 1.2 – Принцип работы ПЛК
Задачей прикладного программирования ПЛК является только реализация алгоритма управления конкретной машиной.
ПЛК предназначен для работы в режиме реального времени в условиях промышленной среды и должен быть доступен для программирования неспециалистом в области информатики.
Изначально ПЛК предназначались для управления последовательными логическими процессами, что и обусловило слово «логический» в названии ПЛК. Современные ПЛК помимо простых логических операций способны выполнять цифровую обработку сигналов, управление приводами, регулирование, функции операторского управления и т. д.
2. Входная плата переменного тока.
На рис. 1.16 (в) показана возможная входная цепь для сигнала переменного тока. Мостовой выпрямитель используется для преобразования этого сигнала в пульсирующий сигнал с постоянной составляющей. Резистор R2 и конденсатор С1 действуют как фильтр (с постоянной времени около 50 мс), чтобы сгладить сигнал, поступающий на логику ПЛК. Неоновая лампа LP1 служит в качестве индикатора наличия входного сигнала (а следовательно, и обнаружителя неисправности), а с помощью резистора R1 устанавливается диапазон напряжения.
Экзаменационный Билет № 5
Впервые ПЛК были применены в США для автоматизации конвейерного сборочного производства в автомобильной промышленности GeneralMotors (1969 г.).
В конце 1960-х гг. компания GeneralMotors, производитель американских автомобилей, заинтересовалась применением компьютеров для замены релейной программы, используемой при управлении сборкой автомобилей на своих заводах. В 1969 г. она разработала требования к промышленному компьютеру.
Две компании, BedfordAssociates (позже получившая название Modicon) и AllenBradley, независимо друг от друга откликнулись на требования GM. Каждая компания разработана компьютерную систему, которая имела некоторое сходство с сегодняшними промышленными мини-компьютерами.
Собственно компьютер, называемый центральным процессором, был проектирован так, чтобы быть способным работать в промышленных условиях, и связывался с внешним миром с помощью стоек, в которых можно было вмонтировать входные или выходные платы. В этих первых машинах, по сути, было четыре различных типа плат:
1. Плата дискретного входа постоянного тока (DC).
2. Плата дискретного выхода постоянного тока (DC).
3. Плата дискретного входа переменного тока (АС).
4. Плата дискретного выхода переменного тока (АС).
Каждая плата должна была принимать 16 входных сигналов или образовывать 16 выходных сигналов. Таким образом, стойка с восемью платами могла быть связана со 128 устройствами. Существенно, что размещение плат определялось самим пользователем, что позволяло добиться большой гибкости.
Сегодня ПЛК работают в энергетике, в области связи, в химической промышленности, в сфере добычи, транспортировки нефти и газа, в системах обеспечения безопасности, в коммунальном хозяйстве, используются в автоматизации складов, в производстве продуктов питания и напитков, на транспорте, в строительстве и т.д.
Реально сфера применения ПЛК даже шире сферы применения персо-нальных компьютеров. Хотя слава ПЛК значительно меньше. Их работа происходит как бы «за сценой» и незаметна для большинства людей.
Один дискретный выход ПЛК способен коммутировать один электрический сигнал. Также как и дискретный вход, с точки зрения программы это один бит информации, принимающий состояния ИСТИНА или ЛОЖЬ.
Нагрузкой дискретных выходов могут быть лампы, реле, соленоиды, силовые пускатели, пневматические клапаны, индикаторы и т.д. Многие сложные приборы коммутации и регулирования оснащаются управляющими дискретными выходами.
Простейший дискретный выход ПЛК выполняется в виде контактов реле. Такой выход достаточно удобен в применении и прост. Однако он обладает характерными недостатками реле - ограниченный ресурс, низкое быстродействие, разрушение контактов при работе на индуктивную нагрузку. Альтернативным решением дискретного выхода является электронный силовой элемент.
Практика эксплуатации доказала нецелесообразность сосредоточения в корпусе ПЛК большого числа силовых коммутирующих элементов. Оптимальным решением является установка силовых коммутирующих приборов максимально близко к нагрузке.
Экзаменационный Билет № 6
Основные производители данной продукции: ABB (распространяющая также контроллерные средства фирм BailyControls и Gartman&Braun), Emerson (бывшая Fisher-Rosemount), GeneralElectricFanucAutomation, Foxboro, Honeywell, MetsoAutomation (поглотила фирму DamaticAutomation), MooreProducts, Omron, RockwellAutomation, Siemens, Yokogawa, SchneiderAutomation и др. Всего порядка 15 фирм, каждая из которых предлагает от двух до пяти контроллерных средств разных классов.
Около 20 зарубежных производителей меньшего масштаба имеют российских дилеров, внедряющих их контроллерные средства на российских предприятиях (КоуоElectronics, Tornado, Triconex, PEP, Trey, ControlMicrosystems, GF PowerControls и др.).
Более 20 российских предприятий конкурируют с зарубежными производителями в разных классах контроллерных средств ("Автоматика", ДЭП, "Импульс", "Инсист Автоматика", "Интеравтоматика", "Квантор", НИИтеплоприбор, "НВТ-Автоматика", ПИК "Прогресс", "Саргон", "Системотехника", ТЕКОН, "Электромеханика", ЭМИКОН и др.).
Поскольку российские предприятия комплектуют контроллерные средства зарубежными микропроцессорами,стандартными сетями, типовым системным и прикладным программным обеспечением, то продукция отечественного производства оказывается вполне конкурентоспособной по сравнению с импортными аналогами. К сожалению, при этом ее стоимость также становится сопоставимой с зарубежными изделиями.
2. Выходная плата с общим источником питания.
При необходимости управления сильноточными нагрузками применяются выходные платы или выносные устройства коммутации.
Выходные платы также нуждаются в некотором изолирующем барьере, чтобы ограничить ущерб от неизбежных неисправностей на стороне объекта и исключить электрические помехи, нарушающие работу процессора. Помехи на выходе могут создать более серьезные проблемы из-за больших значений токов, управляемых платами, и из-за того, что нагрузки часто имеют индуктивный характер (например, соленоиды и обмотки реле).
Существуют два основных типа выходных плат. На рис. 5.4 восемь выходов питаются от общего источника, расположенного рядом с корпусом ПЛК (но отдельно от источника питания самого ПЛК).
Такое размещение является наиболее простым и дешевым. Каждый выход имеет собственный отдельный плавкий предохранитель на плате и предохранитель общей цепи. Система должна быть спроектирована таким образом, чтобы повреждение, скажем, в нагрузке 3 вызывало срабатывание плавкого предохранителя FS3, но не отключало питание всей платы и, следовательно, не влияло на остальные выходы.
Рисунок 5.4 – 8-канальная выходная плата
Экзаменационный Билет № 7
Комплект обеспечивающий нормальную работу ПК, включает в себя аппаратные и программные средства. Конструктивно контроллеры подразделяют на: малоблочные, модульные, распределенные. Малоблочные или одноплатные ПЛК имеют фиксированный набор входов-выходов. В модульных контроллерах модули входов-выходов устанавливаются в разном составе и количестве в зависимсти от требуемой конфигурации так достигается минимальная аппаратная избыточность. В распределяемых системах модули или даже отдельные входы- выходы, образующие единую систему управления, могут быть разнесены на значительные расстояния, еще одним вариантом построения ПЛК является мезонинная технология. Все силовые цепи, устройства защиты контроллера выполняются на несущей плате. Процессорное ядро контроллера, включающие систему исполнения выполнена на отдельной сменной плате в результате появляется возможность составлять несколько комбинации процессорного ядра, и разных силовых плат без необходимости корректировки программного обеспечения. При необходимости процессор можно заменить в готовой системе.
2. Выходная плата с раздельными источниками питания.
Часто ПЛК должен управлять выходами, имеющими собственные отдельные источники питания. Типичным примером является центр управления электродвигателями, где каждое пусковое устройство имеет отдельный внутренний источник питания напряжением 110 В, которое формируется от шины напряжением 415 В. В данном случае плата, изображенная на рис. 5.5, не может быть использована без дополнительно введенных реле (управляемых ПЛК).
Рисунок 5.5 –Выходная плата с раздельными источниками питания
Изолированная выходная плата, изображенная на рис. 5.5, имеет отдельные выходы, каждый с собственной защитой, и действует просто как переключатель. Она может быть соединена непосредственно с любой цепью на выходе. Недостатком такой платы является то, что она более сложная (два соединения на каждый выход); более сложной становится также проблема защиты и безопасности. Восьмиканальная изолированная выходная плата, например, должна на своих клеммах иметь напряжение от восьми различных источников.
Экзаменационный Билет № 8
К негативным факторам, определяющим промышленную среду, относятся: температура и влажность, удары и вибрация, коррозионно-активная газовая среда, минеральная и металлическая пыль, электромагнитные помехи. Перечисленные факторы, весьма характерные для производственных условий, обусловливают жесткие требования, определяющие схемотехнические решения, элементную и конструктивную базу ПЛК. В процессе серийного производства ПЛК обязательным является технический прогон готовых изделий, включающий климатические, вибрационные и другие испытания.
ПЛК — это конструктивно законченное изделие, физическое исполнение которого определяется требуемой степенью защиты, начиная от контроллеров в легких пластиковых корпусах, предназначенных для монтажа в шкафу, и до герметичных устройств в литых металлических корпусах, предназначенных для работы в особо жестких условиях.
Корпуса предназначены для зашиты ПЛК от воздействия окружающей среды (главным образом от пыли и влаги), от вмешательства неквалифицированных работников и для защиты обслуживающего персонала от источников высокого напряжения. Защита, обеспечиваемая заключением устройств в корпус, обозначается числом IР (от англ. IngressProtection - защита от доступа). Это двузначное число, первая цифра которого относится к защите от твердых объектов, а вторая к защите от жидкостей. Чем больше число IP, тем лучше защита. Некоторым числам IP соответствуют часто используемые названия, но они не имеют официального признания:- IP22 – каплезащищенный;IP54 - пылезащищенный;IP55 - защищенный от непогоды; IР57 – водонепроницаемый В большинстве промышленных применений используется IP55.
2. Особенности программирования ПЛК.
ПЛК функционирует циклически — чтение входов, выполнение прикладной программы и запись выходов. В результате прикладное программирование для МЭК ПЛК существенно отличается от традиционной модели, применяемой при работе на языках высокого уровня ПК. Рассмотрим в качестве иллюстрации простейшую задачу: необходимо запрограммировать мерцающий световой индикатор. Очевидно, что алгоритм должен быть примерно такой:
1) включить выход;
2) выдержать паузу;
3) выключить выход;
4) выдержать паузу;
5) переход к шагу 1 (начало программы);
6) конец программы.
Реализованная по этому алгоритму программа для ПЛК работать не будет. Во-первых, она содержит бесконечный цикл. Весь код прикладной программы выполняется от начала и до конца в каждом рабочем цикле. Любая прикладная программа ПЛК является частью рабочего цикла и должна возвращать управление системе исполнения. Поэтому шаг 5 «переход на начало программы» лишний.
Если в нашем алгоритме удалить «переход на начало», программа будет работать. Хотя и не так, как задумано. Выход всегда будет оставаться в выключенном состоянии, поскольку физически установка значений выходов производятся по окончании прикладной программы один раз. Промежуточные изменения значений выходов не отображаются на аппаратные средства. Конечно, значение переменной будет изменяться многократно, но определяющим выход станет только последнее значение.
Что еще плохо для ПЛК в данном алгоритме, так это задержка времени. Вполне вероятно, что, кроме мерцания одним выходом, ПЛК должен будет выполнять еще и другую работу. То есть программу необходимо будет дополнять. Но если контроллер занят ожиданием, то в данном алгоритме это означает, что ничего иного он делать не сможет. Значит, выдержку времени необходимо организовать иначе. Достаточно засечь время и заняться другими делами, контролируя периодически часы. Здесь нет ничего особенного. Так поступает обычно и большинство людей в ожидании назначенного часа.
С учетом приведенных соображений алгоритм мерцающего индикатора для ПЛК должен быть таким:
1. Проверить таймер, если время паузы вышло, то:
а. Инвертировать выход (включить, если выключен, и наоборот); "
б. И начать отсчет новой паузы;
2. Конец программы.
Несмотря на описанные сложности, алгоритм получился в итоге проще. Так и должно быть. Технология ПЛКК специально ориентирована на подобные задачи.
Чтобы писать хорошие программы для ПЛК, нужно научиться думать определенным образом. Секрет состоит в том, чтобы представлять себе контроллер не как машину, последовательно выполняющую команды программы, а как конечный автомат.
Экзаменационный Билет № 9
1. Что такое softPLC. Контроллеры класса softPLC представлены несколькими линейками, в числе которых I-7188, I-8000, WINcon -8000, ADAM. PC совместимые контроллеры, отличаются от классических ПЛК тем, что в них большинство функции, которые у ПЛК решаются на аппаратном уровне, могут выполнятся с помощью программного обеспечения. Неоспоримыми достоинствами данных контроллеров являются: невысокая цена аппаратных средств, использование открытых протоколов, которое позволяет интегрировать в одну систему устройства широкого спектра производителей; Простата программирования и доступность широкого спектра программного обеспечения.
2. Что регламентирует стандарт IEC 61131.
Технологический язык программирования стандарта IEC-61131 представляет собой процедурный язык с элементами проблемной ориентированности, специализированной под исполнение в определенной сфере деятельности.
В сфере автоматизации технологические языки программирования специфицированы стандартом IEC-61131-3, так же известного как МЭК 61131.
Целью технологического языка программирования является предоставление возможности непрофессиональному программисту, а чаще инженеру АСУТП, создавать алгоритмы в своей сфере деятельности. Особо развитые технологические языки программирования и вовсе сводят этот процесс к конфигурированию.
Первым вариантом технологического языка в сфере автоматики был язык LadderLogic ориентированный на инженеров электриков. Он позволял программировать условные и безусловные переходы с помощью традиционных для релейных схем обозначений. Собственно релейные схемы и послужили прообразом этого языка.
На сегодняшний день стандартом IEC-61131 описан синтаксис и семантика 5 технологических языков программирования ПЛК. Срединих: SFC (Sequential Function Chart), FBD (Function Block Diagram), LD (Ladder Diagram), IL (Instruction List) и ST (Structured Text). Эти технологические языки программирования достаточно известны за 30-летний срок их использования в сфере автоматизации промышленных объектов.
Среди технологических языков программирования стандарта IEC-61131 выделяют:
1. LadderDiagram – это графический язык программирования. Он представляет собой стандартный вариант класса языков релейно-контактных схем. Логические выражения в языке используются в виде реле, которые широко использовались в сфере автоматизации в 60-х годах. Исходя из ограниченности элементов, язык дополнили дополнительными средствами (таймеры, счетчики).
2. InstructionList – текстовый язык программирования низкого уровня схожий с Assembler. В некоторых моделях ПЛК SIEMENS IL полностью повторяет Assembler. В рамках IEC-61131 этот язык не привязан к архитектуре процессора.
3. StructuredText – это текстовый язык высокого уровня общего назначения. По синтаксису он схож с Pascal. Самостоятельного значения этот язык почти не имеет, поскольку функционал сильно сокращен. Используется ST совместно с SFC.
4. FunctionBlockDiagram – графический язык, по своей сути схожий с LD. Вместо реле использует функциональные блоки, схожие с микросхемами. Считается, что идеология FBD заключается в переносе идеи релейно-контактных схем на новую элементную базу.
5. SequentialFunctionChart – графический язык, который используют для описания алгоритма в виде набора связанных параметров шага (step) и перехода (transition).
Тут шаг – набор операций над переменными, переход – набор условий определяющих передачу управления следующей паре шаг-переход.
По внешнему виду программа на языке SFC похожа на блок-схему алгоритмов. SFC — не самостоятельный язык, поскольку, у него нет способов для описания шагов и переходов. Их описывают другими языками стандарта. Однако, SFC имеет огромный потенциал для распараллеливания алгоритмов.
Все описанные технологические языки программирования стандарта IEC-61131 используются ведущими фирмами разработчиками ПЛК и имеют историю использования. Они распространены у производителей во многих модификациях.
Экзаменационный Билет № 10
Степени защиты от пыли и влаги.
Cогласно DIN 40050, EN 60529, IEC 529.
В соответствии с международными стандартами, электрическое оборудование изготавливается с различными степенями защиты от внешних воздействий, которые идентифицированы международными символами (IP = Международная Защита). Сокращение "IP" сопровождается номером (числом) с двумя цифрами.
Первая цифра - степень защиты от механических повреждений (проникновения твердых предметов).
Вторая цифра обозначает степень защиты от проникновения влаги.
Защита не предусмотрена, если цифра заменена символом "x".
|
Первая цифра: Защита от механических повреждений |
||
|
IP 0x |
- |
Нет защиты |
|
IP 1x |
Защита от проникновения предметов > 52,5 мм |
|
|
IP 2x |
Защита от проникновения предметов > 12,5 мм |
|
|
IP 3x |
Защита от проникновения предметов > 2,5 мм |
|
|
IP 4x |
Защита от проникновения предметов > 1 мм |
|
|
IP 5x |
Частичная защита от пыли (не проникает в количестве, которое может помешать работе устройства) |
|
|
IP 6x |
Полная защита от пыли (пыленепроницаемость) |
|
|
Вторая цифра: Защита от попадания влаги |
||
|
IP x0 |
- |
Нет защиты |
|
IP x1 |
Защита от вертикально падающих капель воды |
|
|
IP x2 |
Защита от падающих капель воды, с углом отклонения до 15 градусов |
|
|
IP x3 |
Защита от падающих капель воды, с углом отклонения до 60 градусов |
|
|
IP x4 |
Защита от водяных брызг в любом направлении |
|
|
IP x5 |
Защита от водяных струй в любом направлении |
|
|
IP x6 |
Защита от водяных потоков или сильных струй |
|
|
IP x7 |
Защита при частичном (или кратковременном) погружении в воду |
|
|
IP x8 |
Защита при полном (или длительном) погружении в воду |
2. Язык программирования IL. . Язык программирования IL.
Язык программирования (IL) InstructionList – он же список инструкций, одна из составных частей стандарта IEC-61131.
InstructionList представляет собой текстовый язык программирования низкого уровня. IL по своей сути очень схож с Assembler, а для некоторых контроллеров полностью повторяет его. К конкретной архитектуре процессора InstructionList не привязан.
IL позволяет описывать функции, функциональные блоки и программы, а также шаги и переходы в языке SFC. Одним из ключевых преимуществ InstructionList является его простота и возможность добиться оптимизированного кода для реализации критических секторов программ. Особенности IL делают его неудобным для описания сложных алгоритмов с большим количеством разветвлений.
Основа языка программирования InstructionList, как и в случае Assembler, это переходы по меткам и аккумулятор. В аккумулятор загружается значения переменной, а дальнейшее выполнение алгоритма представляет собой извлечение значения из аккумулятора и совершение над ним операций.
Экзаменационный Билет № 11
1.Опишите преимущества управления с помощью ПЛК.
Любая система управления, начиная с концепции и заканчивая работающим комплексом, проходит через четыре этапа. На каждом из них ПЛК обеспечивает конкретные преимущества. Первым этапом является проектирование: здесь исследуется объект управления и определяется стратегия управления. В обычных системах проектирование должно быть выполнено до того как начнется создание. В системах с ПЛК все, что необходимо на данном этапе, это ориентировочные предположения относительно размеров машины и требований к входным/выходным платам(сколько входов и выходов должен иметь ПЛК.) На этом этапе входные и выходные платы дешевы, поэтому можно предусмотреть их некоторый избыток на предмет неизбежных упущений и будущего расширения системы. Следующим этапом является создание. В обычных системах каждая работа выполняется «одноразово» с присущими такому методу задержками и затратами. Система с ПЛК образуется просто путем объединения стандартных блоков. На этапе начинается написание программ для ПЛК(или по крайней мере, детализируется программная спецификация). Следующий этап – установка. Это дополнительное и дорогостоящие занятие, поскольку производится коммутация датчиков, исполнительных устройств, концевых выключателей и средств управления оператора. Наконец, наступает время ввода в эксплуатацию, и здесь преимущества, обеспечиваемые ПЛК, наиболее ощутимы. Ни одна система не начинает работать с первого раза. Исправление ошибок в обычной системе связано с затратами времени и средств. Если разработчик системы с ПЛК предусмотрен резервный объем памяти, резервные входные/выходные платы и несколько резервных жил многожильного кабеля, то большинство изменений может быть сделано быстро и с небольшими затратами. Дополнительное преимущество состоит в том, что все изменения записывается в программе ПЛК, при вводе в эксплуатацию они не остаются неучтенными, как это бывает в обычных системах. Существует еще один пятый этап –обслуживание, наступающий после того, как объект управления начинает выполнять свои функции. Всем объектам присущи неисправности и большинство ихимеет склонность значительную часть времени работать в режиме когда возможны те или иные отказы. Системы с ПЛК обладают очень мощным средство диагностики отказов.
Язык программирования ST.
Язык программирования StructuredText – это одна из составных частей стандарта IEC61131-3 и представляет собой текстовый язык программирования высокого уровня. StructuredText в некой степени имеет схожесть с известными Pascal и Basic, что делает его очень удобным инструментом программирования ПЛК для программистов не знакомых со спецификой FBD, LD, SFC, IL.
StructuredText идеален для описания алгоритмов, которые содержат сложные математические вычисления или разветвленную структуру. К тому-же, ST позволяет более компактно описывать алгоритмы, по сравнению с графическими языками.
Преимущества языка программирования ST:
StructuredText содержит в себе уйму конструкций, которые позволяют присваивать значения переменным, вызывать функции и функциональные блоки, описания условных переходов, операторов, итерационных процессов.
Структурированный текст, они же ST содержит в себе следующие специфические конструкции:
Экзаменационный Билет № 12
1)Четыре этапа построения системы управления на ПЛК.
2. Язык программирования LD.
Язык программирования LD (LadderDiagram) – он же, язык релейно-контактной логики, является составной частью стандарта IEC-61131.
LadderDiagram предназначен для программирования ПЛК. Синтаксис языка и его главные особенности схожи с релейными схемами. Собственно, для написания логических схем в замену громоздким релейным шкафам язык программирования LD и был введен в использование. Подобные схемы были распространены на конвейерах по сборке автомобилей и при переводе на новую элементную базу в виде ПЛК обрели новую жизнь. Именно ориентация на инженеров автоматизации, не глубоко знакомых с сложными языками программирования, а так же наглядный интерфейс логики работы контроллера сделала LadderDiagram одним из самых используемых языков программирования ПЛК.
В силу своей простоты LadderDiagram не подойдет для описания громоздких алгоритмов, поскольку он не поддерживает подпрограммы, функции и инкапсуляцию. Это несколько затрудняет использование LD и сужает сферу задач для его применения.
Программа на LadderDiagram имеет вид визуально имеет вид как электрическая цепь с замкнутыми и разомкнутыми контактами. Наличие или отсутствие тока соответствует результату логической операции (true — ток есть; false — ок не течет).
Элементами LD выступают контакты. Различаются нормально замкнутые и нормально разомкнутые контактные элементы.
Для выполнения арифметических и прочих операций LadderDiagram дополняется специализированными функциональными блоками. Каждая конкретная версия LCADA-конфигураторадля каждого конкретного ПЛК имеет свой набор расширенных блоков.
Экзаменационный Билет № 13
1)Интеграция ПЛК в систему управления.
Контроллеры традиционно работают в нижнем звене АСУ предприятие – систем, непосредственно связанных с технологией производства. ПЛК обычно является первым шагом при построении систем АСУ. Это объясняется тем, что необходимость автоматизации отдельного механизма или установки, всегда наиболее очевидно. Она быстро дает экономический эффект, улучшает качество производства, позволяет избежать физически тяжелой и рутинной работы. Контроллеры по определению созданы именно для такой работы. Благодаря продуктивному развитию средств сетевой интеграции появилась возможность создания распределяемых систем управления. В распределяемых системах каждый ПЛК решает локальную задачу. Задача синхронизации управления выполняется компьютерами среднего звена АСУ. Распределение системы выигрывает по надежности, гибкости, монтажа и в простате обслуживание. Здесь появляются сети обладающие рядом специфических требовании. В целом это требования аналогичные к ПЛК.
Интеграция PLC в систему управления предприятием (Рис.1):
2. Язык программирования FBD.
Язык программирования FBD.
Язык программирования FBD (FunctionBlockDiagram) является составной частью стандарта IEC-61131 и так же входит в стандарт IEC-61499.
Язык программирования FBD представляет собой графический язык, спроектированный для описывания процессов прохождения сигналов через разнообразные объекты. Язык FBD имеет сходство с электрическими схемами, потому инженеры-схемотехники, не имя опыта программирования, легко смогут составить на его базе электрическую схему системы управления.
Язык программирования FBD оперирует различными функциональными блоками между входными и выходными переменными. FBD блоки представляют собой некую функцию, написанную на IL, SFC или других языках, а так же, из других блоков, которые могут быть многократно использованы в разных частях программы.
Каждый FBD блок имеет графическое изображение, принятое при разработке функциональных схем электронных устройств. Представлены они в виде прямоугольников и являются собой единичной операцией над входными переменными.
Выходные контакты могут подключаться к выходным и внутренним переменным. Кроме того, можно передавать выходной сигнал на вход другому функциональному блоку или же функции.
Переменные и входы соединяют специальными линиями связи. Эта линия и указывает распространение сигнала FBD программы .
Идеология программирования на языке FBD подразумевает, что время исполнения каждой программы должно быть вполне определенным, т.е. детерминированным. Другими словами ни одна программа не имеет права зациклиться на неопределенное время, например на ожидании какого-либо события.
Данный язык программирования, помимо прочего, может использоватся для описания шагов и переходов в языке SFC. Функциональные блоки инкапсулируют данные и методы, чем подобны объектно-ориентированным языкам программирования, но они не поддерживают наследование и полиморфизм.
Описание fbd элементов в целом схоже с описанием функций и методов в привычных языках программирования. К типовым FBD блокам относятся блок таймера, ПИД-регулятора, блок секвенсора, триггера, генератора импульсов, фильтра, и т. п.
Экзаменационный Билет № 14
1. Из чего состоит рабочий цикл ПЛК.
Из чего состоит рабочий цикл ПЛК.
Рабочий цикл задачи управления требует непрерывного циклического контроллера. Это достигается за счет дискретных алгоритмов повторяющихся через достаточно малые промежутки времени. Одна интеграция вкл замер, обсчет и выработку воздействия называется рабочим циклом. По вкл питания ПЛК выполняет самотестирование и настройку аппаратных ресурсов очистку ОЗУ контроль целостности ПП. Если программа сохранена ПЛК переходит к основной работе которое состоит из постоянного повторения последовательности действии входящих в рабочий цикл. РЦ ПЛК состоит:1) начало цикла 2) чтение состояния входов 3) выполнение кода программы пользователя 4) запись состояния выходов 5) обслуживание аппаратных ресурсов ПЛК 6) монитор системы исполнения 7) контроль времени цикла 8) переход на начало цикла. Пользовательская программа работа только с мгновенной копией входов. Таким образом, значение входов в процессе выполнения пользо-вательской программы не изменяется в пределах одного рабочего цикла. Это фундаментальный принцип построения ПЛК сканирующего цикла. Значение входов обновляется автоматически исключительно в начале каждого рабочего цикла. Общая продолжительность рабочего цикла ПЛК называется временем сканирования.
2. Структура схемы в языке SFC.
Структура схемы в языке SFC.
Язык программирования SFC (SequentialFunctionChart — Последовательные функциональные схемы) - это одна из составных частей стандарта IEC61131-3. SequentialFunctionChart хоть и именуется языком программирования промышленных контроллеров, по сути своей является вспомогательным средством структурирования программ. Особое распространение SFCполучил в пакетах SCADA – программ.
Последовательные функциональные схемы (SFC) представляют собой графический инструмент стандарта МЭК 61131, для структурирования последовательности выполнения действий, связанных с конкретными моментами времени или событиями. Основными элементами SFC (SequentialFunctionChart) являются такие понятия как состояние и переход. Ежели задаться целью описать все базовые элементы языка программирования SFC, то выглядеть он будет следующим образом:
Язык программирования SFC схож визуально с диаграммами состояний. Каждый шаг и условие описываются на одном из 4 языков стандарта программирования промышленных контроллеров: LD,FBD, IL, ST.
Алгоритм программы на SFC выполняется «сверху-вниз». В целом средства последовательных функциональных схем позволяют упростить процесс описания сложных систем с условиями и ветками, что делает его полезным инструментом в руках программиста ПЛК.
Экзаменационный Билет № 15
1. Что такое время реакции ПЛК.
Время реакции — это время с момента изменения состояния системы до момента выработкисоответствующей реакции. Если изменение значений входов произошло непосредственно перед фазой чтения входов, то время реакции будет наименьшим и равным времени сканирования. Худший случай, когда изменение значений входов происходит сразу после фазы чтения входов. Тогда время реакции будет наибольшим, равным удвоенному времени сканирования минус время одного чтения входов. Иными словами, время реакции PLC не превышает удвоенного времени сканирования (Рис. 1).
Рис.1. Время сканирования
Помимо времени реакции PLC, существенное значение имеет время реакции датчиков и исполнительных механизмов, которое также необходимо учитывать при оценке общего времени реакции системы.
2)Последовательность выполнения конструкции языка SFC.
Последовательность выполнения конструкции языкаSFC
ЯзыкSFC является языком последовательного типа. В каждом циклеконтроллера может выполняться лишь активная часть программы последова-тельного типа. Активной частью является пара- шаг и переход, в которыевыполнение зашло согласно заданной конструкции и программному содер-жанию. Пара шаг-переход будет активна пока не выполнится условие задан-ное в переходе. После выполнения условия перехода активность приобретает50шаг находящийся после перехода. В общем случае активной может быть неодна пара шаг-переход.
Во время работы активный шаг помечается маркером(закрашивается в
черный цвет). Рассмотрим пример1, с точки последовательности выполнения шагов ипереходов.
Схема на рисунке3.15, а выполняется в следующей последовательно-сти:
1. В начале цикла контроллера выполняется действие начального ша-га, затем проверяется условие перехода1, при этом шаг2 и переход
2 пассивны и в этом цикле не выполняются;
2. Если условие перехода1 верно, то осуществляется переход на шаг2 и пара начальный шаг и переход1 теряет активность.
3. В начале очередного цикла контроллера, после потери шагом1 ак-тивности, начинает выполняться шаг2 и следующий за ним пере-ход2. Выполнением проверки условия перехода2 завершаетсяцикл выполнения.
4. Выполнение пары шаг2 и переход2 осуществляется столько цик-лов контроллера, сколько пройдет до момента выполнения условияперехода2.
5. После выполнения условия перехода2, в следующем цикле шаг2
теряет активность, выполняется прыжок на шаг1, шаг1 приобрета-ет активность. Затем в этом же цикле выполняется программа шага
1 и условие перехода1, т.е. выполнение начинается с начала. Рассмотрим особенности выполнения конструкции на рисунке6.3.б. После выполнения действия шага1, по очереди выполняется проверка усло-вий переходов1 и3. В случае истинности обоих условий активность при-обретают два шага – 2 и3, и в следующем цикле контроллера выполняютсяпо очереди две пары– шаг2 и переход2, шаг3 и переход4, в соответствую-щей последовательности. Так реализуется параллельное выполнение задач. При организации сложных параллельных вычислений во избежание непред-сказуемых результатов важно правильно задавать условия переходов.
Экзаменационный Билет № 16
1)Назначение дискретных входов ПЛК.
Один дискретный вход ПЛК способен принимать один бинарный электрический сигнал, описываемый двумя состояниями – включен или выключен. На уровне программы это один бит информации - ИСТИНА или ЛОЖЬ.Кнопки, выключатели, контакты реле, датчики обнаружения предметов и множество приборов с выходом типа «сухой контакт» или «открытый коллектор» непосредственно могут быть подключены к дискретным входам ПЛК.Некоторые первичные приборы систем промышленной автоматики имеют более 2-х состояний. Для их подключения используют несколько дискретных входов.Дискретные входы применимы, если можно выделить несколько определяющих значений непрерывной физической величины или хода процесса.Системное программное обеспечение ПЛК включает драйвер, автоматически считывающий физические значения входов в оперативную память. Благодаря этому, прикладному программисту нет необходимости разбираться с внутренним устройством контроллера. С точки зрения прикладного программиста дискретные входы это наборы бит, доступные для чтения.
Все дискретные входы (общего исполнения) контроллеров обычно рассчитаны на прием стандартных сигналов с уровнем 24В постоянного тока. Типовое значение тока одного дискретного входа (при входном напряжении 24В) составляет около 10мА.Для питания внешних датчиков нужен отдельный источник питания. В состав ПЛК источник питания внешнего оборудования не входит. В простейшем случае, для подключения нормально разомкнутого контакта, дискретный вход и сам контакт необходимо подключить последовательно к источнику питания 24В.Все современные датчики, базирующиеся на разнообразных физических явлениях (емкостные, индуктивные, ультразвуковые, оптические и т.д.), как правило, поставляются со встроенными первичными преобразователями и не требуют дополнительного согласования при подключении к дискретным входам ПЛК.Несмотря на внешнюю простоту дискретного входа, его схемотехническое решение и элементная база постоянно совершенствуются.
1)Параллельная передача данных.
Параллельная и последовательная передача данных хотя и служат одной цели, обмену данными и связи между периферией (устройствами ввода/вывода) и модулем обработки данных (материнской платой), но используют различные методы и принципы обмена информацией.
Параллельная связь означает, что биты пересылаются и передаются не один за другим, а все восемь бит (или байт) одновременно (параллельно) или, точнее, друг возле друга. Такие параллельные связи имеют место не только при одноименных интерфейсах, но и внутри общей системы PC, например, в шине. При этом здесь принципиальным становится понятие разрядности шины. Принцип параллельной передачи данных становится очевидным, если посмотреть на кабель, который подсоединен к разъему параллельного интерфейса, например на кабель принтера. Если сравнить этот кабель с кабелем мыши (последовательным), то заметно, что он толще. Дело в том, что кабель для параллельной передачи данных должен, как минимум, содержать восемь проводов, каждый из которых предназначен для транспортирования одного бита.
Экзаменационный Билет № 17
Работа ПЛК с аналоговыми сигналами.
Аналоговый электрический сигнал отражает уровень напряжения или тока аналогичный некоторой физической величине в каждый момент времени. Это может быть температура, давление, вес, положение, скорость, частота и т.д.Поскольку ПЛК является цифровой вычислительной машиной, аналоговые входные сигналы обязательно подвергаются аналого-цифровому преобразованию (АЦП). В результате, образуется дискретная переменная определенной разрядности. Как правило, в ПЛК применяются 8-12 разрядные преобразователи. АЦП более высокой разрядности не оправдывают себя, в первую очередь из-за высокого уровня индустриальных помех, характерных для условий работы контроллеров.Для аналоговых входов наиболее распространены стандартные диапазоны постоянного напряжения -10...+10В и 0...+10В. Для токовых входов это 0...20мА и 4...20мА. Для достижения хороших результатов измерений решающую роль играет качество выполнения монтажа внешних аналоговых цепей.
Особые классы аналоговых входов представляют входы, предназначенные для подключения термометров сопротивления и термопар. Здесь требуется применение специальных технических решений (трехточечное включение, источники образцового тока, схемы компенсации холодного спая, схемы линеаризации и т.д.).
Практически все модули аналогового ввода являются многоканальными. Входной коммутатор подключает вход АЦП к необходимому входу модуля. Управление коммутатором и АЦП выполняет драйвер системного программного обеспечения ПЛК. Прикладной программист работает с готовыми значениями аналоговых величин в ОЗУ аналогично дискретным входам.
2. Последовательная передача данных.
Потребность обеспечивать передачу данных между компьютером и отдаленным терминалом привела к развитию последовательной коммуникации.
Последовательная передача данных подразумевает передачу данных передачи постепенно на единственной (последовательной) линии связи.
В случае последовательной передачи данные посылают в последовательной форме то есть постепенно на единственной линии. Кроме того, стоимость аппаратных средств коммуникации значительна уменьшенный с тех пор только единственный провод, или канал - требуют для последовательной разрядной передачи. Последовательная передача данных медленна как сравнено, чтобы быть параллельный передаче.
Последовательные данные передаются в синхронном или асинхронном режимах. В синхронном режиме все передачи осуществляются под управлением общего сигнала синхронизации, который должен присутствовать на обоих концах линии связи. Асинхронная передача подразумевает передачу данных пакетами; каждый пакет содержит необходимую информацию, требующуюся для декодирования содержащихся в нем данных. Конечно, второй режим сложнее, но у него есть серьезное преимущество: не нужен отдельный сигнал синхронизации.
Экзаменационный Билет № 18
1. .Стандартизация входных сигналов.
Сигналы от датчиков, не подвергнутые предварительной обработки, весьма разнообразны и диапазон их изменения простирается от нескольких милливольт(для термопары )
до более чем сотни вольт для тахогенераторов. Кроме того, они могут быть вызваны изменениями напряжения постоянного тока, переменного тока или даже сопротивления. Поэтому совершенно очевидно, что если аналоговые входные платы работают лишь в определенном диапазоне сигналов, то необходимо использовать некоторую стандартизацию .
2. Основные достоинства и недостатки параллельной передачи данных.
Потребность обеспечивать передачу данных между компьютером и отдаленным терминалом привела к развитию последовательной коммуникации.
Последовательная передача данных подразумевает передачу данных передачи постепенно на единственной (последовательной) линии связи.
В случае последовательной передачи данные посылают в последовательной форме то есть постепенно на единственной линии. Кроме того, стоимость аппаратных средств коммуникации значительна уменьшенный с тех пор только единственный провод, или канал - требуют для последовательной разрядной передачи. Последовательная передача данных медленна как сравнено, чтобы быть параллельный передаче.
Однако, параллельная передача данных менее обычна, но быстрее чем последовательная передача. Большинство данных организовано в байты на 8 битов. В некоторых компьютерах, данные далее организованы в многократные биты, названные половиной слов, полных слов. Соответственно данные переданы несколько раз байт или слово одновременно на многократных проводах с каждым проводом, несущим индивидуальные биты данных. Таким образом передача всех битов данного байта данных или слова в то же самое время известна как параллельная передача данных.
Параллельная передача используется прежде всего для того, чтобы передать данные между устройствами на том же самом сайте. Для eg: коммуникация между компьютером и принтером чаще всего параллельна, так, чтобы весь байт мог быть передан в одной операции.
Экзаменационный Билет № 19
1.Компоненты аналогового входа ПЛК.
К компонентам аналоговоговходаотносятся: передатчик или преобразователь(датчик головка)-стандартный сигнал-стандартная входная плата-величина используемая в программе. Первичный сигнал от датчика на месте, преобразуется электронным устройством в определенный стандартный сигнал, а совокупность датчика и этого устройства называется передатчиком или преобразователем. После этого стандартизированный сигнал, несущей информацию об измеряемой переменной объекта управления, можно подать на обычную аналоговую входную плату.
2.
Потребность обеспечивать передачу данных между компьютером и отдаленным терминалом привела к развитию последовательной коммуникации.
Последовательная передача данных подразумевает передачу данных передачи постепенно на единственной (последовательной) линии связи.
В случае последовательной передачи данные посылают в последовательной форме то есть постепенно на единственной линии. Кроме того, стоимость аппаратных средств коммуникации значительна уменьшенный с тех пор только единственный провод, или канал - требуют для последовательной разрядной передачи. Последовательная передача данных медленна как сравнено, чтобы быть параллельный передаче.
Однако, параллельная передача данных менее обычна, но быстрее чем последовательная передача. Большинство данных организовано в байты на 8 битов. В некоторых компьютерах, данные далее организованы в многократные биты, названные половиной слов, полных слов. Соответственно данные переданы несколько раз байт или слово одновременно на многократных проводах с каждым проводом, несущим индивидуальные биты данных. Таким образом передача всех битов данного байта данных или слова в то же самое время известна как параллельная передача данных.
Параллельная передача используется прежде всего для того, чтобы передать данные между устройствами на том же самом сайте. Для eg: коммуникация между компьютером и принтером чаще всего параллельна, так, чтобы весь байт мог быть передан в одной операции.
Экзаменационный Билет № 20
1. Токовый контур входных сигналов.
Для аналоговых входов наиболее распространены стандартные диапазоны постоянного напряжения -10...+10В и 0...+10В. Для токовых входов это 0...20мА и 4...20мА. Для достижения хороших результатов измерений решающую роль играет качество выполнения монтажа внешних аналоговых цепей.Особые классы аналоговых входов представляют входы, предназначенные для подключения термометров сопротивления и термопар. Здесь требуется применение специальных технических решений (трехточечное включение, источники образцового тока, схемы компенсации холодного спая, схемы линеаризации и т.д.).
2.жауап табаалмайдым, даже интернеттен…
Экзаменационный Билет № 21
1.Синхронная передача.
При синхронном режиме передачи пользовательские данные собираются в кадр, который предваряется байтами синхронизации (на рис.3 - флаги). Старт-стопные биты между соседними байтами отсутствуют. Байт синхронизации - это байт, содержащий заранее известный код, например 0111110, который оповещает приемник о приходе кадра данных. Его обычно называют флагом. При его получении приемник должен войти в байтовый синхронизм с передатчиком, то есть правильно понимать начало очередного байта кадра. Иногда применяется несколько синхробайт для обеспечения более надежной синхронизации приемника и передатчика. Так как при передаче длинного кадра у приемника могут появиться проблемы с синхронизацией бит, то в этом случае используются самосинхронизирующиекодыАсинхронная передача является более простой, но заставляет сопровождать каждый байт сигналами "Старт - Стоп ", что снижает эффективность использования канала и, в конечном итоге, скорость передачи по каналу информационных битов.
Синхронная передача позволяет более эффективно использовать пропускную способность канала, но требует более сложной аппаратуры. Обычно она используется на хороших каналах для передачи данных с высокой скоростью - 64 кбит/с до 8192кбит/с и выше. При асинхронной передаче для подключения модемов к источникам и потребителям данных (ЭВМ) используется асинхронный стык (интерфейс) С2С по ГОСТ 18143-99, или по международному стандарту - RS 232C и др. Для синхронной передаче используется стык V.35.
2. Аппаратная и программная реализация
Структурно любой ПЛК состоит из нескольких блоков, которые функ-ционируют следующим образом. Сначала входные сигналы поступают в ре-гистр буферной памяти контроллера. Аппаратно этим занимается процессор
ПЛК во взаимодействии с памятью данных. Результат может быть либо со-хранён в памяти, либо направлен на выход.
ПЛК без базового и адаптационного программного обеспечения- это«желе-зо», которое само по себе неспособно участвовать в управлении технологи-ческим процессом- производить сбор данных, осуществлять выдачу управ-ляющих сигналов на исполнительные механизмы. Для этого контроллер
должен быть запрограммирован на осуществление именно тех функций, ко-торые будут необходимы в данном случае. При выборе внешних устройств
реализации предпочтение отдаётся применению ПК.
Экзаменационный Билет № 22
1.Асинхронная передача.
Обычно достаточно обеспечить синхронизацию на указанных двух уровнях - битовом и кадровом, - чтобы передатчик и приемник смогли обеспечить устойчивый обмен информацией. Однако при плохом качестве линии связи (обычно это относится к телефонным коммутируемым каналам) для удешевления аппаратуры и повышения надежности передачи данных вводят дополнительные средства синхронизации на уровне байт.
При передаче данных отдельными байтами осуществляется только побитовая синхронизация, синхронизация по кадрам не ведется. Такой режим работы называется асинхронным или старт-стопным. Такой режим удобен при невысоком качестве канала связи (например, высокий уровень помех), при передаче информации от устройств, которые генерируют байты данных в случайные моменты времени. Так работает клавиатура дисплея или другого терминального устройства, с которого человек вводит данные для обработки их компьютером.
В асинхронном режиме каждый байт данных сопровождается специальными сигналами "старт" и "стоп" (рис.2). Назначение этих сигналов состоит в том, чтобы, во-первых, известить приемник о приходе данных и, во-вторых, чтобы дать приемнику достаточно времени для выполнения некоторых функций, связанных с синхронизацией, до поступления следующего байта. Сигнал "старт" имеет продолжительность в один тактовый интервал, а сигнал "стоп" может длиться один, полтора или два такта.
Рис.2
Асинхронным описанный режим называется потому, что каждый принятый байт может быть смещен во времени относительно переданного байта на случайный промежуток времени. Это резко снижает требования к характеристикам системы передачи. В то же время, такая асинхронность передачи не влияет на корректность принимаемых данных, так как в начале каждого байта происходит дополнительная синхронизация приемника с источником за счет битов "старт". Более "свободные" временные допуски определяют низкую стоимость оборудования асинхронной системы.
2.
Применение для особых условий
Конструктивно ПЛК приспособлены для работы в типовых промыш-ленных условиях, с учётом уровней сигналов, гермо- и влагостойкости, нена-дёжности источников питания, а также механических ударов и вибраций. С
этой целью аппаратная часть заключается в прочный корпус, минимизирую-щий негативное влияние ряда производственных факторов. Контроллеры
также содержат специальные интерфейсы для согласования и обработки раз-личных типов и уровней сигналов. Расширение возможностей ПЛК привело
к тому, что их всё чаще применяют в устройствах ввода/вывода, входящих в
состав интегрированных систем управления- на уровнях локального управ-ления и управления процессом.
В системах промышленной автоматики контроллер должен работать в
режиме реального времени. Кроме того, необходимым условием является
формирование управляющего сигнала за отрезок времени, который делает
управление адекватным и действенным. Ввод и обработка внешних сигналов
осуществляется вIIJIK двумя способами- по опросу или по прерыванию.
Основной недостаток опроса- опасность потери некоторых внешних собы-тий. Управление по прерываниям сложнее для программирования, но риск
пропустить какое-либо внешнее событие в несколько раз меньше.
Экзаменационный Билет № 23
1.Системы управления на базе микроконтроллера.
Одной из главных особенностей встроенных систем, делающие возможным создание сложных систем управления на базе микроконтроллеров, является возможность объединять отдельные устройства, управляемые микроконтроллерами в единую сеть, позволяющую отдельным элементам сети обмениваться информацией и влиять на поведение других элементов сети. Это делает возможным, например, объединить в одну сеть несколько контроллеров обрабатывающих данные, поступающие от разнообразных датчиков и других контроллеров, контроллеры управления исполнительными органами, контроллеры ввода вывода и т.д. Как результат, разработчики получили возможность использовать для создания систем управления набор специализированных микроконтроллеров, объединенных в единую вычислительную сеть, вместо использования одного универсального микроконтроллера, что позволяет снизить стоимость готовой системы. В подобной микроконтроллерной сети каждый отдельный микроконтроллер, отвечает за отдельную функцию системы и управляется отдельной программой, что позволяет упростить разработку сложных систем. Кроме всего прочего, в ряде случаев, распределенные микроконтроллерные управляющие системы, большей производительностью и скорость реакции всей системы в целом, а так же появляется возможность наращивания мощности системы путем добавления новых элементов сети или замены микроконтроллеров, ограничивающих скорость работы системы на более мощные микроконтроллеры без внесения серьезных изменений.
2. Токовый сигнал диапазона 4-20мА.Широкое распространение получил цифровой протокол HART. Этот открытый стандартный гибридный протокол двунаправленный связи предусматривает передачу цифровой информации поверх стандартного аналогового сигнала 4-20 мА. Самый распространённый стандарт представлен аналоговый сигнал в виде тока с диапазоном измерения от 4…20мА где, 4 мА соответствует минимальному уровню сигнала, а 20мА максимальному. Например, при измерений 0 до 10 бар, то 8 бар будет соответствовать 16,8 мА.
Экзаменационный Билет № 24
1.Основные недостатки систем управления на базе PC.
Для СУ на базе ПК преимущественные недостатки:1)возникает необходимость оснащения ПК дополнительными устройствами позволяющими подключать к ним ТО и соответственно преобразователи сигнала; 2) в большинстве случаев однажды настроенный компьютер на управления конкретными ТО длительное время не требует вмешательство операторов и поэтому нет необходимости таких компонентов, как дисплей, приводы дисков и т.д.; 3) Принцип управления из единого центра подразумевает наличие общего алгоритма управления что отрицательно может сказаться в процессе модернизации отдельных составных ТО при непрерывного ТП. Для устранения вышеуказанных недостатков применение ПК в СУ ТО было разработано технологическое устройство микроконтроллер.
2. .Входные соединения и защита входных цепей ПЛК от внешних повреждений.
Внутренние схемы компьютера обычно работают при напряжении питания 5 В постоянного тока. Внешние устройства (соленоиды, электродвигатели, концевые выключатели и т. д.) работают при напряжениях до 110 В переменного тока. Смешение этих двух напряжений может вызвать серьезные и, возможно, неустранимые повреждения электронных устройств ПЛК. Менее очевидные проблемы могут возникнуть из-за электрических «помех», создаваемых внутри ПЛК скачками напряжения всигнальных линиях или токами нагрузки в нейтральном проводе источника переменного тока или обратном проводе источника постоянного тока. Определенныепроблемы могут также возникнуть из-за разных потенциалов заземления корпуса ПЛК и внешнего объекта управления.
Было бы разумным отделить источник питания объекта от источника питания ПЛК некоторым электрическим барьером, как показано на рис. 1.15. Это гарантирует, что что бы ни случилось на стороне объекта, оно не окажет негативного влияния на ПЛК. Даже повреждение кабеля, вызывающее попадание 415 В переменного тока на вход постоянного тока, приведет всего лишь к выходу из строя входной платы; сам же ПЛК (и остальные платы) от этого не пострадает.
Рис. 1.15. Защита ПЛК от внешних повреждений
Экзаменационный Билет № 25
3 билет
Экзаменационный Билет № 26
4 билетпен бирдей
Экзаменационный Билет № 27
5 билетпенбирдей
Экзаменационный Билет № 28
6 билетпен
Экзаменационный Билет № 29
7 билетпен
Экзаменационный Билет № 30
8 билетпен
Экзаменационный Билет № 1
1. Системы управления на базе микроконтроллера.
2. Токовый сигнал диапазона 4-20 мА.
Экзаменационный Билет № 2
1. Основные недостатки систем управления на базе PC.
2. Входные соединения и защита входных цепей ПЛК от внешних повреждений.
Экзаменационный Билет № 3
1. Структура промышленного контроллера.
2. Входная плата постоянного тока.
Экзаменационный Билет № 4
1. Дайте определение промышленному контроллеру, принцип работы ПЛК.
2. Входная плата переменного тока.
Экзаменационный Билет № 5
1. История возникновения и развития ПЛК.
2. Возможности дискретного выхода ПЛК.
Экзаменационный Билет № 6
1. Мировые производители ПЛК.
2. Выходная плата с общим источником питания.
Экзаменационный Билет № 7
1. Устройство ПЛК.
2. Выходная плата с раздельными источниками питания.
Экзаменационный Билет № 8
1. Условия эксплуатации ПЛК.
2. Особенности программирования ПЛК
Экзаменационный Билет № 9
1. Что такое softPLC.
2. Что регламентирует стандарт IEC 61131.
Экзаменационный Билет № 10
1. Степени защиты от пыли и влаги ПЛК.
2. Язык программирования IL.
Экзаменационный Билет № 11
1. Опишите преимущества управления с помощью ПЛК.
2. Язык программирования ST.
Экзаменационный Билет № 12
1. Четыре этапа построения системы управления на ПЛК.
2. Язык программирования LD.
Экзаменационный Билет № 13
1. Интеграция ПЛК в систему управления.
2. Язык программирования FBD.
Экзаменационный Билет № 14
1. Из чего состоит рабочий цикл ПЛК.
2. Структура схемы в языке SFC.
Экзаменационный Билет № 15
1. Что такое время реакции ПЛК.
2. Последовательность выполнения конструкции языка SFC.
Экзаменационный Билет № 16
1. Назначение дискретных входов ПЛК.
2. Параллельная передача данных.
Экзаменационный Билет № 17
1. Работа ПЛК с аналоговыми сигналами.
2. Последовательная передача данных.
Экзаменационный Билет № 18
1. Стандартизация входных сигналов.
2. Основные достоинства и недостатки параллельной передачи данных.
Экзаменационный Билет № 19
1. Компоненты аналогового входа ПЛК.
2. Основные достоинства и недостатки последовательной передачи данных.
Экзаменационный Билет № 20
1. Токовый контур входных сигналов.
2. Основные параметры последовательной передачи данных.
Экзаменационный Билет № 21
1. Синхронная передача данных.
2. Аппаратная и программная реализация ПЛК.
Экзаменационный Билет № 22
1. Асинхронная передача.
2. Применение ПЛК для особых условий.
Экзаменационный Билет № 23
1. Системы управления на базе микроконтроллера.
2. Токовый сигнал диапазона 4-20 мА.
Экзаменационный Билет № 24
1. Основные недостатки систем управления на базе PC.
2. Входные соединения и защита входных цепей ПЛК от внешних повреждений.
Экзаменационный Билет № 25
1. Структура промышленного контроллера.
2. Входная плата постоянного тока.