Автоматизация парового котла

3.2. Конструктивное  исполнение микроконтроллера МИКРОКОНТ

Данный  микроконтроллер имеет модульную  конструкцию (рис. 4) Все элементы (модули) семейства выполнены в закрытых корпусах единого исполнения и ориентированы  на установку в шкафах. Присоединение модулей ввода/вывода (EXP) к модулю вычислителя (СРU) выполняется с помощью гибкой шины расширения (плоский кабель) без использования шасси ограничивающего возможности расширения и снижающего гибкость при компоновке.

Рис.4

В состав данного микроконтроллера входят следующие  модули:

Модуль  процессора

МП-320-центральный  процессор DS80C320, RAM-96 K, EPROM-32 K, FLASH-128 K.

Модули  ввода-вывода

Bi/o16 DC24 дискретный ввод/вывод,16/16 =24 В,Iвх=10 мА,Iвых=0,2 А; 
Bi 32 DC24 дискретный ввод, 32 сигнала =24 В, 10 мA; 
Bi16 AC220 дискретный ввод, 16 сигналов ~220 В, 10 мА; 
Bo32 DC24 дискретный вывод, 32 сигналов =24 В, 0,2 А; 
Bo16 ADC дискретный вывод, 16 сигналов ~220 В, 2,5 А; 
MPX64 коммутатор дискретных входов, 64 входа, =24 В, 10 мА; 
Ai-TC 16 аналоговых входов от термопар; 
Ai-NOR/RTD-1 20 аналоговых входов i или U; 
Ai-NOR/RTD-2 16 входов i или U, 2 термопреобразователей сопротивления; 
Ai-NOR/RTD-3 12 входов i или U, 4 термопреобразователей сопротивления; 
Ai-NOR/RTD-4 8 входов i или U, 6 термопреобразователей сопротивления; 
Ai-NOR/RTD-5 4 входа i или U, 8 термопреобразователей сопротивления; 
Ai-NOR/RTD-6 10 термопреобразователей сопротивления; PO-16 пульт (дисплей - 16 букв, 24 клавиши).

Модули  ввода - вывода имеют разъемы ввода-вывода с зажимами под винт, совмещающие функции разъемов и клеммных соединений, которые упрощают объем оборудования в шкафу и обеспечивают быстрое подключение/ отключение внешних цепей.

Пульт оператора

РО-04 - пульт  для установки на щит. ЖКИ - индикатор (2 строки по 20 знаков), встроенная клавиатура (18 клавиш), возможность подключения 6-ти внешних клавиш, интерфейс RS232/485, питание = нестабилизированное 8–15 В;

РО-01 - портативный  пульт. ЖКИ - индикатор (2 строки по 16 знаков), клавиатура, интерфейс RS232/485, питание: а) = 8–15 В; б) батарея.

Для подготовки и отладки прикладных программ автоматизации  технологического оборудования предусматривается  применение персонального компьютера (типа IBM PC), подключаемого к каналу информационной сети через адаптер AD232/485.

Подготовка  прикладных программ осуществляется на одном из двух языков:

* РКС (язык технологического программирования, оперирующий типовыми элементами релейно-контактной логики и автоуправления;

* АССЕМБЛЕР.

Допускается компоновка программы из модулей, написанных на любом из указанных языков. При отладке прикладных программ модуля сохраняется штатный режим работы прикладных программ остальных модулей и обмена по каналу локальной сети.

3.3. Назначение и технические  характеристики основных  модулей микроконтроллера

Модуль  процессора МП-320

Модуль  предназначен для организации интеллектуальных систем управления и выполняет функции  центрального процессора программируемого контроллера.

Управление  объектами осуществляется через  модули ввода/вывода, подключаемые к модулю МП посредством шины расширения. Связь с верхним уровнем и с другими контроллерами осуществляется через последовательные порты (до 4-х) RS485 или RS232.

Модуль  МП-320 может быть подключен к двум локальным сетям BITNET (ведомый-ведущий; моноканал; витая пара; RS485; 255 абонентов) и выполнять функции как ведущего, так и ведомого в обеих сетях.

Модуль  МП-320 может выполнять функции  активного ретранслятора между  двумя сегментами локальной сети (до 32х абонентов в каждом сегменте).

Модуль  МП-320 включает в себя источник питания использующийся как для питания внутренних элементов так и для питания модулей ввода/вывода (до 10-и модулей ввода/вывода). 

Подключение к модулю CPU [1]

Подключение к модулю CPU выполняется при помощи гибкой шины расширения.

Максимальная длина шины расширения зависит от типа применяемого модуля CPU и указывается в его техническом описании. Распределение сигналов шины распределения по контактам и их назначение приведено в техническом описании на модуль CPU. Максимальное количество модулей аналогового ввода, подключаемых к одному CPU, определяется их потреблением от источника питания, встроенного в CPU, но не должно превышать 8.

Для адресации  аналогового модуля в адресном пространстве модуля CPU, на задней панели аналогового  модуля имеется переключатель адреса. На каждом аналоговом модуле, подключенном к шине расширения модуля CPU, должен быть установлен индивидуальный адрес переключателем. Разрешенная область установки адресов от 0 до 7 (по положению переключателя).

Описание  работы модуля

Модуль  ввода аналоговых сигналов Ai-NOR/RTD производит преобразование нормированных токовых  сигналов и сигналов термосопротивлений в цифровые данные.

Преобразование  входных аналоговых сигналов производится путем автоматического последовательного  сканирования (подключения) входных цепей к входу общего нормирующего усилителя. Усиленный нормирующим усилителем входной сигнал (0–10)В подается на высокостабильный преобразователь “аналог – частота”, время преобразования которого составляет 20 мс или 40 мс и устанавливается программно.

Преобразователь “аналог – частота” линейно  преобразует входное напряжение (0–10)В в частоту (0–250) кГц. Выработанное преобразователем количество импульсов  за установленное время записывается в счетчик импульсов, входящий в  состав однокристальной ЭВМ аналогового модуля. Таким образом, зафиксированное в счетчике цифровое значение является необработанным цифровым значением аналогового входного сигнала.

Однокристальная ЭВМ модуля производит обработку  полученных цифровых значений: 
– линеаризацию, 
– компенсацию температурного дрейфа, 
– смещения (если необходимо), 
– проверку аналоговых датчиков на обрыв.

Необходимые данные для реализации вышеперечисленных  функций хранятся в электрически перезаписываемом ПЗУ модуля.

Обрабатываемые  цифровые значения аналоговых сигналов помещаются в двухпортовую память, доступную для модуля CPU по шине расширения.

Обмен по шине расширения с модулем CPU обеспечивается через двухпортовые ОЗУ по принципу “команда – ответ”. Модуль CPU записывает в двухпортовое ОЗУ аналогового модуля код команды передачи аналоговых данных и номер канала аналогового ввода. Однокристальная ЭВМ аналогового модуля считывает из двухпортового ОЗУ полученную команду, и, при условии полной обработки запрошенного сигнала, помещает в двухпортовое ОЗУ код ответа. При получении кода ответа модуль CPU переписывает обработанное цифровое значение запрошенного аналогового канала в свой буфер и переходит к запросу и вводу следующего канала.

После ввода последнего аналогового канала модуль CPU запрашивает “статусный” регистр аналогового модуля, в котором отображаются состояния внутренних устройств модуля, а также исправность аналоговых датчиков, и только после этого переходит ко вводу первого аналогового канала. “Статусный” регистр сохраняется в памяти модуля CPU. Кроме того, в памяти CPU хранится содержимое EEPROM аналогового модуля, которое переписывается однократно, при включении питания, а также регистр “управления”, включающий ввод аналоговых данных. Все данные, относящиеся к аналоговому модулю доступны для считывания программным обеспечением верхнего уровня, например, программой “Справочник”.

Пульт оператора [1,8]

Пульт оператора ОР-04 (далее пульт) предназначен для реализации человеко-машинного  интерфейса (MMI) в системах контроля и управления, выполненных на базе контроллеров МИКРОКОНТ-Р2 или иных, имеющих свободно программируемый интерфейс RS232 или RS485.