Процессорный модуль

Источник питания

Платформа технических средств ПЛК

Рассмотрим конструктивные особенности модульных контроллеров. Они состоят в простейшем случае из блока питания, процессора управления или процессорного модуля (CPU) и системы ввода/вывода внешних сигналов (рис. 2.1).

Стандартными напряжениями питания ПЛК являются напряжения 12 В, 24 и 48 В. Источником электрической энергии обычно является промышленная сеть 220В, 50 Гц.

В ПЛК иногда используют батарею для питания часов реального времени (которые должны функционировать при выключенном ПЛК) и для сохранения информации в ПЗУ на время аварийных перерывов питания.

Процессорный модуль ПЛК выполняет следующие задачи:

DI = Дискретные входы, DO = Дискретные выходы,

AI = Аналоговые входы, AO = Аналоговые выходы

Рисунок 2.1 – Типовая конструкция ПЛК

· собирает данные из модулей ввода в память и отсылает данные из памяти в модули вывода;

· выполняет обмен данными с устройством для программирования контроллера;

· выдает метки часов реального времени;

· осуществляет обмен данными с промышленной сетью;

· реализует стек протоколов промышленной сети (для этой цели могут использоваться вспомогательные коммуникационные процессоры);

· выполняет начальную загрузку и исполнение операционной системы;

· исполняет загрузочный модуль пользовательской программы системы автоматизации;

· управляет актами обмена с памятью.

Одной из тенденций в развитии ПЛК является использование процессорных модулей разной мощности для одного конструктива контроллера. Это позволяет получить серию контроллеров разной мощности и тем самым покрыть больший сегмент рынка, а также выполнить модернизацию (upgrade) контроллеров, купленных потребителями, путем замены всего одного модуля.

К основным характеристикам процессорного модуля относятся:

· тип операционной системы (Windows CE, Linux, DOS, OS-9, QNX и др.);

· наличие исполнительной среды для стандартной системы программирования на языках МЭК 61131-3;

· типы поддерживаемых интерфейсов (RS-232, RS-422, RS-485, CAN, USB, Ethernet и др.);

· типы поддерживаемых сетей (Modbus RTU, Modbus TCP, Ethernet, Profibus, CANopen, DeviceNet и др.);

· наличие или возможность подключения устройств индикации или интерфейса оператора (светодиодного или ЖКИ индикатора, клавиатуры, мыши, дисплея с интерфейсами VGA, DVI или CMOS, LVDS, трекбола и др.);

· разрядность (8, 16, 32 или 64 бита);

· тактовая частота микропроцессора и памяти;

· время выполнения команд;

· объем, иерархия и типы памяти (ОЗУ, кэш, ПЗУ - флэш, съемная флэш и др.);

· типы встроенных функций (ПИД-регулятор, счетчики, ШИМ, алгоритмы позиционирования и управления движением и др.);

Быстродействие процессорного модуля ПЛК обычно оценивают по времени выполнения логических команд, поскольку они наиболее распространены при реализации алгоритмов управления.

Огромное разнообразие задач, возлагаемых на ПЛК, и сильная зависимость цены от мощности контроллера явились причиной большого разнообразия используемых микропроцессоров, от простых и дешевых 8-разрядных Atmel и Microchip до самых высокопроизводительных микропроцессоров серии Intel Pentium, включая двухъядерные и четырехъядерные процессоры.

Восьмиразрядные микропроцессоры пользуются большим успехом в автономных ПИД-контроллерах и микро-ПЛК для несложного алгоритмического управления станками, теплицами, небольшими технологическими аппаратами, в качестве межсетевых шлюзов. Их достоинством является высокая надежность, связанная с предельной простотой программного обеспечения.

Обычно микропроцессоры, используемые в ПЛК, на несколько поколений отстают от процессоров офисных персональных компьютеров (ПК) в связи с относительно малым объемом рынка ПЛК, который не обеспечивает окупаемость разработки нового контроллера за период смены поколений микропроцессоров.

Дата добавления: 2014-01-14