Система ввода-вывода

Система ввода-вывода обычно реализуемой на базе нескольких модулей расширения. В основном это модули ввода и вывода аналоговых и дискретных сигналов от и к объекту управления. Также могут быть модули для ввода высокочастотных импульсных сигналов, модули вывода частотных, например, ШИМ сигналов. Система ввода/вывода физически подключается к, так называемым, полевым устройствам (реле-усилители, выключатели, пускатели, датчики и т.д.) и обеспечивает интерфейс между процессорным модулем и информационными (входами) и управляющими (выходами) каналами. При необходимости могут также дополняться отдельные модули для особых функций, как например регулятор, быстрый счетчик и устройство позиционирования. Также в качестве модуля расширения могут присутствовать телекоммуникационные модули для подключения ПЛК к различного вида телекоммуникационным сетям. Связующим звеном между модулями служит внутренняя шинная система.

Одной из важнейших характеристик контроллеров является их способность поддерживать локальный, расширенный, удаленный и распределенный ввод/вывод.

Под локальным следует понимать такой ввод/вывод, когда модули ввода/вывода размещаются непосредственно на том же шасси, на котором размещен и модуль центрального процессора. Так как количество слотов в шасси ограничено (максимум 16 - 18 для некоторых контроллеров), то и количество локальных вводов/выводов может быть также ограничено. Преимущество локальных вводов/выводов заключается в том, что они имеют высокую скорость обновления данных. При всех прочих равных условиях, скорость обработки этих вводов/выводов очень высока. Эта характеристика особенно важна, когда речь идет о регулировании технологических параметров.

Для поддержки большего числа переменных фирмы-производители аппаратных средств снабдили свои системы возможностью расширения локального ввода/вывода. Эти шасси расширения с размещенными в них модулями ввода/вывода соединяются между собой специализированным коротким кабелем и могут быть отнесены максимум на несколько десятков метров от центрального процессора. Некоторые комплексы контроллеров способны поддерживать одно/два шасси расширения, другие - десятки шасси с очень большим количеством модулей ввода/вывода.

Например, многие контроллеры компании Schneider Electric (семейство Premium) имеют большие возможности по расширенному вводу/выводу. Они допускают использование до 8 расширительных панелей на 12 слотов каждая (до 96 слотов), из которых 87 слотов – для модулей ввода/вывода, или до 16 расширительных панелей на 4, 6, 8 слотов (до 128 слотов). В такой конфигурации под модули ввода/вывода используется 111 слотов.

Удаленный ввод/вывод применяется для систем, в которых имеется большое количество датчиков и других полевых устройств, находящихся на достаточно большом расстоянии (1000 и более метров) от центрального процессора. Это относится и к объектам нефтегазовой отрасли, часто находящихся на больших расстояниях от пунктов управления. Такой подход позволяет уменьшить стоимость линий связи за счет того, что модули ввода/вывода размещаются вблизи полевых устройств.

Каналы удаленного ввода/вывода обновляются асинхронно по отношению к сканированию процессора. Поэтому из числа задач, использующих удаленный ввод/вывод, решены могут быть только те, которые не требуют обновления ввода/вывода на каждом шаге.

Организация удаленного ввода/вывода обеспечивается либо встроенным в процессор портом, играющим роль "мастера", либо специальными модулями, поддерживающими каркасы удаленного ввода/вывода.

Распределенный ввод/вывод является разновидностью удаленного, с той лишь разницей, что количество параметров, которое требуется "достать", мало (от нескольких параметров до десятков). Поэтому решение с применением каркасов удаленного ввода/вывода, рассчитанных на достаточно большое количество параметров, может оказаться дорогим. В связи с этим некоторые фирмы предлагают специализированные решения. Одно из решений распределенного ввода/вывода - применение интеллектуальных устройств, объединенных полевой шиной.

Структурой контроллера называют набор его основных компонентов и связей между ними. Типовой состав ПЛК включает центральный процессор, память, сетевые интерфейсы и устройства ввода-вывода (рис. 2.2). Иногда эта конфигурация дополняется устройством для программирования и пультом оператора, устройствами индикации, реже - принтером, клавиатурой, мышью или трекболом.

Дата добавления: 2014-01-14