Главная
Коллекция "Revolution"
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Программируемые логические контроллеры
Программируемые логические контроллеры
Контроллеры для системы автоматизации. Способ программирования как классифицирующий признак контроллера. Показатели программируемых логических контроллеров. Компьютер в системах автоматизации. Устройства ввода-вывода. Модули ввода тока и напряжения.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.05.2013 |
| Размер файла | 2,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Двухпроводная схема измерений (рис.6.10) использует косвенный метод измерений, при котором измеряется напряжение на сопротивлении , вызванное протекающим калиброванным током возбуждения . Реже задается калиброванное напряжение и измеряется ток . Возможен также вариант, когда одновременно измеряются как ток, так и напряжение при использовании некалиброванных источников измерительных сигналов. Во всех случаях величину сопротивления рассчитывают по формуле
. (6.7)
а) б)
Рис. 6.10. Двухпроводная (а) и четырехпроводная (б) схема измерения сопротивления
В связи с тем, что сопротивление металлических датчиков мало, большую погрешность в результат измерения вносят сопротивления проводов (рис.6.10-а). Поэтому двухпроводная схема измерений используется, когда сопротивления малы, например, не превышают 0,1% от сопротивления датчика , т.е. для медного датчика ТСМ50 с =50 Ом сопротивление проводов должно быть не более 0,05 Ом. При использовании проводов сечением 0,35 кв. мм с погонным сопротивлением 0,049 Ом/м длина пары проводников для этого случая не должна превышать 0,5 м.
Поскольку рассматриваемая погрешность является систематической, ее можно исключить из результата измерений несколькими способами. Если измерения выполняются при заранее известном сопротивлении проводов , то величину измеренного сопротивления нужно уменьшить на . Для более точного исключения этой погрешности нужно учесть зависимость сопротивления от температуры, если известна температура провода.
Относительную погрешность измерения сопротивления по двухпроводной схеме можно получить из выражения (6.7), с учетом погрешности, вызванной нескомпенсированной составляющей сопротивления проводов :
, (6.8)
где - погрешность измерения напряжения; - погрешность задания тока. Здесь использовано квадратичное суммирование погрешностей, поскольку все они являются случайными. В случае, когда сопротивление проводов не вычитается из результата измерения, = и эта погрешность должна учитываться алгебраически, см. раздел "Измерительные каналы".
Четырехпроводная схема измерений
Принцип действия четырехпроводной схемы (рис.6.10-б) основан на измерении напряжения не на выводах источника тока, как на рис.6.10-а), а на выводах непосредственно сопротивления . При этом падение напряжения на сопротивлении проводов не влияет на результат измерения.
Методическая погрешность в рассматриваемой схеме отсутствует и относительная погрешность измерения сопротивления определяется только инструментальной погрешностью измерения напряжения и задания тока:
. (6.9)
Расстояние от модуля ввода до датчика при четырехпроводной схеме измерений ограничивается только уровнем помех, который растет пропорционально длине проводов.
Трехпроводная схема измерений
а) б)
Рис. Трехпроводная схема измерений сопротивления с двумя (а) и с одним (б) источником тока
Желание снизить стоимость кабеля в системах автоматизации при невысоких требований к точности привело к появлению трехпроводной схемы измерений. В модулях ввода используются три варианта трехпроводных схем измерения сопротивлений, которые отличаются погрешностью и конструкцией измерительного модуля.
С появлением интегральных АЦП с двумя встроенными цифроуправляемыми источниками тока появилась возможность реализовать трехпроводную схему измерений, показанную на рис. 6.11-а.
Предположим сначала, что токи источников тока равны: == и равны сопротивления проводов: , а погрешность измерителя напряжения равна нулю.
Тогда напряжение между выводами измерителя напряжения на рис. 6.11-а будет равно
. (6.10)
Учитывая идентичность токов и сопротивлений, получим
, (6.11)
т.е. падение напряжения на проводах взаимно компенсируются благодаря идентичности измерительных токов и сопротивлений проводов.
Предположим теперь, что токи заданы со случайной погрешностью , т.е. , и сопротивления проводов также имеют технологический разброс , , а погрешность измерителя напряжения равна . Тогда выражение (6.10) примет вид
. (6.12)
Пренебрегая выражениями вида по сравнению с и с , получим:
. (6.13)
Используя правило квадратичного суммирования случайных погрешностей, получим выражение для среднеквадратической погрешности измерения напряжения:
, (6.14)
т.е. . (6.15)
Относительную погрешность измерений с помощью трехпроводной схемы, показанной на рис.6.11-а) можно рассчитать по формуле (6.9), используя (6.14).
Как следует из (6.14) и (6.9), погрешность пропорциональна сопротивлению (длине) длине провода и дисбалансу токов источников измерительного тока. Заметим, что обе эти составляющие отсутствуют в ранее рассмотренной четырехпроводной схеме измерений.
Второй вариант трехпроводной схемы измерений показан на рис.6.11-б). Компенсация падений напряжения на проводах в ней осуществляется благодаря применению второго измерителя напряжения . Зная величину и предполагая, что сопротивления (сопротивление не вносит погрешность, т.к. ток через него равен нулю), получим:
. (6.16)
В этой схеме присутствуют те же источники погрешности, что и в предыдущей, поскольку используется тот же принцип компенсации погрешностей, если учесть, что вместо погрешности задания тока вносится погрешность его измерения.
Третьим вариантом трехпроводной схемы измерения сопротивлений является мост Уитстона (рис.6.12). В отличие от предыдущих схем, в которых использован косвенный метод измерения сопротивлений, мост используется для прямого измерения методом сличения с эталоном. В процессе измерений мост служит индикатором равенства напряжений левого и правого плеча моста:
, . (6.17)
До появления микропроцессорных измерительных средств процесс измерения сопротивлений с помощью моста выполнялся следующим образом. В качестве использовался магазин эталонных сопротивлений, которые переключались вручную или специальным механическим приводом до тех пор, пока не наступало состояние равновесия моста, когда =0, или . В состоянии равновесия, как следует из (6.17),
. (6.18)
Рис.6.12. Мостовая схема измерения сопротивлений
Зная и , из (6.18) можно найти искомое значение . Важно, что результат измерения не зависит от напряжения , в том числе его стабильности и величины помех в цепях питания моста.
Если мост уравновешен при условии , то, как следует из (6.18), , при этом сопротивление проводов не влияет на результат измерения.
В модулях аналогового ввода описанный метод измерения в принципе возможен с помощью цифроуправляемого эталонного резистора [Денисенко, Денисенко], однако экономически эффективнее использовать рассмотренные выше схемы с источниками тока.
Современные модули ввода сигналов термопреобразователей сопротивления используют все три схемы измерения сопротивлений: двухпроводную, трехпроводную и четырехпроводную. Например, модуль NL-4RTD (pdf 1,2 Мб) фирмы НИЛ АП имеет 6 источников тока , (рис.6.4) и 4 дифференциальных потенциальных входа (). Это позволяет подключить к нему 4 датчика по двухпроводной схеме или 4 датчика по 4-х проводной схеме, или 3 датчика по трехпроводной схеме измерений, показанной на рис.6.11-а).
Погрешность измерений
Погрешность измерений температуры с помощью термопреобразователей сопротивления состоит из следующих составляющих:
случайная
Размещено на http://www.allbest.ru/
погрешность, вызванная технологическим разбросом сопротивлений и температурных коэффициентов датчиков;
систематическая
Размещено на http://www.allbest.ru/
погрешность, вызванная термоэлектрическим эффектом, когда к платиновому или никелевому датчику подключают обычные медные провода, и их соединения имеют разную температуру. Термоэдс возникает также в контактах меди и свинцово-оловянного припоя (величина термоэдс составляет 1.3 мкВ/°С);
тепловой
Размещено на http://www.allbest.ru/
и фликкер-шум измеряемого сопротивления;
тепловой
Размещено на http://www.allbest.ru/
и фликкер-шум измеряемого систематическая погрешность термического шунтирования (связанная с теплоемкостью датчика);
тепловой
Размещено на http://www.allbest.ru/
и фликкер-шум измеряемого динамическая погрешность;
саморазогрев
Размещено на http://www.allbest.ru/
датчика;
погрешность
Размещено на http://www.allbest.ru/
метода (схемы измерения) сопротивления, зависящая от длины проводов от модуля до датчика;
погрешность
Размещено на http://www.allbest.ru/
измерительного модуля ввода.
Погрешность модуля ввода нормируется при условии, что сопротивление провода от модуля до датчика равно нулю. Поэтому эту составляющую погрешности можно рассчитать, см. (6.14) и сложить с погрешностью модуля, но лучше откалибровать модуль с подключенными к нему проводами нужной длины.
О правилах суммирований погрешностей см. раздел "Измерительные каналы".
Тензорезисторы
Рис.6.13. К понятию деформации
Тензорезисторы [ГОСТ 20420-75, ГОСТ 21616-91] используются для измерения деформации в твердых телах. На их основе строят датчики веса, давления, силы, перемещения, момента, ускорения, вибрации, натяжения, крутящего момента, остаточных напряжений в механических конструкциях и деталях машин после их обработки и т.д. Принцип действия тензорезистора основан на изменении электрического сопротивления твердого тела при его деформации приложенной силой.
Сопротивление твердого тела длиной с площадью поперечного сечения определяется формулой , где - удельное сопротивление. При приложении к телу растягивающей силы (рис.6.13) происходит деформация: увеличивается длина тела на и уменьшается площадь поперечного сечения на . У большинства тел изменяется также удельное сопротивление на величину . В случае, когда эти приращения малы, путем логарифмирования и последующего дифференцирования обеих частей формулы для получим
. (6.19)
Поскольку площадь поперечного сечения проводника пропорциональна его характерному поперечному размеру (в случае круглого сечения , для прямоугольного сечения площадь , если ), то при в обоих случаях можно получить соотношение . Поэтому
=, (6.20)
где - коэффициент Пуассона, для металлов равный ; - относительное удлинение (относительная деформация) тела. Величина является безразмерной, однако, поскольку она измеряется тысячными и миллионными долями, для удобства оперирования числами используют безразмерные единицы измерения, такие как мм/м, мкм/м, а в зарубежной литературе чаще всего применяется единица микрострейн или микрос, равная .
У металлов удельное сопротивление меняется слабо, поэтому
, (6.21)
т.е. относительное изменение сопротивления линейно зависит от относительного изменения длины.
Чувствительность тензорезистора к изменению его длины характеризуется коэффициентом относительной тензочувствительности ("Gauge Factor"):
=, (6.22)
или, используя (6.20), получим
. (6.23)
Коэффициент тензочувствительности для большинства металлических тензодатчиков примерно равен 2, для платины =6,1, для некоторых специальных сплавов он может доходить до 10.
Для измерения силы с помощью тензорезисторов используют закон Гука, согласно которому при упругой деформации механическое напряжение пропорционально относительной деформации :
,
где - модуль упругости.
Напряжением называется физическая величина, численно равная упругой силе, приходящейся на единицу площади поперечного сечения тела (рис.6.13):
.
Используя приведенные выше соотношения, можно выразить величину силы через относительное изменение сопротивления тензорезистора в виде
. (6.24)
Подставляя вместо его значение из (6.22), получим
. (6.25)
Таким образом, измерение силы с помощью тензорезистора сводится к измерению его сопротивления или напряжения на выходе измерительного моста, которое зависит от сопротивления (см. [Wang] )).
Датчики на основе тензорезисторов
Рис.6.14. Структура металлического тензодатчика
Конструктивно металлический датчик на основе тензорезистора (тензодатчик) состоит из очень тонкого провода или, более часто, металлической фольги, сформированной в виде змейки (рис.6.14) и нанесенной на подложку (носитель), которая непосредственно приклеивается к испытываемому телу. Типовая длина тензодатчиков колеблется от 0,2 мм до 10 см.
Змеевидная структура датчика обеспечивает большое относительное изменение длины фольги вдоль датчика и очень малое изменение при растяжении датчика в поперечном направлении. Поэтому коэффициент Пуассона в такой структуре минимален.
Серийные тензодатчики имеют сопротивление от 30 Ом до 3 кОм при типовых значениях 120 Ом, 350 Ом и 1 кОм. Материалом для тензорезисторов служит константан (45% Ni, 55% Cu), платина и ее сплавы, нихром (80% Ni, 20% Cr), манганин (84% Cu, 12% Mn, 4% Ni), никель и др.
Для точной передачи растяжения образца через подложку на металлический проводник очень важно правильно прикрепить датчик к испытываемому образцу. Для этого лучше всего пользоваться информацией, предоставляемой изготовителем тензодатчика.
Длина чувствительного элемента тензодатчика и длина его подложки изменяются в зависимости от температуры. Поэтому, несмотря на специальные меры, принимаемые при изготовлении тензодатчиков их производителями, существует проблема снижения температурной чувствительности. Температурная чувствительность определяется двумя физическими явлениями: зависимостью омического сопротивления материала тензорезистора от температуры и паразитным тензорезистивным эффектом, который возникает вследствие несогласованности температурных коэффициентов расширения тензорезистора и материала объекта, на который наклеен тензорезистор.
Измерения с помощью тензодатчиков
Рис.6.15. Мост Уитстона с источником напряжения
Измерения с помощью тензодатчиков требуют регистрации очень малых изменений сопротивления. Например, относительное изменение сопротивления, вызываемое относительным растяжением 0,0005 при тензорезистивном коэффициенте, равном 2, составит 0,1%, что для тензодатчика сопротивлением 120 Ом эквивалентно сопротивлению всего лишь 0,12 Ом. Чтобы измерять столь малое изменение сопротивления и скомпенсировать температурную погрешность, тензодатчики практически всегда используют в мостовой схеме (мост Уитстона, рис.6.15), подключенной к источнику напряжения или тока (источнику питания моста).
Общепринятого стандарта для питания моста не существует. Типовыми являются напряжения 3В и 10В. Ток через тензодатчик обычно составляет от 2 мА до 30 мА для датчиков с сопротивлением от 1 кОм до 120 Ом. Напряжение питания моста должно быть по возможности большим, чтобы увеличить отношение сигнала к шуму, и в то же время достаточно малым, чтобы минимизировать погрешность, вызванную саморазогревом датчика. Особые требования предъявляются к точности и стабильности напряжения питания моста, если не используется шестипроводная схема подключения датчика (см. рис.6.22).
Для проверки правильности калибровки измерительной схемы используют резистор с известным (калиброванным) значением сопротивления, которым шунтируют тензодатчик. Показания измерительной системы должны соответствовать расчетному значению, соответствующему этому сопротивлению.
В связи с малостью сигнала от тензодатчика во многих случаях целесообразно применять фильтр, ослабляющий помехи с частотой 50 Гц. Например, в модуле ввода сигналов тензодатчика NL-2SG фирмы НИЛ АП использован sinc-фильтр 3-го порядка, подавляющий помеху с частотой 50 Гц на 120 дБ.
Выходное напряжение измерительного моста (рис.6.15) равно
. (6.26)
При условии баланса моста () его выходное напряжение равно . Малейшая разбалансировка вследствие изменения сопротивления тензодатчика приводит к появлению напряжения на выходе.
Обозначим абсолютное изменение сопротивления тензодатчика через . Тогда, как следует из (6.22), , где - сопротивление тензорезистора в ненапряженном состоянии.
Если сбалансировать мост таким образом, чтобы при отсутствии растяжения тензодатчика и , то из (6.26) получим , или, окончательно,
. (6.27)
Рис.6.16. Использование двух тензорезисторов для компенсации температурной погрешности
Рис.6.17. Полумостовая схема включения тензорезисторов для компенсации температурной погрешности
Таким образом, зная напряжение на выходе моста, из формулы (6.27) мы можем найти относительное удлинение тензодатчика и из (6.24) - силу .
Поскольку относительное удлинение зависит также от температуры, для компенсации температурной составляющей используют два тензочувствительных элемента, расположенных на общей подложке перпендикулярно друг другу (рис.6.16). При этом температурные удлинения обоих элементов одинаковы, а удлинения вследствие воздействия деформирующей силы будут разные. Используя эти элементы в разных плечах измерительного моста (рис.6.17), можно частично скомпенсировать температурную погрешность.
Компенсация температурной погрешности, выполняемая изготовителем тензодатчиков, обычно не позволяет получить ошибку менее 10 микрострейн на градус. Однако, используя полиномиальную аппроксимация температурной зависимости сопротивления для ее программной компенсации, можно снизить температурную погрешность до 1 микрострейна на градус.
В полумостовой схеме (рис.6.17) можно использовать также два тензодатчика с нескомпенсированной температурной погрешностью, если один из них работает на растяжение, второй - на сжатие, например, если измеряется механическое напряжение изгибаемой балки. Таким образом можно повысить чувствительность схемы измерения в 2 раза и одновременно скомпенсировать температурную погрешность (рис.6.18).
Дальнейшего повышения чувствительности схемы измерений можно достичь, если использовать четыре тензодатчика, два из которых работают на растяжение, и два - на сжатие (рис.6.19).
В схеме на рис.6.18 относительное выходное напряжение моста равно , а с учетом начального смещения напряжения вследствие дисбаланса моста получим . Если ввести обозначение , то для измерительной цепи, показанной на рис.6.18, относительное растяжение тензодатчика в зависимости от относительного приращения напряжения на выходе моста будет равно . Зная и пользуясь законом Гука в форме (6.24), можно найти искомую силу .
Для других схем включения тензодатчиков аналогичные формулы приведены на рис.6.19 - рис.6.21.
Рис.6.18. Включение двух датчиков для компенсации температурной погрешности;
Рис.6.19. Использование четырех тензодатчиков для повышения чувствительности схемы измерения и компенсации температурной погрешности;
Рис.6.20. Схема с четырьмя тензодатчиками, два из которых расположены перпендикулярно направлению силы
Рис.6.21. То же, что и на рис.6.20, но с иным размещением датчиков в плечах моста
Начальная балансировка моста может быть выполнена как аппаратно (с помощью резисторов), так программно. Однако эти методы имеют принципиальные различия.
Если мост не сбалансирован с помощью резисторов, то на его выходе присутствует напряжение дисбаланса , которое складывается с полезным сигналом , т.е. . Если верхняя граница диапазона измерения напряжения (напряжение насыщения усилителя) равна , то коэффициент усиления не может быть больше, чем , т.е. максимально возможный коэффициент усиления сигнала на выходе несбалансированного моста ограничивается напряжением дисбаланса: . Например, при типовом значении и =25 мВ коэффициент усиления сигнала не может быть больше 100. Однако практически необходимое усиление достигает 2000 (см. описание прибора SCXI-1121 фирмы "National Instruments").
Таким образом, несмотря на возможность компенсации смещения программным способом, этот метод ограничивает возможность увеличения чувствительности измерительной системы. Им можно пользоваться для компенсации только небольших напряжений дисбаланса моста.
Влияние сопротивления соединительных проводов
В предыдущих измерительных цепях не были учтены сопротивления подводящих проводов. Однако при использовании низкоомных датчиков они могут достигать единиц и десятков Ом, что вносит значительную погрешность в результат измерения.
Рис.6.22. Шестипроводное подключение измерительного моста
Для решения этой проблемы весь измерительный мост обычно располагают рядом с датчиком, а сигналы с выхода моста измеряют модулями с высокоомным (потенциальным) входом. Для исключения погрешности, вызванной падением напряжения на проводах, передающих к мосту напряжение питания , используют шестипроводное подключение моста (рис.6.22). В этой цепи напряжение питания моста не задается, а измеряется. Поэтому падение напряжения на проводах питания не вносит погрешность в величину , которая используется в расчетных формулах.
Если сопротивления проводов невозможно сделать достаточно малыми, их измеряют и учитывают в дальнейших расчетах с целью исключения вносимой ими погрешности. На рис.6.23 - рис.6.25 приведены соответствующие формулы, которые могут быть реализованы программно в микропроцессоре модуля ввода сигналов тензодатчиков или в компьютере.
Составляющие погрешности измерения
Рис.6.23. Подсоединение тензодатчика с внутренним термокомпенсирующим элементом;
Рис.6.24. Включение тензорезистивных элементов, один из которых (верхний) расположен вдоль направления силы, второй (нижний) - перпендикулярно ему;
При использовании тензорезисторов большинство источников погрешностей аналогичны тем, что возникают при использовании терморезисторов. Основными компонентами погрешностей являются следующие:
случайная
Размещено на http://www.allbest.ru/
погрешность, вызванная технологическим разбросом сопротивлений тензорезисторов;
систематическая
Размещено на http://www.allbest.ru/
погрешность, вызванная термоэлектрическим эффектом;
тепловой
Размещено на http://www.allbest.ru/
и фликкер-шум измеряемого сопротивления;
температурная
Размещено на http://www.allbest.ru/
погрешность, вызванная разогревом датчика протекающим током;
погрешность,
Размещено на http://www.allbest.ru/
связанная с разностью температурных коэффициентов расширения тензорезистора и материала объекта, на который наклеен тензорезистор;
погрешность
Размещено на http://www.allbest.ru/
метода (схемы измерения) сопротивления, зависящая от длины проводов и точности измерения их сопротивления;
внешние
Размещено на http://www.allbest.ru/
наводки;
сопротивление
Размещено на http://www.allbest.ru/
контактов;
"ползучесть
Размещено на http://www.allbest.ru/
" сопротивления длительно нагруженного тензорезистора;
погрешность
Размещено на http://www.allbest.ru/
измерительного модуля ввода.
Вследствие очень малой чувствительности тензорезисторов особую роль играют наведенные помехи. Для их уменьшения используют не витые пары, а плетеные четыре провода, в которых попарно параллельно соединяют провода, проходящие во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это устраняет индуктивность обычной витой пары, которая представляет собой катушку индуктивности, если смотреть на витую пару с торца [Noise].
Рис.6.25. Схема включения двух датчиков, один из которых работает на растяжение, второй - на сжатие (см. также рис.6.18);
Вывод аналоговых сигналов
Модули аналогового вывода предназначены для вывода из компьютера или контроллера информации в аналоговой форме.
Аналоговые сигналы на выходе модулей вывода могут быть представлены в виде стандартных сигналов тока (0.20 мА и 4.20 мА) или напряжения (0.5 В, ±10 В).
Модули аналогового вывода используются в основном для управления исполнительными устройствами с аналоговым управляющим входом, но могут быть использованы также в измерительных системах, для электрофизических исследований или построения испытательных стендов.
Рис.6.26. Структурная схема модуля вывода аналоговых сигналов NL-4AO; ВИП - вторичный источник питания
Структуру типового модуля вывода аналоговых сигналов рассмотрим на примере модуля NL-4AO (pdf, 780 Кб) (рис.6.26) фирмы НИЛ АП.
Информация в модуль вывода поступает из управляющего контроллера или компьютера обычно через интерфейс RS-485, в некоторых модулях вывода используют другие последовательные или параллельные интерфейсы. Типичным для средств промышленной автоматики является гальваническая изоляция аналоговой выходной части модуля от цифровой части, включающей микропроцессор. Модуль управляется командами, посылаемыми с помощью стандартного протокола Modbus RTU или DCON.
Для правильного применения модулей аналогового вывода надо знать схему выходного каскада (рис.6.26). Вывод напряжений осуществляется с помощью цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) и операционного усилителя (ОУ). Благодаря глубокой обратной связи выходное сопротивление ОУ на постоянном токе составляет сотые доли ома, что позволяет с высокой точностью считать его идеальным источником напряжения. Для защиты модуля от перегрузки по выходу используются ОУ с защитой, выполненной на том же полупроводниковом кристалле, что и сам ОУ.
Вследствие частотной зависимости коэффициента усиления модуль выходного сопротивления каскада на ОУ зависит от частоты:
, (6.28)
где - частота, на которой ищется выходное сопротивление; - выходное сопротивление ОУ без обратной связи; - частота единичного усиления ОУ, обычно равная 1 МГц; - коэффициент усиления ОУ на постоянном токе (на нулевой частоте). Приведенное выражение справедливо с погрешностью около 10% при , где - граничная частота ОУ без обратной связи по уровню 0,702. Например, при типовых значениях , ; получим Ом на постоянном токе, но Ом на частоте 1 КГц и Ом на частоте 10 КГц.
Частотную зависимость выходного сопротивления следует учитывать при расчете уровня наведенных помех, а также методической погрешности модуля вывода, обусловленной влиянием сопротивления нагрузки на величину выходного напряжения.
Для вывода аналогового сигнала в форме тока используются источники тока на основе ОУ с обратной связью (см. каскады с выходами на рис.6.26). Принцип их действия основан на том, что ОУ с отрицательной обратной связью имеет нулевое напряжение между его входами благодаря высокому коэффициенту усиления. Поэтому все входное напряжение оказывается приложенным к сопротивлению (рис.6.26, верхний по схеме каскад) и выходной ток равен входному напряжению, деленному на . Для того, чтобы ток, протекающий через , был точно равен выходному току, в качестве транзистора на рис.6.26 используют биполярный транзистор с изолированным затвором или пару из биполярного и МОП-транзистора.
Выходное сопротивление источника тока можно найти, используя простейшую модель МОП-транзистора, учитывающую его выходное сопротивление:
, (6.29)
где - дифференциальное выходное сопротивление и крутизна МОП-транзистора; остальные параметры имеют тот же смысл и порядок типовых величин, что и в формуле (6.28). Для типовых значений этих параметров и при получим , т.е. выходное сопротивление фактически определяется сопротивлением утечек печатной платы. Однако на частоте и далее падает с ростом частоты.
Таким образом, источник тока с достаточно высокой степенью точности и для всех частот можно считать "идеальным" и его выходное сопротивление можно не учитывать при использовании типовой нагрузки 250 Ом в стандартной "токовой петле" 4-20 мА.
Для питания транзистора в источниках тока, построенных по рассмотренной схеме, требуется дополнительный источник питания , который обычно располагается вне модуля вывода, рис.6.27, см. также раздел "интерфейс "токовая петля"".
Стабилитрон на рис.6.27 служит для предохранения МОП-транзистора от внешних напряжений неправильной полярности и превышения напряжения над допустимым значением.
Недостатком приведенных каскадов является невозможность изменения направления тока на противоположное, что связано с применением транзисторов одного типа проводимости или с одним типом канала. Более сложные двуполярные схемы в модулях вывода для промышленной автоматики не применяются.
Погрешность модуля вывода складывается из следующих основных составляющих: погрешности дискретности цифро-аналогового преобразователя; стабильности источника опорного напряжения; внутреннего шума модуля; ненулевого выходного сопротивления.
Погрешность типового модуля ввода (на примере модуля NL-4AO (pdf, 780 Кб) фирмы НИЛ АП составляет 0,1% от верхней границы диапазона (±10 В для потенциального выхода и 0.20 мА для токового), разрядность - 12 бит, дискретность изменения выходной величины - 5 мВ для напряжения и 5 мкА для тока, т.е. 0,05% от ширины диапазона. Управляется модуль стандартными командами Modbus RTU или командами в ASCII кодах по протоколу DCON.
а) б)
Рис.6.27. Выходные каскады для втекающего (а) и вытекающего (б) тока. Схема (а) требует дополнительный источник питания
Ввод дискретных сигналов
Рис.6.28. Структурная схема модуля ввода дискретных сигналов NL-16DI (подробнее см. pdf 920 Кб). ВИП - вторичный источник питания
В системах автоматизации очень распространены двоичные сигналы, которые поступают от концевых выключателей, датчиков охранной или пожарной сигнализации, датчиков заполнения емкостей, датчиков сбегания ленты на конвейере, датчиков приближения и т.п. Такие сигналы не совсем правильно называются "дискретными", но этот термин прочно вошел в практику.
Модули ввода дискретных сигналов в промышленной автоматизации имеют несколько различных типов входов:
вход
Размещено на http://www.allbest.ru/
типа "сухой контакт";
дискретный
Размещено на http://www.allbest.ru/
вход для логических сигналов в форме напряжения;
вход
Размещено на http://www.allbest.ru/
дискретных сигналов 110.220 В.
"Сухим" контактом в системах автоматизации называют источник информации, не имеющий встроенного источника энергии, например, контакты реле или дискретные выходы типа "отрытый коллектор". Для передачи информации о состоянии такого контакта необходим внешний источник тока или напряжения.
Структура модуля вода дискретных сигналов представлена на рис.6.28. Микроконтроллер модуля ввода выполняет периодическое сканирование входов или по запросу ПЛК. Микроконтроллер выполняет также устранение эффекта "дребезга" "сухих" контактов. Команды опроса входов, установления адреса, скорости обмена, формата данных и др. посылаются в модуль через последовательный интерфейс, обычно RS-485.
Для правильного применения модулей дискретного ввода необходимо знать структуру и характеристики входных каскадов (рис.6.29, рис.6.30).
Дискретные входы гальванически развязаны от остальной части модуля ввода. Развязка выполняется, как правило, с помощью оптронов с двумя излучающими диодами, включенными встречно. Это обеспечивает возможность подключения ко входам дискретных сигналов любой полярности. Гальваническая изоляция может быть поканальной или групповой. Чаще используется групповая изоляция, поскольку при этом почти вдвое уменьшается количество входных клемм модуля.
Конденсатор используется во входных каскадах модулей (рис.6.29, рис.6.30) для фильтрации высокочастотных помех. Значение граничной частот выбирается в результате компромисса между быстродействием модуля и возможностью ложного срабатывания при воздействии высокочастотных помех. Типовое значение граничной частоты и скорости опроса входов лежит в районе 1 кГц. Для увеличения помехоустойчивости используют также триггеры Шмидта на выходе сигналов оптронов.
Уровень логической единицы дискретных сигналов составляет обычно от 3В до 30В, уровень логического нуля - от 0 до 2 В. Для ввода сигналов от источников типа "сухой контакт" используют источник напряжения , как показано на рис.6.30. Аналогично подключают дискретные выходы типа "открытый коллектор". Источник может быть как встроенным в модуль дискретного ввода (как, например, в модуле NL-16DI фирмы НИЛ АП), так и внешним.
Ввод высокого постоянного напряжения выполняется по схеме рис.6.29, однако для снижения мощности, рассеиваемой на токозадающем резисторе, используют оптроны с малым управляющим током и резистор с большим сопротивлением и большим пробивным напряжением.
Рис.6.29. Структурная схема входных каскадов каналов дискретного ввода
Рис.6.30. Структурная схема входных каскадов для источников сигнала типа "сухой контакт"
Ввод дискретных сигналов 220 В
Рис.6.31. Структурная схема входных каскадов для ввода дискретных сигналов 220 В
Ввод сигналов высокого (220В) переменного напряжения осуществляется аналогично рассмотренному выше (рис.6.31), однако вместо токозадающего резистора для включения оптрона используют конденсатор, чтобы снизить активную рассеиваемую мощность. Резистор сопротивлением 750 кОм на рис.6.31 служит для разряда конденсатора при отключенных входах, что является стандартным требованием электробезопасности. Резистор сопротивлением 1 кОм ограничивает бросок тока во момент коммутации входа, назначение других элементов - такое же, как в цепи на рис.6.29, рис.6.30.
Каскады для ввода высокого напряжения могут быть с общим проводом или независимые.
Для отображения состояния дискретных входов (включено/выключено) используют светодиоды, которые включают либо до оптрона, либо после него.
Вывод дискретных сигналов
Вывод дискретных сигналов используется для управления состоянием включено/выключено исполнительных устройств. Устройства вывода отличаются большим многообразием. Знание структуры выходных каскадов необходимо для правильного их применения. Выходные каскады со стандартными ТТЛ или КМОП логическими уровнями в промышленной автоматизации используются редко. Это связано с тем, что нагрузкой дискретных выходов являются не логические входы электронных устройств, а чаще всего электромеханические реле, пускатели, шаговые двигатели и др. Дискретные выходы обычно строятся на основе мощных биполярных транзисторов с открытым коллектором или полевых транзисторов (обычно МОП) с открытым стоком (рис.6.32). С точки зрения схемотехники применения эти каскады эквивалентны, поэтому мы будем их называть "каскады ОК". Каскады с ОК обеспечивает большую гибкость, позволяя получить необходимые для нагрузки ток или напряжения с помощью внешнего источника питания. Кроме того, каскад ОК с помощью внешних резисторов и источников напряжения позволяет получить стандартные КМОП или ТТЛ уровни (рис.6.32).
Рис.6.32. Структурная схема выходных каскадов типа ОК для вывода дискретных сигналов
Рис.6.33. Подключение индуктивной нагрузки к дискретному выходу
Наилучшим решением для построения дискретных выходов являются микросхемы интеллектуальных ключей, которые содержат в себе не только мощный транзистор с открытым стоком, но и цепи его защиты от перегрузки по току, напряжению, короткого замыкания, переполюсовки и перегрева, а также электростатических разрядов. При перегреве выходного каскада или превышения тока нагрузки интеллектуальный ключ выключается.
Рис.6.34. Структурная схема выходных каскадов для втекающих токов
Рис.6.35. Структурная схема выходных каскадов для вытекающих токов
Наиболее широко распространены выходные каскады ОК модулей вывода двух типов: для втекающего тока (рис.6.34) и вытекающего (рис.6.35). Различие между ними состоит в том, какой вывод является общим для нескольких нагрузок: заземленный или соединенный с шиной питания.
Каскады с открытым коллектором (стоком) удобны тем, что позволяют использовать внешний источник питания с напряжением, отличным от напряжения питания модулей вывода (рис.6.34, рис.6.35). Кроме того, в этих схемах вместо источника питания можно использовать тот же источник, что и для питания модулей вывода ().
Для управления нагрузками, питающимися большим током или от источника напряжения 110.220 В используют выходные каскады с электромагнитными или твердотельными (полупроводниковыми) реле, тиристорами, симисторами.
Основным достоинством электромагнитных реле является очень низкое падение напряжения на замкнутых контактах, что исключает необходимость их охлаждения. Недостатком является ограниченное количество срабатываний (порядка ). Полупроводниковые реле, наоборот, имеют относительно большое сопротивление в открытом состоянии и требуют отвода тепла, но могут выполнить до переключений. Кроме того, полупроводниковые реле обладают более высокой надежностью и не имеют эффекта "дребезга контактов".
При использовании реле для коммутации индуктивной нагрузки возникает большая э. д. с. самоиндукции, которая вызывает пробой воздушного зазора при размыкании контактов и их искрение. Это приводит к быстрому износу контактов и появлению электромагнитных помех. Проблема решается с помощью диода, включенного параллельно катушке индуктивности при коммутации в цепи постоянного напряжения (рис.6.36) и RC-цепочкой - в цепи переменного (рис.6.37). Контакты реле желательно защищать предохранителями.
При использовании твердотельных реле или тиристоров в высоковольтных цепях с длинными кабельными линиями используют защиту на варисторах (рис.6.38), TVS диодах и газовых разрядниках.
Рис.6.36. Релейный выход. Применение диода для устранения искрения контактов реле при коммутации индуктивной нагрузки
Рис.6.37. Релейный выход. Применение RC цепочки для предотвращения искрения контактов при коммутации индуктивной нагрузки
Ввод частоты, периода и счет импульсов
Рис.6.38. Тиристорный выход. Варистор используется для защиты тиристора от импульсов напряжения
Функции счетчика, частотомера и измерителя периода следования импульсов обычно совмещаются в одном и том же модуле ввода. Такие модули могут быть использованы для решения следующих задач:
измерение
Размещено на http://www.allbest.ru/
скорости вращения вала двигателя с целью ее стабилизации или изменения по заданному закону;
подсчет
Размещено на http://www.allbest.ru/
количества продукции на конвейере;
измерение
Размещено на http://www.allbest.ru/
частоты периодического сигнала;
работа
Размещено на http://www.allbest.ru/
с датчиками, имеющими импульсный выход (например, энкодеры - датчики угла поворота, электросчетчики или анемометры);
автоматическое
Размещено на http://www.allbest.ru/
дозирование счетной продукции;
подсчет
Размещено на http://www.allbest.ru/
движения продукции на складе.
Структуру типового модуля ввода рассмотрим на примере счетчика-частотомера NL-2C, pdf 875 K фирмы НИЛ АП, см. рис.6.39. Он содержит два 32-разрядных счетчика-частотомера. Каждый счетчик имеет изолированные и неизолированные входы. Изолированные входы выполнены с помощью оптрона и являются пассивными со стороны источника сигнала. Неизолированные входы имеют программно регулируемые уровни логического нуля и единицы. Это позволяет уменьшить вероятность ошибочного срабатывания модуля в условиях помех. Для регулировки уровней использованы два 8-разрядных цифроуправляемых потенциометра. Для подавления помех служит также цифровой фильтр с перестраиваемыми параметрами, выполненный на микроконтроллере, входящем в состав модуля.
На рис.6.39 использованы следующие обозначения: Gate - входы разрешения счета; In - счетные входы с программируемыми логическими уровнями; - дискретные выходы; INIT* - вывод для выполнения начальных установок модуля; Data+, Data - выводы интерфейса RS-485.
Для расширения функциональных возможностей каждый счетный вход модуля имеет вход разрешения счета (Gate) и источник тока для питания "сухих" контактов. Модуль имеет также четыре изолированных дискретных выхода с общей "землей".
Счетчик содержит четыре микроконтроллера. Они выполняют следующие функции:
исполняют
Размещено на http://www.allbest.ru/
команды, посылаемые из управляющего компьютера;
выполняют
Размещено на http://www.allbest.ru/
алгоритм цифровой фильтрации;
выполняют
Размещено на http://www.allbest.ru/
подсчет количества импульсов;
реализуют
Размещено на http://www.allbest.ru/
протокол обмена через интерфейс RS-485.
В состав модуля входит сторожевой таймер, вырабатывающий сигнал сброса, если микроконтроллер перестает вырабатывать сигнал "ОК" (это периодический сигнал, подтверждающий, что микроконтроллер не "завис"). Второй сторожевой таймер внутри микроконтроллера переводит выходы модуля в безопасные состояния ("Safe Value"), если из управляющего компьютера перестает приходить сигнал "Host ОК".
Схема питания модулей содержит вторичный импульсный источник питания, преобразующий поступающее извне напряжение в диапазоне от +10 до +30В в напряжение +5 В для питания электрической цепи внутри модуля. Модуль содержит также изолирующий преобразователь напряжения для питания каскадов вывода дискретных сигналов.
Модуль измеряет частоту в диапазоне от 10 Гц до 300 кГц с погрешностью где - измеряемая частота в Гц; - время счета импульсов (1 с или 0,1 с.).
Внешние управляющие команды посылаются в модуль через порт RS-485. Используются всего 54 команды, подробно описанные в руководстве по эксплуатации модуля.
Модули управления движением
Контроллеры с модулями управления движением используются в роботах, металло- и деревообрабатывающих станках, сборочных линиях, типографских машинах, в оборудовании для обработки пищи, для дозирования и упаковки, для автоматической сварки и лазерной резки, для обработки полупроводниковых пластин и т.п. В силу специфики задачи контроллеры для управления движением занимают отдельное место на рынке ПЛК, поскольку отличаются как параметрами модулей ввода-вывода, так и специализированным программным обеспечением. Основными отличиями от модулей общего применения являются повышенные требования к быстродействию и особый состав каналов ввода-вывода, оптимизированный для задач управления движением с целью минимизации стоимости. Типовой системой управления движением является электропривод [Следящие], который является частным случаем системы автоматического регулирования с обратной или прямой связью. В состав электропривода входит электродвигатель, датчики положения исполнительного механизма, контроллер и сервоусилитель.
Рис.6.39. Структурная схема модуля ввода частотных сигналов NL-2С (подробнее см. pdf 875 кб)
В электроприводах используют асинхронные и синхронные двигатели переменного тока, постоянного тока, шаговые, линейные двигатели, а также гидро- и пневмоцилиндры с насосами.
Электропривод строится обычно с двумя контурами обратной связи. Внутренний контур с сигналом от датчика скорости (тахометра или инкрементного энкодера) используется для управления скоростью двигателя и часто реализуется внутри сервоусилителя. Внешний контур с обратной связью от оси двигателя или от его нагрузки используется для управления позицией исполнительного механизма и вращающим моментом. Обратная связь от нагрузки позволяет повысить точность реализации траектории движения и использовать нежесткие механические связи, однако усложняет настройку замкнутой системы.
Сигнал обратной связи внешнего контура поступает от датчиков положения, в качестве которых используют энкодеры, резольверы, потенциометры, датчики Холла и тахометры. Энкодеры делятся на абсолютные и инкрементные. Инкрементные энкодеры определяют изменение положения механизма, а абсолютные определяют его абсолютное положение. Резольверы выполняют ту же функцию, что и энкодеры, но имеют аналоговый выходной сигнал, поскольку построены на основе вращающегося трансформатора и выдают синусоидальный и косинусоидальный сигналы, которые позволяют вычислить положение вала двигателя. Недостатком резольвера является низкое быстродействие и необходимость использования АЦП.
Сигналы обратной связи поступают в контроллер, который должен иметь модули для ввода сигналов от перечисленных выше датчиков. В контроллер поступают также сигналы от концевых датчиков, установленных в крайних положениях исполнительного механизма. Управляющее воздействие из контроллера поступает на двигатель через сервоусилитель. Усилители имеют мощные выходные каскады с радиаторами, поэтому изготавливаются отдельно от контроллера. На их входы могут поступать аналоговые сигналы ±10 В, цифровые или ШИМ-сигналы. Усилители делятся на усилители скорости, усилители момента, усилители с синусоидальным входным сигналом, усилители с импульсным входом, а также гидравлические. Обычно они имеют встроенную защиту от перенапряжения, низкого напряжения, перегрева, к. з., превышения тока, потери фазы. Выбирая усилитель с нужными характеристиками, можно выполнять управление оборудованием любой мощности, от микрозондов для тестирования полупроводниковых пластин до мощных металлообрабатывающих центров.
ПЛК могут иметь вход для джойстика или кнопок, которые позволяют управлять движением вручную.
Основным параметром модулей ввода-вывода для управления движением является количество одновременно управляемых осей координат. Ось координат в подавляющем большинстве случаев ассоциируется с одним двигателем. Однако несколько двигателей могут работать на общую нагрузку, например, два двигателя могут вращать общий вал с двух его концов или совместно осуществлять плоско-параллельное перемещение одной балки. В этом случае несколько двигателей соответствуют одной оси координат.
В общем случае ось координат определяется как линейная комбинация трех координатных осей, соответствующих трем двигателям, поэтому она не соответствует ни одному конкретному двигателю отдельно.
Поскольку движение в трехмерном пространстве можно разложить на три одномерных, для построения любой траектории достаточно трех координатных осей. Однако в металлообработке часто приходится поворачивать столик с закрепленной деталью или шпиндель с закрепленным инструментом, для описания чего вводятся дополнительные оси координат. Наиболее мощные контроллеры управления движением могут синхронно управлять сотней координатных осей.
Модули ввода-вывода для управления движением оптимизированы для ввода сигналов энкодеров, резольверов, тахометров, потенциометров и концевых выключателей, а также для вывода сигналов управления сервоусилителями. Основные параметры типовых модулей для управления движением приведены ниже.
Модули ввода могут иметь следующие входы:
дифференциальные
Размещено на http://www.allbest.ru/
или одиночные входы счетчиков разрядностью 16/24/32 бит для сигналов энкодера;
дискретные
Размещено на http://www.allbest.ru/
входы;
входы
Размещено на http://www.allbest.ru/
прерываний процессора;
аналоговые
Размещено на http://www.allbest.ru/
входы для сигналов от резольвера и потенциометра.
Типовые модули вывода могут содержать:
аналоговые
Размещено на http://www.allbest.ru/
каналы вывода с разрядностью 12, 14 или 16 бит для управления сервоусилителями;
дискретные
Размещено на http://www.allbest.ru/
выходы (обычно с открытым коллектором);
цифровые
Размещено на http://www.allbest.ru/
выходы;
импульсные
Размещено на http://www.allbest.ru/
выходы для шаговых двигателей.
Основными параметрами модулей ввода-вывода являются:
время
Размещено на http://www.allbest.ru/
обновления данных;
разрядность
Размещено на http://www.allbest.ru/
и количество АЦП-ЦАП;
количество
Размещено на http://www.allbest.ru/
дискретных и импульсных входов/выходов;
емкость
Размещено на http://www.allbest.ru/
памяти в шагах;
тип
Размещено на http://www.allbest.ru/
и возможности программного обеспечения;
типы
Размещено на http://www.allbest.ru/
коммуникационных интерфейсов (RS-232/422, RS-485, USB, Ethernet, PCI, VME, ISA и др.).
Сигнал от инкрементного энкодера может поступать в некоторых случаях со скоростью до 20 Мбит/с, что требует быстродействующих счетчиков импульсов. В некоторых модулях используются процессоры цифровой обработки сигналов и специализированные микросхемы (ASIC).
В системах управления движением специализированными являются не только модули, но и программное обеспечение. Приведем примеры некоторых встроенных функций, которые выполняются контроллерами для управления движением:
плавный
Размещено на http://www.allbest.ru/
пуск;
перемещение:
Размещено на http://www.allbest.ru/
непрерывное, абсолютное, относительное, синхронное, в контрольную точку (для калибровки и синхронизации);
синхронизация
Размещено на http://www.allbest.ru/
координат в режиме контрольных точек;
реализация
Размещено на http://www.allbest.ru/
заданной траектории движения в пространстве;
интерполяция:
Размещено на http://www.allbest.ru/
линейная, круговая, сплайнами;
возврат
Размещено на http://www.allbest.ru/
в начальное положение;
ручной
Размещено на http://www.allbest.ru/
режим управления;
управление
Размещено на http://www.allbest.ru/
зависимостью скорости от времени: трапецеидальная, S-образная (трапеция с закруглениями вместо углов);
автонастройка
Размещено на http://www.allbest.ru/
контуров регулирования;
отладка
Размещено на http://www.allbest.ru/
программы без реального привода;
подавление
Размещено на http://www.allbest.ru/
резонансных явлений (вибраций);
автоматическое
Размещено на http://www.allbest.ru/
распознавание двигателя;
синхронизация
Размещено на http://www.allbest.ru/
работы нескольких приводов (в том числе при работе двигателей на общий вал);
управление
Размещено на http://www.allbest.ru/
силой или давлением;
защита (
Размещено на http://www.allbest.ru/
от непреднамеренного запуска, при сбоях в оборудовании, при срабатывании концевых выключателей);
самодиагностика;
Размещено на http://www.allbest.ru/
мониторинг
Размещено на http://www.allbest.ru/
текущего состояния;
аварийная
Размещено на http://www.allbest.ru/
сигнализация;
аварийный
Размещено на http://www.allbest.ru/
останов;
функция
Размещено на http://www.allbest.ru/
таймера.
Системы управления движением воспринимают информацию от программ автоматизированного проектирования (САПР) и чаще используются с компьютерами, чем с ПЛК. Для работы от компьютера под ОС Windows используются буферы FIFO на входе и выходе модуля, чтобы исключить неконтролируемые задержки ОС.
Заключение
Особенностью рынка ПЛК является огромное разнообразие их модификаций, вызванное естественной широтой областей применения. Общим является только стремление к стандартизации, вызванное перспективами идеологии "открытых систем". В последние годы наметилась также тенденция стирания прежних различий между ПЛК и промышленными компьютерами.
Модули ввода-вывода характеризуются устоявшимся набором требований к их функционированию и основным техническим параметрам. На протяжении десятилетий остаются наиболее применяемыми модули ввода сигналов термопар, термопреобразователей сопротивления, тензодатчиков и универсальные. Улучшение технических характеристик модулей и ПЛК определяется, в основном, производителями полупроводниковой элементной базы, в первую очередь микропроцессоров и аналого-цифровых преобразователей, а также развитием технологии монтажа электронных устройств.
Направлениями дальнейшего развития промышленных ПЛК являются снижение габаритов и веса, повышение устойчивости к внешним воздействиям, улучшение удобства монтажа и упрощение пуско-наладки систем автоматизации, обеспечение высокой надежности и горячей замены, расширение функций контроля и диагностики, снижение стоимости.
...Подобные документы
Архитектура программируемых логических контроллеров, вспомогательные интерфейсы. Модули ввода-вывода контроллера Adam-8000. Series 90-30: концепция, особенности. Степень защиты от воды и твердых тел. Коррозионная и химическая стойкость растворителей.
методичка [1,0 M], добавлен 14.10.2013Понятие контроллера в системах автоматизации. Использование программируемых логических контроллеров при автоматизации различных промышленных и производственных процессов. Назначение и применение контроллеров. Сравнительный анализ рыночных моделей.
реферат [1,9 M], добавлен 19.08.2015Принципы построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ. Разработка функциональной схемы автоматизации, обоснование выбора средств. Контроллер и модули ввода и вывода.
курсовая работа [77,2 K], добавлен 07.10.2012Принцип работы установки для получения моющего раствора. Техническая характеристика оборудования, используемого в технологическом процессе. Разработка функциональной схемы автоматизации. Выбор контроллера и модулей ввода/вывода, средств автоматизации.
курсовая работа [88,5 K], добавлен 04.10.2012Общие принципы резервирования. Методы диагностики обрыва во входных цепях аналоговых модулей. Принцип работы системы, резервированной методом замещения. Резервирование датчиков и модулей ввода дискретных сигналов, аналоговых модулей ввода и вывода.
статья [185,8 K], добавлен 12.12.2010Микросхема КР 580 ВВ55А как программируемое устройство ввода/вывода параллельной информации, его внутренняя структура и функциональные особенности, сферы практического применения. Методика и этапы настройки контроллера для его нормальной работы.
методичка [157,1 K], добавлен 24.06.2015Разработка микроконтроллера для контроля ритма дыхания больного в реанимационной палате. Структурная и принципиальная схемы микропроцессорного контроллера. Модули процессора, памяти, ввода и вывода, режимы индикации. Описание работы, принципиальная схема.
курсовая работа [197,6 K], добавлен 06.12.2013Основные сведения о трансформаторах напряжения: параметры, конструкция ТН. Фильтры симметричных составляющих прямой последовательности тока, их назначение, характеристики, показатели и способы осуществления. Расчет и проектирование устройства ввода тока.
курсовая работа [170,2 K], добавлен 22.08.2011Техническая структура и программно-алгоритмическое обеспечение микропроцессорного регулирующего контроллера МПК Ремиконты Р-130. Разработка функциональной схемы контроллера для реализации автоматической системы регулирования. Схема внешних соединений.
контрольная работа [403,6 K], добавлен 18.02.2013Техническое обеспечение распределенной системы управления на базе программно-технических комплексов (ПТК), включающих контроллеры различных классов, рабочие станции. Основные требования к ПТК. Общая структура системы автоматизации, схемы внешних проводок.
курсовая работа [938,3 K], добавлен 15.03.2014Цифровые технологии получения рентгенографических изображений. Усовершенствование модуля ввода/вывода данных в цифровом рентгенографическом аппарате Sire Mobil Compact для улучшения качества фильтрации и изображения путем внедрения новых технологий.
курсовая работа [732,4 K], добавлен 10.11.2010Системы обеспечения безопасности на предприятии. Проект автоматического регулирования установки АВТ1, характеристика: сырье, реагенты, продукция. Выбор технических средств автоматизации: датчики, преобразователи, контроллеры, исполнительные механизмы.
курсовая работа [229,3 K], добавлен 21.11.2012Структурная схема цифрового термометра. Выбор микропроцессорного комплекта. Описание и расчет схемы электрической принципиальной. Нагрузочная способность портов ввода/вывода. Сопротивления делителя напряжения. Программирование в готовом устройстве.
курсовая работа [139,4 K], добавлен 30.08.2012Устройства ввода изображения и видео. Принцип работы планшетного сканера. Виды проекционных приборов. Устройства для вывода визуальной информации. Классификация мониторов по строению. Свойства акустико-механической системы. Плоттеры бытового назначения.
реферат [26,0 K], добавлен 24.10.2014Назначение и описание принципа действия устройства автотранспортного средства, требования к информационно-измерительной системе. Выбор бортового компьютера и модулей ввода (вывода), интерфейса связи. Разработка схемы электрической принципиальной.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 05.01.2013Проектирование схемы устройства управления, выбор и описание элементов схем (ввода-вывода, логические, счетчик и другие элементы), принципы и подходы к реализации различных функций. Моделирование работы схемы в Electronics Workbench, анализ результатов.
контрольная работа [690,8 K], добавлен 04.04.2016Разработка расширителя портов ввода-вывода и особенности его применения. Программируемая логическая интегральная схема CPLD. Плис CoolRunner-II, главные функции. Листинг модулей на языке Verilog. Временная диаграмма, внутреннее содержание модуля.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.01.2013Характеристика основных типов цифро-аналоговых преобразователей. Особенности программирования портов ввода вывода микроконтроллера. Составление программ, синтезирующих аналоговый сигнал заданной формы. Схемы резистивной матрицы, листинг программы.
лабораторная работа [226,1 K], добавлен 22.11.2012Описание лабораторного стенда, предназначенного для изучения устройств цифровой вычислительной техники. Схема блока ввода-вывода информации. Техническое описание установки. Экспериментальные таблицы, отображающие работу реализуемых логических функций.
лабораторная работа [528,5 K], добавлен 11.03.2012Анализ функционирования установок для исследования режимов работы компонентов с СЭВМ. Разработка схем микропроцессорных устройств и периферийного оборудования ЭВМ для учебного комплекса по интерфейсам ввода-вывода. Функционирование микросхемы КР580ВВ55.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 20.05.2011
