Өндірістік контроллерлер

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі

Шәкәрім университеті

Ақпараттық-коммуникациялық технологиялар факультеті

Автоматика және есептеу техникасы кафедрасы

СӨЖ

Пән: Өндірістік контроллерлер

Тақырыбы: Автоматтандыру жүйесіндегі өндірістік контроллер

Орындаған: Әбдікәрім Ә. Қ.

Топ: АУ-601

Тексерген: Оспанов Е. А.

Семей 2019

Жоспар:

Кіріспе

Контроллер туралы мәлімет
Тарихы
Жұмыс істеу принципі
Архитектурасы

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Автоматты басқару жүйесін әртүрлі техникалық құрылғыларсыз елестету мүмкін емес. Олардың арасында микропроцессорлар кешені болып табылатын бағдарламаланатын логикалық контроллерлер жетекші орын алады.

Қазіргі заманғы өндірістік объектілердің тиімділігі автоматтандырылған жүйелердің жұмысын ұйымдастыру сапасына байланысты. Бұл тек жұмысшылардың еңбегін азайту ғана емес, сонымен қатар логистикалық функционалдық процестерді оңтайландыру. Автоматиканы жөнге келтіру өндірістің оңтайлы қарқыны мен шығарылатын өнім сапасының тиісті деңгейін сақтай отырып, аз ресурстарды жұмсауға мүмкіндік береді. Егер автоматты жүйелер үшін дұрыс таңдалған өнеркәсіптік контроллерлер жұмысты басқаруға қатысқан жағдайда ғана осындай әсерге сенуге болады. Бұл өндірістің жекелеген элементтерінің өзара әрекеттесуі болатын кез келген бағдарламаланатын кешенде міндетті компонент.

Өндірістік міндеттерді қамтамасыз ететін жүйелерді жобалау барысында көптеген пайдалану ерекшеліктер ескеріледі. Әрбір кешен жеке, бірақ оны іске асыру принциптері талаптардың базалық жиынтығына сүйенеді. Жүйе тиімді, сенімді, функционалды және эргономикалық болуы тиіс. Өндірістік қамтамасыз етудің тікелей техникалық бөлігі мен басқару міндеттері арасындағы байланыстыруды процестерді автоматтандыру үшін контроллерлер жүзеге асырады. Оларда әртүрлі технологиялық учаскелерден түсетін ақпарат шоғырландырылады, ол қандай да бір шешімдерді қабылдау үшін негіз болады.

Контроллерлер технологиялық объектілерді локальды басқарудың автономды құралдары ретінде ғана емес, сондай-ақ кәсіпорындардың кең ауқымды басқару жүйесі ретінде де қолданылады.

1. Контроллер туралы мәлімет

Контроллер - сыртқы құрылғыдан (ЭЕМ, датчиктер немесе өзге құрылғы) сандық деректер немесе аналогты-дискретті сигнал түрінде ақпарат алу, осы ақпаратты арнайы алгоритм бойынша түрлендіру және сандық немесе аналогты-дискретті сигнал түрінде басқарушы әсер етуді беру жолымен басқа құрылғыларды басқаруға арналған мамандандырылған техникалық құрылғы. Көбінесе контроллерлер құрамында бағдарламаланатын логикалық интегралды схемалары (ПЛИС) немесе мамандандырылған процессорлары бар бағдарламаланатын құрылғылар болып табылады.

Бағдарламаланатын логикалық контроллер (БЛК) - ақпаратты жинау, түрлендіру, өңдеу, сақтау және басқару командаларын әзірлеуге арналған микропроцессорлық құрылғы, кіріс және шығыс, оларға қосылған датчиктер, кілттер, басқару объектілеріне атқару механизмдері бар, нақты уақыт жұмыс режимдеріне арналған.

БЛК жұмысының негізгі режимі оның ұзақ уақыт автономды қолданылуы, көбінесе қоршаған ортаның қолайсыз жағдайында, елеулі қызмет көрсетусіз және адамның араласуынсыз. БЛК әдетте объектінің жай-күйін анықтау және басқару әсерлерін беру үшін кіріс пен шығуларды пайдалана отырып, тізбекті процестерді басқару үшін қолданылады.

Бағдарламалау классикалық алгоритмдік тілдерде және IEC 61131-3 стандарттарында көрсетілген тілдерде жүзеге асырылады. Осылайша, кәсіпорындар бір микропроцессорлық құрылғымен әр түрлі автоматтандырылған басқару жүйесін енгізу мүмкіндігіне ие.

Уақыт өте келе, өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерін әзірлеушілер IBM компьютерлерімен (ДК) үйлесімді элемент базасына ауысты. ДК-үйлесімді компьютерлік техниканың дамуында екі бағыт бар: онда сәулет және құрылымдық шешімдері максималды түрде сақталады:

БЛК - процессорлық модульді ашық бағдарламалық жасақтамамен (ADAM5000 контроллерлер сериясы) ДК-үйлесімді модулімен бір мезгілде ауыстыру.
IBM PC - шағын кіріктірілген жүйелерде (PC104 және микро стандарттарының модульдік контроллері) .

Сондықтан заманауи БЛК жергілікті басқару мәселелерін шешуге арналған ДК-үйлесімді модульдік контроллер. Оларды дамыту, ең алдымен:

жалпы өлшемдерді азайту;
жақсартылған функционалдылық;
жалпы бағдарламалау тілін қолдану (IEC 61131-3) және ашық жүйелер идеологиясы.

2. Тарихы

Бірінші өнеркәсіптік контроллер 1969 жылы АҚШ-та пайда болды. Оның құрылуын General Motors Company автомобиль корпорациясы бастамашылық етіп, Bedford Associates компаниясы әзірледі. Ол 4 кБ жадысы бар Modicon 084 ( ағыл. modular digital controller ) еді.

БЛК терминін 1971 жылы Одо Жозеф Стругер енгізді. Ол сондай-ақ ӨЛК бағдарламалау тілдерін біріздендіруде және IEC61131-3 стандартын қабылдауда маңызды рөл атқарды. Ричард Морлимен бірге оларды "ӨЛК әкелері" деп атайды. 1970-ші жылдары ӨЛК терминімен қатар микропроцессорлық командоаппарат термині кеңінен қолданылды.

Релелік логикалық контроллерлердің орнына келген алғашқы ӨЛК-де жұмыс логикасы LD схемасымен бағдарламанды. Құрылғының жұмыс принципі бұрынғыдай болды, бірақ реле мен контактілер (кіріс және шығыстардан басқа) виртуалды болды, яғни ӨЛК микроконтроллері орындайтын бағдарлама түрінде болды. Заманауи ӨЛК еркін бағдарламаланатын болып табылады.

Сол жылдары АБЖ қатты логикада (аппараттық бағдарламалау) салынды, бұл оларды қайта құру процесі мүмкін емес еді.

Сондықтан әрбір технологиялық желі жеке АБЖ болуын талап етті. Содан кейін АБЖ архитектурасында алгоритмді реле жалғау сұлбаларының көмегімен өзгертуге болатын құрылғыларды қолдана бастады.

Мұндай құрылғылар "өнеркәсіптік логикалық контроллерлер" (БЛК) атауына ие болды. Алайда, электромагниттік реле арқылы іске асырылған АБЖ күрделілігімен және үлкен өлшемдерімен ерекшеленді. Бір жүйені орналастыру және техникалық қызмет көрсету үшін жеке орын талап етілді.

Bedford Associates компаниясының инженерлері әзірлеген микропроцессорлық ӨЛК адам факторын барынша азайтып, өндірістік процестерді автоматтандыру процестерінде ақпараттық технологияларды пайдалануға мүмкіндік берді.

3. Жұмыс істеу принципі

БЛК кез келген түрі - басқару алгоритмдерін орындауға арналған электронды құрылғы. Барлық БЛК-тің жұмыс істеу принципі бірдей: деректерді жинау және өңдеу және атқарушы механизмдерге бақылау әрекеттерін беру.

Контроллердің жұмысы әдетте қарапайым микропроцессорлардың әрекетіне өте ұқсас. Әрбір әмбебап логикалық контроллер үшін екі бағдарламалық құрал бар. Олардың бірі - жүйелік бөлігі және іс жүзінде операциялық жүйе болып есептеледі. Бұл контроллердің барлық түйіндерін басқаруға, ішкі диагностиканы жүргізуге және барлық компоненттердің өзара байланысын қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Операциялық жүйе орталық процессорда орналасқан өзінің жеке жадында орналасқан және әрдайым жұмыс істеуге дайын. Екінші бөлікте тікелей бақылаумен айналысатын бағдарлама бар. Ол кез келген қажетті әрекеттерге конфигурациялануы мүмкін, ол аяқталғаннан кейін қайтадан жүйелік деңгейге өтеді.

Модульдік құрылым орнатылған және өндірістік процесс іске қосылған кезде, пайдалану параметрлерін тіркеу басталады. Жоғарыда айтылғандай, жүйе жүздеген көрсеткіштерді есепке ала алады, оларды пайдаланушы енгізген бағдарлама мәндерімен салыстыра алады. Осы салыстыру нәтижелері бойынша контроллер команда үшін шешім қабылдайды. Мысалы, егер технология бойынша гидроабразивті кескіш 0 градустан төмен емес температурада жұмыс істей алатын болса, онда аппаратура егер термометр рұқсат етілгеннен төмен мәнді көрсетсе, процесті тоқтату командасын береді. Осы жүйе бойынша басқа да өнеркәсіптік контроллерлер жұмыс істейді. Жұмыс принципі шешім қабылдаудың неғұрлым күрделі алгоритмдерін болжайды. Мысалы, бір учаскенің немесе жабдықтың нақты бірлігінің жұмысына әсер ететін ондаған көрсеткіштер есепке алынуы мүмкін. Сондай-ақ пайдалану процесінде жүйе өзінің жұмыс көрсеткіштерін, оның ішінде энергиямен жабдықтау параметрлерін бақылайды.

4. Архитектурасы

Контроллердің архитектурасы оның негізгі компоненттерінің жиынтығы және олардың арасындағы байланыстар деп аталады. БЛК типтік құрамына орталық процессор, жады, желілік интерфейстер және енгізу-шығару құрылғылары кіреді. Кейде бұл конфигурация бағдарламалау құрылғысымен және оператор пультімен, индикация құрылғыларымен, сирек - принтермен, пернетақтамен, тышқанмен немесе трекболмен толықтырылады.

Процессорлық модуль микропроцессор (орталық процессорлық құрылғы - ОПҚ), есте сақтау құрылғылары, нақты уақыт сағаты және күзет таймері кіреді. "Микропроцессор" және "процессор" терминдері қазіргі уақытта синонимдер болды, өйткені барлық жаңадан шығарылатын процессорлар ҮИС түрінде орындалады, яғни микропроцессор болып табылады.

Микропроцессордың негізгі сипаттамалары разрядтылық (БЛК-да 8, 16 және 32-разрядтық микропроцессорлар қолданылады), тактілік жиілік, архитектура, қалқымалы нүктемен операциялардың болуы, қолдаушы енгізу-шығару порттарының типтері, жұмыс істеу қабілеттілігінің температуралық диапазоны және тұтынылатын қуат болып табылады.

Бір архитектурасы бар микропроцессорлардың өнімділігі тактілік жиілікке пропорционалды. Көптеген контроллерлер қысқа командалар жиынтығымен (RISC - Reduced Instruction Set Computing) микропроцессорларды пайдаланады, онда бірдей ұзындық командалардың аз саны мен регистрлердің үлкен саны пайдаланылады. Командалардың қысқартылған жинағы әр такт үшін келесі команданың орындалу нәтижесін бере алатын процессордың тиімді компиляторлары мен конвейерін құруға мүмкіндік береді.

Деректерді қарқынды математикалық өңдеуді орындайтын контроллерлер үшін математикалық сопроцессордың (қалқымалы нүктемен операцияларды орындайтын көмекші процессордың) немесе Y=A*B+X типті операциялар бір акт үшін орындалатын сигналдық процессорлардың болуы маңызды. Сигналдық процессорлар үрлеу немесе Фурье жылдам түрлендіру операцияларын орындауды жылдамдатуға мүмкіндік береді.

Жад сыйымдылығы БЛК жұмыс істеу барысында өңделуі мүмкін айнымалылардың (тегтердің) санын анықтайды. Микропроцессорларда жадқа кіру уақыты жылдам әрекетті шектейтін маңызды факторлардың бірі болып табылады. Сондықтан жады иерархияның бірнеше деңгейлеріне, онда сақталатын деректерді пайдалану жиілігіне және жылдамдыққа байланысты бөлінеді. Жады иерархиясы процессор архитектурасының маңызды сипаттамаларына жатады, өйткені ол баяу жадының микропроцессордың жылдамдығына кері әсерін төмендетуге мүмкіндік береді. Жадының негізгі түрлері тұрақты есте сақтау құрылғысы (ROM), жедел есте сақтау құрылғысы (RAM) және регистрлер жиынтығы болып табылады. Регистрлер ең жылдам әсер ететін жады элементтері болып табылады, өйткені олар процессордың қарапайым командаларын орындау үшін арифметикалық-логикалық құрылғы (алқ) қолданылады. АЖҚ Операциялық жүйе, құрылғы драйверлері, жүктеуші, пайдаланушы бағдарламасының орындалатын модулі сияқты сирек өзгеретін ақпаратты сақтау үшін қолданылады. Мысалы, тег мәндері, аралық есептеу нәтижелері, диагностикалық ақпарат, графиктерге шығарылатын массивтер, дисплейде көрсету үшін деректер.

ROM ретінде (немесе ROM - "Read Only Memory") әдетте электр өшірілетін қайта бағдарламаланатын жад (EEPROM - "Electrically Erasable Programmable ROM") қолданылады. EEPROM бір түрі флэш-жады болып табылады, оның әрекет ету принципі конденсаторда зарядты сақтауға негізделген, қалқымалы бекітпемен және МОП-транзистордың төсенішімен түзілген. Флэш-жадының ерекшелігі оның энергияға тәуелділігі, яғни өшірулі қоректену кезінде деректердің сақталуы болып табылады. Флэш-жадты өшіру және қайта жазу бөлек ұяшықтармен емес, үлкен блоктармен орындалады, сондықтан ол ағылшын тілінен шыққан "flash" - "flash" деген атауға ие болды . Кемшілігі барлық ТЕСҚ болып табылады төмен жылдамдығы.

Флэш-жадқа ақпаратты жазу циклдерінің саны шектеулі және бірнеше ондаған мың рет. Бойынша құрастырылымдық орындау мен интерфейстерге арналған флэш-жады бөлінеді Compact Flash (CF), Memory Stick, Secure Digital (SD), MuliMediaCard (MMC), RS-MMC, SmartMedia Card (SMC), USB-flash. Флэш жады баспа ақысына немесе алынбалы болуы мүмкін.

Қазіргі заманғы микропроцессорлар ( SRAM - Static Random Access Memory) және динамикалық жадыны (DRAM - "dynamic Random Access Memory"), SDRAM ("Synchronous DRAM") пайдаланады. SRAM триггерде орындалады, онда ақпарат шексіз ұзақ уақыт бойы қорек болған кезде сақталады. Динамикалық жадта ақпарат конденсаторларда сақталады, сондықтан DRAM мерзімді регенерацияны (конденсаторларды қайта зарядтауды) талап етеді. Триггер жадының кемшіліктеріне кристалдағы триггерлердің төмен тығыздығына байланысты оның жоғары құны және сыйымдылықтың бағаға аз қатынасы жатады. Артықшылығы болып табылады жоғары шапшаңдық, достигающее гигагерц, онда жады конденсаторындағы жұмыс істей алмайды жиіліктерде жоғары жүздеген герц. Екі жады түрі де (DRAM және SRAM) БЛК қоректендіруді өшіргенде ақпаратты сақтай алмайды. Сондықтан, БСҚ-ның кейбір типтері қоректендіруді қысқа уақытқа үзгеннен кейін автоматтандыру жүйесінің жұмыс істеу қабілеттілігін сақтау үшін жадтың батареялық қорегін пайдаланады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.