ACS es una abreviatura que significa Sistemas de Control Automatizados. La respuesta a la pregunta qué es ACS se puede formular de la siguiente manera: es un conjunto de sistemas tecnicos y procesos, complejos organizacionales y metodos cientificos, que permiten brindar control óptimo un proceso u objeto técnico complejo, así como un equipo de personas que tienen un objetivo común.

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Diagrama estructural de ACS

En la estructura de cualquier sistema de control automatizado, se pueden distinguir los siguientes componentes:

1. La parte principal - incluye matemáticas y Soporte de información y parte técnica.
2. Parte funcional - implica específica funciones de gestión y una serie de programas relacionados.

Los sistemas pueden ser elementales o grandes y complejos.

Es habitual distinguir entre dos variedades estructurales de dichos sistemas: un sistema de control de procesos automatizado (APCS) y un sistema gestión organizacional(ASOU).

Las diferencias entre estos sistemas radican en las características del objeto que gestionará el sistema. Los sistemas de control de procesos están construidos para controlar objetos técnicos complejos, mecanismos, dispositivos, máquinas. ASOU están diseñados para controlar el funcionamiento de equipos de personas. De acuerdo con el uso de sistemas de control automatizados, los métodos de transmisión de información también serán diferentes: pueden ser documentos o varias señales físicas.

También hay una abreviatura de ACS - sistema de control automático. Su peculiaridad radica en el hecho de que puede actuar durante algún tiempo sin intervención humana. Este tipo de sistemas se utilizan para gestionar las instalaciones de pequeños hoteles.

Aplicación y funciones principales de ACS

ACS encontrado aplicación amplia en varios campos producción industrial. Las principales funciones de los sistemas son las siguientes:

Principios básicos de ACS

Por primera vez principios de funcionamiento sistemas automatizados gestión, el procedimiento para su desarrollo y creación fueron formulados por el V.M. Glushkov.

Base de información del sistema de control automatizado

La base de información del sistema de control automatizado se puede llamar el conjunto completo de información colocada en los medios de la máquina y necesaria para el funcionamiento normal del sistema.

Por regla general, todos base de información Se subdivide condicionalmente en tres sectores: general, derivado y operativo.

Características técnicas del sistema de control automatizado

Bajo la base técnica del sistema de control automatizado, se acostumbra entender todos los medios técnicos que se utilizan para recopilar, acumular y procesar información, así como para mostrarla y transmitirla. Esto también incluye los nodos ejecutivos del sistema que afectan al objeto de control.

Los principales elementos técnicos y equipamientos del sistema de control automatizado son ordenadores electrónicos que aseguran la acumulación y el tratamiento de todos los datos que circulan por el sistema. Esta técnica permite simular procesos de producción y construir propuestas para la gestión.

Para la construcción y gestión de sistemas de control automatizados, se utilizan dos tipos de computadoras electrónicas: contabilidad y regulación e información y liquidación.

El equipo de información y contabilidad se encuentra en el nivel jerárquico más alto del sistema de gestión. Su tarea es resolver todos los problemas relacionados con gestión centralizada objeto. Dichos mecanismos se caracterizan por su alta velocidad, la presencia de un sistema de interrupciones, longitud de palabra variable, procesamiento silábico de datos de entrada.

El nivel inferior del sistema de control, por regla general, se otorga a los mecanismos y equipos de contabilidad y regulación. Estos mecanismos, por regla general, se colocan directamente en los sitios o en los talleres de producción. Su tarea es recopilar datos de entrada de los objetos de control y el procesamiento primario de esta información, seguido de su transferencia al departamento de información y liquidación y la recepción de la información directiva planificada. Además, la parte de contabilidad y regulación del equipo se dedica a los cálculos locales y genera acciones de control sobre los objetos de control en caso de desviaciones de las funciones calculadas. Esta parte del sistema de control tiene una conexión bien desarrollada con gran cantidad Fuentes de información y dispositivos de control.

Medios mecánicos de recopilación y visualización de información.

Si el sistema prevé la recopilación y el procesamiento de información con la participación de una persona, incluye varios registradores que le permiten recibir datos iniciales directamente de los lugares de trabajo. Esto también incluye todo tipo de sensores de temperatura, temporizadores, contadores del número de piezas fabricadas y otros equipos similares. Los fijadores automáticos de desviación también se montan en proceso de manufactura, que registran y transmiten al sistema información sobre la ausencia de materiales, herramientas, Vehículo para enviar productos manufacturados, así como irregularidades en el funcionamiento de las máquinas. Dicho equipo se instala no solo en las instalaciones de producción, sino también en los almacenes para almacenar materias primas y productos terminados.

Los medios de visualización de datos incluyen todos los dispositivos que permiten mostrar información en la forma más accesible para una persona. Esto incluye todo tipo de monitores, marcadores y pantallas, impresoras, terminales, indicadores, etc. Estos dispositivos se conectan directamente al procesador central de un ordenador y pueden proporcionar información de forma regulada o esporádica -a petición del operador o en caso de de una emergencia

La base técnica de los sistemas de control automatizado también incluye varios tipos de equipos de oficina, instrumentación y dispositivos de contabilidad que aseguran el normal funcionamiento de las principales unidades técnicas.

El desarrollo de los sistemas de control de procesos automatizados en la etapa actual está asociado con el uso generalizado de microprocesadores y microcomputadoras para el control, cuyo costo es cada año menor en comparación con los costos totales de creación de sistemas de control. Antes de la llegada de los microprocesadores, la evolución de los sistemas de control de procesos estuvo acompañada por un aumento en el grado de centralización. Sin embargo, las posibilidades sistemas centralizados ahora ya son limitados y no cumplen con los requisitos modernos de confiabilidad, flexibilidad, costo de los sistemas de comunicación y software.

La transición de los sistemas de control centralizados a los descentralizados también se debe a un aumento en el poder de las unidades tecnológicas individuales, su complicación y un aumento en los requisitos de velocidad y precisión de su trabajo. La centralización de los sistemas de control se justifica económicamente con una capacidad de información relativamente pequeña (el número de canales de control y regulación) de las UOT y su concentración territorial. Con una gran cantidad de canales de control, regulación y control, una gran longitud de líneas de comunicación en el sistema de control de procesos, la descentralización de la estructura del sistema de control se convierte en un método fundamental para aumentar la capacidad de supervivencia del sistema de control de procesos, reduciendo costos y costos operativos.

Debe reconocerse la dirección más prometedora de la descentralización de APCS control automatizado procesos con una arquitectura distribuida, basada en la descentralización funcional-objetivo y topológica del objeto de control.

Descentralización dirigida funcionalmente- esta es la división de un proceso o sistema complejo en partes más pequeñas - subprocesos o subsistemas sobre una base funcional (por ejemplo, redistribución proceso tecnológico, modos de funcionamiento de las unidades, etc.), que tienen objetivos de funcionamiento independientes.

Descentralización topológica significa la posibilidad de división territorial (espacial) del proceso en subprocesos funcional-objetivo. Con una descentralización topológica óptima, el número de subsistemas de un APCS distribuido se elige para minimizar la longitud total de las líneas de comunicación que, junto con los subsistemas de control local, forman una estructura de red.

La base técnica de los modernos sistemas de control distribuido, que hizo posible implementar dichos sistemas, son los microprocesadores y los sistemas de microprocesadores.

El sistema de microprocesador realiza las funciones de recopilación, regulación y control de datos, visualización de toda la información de la base de datos, cambio de configuraciones, parámetros de algoritmos y los propios algoritmos, optimización, etc. El uso de microprocesadores (incluidas las microcomputadoras) para resolver las tareas anteriores permite lograr los siguientes objetivos:

a) reemplazar medios técnicos analógicos por medios digitales, donde la transición a medios digitales mejora la precisión, amplía funcionalidad y aumenta la flexibilidad de los sistemas de control;

b) reemplazar hardware con lógica dura con dispositivos programables (con la posibilidad de cambiar el programa), o microcontroladores;

c) reemplazar una minicomputadora con un sistema de varias microcomputadoras cuando sea necesario asegurar el control descentralizado de la producción o un proceso tecnológico con mayor confiabilidad y capacidad de supervivencia, o cuando las capacidades de una minicomputadora no se utilicen por completo.

Los sistemas de microprocesador pueden realizar todas las funciones típicas de control, medición, regulación, control, presentación de información al operador en los subsistemas de un sistema de control de procesos distribuidos.

En los sistemas de control de procesos automatizados distribuidos, generalmente se aceptan tres estructuras topológicas de interacción de subsistemas: en forma de estrella (radial); anillo (bucle); autobús (principal) o sus combinaciones. La organización de la comunicación con sensores y actuadores es individual y mayoritariamente radial.

La Figura 3.5 muestra topologías de APCS distribuidos.

Figura 3.5 - Estructuras típicas de APCS distribuidos:

a - radial, b - principal, c - anillo

La estructura radial de la interacción de los subsistemas (Fig. 3.5, a) refleja el método tradicionalmente utilizado para conectar dispositivos con líneas de comunicación dedicadas y se caracteriza por las siguientes características:

a) hay líneas separadas y no relacionadas que conectan el subsistema central (CPU) con los sistemas de automatización locales de la aeronave i ;

b) se implementan dispositivos de interfaz técnicamente simples US 1 - US m automatización local. El dispositivo central de comunicación del NSC es un conjunto de módulos del tipo CS i según el número de líneas o un dispositivo bastante complejo para multiplexar canales de transmisión de información;

c) proporcionado velocidades máximas intercambio en líneas separadas con un rendimiento suficientemente alto de dispositivos informáticos a nivel de CPU;

d) la fiabilidad del subsistema de comunicación depende en gran medida de la fiabilidad y capacidad de supervivencia de los medios técnicos de la CPU. La falla de la CPU prácticamente destruye el subsistema de intercambio, ya que todos los flujos de información se cierran a través del nivel superior.

Un sistema distribuido con estructura radial es un sistema de dos niveles, donde en el nivel inferior se implementan las funciones necesarias de control, regulación, control en los subsistemas, y en el segundo nivel, en la CPU, la microcomputadora coordinadora (o minicomputadora ), además de coordinar el trabajo de los satélites de microcomputación, optimiza las tareas de control de los TOU, distribución de energía, gestiona el proceso tecnológico en su conjunto, calcula indicadores técnicos y económicos, etc. Toda la base de datos en un sistema distribuido con una estructura radial debe ser accesible por una microcomputadora coordinadora para aplicaciones de control de nivel superior. Como consecuencia, la microcomputadora coordinadora opera en tiempo real y debe ser controlada usando lenguajes de alto nivel.

La figura 3.5 (b, c) muestra las topologías de anillo y bus de la interacción de nivel. Estas estructuras tienen una serie de ventajas en comparación con la radial:

a) la operatividad del subsistema de comunicación, que incluye un canal y dispositivos de comunicación, no depende de la capacidad de servicio de los medios técnicos en los niveles de automatización;

b) es posible conectar dispositivos adicionales y controlar todo el subsistema utilizando herramientas especiales;

c) se requieren costos significativamente más bajos de productos de cable.

Debido al intercambio de información entre LA i a través del canal de comunicación y los EE. UU. ("cada uno con cada uno"), existe una posibilidad adicional de redistribución dinámica de las funciones de coordinación. trabajo conjunto subsistemas de la aeronave por niveles más bajos en caso de falla de la CPU. La estructura de bus (en menor medida, anillo) proporciona un modo de transmisión de intercambio entre subsistemas, lo que es una ventaja importante en la implementación de comandos de control de grupo. Al mismo tiempo, la arquitectura de bus y anillo ya presenta mucho más altos requisitos a la "inteligencia" de los dispositivos de interfaz y, en consecuencia, mayores costos únicos para la implementación de la red central.

Comparando las topologías de anillo y bus de un subsistema de comunicación, se debe tener en cuenta que la organización de una estructura de anillo es menos costosa que la de un bus. Sin embargo, la confiabilidad de todo el subsistema con un sistema de comunicación en anillo está determinada por la confiabilidad de cada dispositivo de interfaz y cada segmento de las líneas de comunicación. Para aumentar la capacidad de supervivencia, es necesario utilizar anillos dobles o líneas de comunicación adicionales con soluciones alternativas. La operatividad de un canal de transmisión físico para una arquitectura de bus con aislamiento de transformador no depende de la capacidad de servicio de los dispositivos de interfaz, sin embargo, como para un anillo, la falla de cualquier dispositivo de interfaz en el peor de los casos conduce a una operación completamente autónoma del subsistema fallado. nodo, es decir, a la pérdida de la función de control desde el nivel de la CPU por la automatización del nodo fallido.

Un método explícito para aumentar la capacidad de supervivencia de todo el sistema de automatización en caso de fallo de los dispositivos de adaptación en el subsistema de comunicación es la duplicación de los dispositivos de adaptación en los nodos del subsistema. En una estructura de anillos, este enfoque ya está implícito en la organización de anillos dobles y desvíos. Si la confiabilidad de un canal físico continuo para la topología inferior está fuera de toda duda, entonces es posible duplicar solo dispositivos de interfaz sin usar un cable troncal de respaldo.

Una forma más económica de aumentar la confiabilidad del subsistema de comunicación es usar estructuras combinadas que combinen las ventajas de las topologías radial y de anillo (backbone). Para un anillo, el número de enlaces radiales se puede limitar a dos o tres líneas, cuya implementación proporciona una solución simple y económica.

Evaluación de tales indicadores de sistemas de control industrial distribuido como económico(costos de productos de cable, enrutamiento de cables, para el desarrollo o adquisición de instalaciones de red, incluidos dispositivos de comunicación, etc.), funcional(el uso de operaciones de transferencia grupal, la intensidad del intercambio, la posibilidad de intercambiar "cada uno con cada uno"), así como indicadores de unificación y posibilidad de evolución redes (la capacidad de activar fácilmente nodos de suscriptores adicionales, tendencias hacia el uso en sistemas de control de procesos automatizados) e indicadores confiabilidad de la red(fallo del canal de comunicación y de los dispositivos de comunicación o interfaz), nos permite sacar las siguientes conclusiones:

a) el más prometedor en términos de desarrollo y uso es la organización de la columna vertebral del subsistema de comunicación;

b) la funcionalidad de la topología de backbone no es inferior a las capacidades del anillo y radial;

c) los indicadores de confiabilidad de la estructura principal son bastante satisfactorios;

d) la topología de red troncal de un APCS distribuido requiere grandes costos únicos para la creación e implementación de un canal de comunicación y dispositivos de interfaz.

En gran parte debido a estas características de la estructura de la red troncal y la organización modular de hardware y software en los APCS modernos. principio modular del maletero la construcción de soporte técnico ha encontrado una distribución predominante.

El uso de microprocesadores y microcomputadoras permite implementar de manera efectiva y económica el principio de descentralización funcional y topológica de los sistemas de control de procesos automatizados. Por lo tanto, es posible aumentar significativamente la confiabilidad y la capacidad de supervivencia del sistema, reducir las costosas líneas de comunicación, brindar flexibilidad operativa y ampliar el alcance de la aplicación en economía nacional complejos de medios técnicos, cuyo elemento principal es una microcomputadora o microprocesador. En tales sistemas de control distribuido, es de gran importancia estandarización de la interfaz, es decir. el establecimiento y aplicación de normas, requisitos y reglas uniformes que garanticen la integración de la información de los medios técnicos en estructuras típicas APCS.

El esquema es el documento principal que explica el principio de funcionamiento e interacción de varios elementos, dispositivos o sistemas de control automático en general. Los más utilizados son los tipos de circuitos fundamentales, estructurales funcionales (funcionales) y estructurales algorítmicos (estructurales). Además de ellos, al diseñar, instalar, poner en marcha y operar ACS, se utilizan diagramas de conexión y conexión (montaje).

ESQUEMA PRINCIPAL, FUNCIONAL Y ESTRUCTURAL

En el diagrama esquemático, todos los elementos del sistema se representan de acuerdo con los símbolos en interconexión entre sí. A partir del diagrama del circuito, debe quedar claro el principio de su funcionamiento y la naturaleza física de los procesos que ocurren en él. Los diagramas esquemáticos pueden ser eléctricos, hidráulicos, neumáticos, cinemáticos y combinados. En la Figura 1.19, a modo de ejemplo, se presentan fragmentos de los principales circuitos eléctricos e hidráulicos principales.

Elementos de automatización en diagramas de circuitos El hacha debe designarse de acuerdo con la norma. La imagen de los elementos debe corresponder al estado apagado (desenergizado, en ausencia de sobrepresión, etc.) de todos los circuitos del circuito y la ausencia de influencias externas. El circuito debe ser lógico.

Arroz. 1.19.

a- eléctrico, B- hidráulico

chessicamente secuencial y leído de izquierda a derecha o de arriba a abajo. A cada elemento del diagrama de circuito se le asigna una designación de referencia alfanumérica. La designación de letras suele ser un nombre abreviado del elemento, y la designación digital muestra condicionalmente la numeración del elemento en orden ascendente y en una secuencia determinada, contando de izquierda a derecha o de arriba hacia abajo. Para esquemas complejos, por regla general, se descifran las designaciones alfabéticas y numéricas abreviadas.

Los diagramas de bloques funcionales reflejan la interacción de dispositivos, bloques, nodos y elementos de automatización en el curso de su operación. Gráficamente, los dispositivos de automatización individuales se representan mediante rectángulos que corresponden a la dirección de la señal. No se especifica el contenido interno de cada bloque. El propósito funcional de los bloques se indica mediante caracteres alfabéticos. En la Figura 1.20, como ejemplo, se muestra un diagrama funcional del ACS con la temperatura del aire en el invernadero, donde UNED- objeto de control (invernadero), VE- elemento sensor (sensor de temperatura), EDUCACIÓN FÍSICA- transformando

Arroz. 1.20. Diagrama funcional del sistema de control automático de la temperatura del aire en el elemento invernadero (amplificador con un relé en la salida), RO- cuerpo regulador (calentador eléctrico), y - valor controlado (temperatura), g - acción de ajuste (temperatura requerida); / - acción perturbadora (influencia factores externos sobre la temperatura del aire en el invernadero).

Los diagramas de bloques algorítmicos muestran la relación partes constituyentes sistema automático y caracterizar sus propiedades dinámicas. Estos esquemas se desarrollan sobre la base de diagramas funcionales o de circuitos de automatización. El diagrama de bloques algorítmico es la forma gráfica más conveniente de representación de ACS en el proceso de estudio de sus propiedades dinámicas. Este esquema no tiene en cuenta la naturaleza física de los impactos y las características de los equipos específicos, sino que muestra solo un modelo matemático del proceso de control.

Tanto en el esquema estructural como en el funcional, los elementos uu y UNED se muestra como rectángulos. En este caso, cualquier dispositivo se puede representar mediante varios enlaces (rectángulos) y, a la inversa, varios dispositivos del mismo tipo se pueden mostrar como un solo enlace.

La división de ACS en enlaces elementales de acción direccional se realiza según el tipo de ecuación matemática que conecta el valor de salida con la entrada para cada enlace. Dentro del enlace (rectángulo) indique la relación matemática entre los valores de entrada y salida. Esta dependencia se puede representar mediante una fórmula, un gráfico o una tabla. De manera similar al diagrama funcional, las conexiones entre los enlaces se representan como flechas que indican la dirección y los puntos de aplicación de las cantidades que influyen.

El diagrama de bloques del ACS con la temperatura del aire en el invernadero se muestra en la Figura 1.21. La vista general de este diagrama coincide con el diagrama funcional (ver Fig. 1.20), sin embargo, dentro de los rectángulos hay funciones o gráficas que relacionan los valores de salida de cada elemento con los de entrada.

Como ejemplo, considere el principio de funcionamiento del diagrama de circuito del sistema de control automático con la temperatura del refrigerante en

Arroz. 1.21.

Arroz. 1.22.

/-obturador; 2- ELLOS; 3 ~amplificador

secador de grano de mina (Fig. 1.22) y dibuje un diagrama funcional para él. La temperatura requerida del portador de calor en el secador de granos se mantiene por medio del amortiguador 7, que, al girar, cambia la proporción de entradas de aire caliente. q r , saliendo del horno, y frío Q x , tomado de la atmósfera. La temperatura dentro del secador de granos se mide con un sensor térmico R, incluido en uno de los brazos del puente de medida. Punto de consigna variable controlado gramo(temperaturas) se establecen moviendo el control deslizante de la resistencia - setter R1. Dado que la señal de salida del puente de medición es de baja potencia, entonces para controlar el motor reversible 2 (ELLOS) usar amplificador 3.

Cuando la temperatura del portador de calor dentro del secador de granos se desvía de la establecida, aparece una señal de desequilibrio en la salida del puente, que a través del amplificador 3 y relé K1 o K2 entra en el motor eléctrico 2, incluyéndolo. El amortiguador 7 es accionado desde el motor, moviéndose en un sentido u otro según el signo de la señal.

Debido a la inercia del sensor de temperatura R, y su distancia del amortiguador 7, el proceso de control puede continuar indefinidamente, es decir, no se establecerá un nuevo modo de equilibrio en el sistema. En efecto, cuando la compuerta toma una nueva posición de equilibrio, la temperatura del sensor térmico permanece igual durante algún tiempo, por lo que el actuador sigue moviendo la compuerta. Además, la temperatura en el lugar de instalación del sensor de temperatura primero será igual a la establecida y luego se desviará en la dirección opuesta, es decir, tomará un valor con el signo opuesto. En otras palabras, en el sistema surgirán oscilaciones periódicas, llamadas auto-oscilaciones. Las autooscilaciones del valor controlado (temperatura) en este sistema surgen debido al hecho de que el motor no se detiene en el momento en que el amortiguador alcanza la posición requerida, sino con cierto retraso.

La retroalimentación se utiliza para eliminar las autooscilaciones o reducir su amplitud. (SO) lo que le permite detener el motor antes de que la temperatura del refrigerante alcance el valor establecido, ya que después de que el amortiguador deja de moverse, la temperatura del objeto y el sensor de temperatura se acercan al valor establecido.

La realimentación se realiza mediante una resistencia variable Lo. s, cuyo control deslizante está conectado mecánicamente al rotor del motor eléctrico 2 y se mueve junto con él. Es obvio que el equilibrio en el sistema llegará en el momento en que el incremento de resistencia R os, que surge como resultado del movimiento del deslizador, y el incremento de resistencia R „ causado por un cambio en la temperatura del refrigerante, se volverán iguales entre sí (BP, c \u003d DL,). Así, el motor eléctrico 2 en este sistema, se detiene y el proceso transitorio se detiene por completo en el momento en que la desviación de temperatura se vuelve menor que la zona muerta del controlador.

En el diagrama funcional (Fig. 1.23), el secador de granos es un objeto de control (030, un sensor de temperatura - un órgano sensor (50), un puente de medición - un elemento comparador (CO), un amplificador - un elemento amplificador ( UE), motor eléctrico - actuador (ELLOS), amortiguador - cuerpo regulador (RO), entre el eje ELLOS y el control deslizante del potenciómetro - retroalimentación (OS). Aquí / es el efecto perturbador (temperatura del aire exterior, humedad y temperatura inicial del grano), gramo- influencia del ajuste (temperatura de secado deseada), en- valor controlado (temperatura real del portador de calor), y - acción de control (calor que ingresa al secador de granos con un portador de calor).

Arroz. 1.23.

ESQUEMA DE CONEXIÓN DE TABLEROS, PUESTO DE CONTROL, CONEXIONES EXTERNAS Y CONEXIONES

Los diagramas de conexión son diagramas que muestran las conexiones de los componentes de un dispositivo o conexiones exteriores entre dispositivos individuales. Los esquemas para dispositivos instalados en cuadros de distribución o paneles de control se desarrollan sobre la base de diagramas funcionales, diagramas de circuitos, circuitos de potencia, así como tipos generales escudos y consolas.

Las reglas generales para ejecutar diagramas de cableado son las siguientes:

se desarrollan diagramas de conexión para un escudo, consola, estación de control;

todos los tipos de aparatos, instrumentos y accesorios previstos en el diagrama del circuito eléctrico deben reflejarse completamente en el diagrama de conexión;

la designación de posición de los dispositivos y equipos de automatización y el marcado de las secciones del circuito, adoptadas en el diagrama del circuito, deben almacenarse en el diagrama de conexión.

Se utilizan tres métodos para elaborar diagramas de conexión: gráfico, de dirección y tabular. Para la dirección y el método tabular, además de las reglas enumeradas, se deben observar algunas más:

los dispositivos y dispositivos en los diagramas de conexión se representan de manera simplificada sin observar la escala en forma de rectángulos, sobre los cuales se coloca un círculo, separados por una línea horizontal. Los números sobre la línea indican el número de serie del dispositivo (Fig. 1.24, número 8); los números se asignan panel por panel de izquierda a derecha y de arriba a abajo), y debajo de la línea, la designación de referencia de este producto (por ejemplo, KTZ)

si es necesario, muestre el diagrama interno del aparato (Fig. 1.24);

Arroz. 1.24.

para varios relés ubicados en la misma fila, el circuito interno se muestra una sola vez si tienen el mismo;

los terminales de salida de los dispositivos se representan convencionalmente como círculos, dentro de los cuales se indican sus marcas de fábrica (por ejemplo, 1 ... 8 en la Fig. 1.24). Si los terminales de salida de los dispositivos no tienen marcas de fábrica, se marcan condicionalmente con números arábigos y se indican en la entrada explicativa;

a las placas en las que se colocan diodos, triodos, resistencias, etc., se les asigna solo un número de serie (se coloca en un círculo debajo de la línea);

la designación posicional de los elementos se coloca en la vecindad inmediata de su imagen gráfica condicional (Fig. 1.25);

Arroz. 1.2

si los dispositivos y equipos de automatización están ubicados en varios elementos estructurales del tablero de distribución o panel de control (tapa, panel posterior, puerta), entonces es necesario desplegar estas estructuras en un plano, observando la ubicación mutua de los dispositivos y equipos de automatización.

El método gráfico radica en el hecho de que en el dibujo, las líneas condicionales muestran todas las conexiones entre los elementos del aparato (Fig. 1.26). Este método se usa solo para paneles y consolas, relativamente poco saturados de equipos. Los esquemas de cableado de tuberías se realizan solo de forma gráfica. Si las tuberías de material diferente(acero, cobre, plástico), luego convenciones se utilizan diferentes: línea continua, línea discontinua, línea discontinua-punteada con dos puntos, etc.

El método de dirección ("contador") consiste en el hecho de que no se representan las líneas de comunicación entre los elementos individuales de los dispositivos instalados en el escudo o la consola. En cambio, en el lugar de conexión del cable de cada dispositivo o elemento, se fija una dirección numérica o alfanumérica del dispositivo o elemento con el que debe conectarse eléctricamente (la designación de referencia corresponde al esquema del circuito o número de serie del producto ). Con tal imagen

Arroz. 1.26.

Arroz. 1.27.

diagramas, el dibujo no está lleno de líneas de comunicación y es fácil de leer (Fig. 1.27). El método de dirección para realizar diagramas de cableado es el principal y el más común.

El método tabular se utiliza en dos versiones. Para el primero se elabora una tabla de cableado, donde se indican los números de cada circuito eléctrico. A su vez, para cada circuito, enumeran secuencialmente las designaciones alfanuméricas convencionales de todos los dispositivos, dispositivos y sus contactos a través de los cuales se conectan estos circuitos (Tabla 1.1). Entonces, para la cadena 7, la entrada significa que la abrazadera 6 instrumento KM1 se conecta a la abrazadera 4 instrumento KM2, que, a su vez, debe estar conectado a la abrazadera 3 dispositivos CT4.

1.1. Ejemplo de tabla de conexiones

La segunda opción para completar la tabla de conexión difiere de la primera en que los conductores se ingresan en la tabla en orden ascendente de los números de marcado de los circuitos de circuitos eléctricos forzados (Tabla 1.2). La dirección de tendido de cables, en cuanto a la primera opción, se escribe como una fracción. Para un reconocimiento más claro de los conductores, se acostumbra utilizar designaciones adicionales. Por ejemplo, un puente hecho en el aparato se indica con la letra "p".

1.2. Ejemplo de tabla de conexión de cables

Los diagramas de conexión sirven como dibujos de trabajo, según los cuales se lleva a cabo la instalación de equipos de automatización, por lo que también se denominan dibujos de instalación. Diagramas que muestran conexión externa dispositivos, instalaciones, paneles, consolas, etc., se realizan sobre la base de diagramas funcionales y de circuitos de suministro de energía, especificaciones de instrumentos y equipos, así como dibujos locales industriales con la ubicación de equipos de proceso y tuberías.

Los diagramas de conexión se utilizan al instalar cables, con la ayuda de los cuales la instalación, el dispositivo, el dispositivo se conectan a fuentes de alimentación, cuadros de distribución, consolas, etc.

En la práctica, se utilizan dos métodos para elaborar diagramas de conexión: gráfico y tabular. Los gráficos más comunes.

En los esquemas de conexión, utilizando símbolos gráficos convencionales, muestran: dispositivos selectivos y convertidores primarios; tableros, consolas y puntos locales de control, monitoreo, señalización y medición; dispositivos fuera del panel y equipos de automatización; cajas de conexión, persistentes y libres; alambres y cables eléctricos tendidos fuera de los escudos; nodos para conectar cables eléctricos a dispositivos, aparatos, cajas; equipos y elementos de cierre para conexiones y derivaciones; terminales de conmutación ubicados fuera de los blindajes, puesta a tierra de protección. Los gabinetes, consolas, dispositivos individuales y dispositivos se representan convencionalmente en forma de rectángulos o círculos, dentro de los cuales se colocan las firmas correspondientes.

Las conexiones del mismo propósito en los diagramas de conexión se muestran con una línea continua, y solo en los puntos de conexión a dispositivos, actuadores y otros dispositivos, los cables se separan con el fin de marcar. En las líneas de comunicación que denotan alambres o cables, indique el número del alambre (conexión), la marca, la sección transversal y la longitud de los alambres y cables (si el cableado se realiza en una tubería, también se debe proporcionar la característica de la tubería). Los hilos y cables de conexión se muestran como líneas de 0,4 ... 0,1 mm de grosor.

Los diagramas de conexión se hacen sin tener en cuenta la escala en una forma conveniente para el usuario. A veces, los diagramas de conexión se presentan en forma de tablas, que se realizan por separado para cada sección (o panel) del panel de control (Tabla 1.3).

1.3. Ejemplo de tabla de conexiones

ESQUEMA ESTRUCTURAL Y PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE ACS

El diagrama de bloques de la línea de producción de margarina, que muestra su composición, incluidos los actuadores y los elementos estructurales funcionalmente importantes, se muestra en la fig. una.

Arroz. una.

El proceso comienza con un juego de producto para escamas de grasa de tanques de grasa desodorizada en 12 líneas y para escamas de agua-leche en 4 líneas. El operador ingresa las recetas para ambas básculas, es decir, indica qué línea y cuánto producto se debe cargar en la báscula. Una vez que se completa el ajuste en las escalas, los componentes grasos y de agua y leche se bombean secuencialmente al mezclador. El bombeo es posible solo cuando el tanque receptor está vacío. El bombeo continúa hasta que la balanza está vacía. Después de eso, comienza el conjunto de otro lote de componentes en la balanza. En los mezcladores, se produce el calentamiento, la mezcla uniforme de los productos y su bombeo al tanque de trabajo. Si durante el bombeo el nivel de producto en el tanque de trabajo alcanza el 95%, se suspende el proceso de bombeo. Desde el tanque de trabajo, el producto se alimenta a través de un enfriador, donde cristaliza la margarina, y un descristalizador a la máquina de llenado mediante una bomba de alta presión.

ELABORACIÓN DE UN ESQUEMA FUNCIONAL Y DESCRIPCIÓN DE LAS PRINCIPALES UNIDADES FUNCIONALES DEL ACS

Arroz. 2.

De acuerdo con los diagramas de bloques (Fig. 1, 2), elaboraremos un diagrama funcional del sistema de control automatizado.

Arroz. 3.

MP - microprocesador; DAC - convertidor de digital a analógico; K - válvula; H - bomba; CM - mezclador; RB - tanque de trabajo; DU - sensor de nivel; DD - sensor de presión; DT - sensor de temperatura; DV - sensor de peso; DVL - sensor de humedad; KM - interruptor; ADC - convertidor de analógico a digital.

Arroz. 4.

Se utiliza como dispositivo de control de TP.

UPC:

CAJA AMD Athlon 64 X2 6000+, núcleo Windsor, 3000 MHz, Socket AM2, caché L2 de 2048 KB. Vida útil media - 100.000 horas.

Tarjeta madre:

Gigabyte GA-MA790X-DS4, AMD 790X, PCIe, PCI, 4x DDR2533/667/800, SLI/CrossFire. Vida útil media - 70080 h.

Disco duro: Seagate Barracuda ST3500320AS 500 GB, SATA II, 7200 rpm, 16 MB. Vida útil media - 70080 h.

Monitor LCD:

Monitor 18.5" LCD Acer E-Machines E190HQVB, 16:9 HD, 5ms, 5000:1. Vida media - 60000 horas.

2) Microprocesador SIMATIC S7-300 - CPU 315-2 DP - PROFIBUS

Se utiliza como módulo de CPU.

Marca: Siemens

Arroz. 5. Microprocesador SIMATIC S7-300 - CPU 315-2 DP - PROFIBUS

Especificaciones:

1. Unidad central de procesamiento para la ejecución de programas de mediano y gran volumen.

2. Alto rendimiento.

3. Interfaz maestro/esclavo PROFIBUS DP integrada, que sirve a sistemas de E/S distribuidos basados ​​en PROFIBUS DP; Soporte para interfaz MPI.

4. Memoria incorporada de trabajo de 128 Kbytes, RAM (aproximadamente 43 K instrucciones); memoria cargable - MMC 8 MB.

5. Opciones de expansión flexibles; conexión de hasta 32 módulos S7-300 (configuración de 4 filas).

6. Voltaje de entrada: 20,4 - 28,8 V; consumo de corriente: de la fuente de alimentación - 800 mA, consumo de energía - 2,5 W.

7. CPU/tiempo de ejecución: operaciones lógicas: 0,1 µs, operaciones con palabras: 0,2 µs, operaciones aritméticas de punto fijo: 2 µs, operaciones aritméticas de punto flotante: 3 µs.

8. Funciones de comunicación integradas: funciones de comunicación PG/OP, intercambio global de datos a través de MPI, funciones de comunicación estándar S7, funciones de comunicación S7 (solo servidor)

9. Funciones del sistema: soporte de CPU amplia gama funciones de diagnóstico, configuración de parámetros, sincronización, alarmas, temporización, etc.

10. Vida útil media - 70080 h.

3) DAC/ADC de alta velocidad con soporte SM 321

Se utiliza como convertidor de señal de analógico a digital y viceversa.

Marca: Siemens

Arroz. 6. DAC/ADC de alta velocidad

Especificaciones:

1. Número de entradas - 32

2. Voltaje nominal de entrada - CC 24V

3. Ganancia programable del canal

4. Calibración automática

5. Consumo de corriente total - 35 mA

6. Consumo de energía - 5.5W

7. Patrón de lanzamiento programable

8. Contador de 16 bits (10 MHz)

9. Voltaje de salida 10V

10. Vida útil promedio: no menos de 87600 horas.

4) Sensor de temperatura con señal de salida unificada Metran-280-1

Se utiliza como medidor de temperatura de mezcla.

Empresa: Metran

Arroz. 7. sensor de temperatura

Especificaciones:

1. Rango de temperatura convertible: -50…200 °С

2. Señal de salida 4-20mA/HART

3. Transmisión digital de información vía protocolo HART

4. Control remoto y diagnóstico

5. Aislamiento galvánico de entrada de salida

6. Mayor protección contra interferencias electromagnéticas

7. Subrango mínimo de medición: 25 °C

8. Filtro electrónico 50/60Hz

9. Potencia: 18 - 42V CC

10. Potencia: 1,0 W

11. Intervalo de calibración - 1 año

12. Vida útil promedio: no menos de 43800 horas.

5) Transmisor de nivel Rosemount 5300

Se utiliza como medidor de nivel de llenado en un mezclador.

Empresa: Metran

Arroz. ocho. Sensor de nivel

Especificaciones:

1. Medios medidos: líquidos y a granel

2. Rango de medición: 0,1 a 50 m

3. Señales de salida: señal digital de 4F20 mA basada en el protocolo HART o Foundation™ Fieldbus

4. Disponibilidad de diseño a prueba de explosiones

5. Temperatura de trabajo: hasta 150°C (302°F)

6. Consumo de corriente en espera: 21mA

7. Presión de proceso: 0,1 a 34,5 MPa;

8. Humedad relativa ambiente: hasta 100%

9. Grado de protección contra influencias externas: IP 66, IP67 según GOST 14254

10. Intervalo de calibración - 1 año

11. Vida útil media - 43800 h.

6) Transmisor de presión Rosemount 2088

Se utiliza como manómetro en el tanque de trabajo.

Empresa: Metran

margarina tecnológica funcional automática

Arroz. 9.

Especificaciones:

1. Límites superiores de medición de 10,34 a 27579,2 kPa

2. Error de medición reducido básico ±0.075%; ±0.1%

3. Señales de salida 4-20 mA/HART, 1-5 V/HART, 0,8-3,2 V/HART

4. Cambio de rangos de medición 20:1

5. Opcional: indicador LCD, soportes, bloques de válvulas

6. Rango de temperatura ambiente de 40 a 85°C; medio medido de 40 a 121°С

7. Tiempo de respuesta del sensor no más de 300 ms

8. Inestabilidad característica ±0,1% de Pmax durante 1 año

11. Vida útil media - 61320 h.

7) sensor de peso Omron-D8M

Se utiliza como indicador de peso del producto en el mezclador.

Marca: Omron

Arroz. 10

Especificaciones:

2. Salida digital

3. Rango de temperatura de trabajo -10…+120°С

4. Límite superior de medida: 60 MPa:

5. Fuerza nominal: 200N

6. Error total reducido, no más de: 5%

7. Corriente máxima consumida, no más de:

8. Resistencia de entrada del circuito puente, Ohm - 450±25.0

9. Resistencia de salida del circuito puente, Ohm - 400 ± 4.0

10. Intervalo de calibración - 2 años

11. Vida útil media - 52560 h.

8) sensor de humedad Omron-4000-04

Se utiliza como medidor de humedad en el tanque de trabajo.

Marca: Omron

Arroz. once.

Especificaciones:

1. Rango de humedad relativa medida: 0 - 100%

2. Señal de salida - voltaje

3. Tiempo de respuesta - 15 s

4. Corriente nominal de salida - 0,05 mA

5. Rango de voltaje de salida: 0,8 - 3,9 V

7. Cuerpo SIP 1,27 mm

8. Intervalo de calibración - 2 años

9. Vida útil media - 43800 h.

Se utiliza como actuador para dosificar componentes en el sistema.

Empresa: KZMEM

Arroz. 12

Especificaciones:

1. Tipo de caja: paso pasante, fundición (latón)

2. Presión de trabajo: 0 - 0.1Mpa

3. Conexión de acoplamiento

5. Consumo de energía - 0.15W

6. Número de operaciones - no menos de 500.000

7. Tiempo de respuesta - no más de 1 s

8. Vida útil media - 26280 h.

Se utiliza como dispositivo para bombear componentes en el sistema.

Firma: Grundfos

Arroz. trece.

Especificaciones:

1. Desplazamiento de 0,12 a 0,34 cm 3 /rev

2. Presión de trabajo hasta 70 MPa

3. Velocidad de 500 a 3600 rpm

Se utiliza como dispositivo para mezclar componentes en el sistema.

Firma: "Encarnación"

Arroz. 14

Especificaciones:

1. Peso - no más de 215 kg

2. Capacidad del tanque de trabajo - 156 l

3. Productividad técnica - no más de 950 l/h

4. Potencia instalada - no más de 3 kW

5. Frecuencia - 50 Hz

6. Vida útil media - 35040 h.

12) Tanque de acero inoxidable

Utilizado como dispositivo de preparación de productos.

Firma: Único

Arroz. 15.

Especificaciones:

1. Volumen del tanque - 300 l

2. Máximo temperatura de trabajo- 120C

3. Presión máxima de trabajo - 10 bar

4. Vida útil media - 26280 h.

1. Estructura jerárquica de tres niveles de los sistemas de control de procesos automatizados

Muy a menudo, los APCS distribuidos tienen una estructura de tres niveles. En la Figura 1 se muestra un ejemplo de un diagrama estructural de un complejo de medios técnicos de dicho sistema.

en el nivel superior con la participación del personal operativo se resuelven las tareas de despacho de procesos, optimización de modos, cálculo de indicadores técnicos y económicos de producción, visualización y archivo del proceso, diagnóstico y corrección software sistemas El nivel superior del sistema de control de procesos automatizado se implementa sobre la base de servidores, estaciones de operador (de trabajo) y de ingeniería.

En el nivel medio- tareas de control y regulación automáticos, arranque y parada de equipos, control por mando lógico, paradas de emergencia y protecciones. Nivel promedio implementado sobre la base del PLC.

Nivel inferior (campo) El sistema de control de procesos automatizado proporciona la recopilación de datos sobre los parámetros del proceso tecnológico y el estado del equipo, e implementa acciones de control. Los principales medios técnicos del nivel inferior son sensores y actuadores, estaciones de entrada / salida distribuidas, arrancadores, interruptores de límite, convertidores de frecuencia.

Figura 1

2. Nivel de E/S (nivel de campo)

Las señales de entrada de los sensores y las acciones de control en los actuadores se pueden enviar directamente al PLC (provienen del PLC). Sin embargo, si el TOU tiene una extensión territorial significativa, esto requerirá largas líneas de cable desde cada dispositivo hasta el PLC. Semejante solución técnica puede no ser racional por dos razones:

• alto costo de los productos de cable;
• un aumento en el nivel de interferencia electromagnética con un aumento en la longitud de las líneas.

Más racional en tal situación es el uso de estaciones periféricas distribuidas ubicadas muy cerca de sensores y actuadores. Estas estaciones contienen los módulos de entrada y salida necesarios, así como módulos de interfaz para la conexión al PLC a través de un bus de campo digital (por ejemplo, utilizando el protocolo Profibus DP o Modbus RTU). La transmisión digital de todas las señales se realiza a través de un solo cable con nivel alto inmunidad al ruido. Los llamados sensores y actuadores inteligentes (que incluyen controladores y otras unidades que proporcionan conversión de señal a formato digital e implementan el intercambio de datos a través del bus de campo) también se pueden conectar directamente al bus de campo.

En la Figura 2 se muestra un diagrama de E/S simplificado utilizando una estación de E/S distribuidas. El bus de campo Profibus DP (Process field bus Distributed Periphery) permite conectar hasta 125 dispositivos, hasta 32 por segmento (PLC, I distribuida). estaciones /O, sensores y actuadores inteligentes). Una estación perimetral distribuida consta de tres componentes principales:

• la placa base (Baseplate), en la que se instalan los módulos de E/S y los módulos de interfaz en ranuras especiales, o un riel de perfil especial, en el que se montan los módulos;
• módulos de entrada/salida (Módulos I/O);
• módulos de interfaz que proporcionan comunicación con el PLC a través del bus de campo digital.

Arroz. 2

La cantidad de ranuras para instalar módulos puede ser diferente (la mayoría de las veces de 2 a 16). La ranura más a la izquierda se usa normalmente para instalar un módulo de interfaz. La fuente de alimentación se puede instalar en el panel base o se puede utilizar una fuente de alimentación separada (externa). Dentro del panel base hay dos buses: uno sirve para suministrar energía a los módulos instalados; el otro es para el intercambio de información entre módulos.

La figura 3 muestra una fotografía del nodo de E/S distribuidas Eurotherm modelo 2500. El panel base contiene 8 módulos de E/S y un módulo de interfaz Profibus DP, la fuente de alimentación es externa. La Figura 4 muestra una foto de una estación periférica distribuida Siemens ET 200M. El panel base tiene 6 módulos de señal (módulos de E/S), 1 módulo de interfaz Profibus DP (extremo izquierdo) y una fuente de alimentación.

Fig. 3

Figura 4

2.1 Módulos de señales (módulos de E/S)

Los módulos de E/S vienen en 4 tipos:

1) Módulos de señal de entrada analógica (AI, entrada analógica). Reciben de sensores conectados a sus entradas señales eléctricas de rango unificado, por ejemplo:

• 0-20 o 4-20 mA (señal de corriente);
• 0-10 V o 0-5 V (señal potencial);
• las señales de termopar (TC) se miden en milivoltios;
• señales de resistencias térmicas (RTD).

Digamos que tenemos un sensor de presión con un rango de medición de 0-6 bar y una salida de corriente de 4-20 mA. El sensor mide la presión P, que actualmente es de 3 bar. Dado que el sensor convierte linealmente el valor de la presión medida en una señal de corriente, la salida del sensor será:

La entrada del módulo de señal AI, configurada en los mismos rangos (4-20 mA y 0-6 bar), recibe una señal de 12 mA y realiza la conversión inversa:

La correspondencia del rango de la señal eléctrica entre la entrada del módulo y la salida del sensor conectado al mismo es necesaria para el correcto funcionamiento del sistema.

2) Módulos de señal de entrada discreta (DI, entrada discreta). Reciben una señal eléctrica discreta de los sensores, que pueden tener solo dos valores: 0 o 24 V (en casos excepcionales, 0 o 220 V). La entrada del módulo DI también puede responder al cierre/apertura de un contacto en el circuito conectado a él. Los sensores de contacto, los botones de control manual, las señales de estado de los sistemas de alarma, los actuadores, los dispositivos de posicionamiento, etc. generalmente se conectan a DI.

Digamos que tenemos una bomba. Cuando está inactivo, su contacto de estado (salida) está abierto. La entrada binaria correspondiente del módulo de señal DI está en el estado "0". Tan pronto como se pone en marcha la bomba, su contacto de estado se cierra y se aplican 24 V a los terminales de entrada DI. El módulo, habiendo recibido el voltaje en la entrada discreta, lo cambia al estado "1".

3) Módulos de señal de salida discreta (DO, salida discreta). Dependiendo del estado lógico interno de la salida (“1” o “0”), establece la tensión en los terminales de salida digital a 24 V o 0 V, respectivamente. Existe una opción cuando el módulo, dependiendo del estado lógico de la salida, simplemente cierra o abre el contacto interno (módulo tipo relé). Los módulos DO pueden controlar actuadores, válvulas de cierre, encender luces de advertencia, hacer sonar alarmas, etc.

4) Los módulos de señal de salida analógica (AO, salida analógica) se utilizan para suministrar una señal de control de corriente a los actuadores con una señal de control analógica. Digamos que una válvula de control con una entrada de control de 4-20 mA debe abrirse al 50 %. En este caso, la salida AO correspondiente, a la que está conectada la entrada de la válvula, recibe corriente Iout:

Con una corriente de entrada de 12 mA, la válvula se abre al 50 %.

Es obligatoria la correspondencia del rango de la señal eléctrica entre la salida del módulo y la entrada del actuador conectado al mismo. El módulo de entrada / salida también se caracteriza por la canalidad: el número de entradas / salidas y, en consecuencia, el número circuitos de señal que se le puede conectar. Por ejemplo, el módulo AI4 es un módulo de entrada analógica de cuatro canales. Se le pueden conectar 4 sensores. DI16 es un módulo de entrada digital con dieciséis canales. Se pueden conectar 16 señales de estado de unidades tecnológicas.

V sistemas modernos La ubicación de los módulos de E/S en la placa base no está estrictamente regulada y se pueden instalar en cualquier orden. Sin embargo, normalmente se reservan una o más ranuras para la instalación de un módulo de comunicación. A veces es posible instalar dos módulos de comunicación a la vez, trabajando en paralelo. Esto se hace para mejorar la tolerancia a fallos del sistema de E/S.

Uno de los requisitos estrictos para los subsistemas de E/S modernos es la capacidad de intercambiar módulos "en caliente" sin apagarlos (función de intercambio en caliente).

Los módulos de comunicación proporcionan intercambio de datos entre PLC, estaciones periféricas distribuidas, sensores y actuadores inteligentes. Los módulos admiten uno de los protocolos de comunicación:

• ProfibusDP;
• Profibus PA;
• ModbusRTU;
• CIERVO;
• PUEDE, etc

El intercambio de información, por regla general, se lleva a cabo utilizando el mecanismo maestro-esclavo. Solo el maestro en el bus puede iniciar la comunicación. Los esclavos escuchan pasivamente todos los datos en el bus y solo envían una respuesta si reciben una solicitud del maestro. Cada dispositivo en el bus tiene su propia dirección de red única, que se requiere para una identificación única. Los nodos de E/S suelen ser esclavos, mientras que los controladores son maestros.

La figura 5 muestra un bus de campo digital que combina un controlador (con monitor) y cuatro nodos de E/S. Cada dispositivo conectado al bus tiene su propia dirección única. Por ejemplo, supongamos que el PLC con dirección 1 quiere leer el sensor de presión. El sensor se conecta a la estación periférica distribuida con dirección de red 5, al módulo AI ubicado en la ranura 6, canal de entrada 12. Luego, el PLC genera y envía la siguiente solicitud a través del bus:

Arroz. 5

Cada nodo escucha todas las solicitudes en el bus. El nodo 5 aprende que la solicitud está dirigida a él, lee la lectura del sensor y genera una respuesta en forma del siguiente mensaje:

El controlador, habiendo recibido una respuesta del dispositivo esclavo, lee el campo de datos del sensor y realiza el procesamiento apropiado. Supongamos, por ejemplo, que después de procesar los datos, el PLC genera una señal de control para abrir la válvula en un 50 %. La entrada de control de la válvula se conecta al segundo canal del módulo AO ubicado en la ranura 3 del nodo 7. El PLC genera el siguiente comando:

El nodo 7, escuchando en el bus, encuentra un comando dirigido a él. Escribe el punto de ajuste del 50% en el registro correspondiente a la ranura 3, canal 2. Al hacerlo, el módulo AO genera la señal eléctrica requerida en la salida 2. Después de eso, el nodo 7 envía al controlador una confirmación de la finalización exitosa del comando.

El controlador recibe una respuesta del nodo 7 y considera que el comando se ha completado. Este es solo un esquema simplificado de la interacción del controlador con los nodos de E/S. En los sistemas de control de procesos reales, además de los mencionados anteriormente, se utilizan muchos mensajes de diagnóstico, control y servicio. Aunque el principio mismo de "solicitud-respuesta" ("comando-reconocimiento"), implementado en la mayoría de los protocolos de campo, permanece sin cambios.

Recuerde una vez más que junto con el esquema de E/S discutido anteriormente, el APCS puede usar esquemas de E/S a través de módulos de señales instalados directamente en las ranuras (o en el riel de perfil) del PLC (sin el uso de estaciones periféricas distribuidas).

2.2 Procesamiento de señales analógicas durante la entrada al controlador

Para introducir una señal analógica en el controlador y procesarla más, debe digitalizarse, es decir, convertido a código digital. El proceso de procesamiento de señales de un sensor analógico para usar en el controlador se muestra esquemáticamente en la Figura 6.

Figura 6 Circuito de procesamiento de señal analógica cuando se ingresa al controlador

Las señales de los sensores se llevan a un nivel normalizado (4 - 20 mA, 0 - 10 V) mediante transductores de normalización (NT) y pasan por la etapa de filtrado analógico. Los filtros analógicos le permiten eliminar el ruido de alta frecuencia, que puede ser causado, por ejemplo, por interferencias electromagnéticas durante la transmisión de señales a través de un cable.

Cabe señalar que la señal debe filtrarse del ruido de alta frecuencia antes del procesamiento digital en el controlador. Esta es una condición necesaria Buena elección periodo de muestreo cuando se introduce una señal. El hecho es que para una adecuada reconstrucción de la señal analógica original a partir de datos discretos, la frecuencia de muestreo debe ser al menos el doble de la frecuencia más alta en la descomposición espectral de la señal de entrada (la composición espectral se puede obtener expandiendo la señal en una serie de Fourier). ). A una tasa de muestreo más baja, aparecerá un componente falso (la llamada pseudofrecuencia) en la señal restaurada, que no puede detectarse ni eliminarse en la etapa de procesamiento digital. La presencia de ruido de alta frecuencia requerirá una tasa de muestreo muy alta (tasa de sondeo del sensor), lo que cargará innecesariamente el controlador.

Las señales filtradas de los sensores se envían a un multiplexor analógico, cuyo objetivo principal es la conexión en serie de señales de N sensores a un dispositivo de muestreo y retención (SHA) y un convertidor de analógico a digital (ADC) para su posterior procesamiento. Tal esquema puede reducir significativamente el costo total del sistema de entrada al usar solo un SHA y ADC para todos los canales de entrada analógicos. El UVH almacena el valor instantáneo de la señal en el momento en que se conecta el sensor y lo mantiene constante en su salida mientras dura la conversión al ADC.

En el controlador, se verifica la validez física de la señal digital ingresada y, si es necesario, pasa por la etapa de filtrado digital (software).

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