Описание аппаратуры контроллера

 

Структурная схема контролера приведена на рис. 1.2, где показаны модули и связи между ними. Блок процессора SM2-CPU-1,5 состоит из центрального процессора и сетевого контроллера. Модули УСО также содержат  процессор. Обмен между процессорами выполняется по шинам SPI через модуль ИСК1.

К каждой шине SPI можно подсоединять до 8 модулей УСО. В зависимости от количества модулей ИСК1 их может быть от 1 до 2 шт. Внешние связи могут подключаться к модулям УСО или через терминальные блоки, которые содержат клеммные колодки, или через разъемы «INOUT».

Конструктивно контроллер в общем случае состоит из центрального блока ЦБ1, блока питания и модулей питания, модулей УСО, соединителей SPI, соединителей гибких и терминальных блоков.

Центральный блок ЦБ1 состоит из базового монтажного блока SMАRТ2-BASE и установленных на нем модулей. Для установки модулей монтажный блок имеет три посадочных места – слоты «Slot А», «Slot B» и «Slot С», каждое из которых связа с блоками винтовых зажимов SM2-SCR7 по одной паре на место. Через блоки винтовых зажимов выполняются соединения модулей с внешними цепями.

В «Slot A» всегда устанавливается модуль процессора SM2-CPU-1.5 (центрального процессора), в «Slot С» – модуль ИСК1. В «Slot B» в зависимости от заказа может быть установлен или второй модуль ИСК1, или модуль питанияКР-DС24V1, или панель-заглушкаSM DUMMY-FP (при отсутствии модулей).

Для связи с внешними приборами по локальной сети ETHERNET на модуль процессора может устанавливаться субмодульETHERNET SM2-ETH (далее – субмодуль SM2-ETH). Подключение субмодуля с платой центрального процессора осуществляется через два разъема.

Субмодуль и плата центрального процессора имеют общую лицевую панель и занимают в ЦБ1 одно посадочное место. Если локальная сеть не используется, то нет необходимости в субмодуле. В этом случае модуль процессора комплектуется панелью SM2 - CPU-FP.

Модуль процессора имеет два порта RS-232, один из которых выведен на его лицевую панель, второй – на винтовые зажимы SM2-SCR7, установленные на «Slot А» базового монтажного блока SMАRТ2-BASE.

Модуль питания КР-DС24V1 предназначен для питания ЦБ1 и модулей УСО при потребляемой мощности не более 10 В·A. Он представляет собой преобразователь напряжения постоянного тока 24/5 В с гальванической развязкой. Устанавливается в «Slot B» SMАRТ2-BASE и непосредственно (без перемычек) питает ЦБ1 напряжением 5 В. Блок питания предназначен для подключения к питающей сети 220 В и преобразования переменного напряжения в постоянное 24 В. Выходная мощность модуля  – 50 Вт. Поставляется по заказу.

Рис. 1.2. Структурная схема контроллера

Модуль питания DС-24/5 предназначен для питания модулей УСО на одной шине SPI. Выходная мощность модуля - 10 Вт. Устанавливается на шине - SPI.

Модуль состоит из двух функциональных частей:

1) преобразователя напряжения постоянного тока 24/5 В с гальванической развязкой;

2) схемы защиты от выбросов напряжения на шине SPI.

Соединитель SPI представляет собой ленточный кабель с установленными самим потребителем на нем «на прокол» разъемами IDC-10. Соединитель может иметь от двух до десяти разъемов: первый подсоединяется к модулю ИСК1, последующие – к модулям УСО (до восьми модулей), последний – к модулю УСО или к модулю питания DС-24/5.

Общая потребляемая мощность модулей УСО на одном соединителе должна быть не более 10 Вт. Значение мощности на соединителе определяется как сумма потребляемых мощностей модулей.

Блоки терминальные Т1-AI, Т1-AIО, Т1-D, Т1-TC, Т1-TR позволяют подключать к контроллеру кабели различных сечений, приходящие от объекта управления от датчиков и исполнительных органов.

На лицевой панели модулей УСО имеются индикатор «ERROR», свечение которого сообщает об отказах модуля, и три разъема: интерфейсные «RS232», «SPI» и разъем ввода/вывода  «INOUT».

Питание контроллера производится от сети переменного тока 220 В (в этом случае должен быть заказан блок питания) или от сети постоянного тока (24±6) В. Для повышения надежности работы контроллера возможен вариант питания в соответствии с рис. 1.3.

Рис. 1.3. Раздельное питание ЦБ1 и модулей УСО

Перемычка S1 в модуле ИСК1 не устанавливается, так как питание на ЦБ1 подается от модуля питания KP-DC24V1.

В контроллере применена интеллектуальная подсистема ввода / вывода, где каждый модуль УСО имеет встроенный бортовой микропроцессор, выполняющий независимо от центрального процессора функции по обработке сигналов и самодиагностике. Модули выполнены как самостоятельные изделия, информационный обмен с которыми осуществляется соединителями SPI.

При проверке модуля в составе контроллера он подключается к разъему «SPI-1» модуля ИСК1 с помощью гибкого соединителя СГ3 из состава ЗИП. К разъему «RS232» центрального процессора подключается компьютер, имеющий программы ISaGRAF и «CrossTest». Функциональная схема модуля DO1-16 приведена на рис. 1.4.

Модули дискретных сигналов построены на микроконтроллере (МК) AT90S8515 фирмы « ATMEL». С центральным процессором контроллера модули связываются по внутриконтроллерному последовательному интерфейсу SPI через разъем «SPI» модуля, который одновременно служит и для подачи питания на модуль. Для развязки сигналов между соединителями SPI и МК в модуле установлен буфер.

Для ограничения скачков напряжения на соединителе SPI, которые могут привести к сбою и перезапуску МК, введен коммутатор питания, что делает допустимой «горячую» замену модуля без выключения питания.

Супервизор питания осуществляет генерацию сигнала RESET при включении и отключении питания и имеет в своем составе сторожевой таймер, который так же формирует сигнал RESET при отказе микроконтроллера. Сторожевой таймер периодически сбрасывается программно-управляемым сигналом WD. При обнаружении ошибок выходы модуля устанавливаются в состояние, предварительно заданное пользователем.

К разъему «INOUT» подсоединены ячейки вывода DN1 - DN8 и ячейки ввода DN9 - DN16 дискретных сигналов. Транзисторные оптопары в ячейках обеспечивают гальваническую развязку вводов/выводов. В ячейке ввода со стороны внешних цепей установлены диод для защиты оптопары от обратной полярности входного напряжения и резистор, определяющий входной ток. В ячейке вывода со стороны внешней цепи установлен транзисторный ключ, управляемый оптопарой, и самовосстанавливающийся предохранитель для защиты выхода от коротких замыканий.

Транзисторный ключ имеет защиту от напряжения обратной полярности и от перенапряжения. При частоте кварцевого резонатора, рав

ной 8 МГц, скорость приема и передачи по RS-232 установлена постоянной и равной 19200 бод. Конструктивно модули состоят из одной печатной платы. 

На лицевой панели модуля имеется индикатор «ERROR», который светится при возникновении ошибок в работе модуля. Дискретные входы или выходы, связанные в группы по восемь каналов, имеют гальваническую развязку между группами, выполненную с помощью оптронов. Входы или выходы в одной группе имеют одну общую шину.

Питание дискретных входов/выходов выполняется от внешнего источника питания напряжением (24±6) В постоянного тока. Подключение источника может выполняться по двум вариантам на рис. 1.5. Источник подключается к колодке «24 В» или колодке ввода/вывода вместе с входными сигналами или нагрузкой в зависимости от варианта подключения.

На терминальном блоке Т1-D расположены две колодки «24 В», имеющие по два контакта под зажим «+», «-», две клеммные колодки ввода/вывода по 16 контактов под зажим и две группы перемычек по 8 шт. с положениями – 1-2 и 2-3.

 

Рис. 1.5 Эквивалентная схема дискретного входа

 

Задания к лабораторной работе

1. Изучить структурную, функциональную схему лабораторного макета.

2.   Ознакомиться со структурной схемой и принципом действия хостконтроллера, модуля УСО DO1-16, блоками питания КР-DC24V1, DRA60-24 и БПН-24, терминального блока T1-D, эмулятор светофора.

3.   Используя программы «конфигуратор КРОСС» и «эмулятор пулта

настойки (ЭПН)» изучить способы ручного управления контроллером и выходами модуля DO1-16.

4. Изучить алгоритм программирования модуля УСО DO1-16 в среде ISaGRAF.

5. Получить индивидуальное задание у преподавателя и разработать программу управления эмулятором светофора.

6.   Подготовить отчет и защитить.

 

Список рекомендуемой литературы

1. Руководство по эксплуатации контроллеров КРОСС CD диск с

руководством пользователя).

2. ISaGRAF версия 3.51. Руководство пользователя(CD диск с руководством пользователя).

3. http://www.zeim.ru/production/DOcs/controllers/rp-1.pdf. – описание SCADA системы ISaGRAF ч. 1.

4. http://www.zeim.ru/production/DOcs/controllers/rp-2.pdf. – описание SCADA системы ISaGRAF ч. 2.

5. http://www.zeim.ru/production/DOcs/controllers/rp-3.pdf. – описание SCADA системы ISaGRAF ч. 3.

6. http://www.zeim.ru/production/DOcs/controllers/rp-4.pdf. –  Описание SCADA системы ISaGRAF ч. 4.

7. Руководство по эксплуатации контроллеров КРОСС 500 (CD диск с руководством пользователя).

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2