Модули ввода/вывода аналоговых и дискретных сигналов
Рассмотрим модули серии NL (производства фирмы г. Тогонрок), которые являются полным аналогом, производимым под серией ADAM ICP и NuDAM.
Отличаются только количеством защит, диапазоном рабочих температур и низким потреблением тока.
Данные модули выполняют функции:
дискретного и аналогового ввода,
управление дискретной и аналоговой нагрузкой,
реализовать алгоритмы локального релейного или ПИД-регулирования в качестве локальных технологических контроллеров.
Оснащены модули полными функциональными и равноценными ходами (каналами), которые могут быть масштабированы, подвергнуты коррекции (т.е. фильтровой фильтрации) или настроены как дискретные входы.
Модули совместимы с большинством OPC серверов, позволяющих распознавать аппаратные модули и настраивать для разных каналов различные коллебровочные коэффициенты.
Модули позволяют подключать к модулям различные типы датчиков без дополнительных цепей согласования.
OPC-сервер
OPC-серверы помимо подключения аппаратных модулей со SCADA-пакетами, имеют возможность:
архивации,
привязки к реальному масштабу времени,
наличие alarm,
наличие фильтров и цифровой коррекции входных сигналов,
простейшие графические реализации.
Как правило, OPC-сервер позволяет управлять всеми модулями от всех SCADA-программ.
Пример. Genesis 32, Trace Mode, Lab View, Excel и другие.
Кроме этого имеется широкая библиотека и COM объект, позволяющие создавать самостоятельные программы на различных языках программирования, совместимых с Microsoft COM технологий.
(Например Visual C++. )
Примеры модулей
NL-8TI
Модуль ввода аналоговых сигналов. Содержит 8 каналов оцифровки. Дискретность – 12 разрядов у АЦП.
NL-16 DO
Содержит 16 каналов дискретного вывода.
NL-16 DI
Содержит 16 каналов дискретного ввода.
NL-2C
Модуль содержит 2 канала счётчика или частотометра и 4 канала дискретного вывода.
NL-232c
Преобразователь интерфейса 232 в 435.
Бывают модули преобразования CAN интерфейса 232 в оптический канал связи, 232 в модемную связь.
CAN интерфейс – продвинутая версия RS485.
Примечание.
Модули выполняются на напряжении питания от 10 до 30 В.
Модули имеют изоляцию входов и выходов с напряжением не менее 4 кВ.
4000 В – в импульсах.
6000 В – постоянно действующее напряжение, которое выдерживает изоляция относительно общего корпуса.
Скорость обмена информацией по RS 485 – от 1200 до 115200 бит/секунду. Выбирается программой.
Каждый модуль содержит встроенную флеш память для хранения программы (алгоритма функционирования).
Структурная схема модуля ввода дискретного сигнала
Рис.
ВИП – встроенный источник питания.
ИПН – изолирующий преобразователь напряжения.
СТ – сторожевой таймер (монитор питания).
Din0-Din15 – входы, подключённые к входному буферу, который содержит регистры.
МК – микроконтроллер.
БУ – блок управления.
Дискретный сигнал поступает на входные буферы и записываются во входных регистрах памяти. Далее МК согласно программе работы периодически опрашивает состояние ресурсов и записывает в свои ячейки ОП.
Задача контроллера состоит в формировании последовательного канала передачи данных и преобразования данных с регистров в последовательный код. После преобразования информация переходит в интерфейс RS 485.
Наличие контактов «In» позволяет записать или изменить параметры работы контроллера.
IDC-разъём.
Данный разъём используется для прошивки контроллера.
Внешняя индикация и кнопки на данном модуле.
Если INT-контакта у модуля нет, то доступ к контроллеру для программирования осуществляется с помощью дополнительного канала связи и пароля.
БУ
Назначение – формирование управляющих сигналов для MOSFET транзисторов и хранение текущей информации в регистре.
ВИП
Стабилизирует входное напряжение (10-30 В) с получением на выходе напряжение 5-9 В.
Изолирующий источник питания – полный аналог импульсного источника питания (ИИП).
Аналог ИИП содержит гальваническую развязку на основе ПИК-трансформатора и предназначен для защиты от аварийных режимов работы входных каналов и RS 485 интерфейса.
Сторожевой таймер
Проверяет работоспособности контроллера и наличие электропитания, подключённого к модулю.
Принцип работы.
Имеет в наличии собственный независимый генератор и счётчик, программируемый для изменения коэффициента деления.
Обязательно у счётчика есть канал сброса (обнуления).
Контроллер имеет в своей программе команды по периодическому сбросу счётчика СТ.
Если сигнал сброса счётчика пришёл – контроллер выполняет программу нормально (в рабочем режиме).
Если сигнал сброса не приходит – то происходит перезаполнение регистров счётчика с формированием сигнала на перезапуск контроллера.
Дополнительно СТ имеет компаратор для контроля напряжения детали.
В тех случаях, когда напряжение питания меньше положенного, происходит остановка работы контроллера – блокируются сигналы с генератора импульсов.
Особенно это требуется для оцифровки аналогового сигнала для исключения погрешности измерения.
При включении модуля для исключения сбоев в момент коммутации, запуск контроллера происходит при достижении уровня напряжения требуемого значения.
Примечание 1.
В модуле имеется контроллер
Примечание 2.
Ряд модулей, подключённых к последовательному интерфейсу с адресацией, необходимо настраивать каждый в отдельности.
Примечание 3.
Модули, как правило, устанавливаются на DIN-рейку и имеют разъём с болтовым соединением.
Обязательно необходимо заземление цепей питания средств автоматизации.
Рис.
Некоторые модули могут содержать релейный выход, который имеет нормально замкнутые и нормально разомкнутые контакты (при отсутствии питания замкнут, при подключении питания размыкается).
Имеется защитный диод, предотвращающий всплеск напряжения обмоткой реле.
Примечание 4.
Модули управления или вывода дискретных данных построены аналогично рассмотренному и отличается тем, что входов у него максимально 3 и порядка 15 выходных каналов.
Это относится ко всем модулям всех фирм.
Подключение внешних устройств
(электрических цепей)