Основные характеристики промышленных контроллеров
Одним из основных характеристик промышленного контроллера является производительность, которая оценивается по следующим параметрам [72]:
- длительность контроллерного цикла. Это период считывания значений из каналов ввода, обработки в процессоре и записи в каналы вывода;
¾ время выполнения команд, отдельно логических, с фиксированной и плавающей точкой;
¾ пропускная способность шины между контроллером и модулями ввода-вывода;
¾ пропускная способность промышленной сети;
¾ время цикла опроса всех контроллеров в одномастерной сети или цикл обращения маркера для многомастерных сетей с маркером;
¾ время реализации.
Контроллер в системах автоматизации выполняет циклический алгоритм, который включает ввод данных и размещение в ОЗУ, обработку данных и вывод. Длительность контроллерного или рабочего цикла зависит от количества модулей ввода-вывода, а также от наличия в них замаскированных входов-выходов (исключенных из процедуры обмена). При наличии интенсивной математической обработки данных (цифровая фильтрация, интерполяция или идентификация объекта управления в режиме нормального функционирования системы) длительность цикла существенно зависит от быстродействия процессорного модуля. В контроллерный цикл входит обслуживание аппаратных ресурсов контроллера, обеспечение работы системных таймеров, оперативное самотестирование, индикация состояния.
|
|
|
В системах с распределенными по объекту модулями ввода-вывода длительность контроллерного цикла может определяться пропускной способностью промышленной сети. Требования к длительности цикла зависят от области применения контроллера. При управлении тепловыми процессами длительность цикла может составить десятки секунд, при управлении станками миллисекунды.
Время реакции контроллера – это интервал времени от момента появления воздействия на систему со стороны модулей ввода или оператора до момента выработки соответствующей реакции. Время реакции зависит от рабочего цикла контроллера, которое в свою очередь определяется быстродействием модулей ввода вывода и производительностью процессора.
Самодиагностика контроллеров предусматривает следующие функции:
¾ обнаружение ошибок центрального процессора;
¾ сигнализация о срабатывании сторожевого таймера;
¾ обнаружение отказа источника питания или батареи;
¾ обнаружение сбоя памяти;
¾ проверка программы пользователя;
¾ обнаружение обрыва или короткого замыкания в цепи датчика и нагрузки;
¾ обнаружение выхода из строя предохранителей.
Для противоаварийной защиты и сигнализации в контроллерах предусмотрена возможность резервирования отдельных частей системы: промышленной сети, процессорного модуля или контроллера, источника питания, сетевого сервера, замкнутых контуров автоматического регулирования, модулей ввода-вывода.
|
|
|
Горячая замена элементов системы без отключения питания достигается одновременно аппаратными и программными средствами.
Надежность контроллеров характеризуется наработкой на отказ, которая определяется как отношение суммарного времени работоспособного состояния контроллера к математическому ожиданию числа его отказов в течение этого времени (ГОСТ 27.002 – 89) или наработкой до отказа – временем от начала эксплуатации до первого отказа.
Отказоустойчивое отключение – способность контроллера переводить свои выходы в заранее определенное состояние после обнаружения снижения напряжения питания и после внутреннего отказа [76].
Холодный рестарт – повторный запуск контроллера выполняется после того, когда все динамические данные (переменные входов-выходов, состояние внутренних регистров, таймеров, счетчиков, программные контексты) были возвращены в заранее определенное состояние [72]. Холодный рестарт может быть осуществлен ручным или автоматическим способом.
|
|
|
Горячий рестарт – повторный запуск контроллера, который выполняется настолько быстро при исчезновения питания, что все динамические переменные не успевают изменяться, поэтому работоспособность восстанавливается так, будто питание не исчезало [76].
Теплый рестарт – повторный запуск после обнаружения неисправности питания с заранее определенным и программируемым пользователем множеством динамических данных и системным контекстом прикладной программы. Контекст – минимальный набор значений счетчика команд и других регистров, которые должны быть сохранены для продолжения выполнения задания после его прерывания. Теплый рестарт сопровождается сигнализацией состояния или эквивалентными средствами, позволяющими убедится в том, что прикладная программа зарегистрировала прекращение неисправности питания, обнаруженное конфигурацией контроллера в режиме пуска [72].
Помехоустойчивость контроллера оценивается по его соответствию комплексу стандартов по электромагнитной совместимости. Дорогие и надежные контроллеры, модули ввода-вывода, датчики могут оказаться не работоспособными, если монтаж системы автоматизации выполнен без учета требования электромагнитной совместимости и правил заземления. ГОСТ 30372 – 95/ГОСТ Р50397 – 92 дает следующее определение электромагнитной помехи: это электромагнитное явление, процесс , которые снижают или могут снизить качество функционирования технического средства. Для нормального функционирования электронных средств необходимо обеспечить электромагнитную совместимость с электромагнитной обстановкой на объекте. Под электромагнитной обстановкой понимается совокупность электромагнитных процессов в заданной области пространства, частотном и временном диапазоне. Все помехи, воздействующие на кабели, датчики, контроллеры и металлические шкафы автоматики, в большинстве случаев протекают в виде тока по заземляющим проводникам, создавая вокруг них паразитное магнитное поле и падение напряжения помехи на проводниках. Источниками и причинами помех могут быть: статическое электричество, молния, электромагнитное излучение, «шумящее оборудование», сеть питания 220 В, 50 Гц, переключаемые сетевые нагрузки, гальванические пары, термоэлектрический эффект, электролитические процессы, движение проводника в магнитном поле. В России допустимый уровень помех и устойчивость оборудования к их воздействию нормируется ГОСТ Р 51318.14.1, ГОСТ Р 51318.14.2, ГОСТ Р 51317. 3.2, ГОСТ Р 51317.3.3, ГОСТ Р 51317.4.2, ГОСТ Р 51317.4.4, ГОСТ Р 51317.4.11, ГОСТ Р 51522, ГОСТ Р 50648.
|
|
|
В промышленных контроллерах используют гальваническую изоляцию [77] для устранения паразитических связей по общему проводу, земле и для защиты оборудования от высоких напряжений.
Степень защиты контроллера от воздействия окружающей среды обеспечивается корпусом контроллера и классифицируется ГОСТ 14254 – 96. Расшифровка обозначений приведена в табл. 4.1.
Т а б л и ц а 4.1.
Значение цифр в обозначении IP степени защиты
| Первая цифра | Степень защиты | Вторая цифра | Степень защиты |
| 0 | Защита отсутствует | 0 | Защита отсутствует |
| 1 | Защита от твердых тел размером более 50 мм. | 1 | Защита от капель воды |
| 2 | Защита от твердых тел размером более 12 мм. | 2 | Защита от капель воды при наклоне до 15 
|
| 3 | Защита от твердых тел размером более 2,5 мм. | 3 | Защита от дождя |
| 4 | Защита от брызг | ||
| 4 | Защита от твердых тел размером более 1 мм. | 5 | Защита от водяных струй |
| 5 | Защита от пыли | 6 | Защита от волн воды |
|
6 |
Пыленепроницаемость | 7 | Защита при погружении в воду |
| 8 | Защита при длительном погружении в воду |
Для обозначения степени защиты используются две буквы «IP», за которыми следуют две цифры. Первая цифра обозначает степень защиты изделия от попадания внутрь твердых посторонних тел, вторая - степень защиты изделия от попадания воды.
При выборе контроллера желательно оценивать степень его соответствия идеологии «открытых систем», чтобы не попасть в зависимость от одного поставщика и иметь возможность модифицировать систему по мере необходимости.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1446; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!