Дәріс. Бастапқы ақпаратты өңдеудің үлгілі алгоритмдері

 

Дәрiстiң мақсаты: интеграцияланған программалық-техникалық кешендердiң ортасындағы iске асыру мақсатымен қазiргi автоматтандырылған басқару жүйелерiнiң негiзгi есептерiнiң формализацияланған ұсынысына үйрену.

ПИД үзіксіз алгоритімі

Жылжыту,кешіктіру

5 к е с т е - Аналогты-дискретті түрлендіру алгоритмдері

Екі шекті мәннің сигналы (айнымалы шектер)

Стат. сипаттамасы

Шекті мәннің сигналы (айнымалы шек)

Шекті мәннің сигналы (тұрақты шек)

Орынд операция

Графикалық белгісі

Аналогты сигналды қосып/ айыру

Турақты жылдамдықты ОМ-ға импульсты команданы құрастыру

6 к е с т е - Логикалық түрлендіру алгоритмдері

6 к е с т е н і ң жалғасы

Электромагнитті реле схемасы

Технологиялық процесстерді автоматтандыруда жиі қайталанатын есептер кездеседі. Ол есептер толық жүйеде немесе жеке жүйенің модульдарында кездеседі [9]. Автоматтандыру есептерінде жиі қолданатын амалдардың барлығын стандартты алгоритм блогына көрсетуге болады.Ол алгоритмдерді үлгілі ақпаратты бастапқы өңдеу алгоритмі деп атаймыз.

Осы үлгілі алгоритмдерді формалды түрінде көрсету ыңғайлы болады. Формалды түрде көрсетілген алгоритм қондырғыда немесе контролердің программасы түрінде іске асырылады. Автоматтандыру аналогты құрылғыларда жасалған кезде технологиялық есептердің шешімдері құрамды алгоритм жиынтығы түрінде келтіріледі. Алгоритмнің әр блогы бір модульдың функциясын көрсетеді немесе қатаң программаның бір операторы болады. Осындай шешімдер санды техника пайда болған кезден бастап кең қолданылады. Сондықтан осы лекцияның тақырыбы үлгілі алгоритмдер болады, осы алгоритмдердің шешімдері контроллердің программа кешендерінде бар.

Үлгілі алгоритмдер аналогты сигналдарды статикалық және динамикалық түрлендіру, аналог дискретті түрлендіру, логикалық түрлендіру болып бөлінеді. Берілген сигналдың статикалық түрлендіру (контроллердің кіріс және ішкі сигналдарын) арифметикалық өңдеу (1кестені қара) және сызықсыз өңдеу болып бөлінеді (2 кестені қара). Динамикалық түрлендіру алгоритмі (3 кестені қара)

7 сурет - Жылу шығынын есептеу алгоритмі

аналогты сигналдың өңдеу (демпфер баптау, дифференциалдау және интегралдау, кешіктіру және реттеу) болып табылады. Аналог-дискретті түрлендіру (4 кестені қара) алгоритмдер қорғау жүйелерде, бақылау және сигнал беру жүйелерде қолданады. Логикалық түрлендіру алгоритмдері (5 кестені қара) басқару функцияларды іске асырады, бақылау функцияларда, қорғау және сигнал беру немесе реттеу функцияларда қолданады.

Алгоритм құрастыру мысалдарын қарастырайық. Есеп беру: сәйкес кіріс аналогты сигналдарды үзіксіз өлшеу кезінде жылуалмастырғыш аппараттың шығыс құбыр жүйесінің жылытылатын жұмыс аймағына берілетін жылу мөлшерін есептеу үшін алгоритм схемасын (АЛС) құрастыру керек. Есеп формуласы: Q1= c1 х G1х (T1 11- T1 1), бұнда c1 – жылытылатын ортаның меншікті жылу сыйымдылығы; G1- құбырды жүйеден жылынатын ортаның шығыны; T1 1 ,T1 11- құбыр жүйесінің кірісінде және шығысындағы ортаның температурасы. Есептің шешімі 7- суретте берілген.

6 Дәріс. Жергілікті реттеу жүйенің программа-техникалық кешені

Дәрiстiң мақсаты: автоматтандырудың жүйелерiнiң маңызды класстарының - технологиялық параметрлердiң реттеуi жүйелерi туралы негiзгi ережелерiне, реттеудiң математикалық негiздерiнiң ұсыныстарына үйрену.

6.1 Қазіргі уақытқа сай жергілікті реттеу жүйелер

Өндірістік технологиялық параметрларды реттеу автоматтандыруда бір ерекше есеп болып келеді. Бесінше дәрісте осы есеп формалды түрде аналогты сигналды динамикалық түрлендіру есебі болып көрсетілген. Осы дәрісте технологиялық параметрларды (ол шығын, қысым, температура, деңгей, жылдамдық, кернеу, орын ауыстыру) реттеу есепті толық қарастырамыз. Санды реттеуіштер микропроцессорлы бақылауыштар программасының басты бөлшегі болып келеді. Микропроцессорлы бақылауыш датчиктердің сигналдарын сұрастырады, қажетті реттеу заңы бойынша басқару сигналды есептейді, содан кейін орындаушы механизмге береді. Реттеуіштің міндетін анықтау үшін реттеу есепке әртүрлі шектеу талаптарды қою қажет. Ол үшін объектінің көбісін үлгілі түрге келтіреміз. Объектіге түсетін сигналдың да түрлерін қажетті түрге келтіреміз. Сонда ғана анықтау, зерттеу және заңды дәлелдеп құрастыруға болады. Реттеуіштің функциясын дұрыс анықтау үшін реттеу есебінің шарттарын азайту қажет [9].

- Объектке әсер етудің түрлері бойынша:

- Секірістік бірлік әсер.

- Сызықтық-өспелі әсер.

- Парабола,синусоида, эллипс түріндегі және де басқа да екінші ретті теңдеумен өрнектелетін әсерлер.

- Стохастикалық әсерлер.

Объектердің типтік сипаттамалары - статикалық, бірінші ретті астатикалық және екінші ретті астатикалық.

Статикалық объекттер-бұл объекттің кірісіне секірістік сигнал беретін болсақ, шығыс сигнал кіріс сигналымен бір уақытта тұрақтанады. Бұл объектілер сызықты теңдеумен өрнектеледі.

Бірінші ретті астатикалық объекттер-бұл объекттің кірісіне секірістік сигнал берген сәтте, шығыс сигналы сызықты түрде өзгереді. Бұл объектілер бірінші ретті дифференциалды теңдеулермен өрнектеледі.

Екінші ретті астатикалық объекттер-бұл объекттердің кірісіне секірістік сигнал берген сәтте, шығыс сигналы бейсызықты түрде өзгереді. Бұл объектілер екінші ретті дифференциалды теңдеулермен өрнектеледі.

Практикада объектілердің көп түрін бірнеше үлгілі көп кездесетін беріліс функциясына шектейміз.

Типтік басқару объектілері:

- 1-ретті инерционды объект;

- 2-ретті кешігу уақыты бар инерционды объект;

- 1-ретті кешігу уақыты бар интегралды объект.

Типтік реттеу заңдары:

- үзіксіз ПИД реттеу заңдылығы;

- импульсті ПИД реттеу заңдылығы;

- екіпозиционды импульсті (релелі) реттеу;

- үшпозиционды импульсті (релелі) реттеу.

Релелі реттеудің артықшылықтары шапшаңдылығы және қарапайымдылығы. Релелі реттеудің кемшіліктері автотербеліс ықтималдылығы. Реттеу есептерінің 80 %-ы үзіксіз ПИД реттеумен орындалады. Технологоялық процесс көп мәнді боғанда аналогты үзіксіз алгоритм шартсыз кең колданады.

Объекті туралы толық ақпарат болмаған жағдайда, әр түрлі бөгет сигналдар әсер еткенде және объект каналдардың арасында өзара әрекеттері көп болғанда күрделі технологиялық процесстермен басқару есебін моделдердің және басқару алгоритмді синтезін формалды үлгілі әдіспен өткізуге мүмкіншілік бермейді. Осындай жағдайда айқын емес жиындардың әдiсi, робасты, адаптивті, ситуационды және басқа үлгілі емес басқару түрлері қолданады. Сондықтан, жалпы түрде ақпараттық басқару жүйелердің түрлерін келесі кластарға бөлеміз:

1) Үлгілі (ПИД) реттеу және модернизациялалған ПИД-реттеу (адаптивті басқару, инвариантті басқару, өзін өзі бапқа келтіретін) шешімді қолданатын құрылымдар.

2) Нейрон желінің алгоритмдарын қолданып басқаратын құрылымдар.

3) Анық емес логиканың алгоритмдерін қолданатын басқаратын құрылымдар.

Осы құрылымдардың бір түрінен басқа түріне өткенде құрал жабдықтарды өзгерту қажет еместігін айтып кетейік. Айтылған ақпаратты басқару жүйелердің әрқайсысы өзінің алгоритмдерімен ерекшеленеді (контроллердің қолданбалы программасымен).

Реттеу есептердің шешімдері ЕПЛБ-ның программа кітапшасында болуы мүмкін. Дегенмен алайда, осы шешімдерге қосымша қаржы бөлуді (көбiнесе керексiз аса жоғары) талап етеді. Программа кітапшада ереже түрінде үлгілі ПИД-реттеу алгоритм болады. Осы жағдайларды ескере үлгілі ПИД-реттеудің теоретикалық негізін қарастырып шығайық.

6.2 Үзіксіз (аналогты) ПИД-реттеуі

Жергілікті санды реттеуіш ретінде басқару микроконтроллер немесе еркін программаланатын логикалық бақылауыш (ЕПЛБ) қолдануы мүмкін. Осы екі түрлі контроллерлар үшін санды реттеу шешімінің түрі әр түрлі болып көрінеді. Микроконтроллерде негізделген реттеуіш Ассемблер тілінде жазылған программа бірлігін талап етеді. ЕПЛБ-ның негізінде құрылған реттеуіш шешімді код түрінде емес алгоритм түрінде талап етеді ( 5-дәріске қара). Сондықтан үзіксіз ПИД-ретеуіштің математикалық негізін микроконтроллердің реттеуішін жасағанда қолдану қажет болады.

Әдебиетте үзіксіз ПИД заңының әр түрлі математикалық көрсетілімдері қолданады (6-8).

(6)

(8)

Осы жазулардың бәрінде е(t) деген технологиялық параметрінің берілген және өлшенген параметрлерінің айырмашылығы болып келеді. Формулаларды сәйкестіре тура коэффициенттердің арасында байланыстарын жеңіл анықтаймыз. Ең кең колданатын формула (6).

7 Дәріс. Санды ПИД- реттеуіштің алгоритімі

Дәрiстiң мақсаты: қазiргi басқарудың микроконтроллерлерi және еркiн - программалалатын контролдарлар үшiн цифрларға ПИД- реттеуiшінің математикалық алгоритымының негiзі ашылған.

7.1 Басқару микроконтроллеріне арналған үзіксіз санды ПИД-реттеуіштің алгоритмі

Қазіргі уақытта регулятор есебінде сандық құрылғы ретінде басқару микроконтроллері қолданылады [6,10-13]. Алайда кез-келген сандық құрылғы үзіксіз сигналды дискретті түрде береді ( 8 суретке қара). Ал үзіксіз ПИД-реттеуіштің орындалуы уақыт бойынша үзілмеуі қажет.

8 сурет - Санды қурыдғының уақытты кватқа бөлу

Суретте Тк – санды құрылғының кванттау периоды. Үздiксiз реттеуiштiң программалауларын құрастыру негiзгi мәселесі үзiлiссiздiктiң қажеттiлiгi және басқару сигналды квантқа бөлу қажеттiлiктiң аралығында қарама-қайшылықтарды жою болып табылады. Дегенмен, санды реттеуіштердің дәлдігі аналогты реттеуіштердің дәлдігінен жоғары болатыны практикада дәлелденді.

Математикада осы проблеманы соңғы айырым түсінігі қолданады. Үзіксіз сигналды құрылғыда көрсету үшін соңғы айырым түсінігі қолданылады. Үзіксіз сигналдың әр жаңа мәні сол мәнді өзіне дейінгі мәнмен салыстыру түрінде көрсетіледі: .

Сонда үздіксіз Т уақытын дискретті Тк уақытына алмастырып келесідей теңдеу түрін аламыз:

(9)

.

k=1,2,3...

Басқарушы сигналдың өсімшесі түріндегі теңдеуі

,

.

Олай болса, басқару микроконтроллеріне арналған санды ПИД реттеудің алгоритмінің құрылымдық сұлбасын 9-суреттегідей бейнелеуге болады.

9 сурет - Сандық ПИД реттеу алгоритмінің құрылымдық сұлбасы

Автоматты реттеудің жалпы теориясында реттеуіш құрылымы басқару объектісінің моделінің негізінде таңдалынады. Күрделі басқару объектілеріне күрделі реттеуіштер сәйкес келеді (10-суретті қара).

10 сурет - Кешігуі бар басқару объектілеріне арналған модальды санды реттеуіштердің алгоритмі

Көпшілік объектілердің ерекше сипаты болып олардың басқару және өлшеу каналдарындағы едәуір кешігу уақытына ие болатындығы табылады. Объектілерде кешігудің орын алуы тұйық жүйенің динамикасына кері әсер етеді. Кешігудің орнын толтыру үшін оның құрылымына басқару объектісінің шығыс сигналдарының анықтауышы енгізіледі.

Астатикалық реттеуіш күйінің ең жақсы құрылымын модальды санды реттеуіштер іске асырады. Модальды санды басқару теориясын қолдану астатикалық реттеуіш күйінің параметрлерін есептеуді едәуір жеңілдетеді.

Реттеуіш синтезі есебін шығара отырып, келесі алдын-ала әрекет ету блогы (блок упреждения) бар басқарудың санды құрылымы алынды (10 суретті қара).

7.2 Санды ПИД-реттеуіштің кванттау периодын таңдау

Уақытты квантқа бөлу эффекті санды реттеуіштің динамикасына әсер бермеу үшін кванттау периоды келесі аралықта алу абзал:

,

image039

7.3 Реле-импульсты реттеуіштер

Релелiк жүйелердiң реттеуiшi релелiк мiнездемесi бар статикалық буын болады [9]. Релелiк мiнездемелердiң түрлерi: екi позициялы қарсы таңбалы, екi позициялы қарсы таңбалы гистерезиспен, қарсы таңбалы сезбеушiлiк аймақты үшпозиционды, қарсы таңбалы сезбеушiлiк аймағымен және гистерезиспен үшпозиционды.

Релелiк жүйелер екi класқа бөлуге болады. Бiрiншi класстың жүйелерiнiң нормалды жұмыс жасауын тәртiбі тербелмелi тәртiп болып табылады, басқарылатын объектіде бұл жағдайда әдетте интегралды буындар жоқ, гистерезистiк екi позициялы релелiк элемент қолданады. Екiншi класстың жүйелерiнiң нормалды жұмыс жасау тәртiбі автотербелiстердiң жоқтығы болып табылады. Басқарылатын объектіде мұндай жүйелерде әдетте интегратор болады, сезбеушiлiк аймағы бар үшпозиционды релелiк элемент қолданылады.

Бiрiншi класстың релелiк жүйелерiнiң мысалдары: электр жылытқыш құралдар және тоңазытқыш қондырғыларында, электр энергиясының электромеханикалық генераторларының кернеу тұрақтандырғыш қолданылатын температуралық стабилизаторлар.

Екiншi класстың релелiк жүйесiнiң мысалы - бұрылу бұрышының реттеуiн бапқа келтіретін жүйе.

Релелiк жүйелердiң қасиеттерi жақсы талқыланған. Релелiк жүйелердегi процесстердiң аналитикалық зерттеуi үшiн бiрнеше тиiмдi әдiстер жасалған: фазалық жазықтықтың әдiсi, жиiлiкті саралау әдiстерi және т.б.

Релелiк жүйелер тек қана келесi шарттар орындалған жағдайда басқарылатын объектіні тұрақтандыра алады:

1) Басқару және қоздырушы әсерлер шектелген.

2) Жүйеде кешiгу буындары болмайды (немесе объекттiң инерция буындарының кешiгу тұрақтысы едәуiр тұрақты уақытынан аз).

3) Жүйенiң сызықтық бөлiгi минималды-фазалық болып табылады және салыстырмалы (берiлiс функцияның алым және бөлiмiнiң ретiнiң аралығында айырым) ретi екiден артық емес болады.

Релелiк жүйелерiнде басқарылатын объектке әрдайым басқарушы әсер шектi мән әпередi. Мұндай жүйелер сондықтан ықшамдайтын шамалардың өзгерiсiнiң үлкен жылдамдықтарын алады және жылдамдық бойынша кейде ұтымды бола алады.

Релелiк реттеуiштердiң аса маңызды ерекшелiктерiне оңайлық, сенiмдiлiк, реттеудiң бiр қатар жағдайында онша жақсы емес реттеу көрсеткiштері болып табылады, кейде тiптi басқару объектілерін тұрақтандыруға жарамсыз болғандықтан, олардың кең тарауына шек қойылады.

Релелiк жүйелер динамикалық объекттердiң теңестiруi үшiн қолданыла алатынын атап өтемiз. Объект ол үшiн релелiк жүйенiң тұйық контурына қосылады және пайда болатын автотербелiстердiң параметрлерi бойынша белгiленетiн объекттiң параметрлерiн анықтайды.

8 Дәріс. Қазіргі уақытқа сай контроллердің негізінде санды реттеуіштерді іске асыру

Дәрiстiң мақсаты: қазiргi контроллерлердiң программалық-техникалық кешендерiндегi ПИД-реттеуi қолданудың жаттығу тұрғылары ашылған.

8.1 Реттеуіштерді бапқа келтіру әдістері

Реттеу теорияда реттеуiштердiң күйге келтiруiнiң әдiстерiне үлкен ықылас бiлдiредi. Бұл сұрақтың өзектiлiгi реттеудiң жаңа техникалық құралдарының пайда болуымен төмендемейдi. Осы пәнде [2-4] бұл микропроцессорлық контроллерде реттеу есептері iске асыру сұрағы қаралады, сондықтан практикалық көзқарасынан бұл сұрақты қараймыз.

Реттеуіштерді қолдану үшін ең алдымен олардың параметрлерін есептеу жүргізіледі. Қазіргі уақытта реттеуіш параметрлерін есептеудің көптеген түрлері мен әдістері бар, оларды жалпы келесі үш топқа жіктеуге болады:

- жиіліктік әдістер;

- инженерлік әдістер;

- Циглер-Николс әдісі.

Жиілік әдістер автоматты басқару теориясын, реттеу құрылымының беріліс функцияларын қолданып есептеуге негізделген.

Инженерлік әдістер көптеген есептеулер мен тәжірибелерге негізделген, эмпирикалық жолмен табылған формулалар арқылы жүзеге асырылады.

7 к е с т е - Реттеушіні бапқа келтіру инженерлік әдісі

Баптау параметрл.

Реттеуіш үшін формулалар

Объект сипаттамасы

П

ПИ

ПИД

Tи

TD

-

1,1εобτоб

0,8εобτоб

2,5τоб

τоб

δ=1/kp

TD

2,6kоб(τоб/Tоб-0,08)/ (τоб/Tоб+0,6)

3,7 kоб(τоб/Tоб-0,13)/ (τоб/Tоб+1,5)

Tоб

τоб

δ=1/k

TD

2kоб

2kоб

1,7kоб

τоб

8 к е с т е - Реттеушіні бапқа келтіру инженерлік әдісі

Мұндағы 7 кестеде келесі белгі қолданды εоб= kоб /Tоб.

Реттеуіш параметрлерін есептеудің тағы бір амалы 8 кесте ретінде келесі баптауларды қабылдауға болады.

Циглер мен Николс ПИД-реттеуіштерді баптаудың екі әдісін ұсынды. Олардың бірі объектінің бірлік секіріс сигналға жауабы параметрлеріне, екіншісі – басқару объектінің жиілік сипаттамаларына негізделген.

Бірінші әдісінің негізделген принципі болып пропорционалды буынның жүйені автотербелістерге алып келетіндігі табылады. Бұл әдіс автотербеліс шектерін анықтауға мүмкіндік береді. Циглер мен Николстың келесі заңдылықты анықтаған: П-реттеуіштің пропорционалдығының оптималды аймағы автоматты реттеу жүйесі автотербелістер режиміне өтетін пропорционалдықтың зонасынан екі есе үлкен болады. Циглер-Николс әдісімен реттеуішті баптау формулалары 8 кестеге енгізілген.

9 к е с т е - Циглер-Николс әдісі

Реттеуіш типі

П

0,5

-

ПИ

0,85

ПИД

0,5

Циглер-Николс әдісі бойынша реттеуіштің баптауын келесі шартты алгоритммен жұргізуге болады:

1) Пропорционалды реттеуіштің тұрақтылығы орындалатын шарт: .

2) Жүйеге кері байланыс қосу және шығыс сипаттамасын бақылау.

3) Егер автотербелістер жинақталмайтын болса, автотербелістерлің амплитудалары бірдей болмайынша пропорциналдық коэффициентін азайту.

4) Егер автотербелістер өшпелі болса, пропорционалдық коэффициентін өсіру.

5) Коэффициенттердің шектік мәндерін тіркеп отыру.

8.3 Siemens фирмасының контроллерларының стандартты реттеу ПИД заңы

SIMATIC S7 бақылауыштарда [3,4] стандартты үздіксіз реттеу ПИД заңы стандартты функционалды CONT_С (FB41) блогы арқылы орындалады. Осы функцияны CONT_С толық қарастырайық. ”CONT_C” функция SIMATIC S7 бақылауыштар арқылы технологиялық процестермен реттеуге үздіксіз кіріс және шығысы бар стандартты функция болып келеді.

11 суретте функционалды блоктың алгоритмінің құрама схемасы берілген.

Суреттегі сигналдардың келесі белгілеулері қолданған:

- SP_INT – INTERNAL SETPOINT/ Берілген (тілетелген) мәннің кірісі;

- PV_IN – PROCESS VARIABLE IN/ Датчиктен кері байланыс сигналының кірісі;

- PV_PER – PROCESS VARIABLE PERIPHERY/ Технологиялық процестен сигналдың нақты мәні;

- GAIN – PROPORTIONAL GAIN/ Реттеуіштің пропорционалды күшейту коэффициенті;

- TI – RESET TIME/ Интегралдау уақыты;

- COM_RST – COMPLETE RESTART/ Реттеуішті қайта қосу кірісі;

- MAN_ON – MANIPULATED SIGNALS ON/ Реттеуіш сигналдардың қолша режимін қосу;

- PVPER_ON - PROCESS VARIABLE PERIPHERY ON/ Технологиялық процестен нақты мәнін қосу ;

- CYCLE – SAMPLE TIME/ Сұрау циклінің ұзақтығы;

- DEADB_W – DEAD BAND WIDTH/ Сезімсіздік аймақ ені;

- PV_FAC – PROCESS VARIABLE FACTOR/ Нақты мән көбейткіші;

- PV_OFF – PROCESS VARIABLE OFFSET/ Нақты мән ығысуы;

- DISV – DISTURBANCE VARIABLE/ Сыртқы (возмущающее) әсер. Сыртқы әсерді «Возмущающее воздействие» кірісіне қосу үшін.

- ER - ERROR SIGNAL / Реттеудің сәйкессіздігі, яғни берілген мәнмен өлшенген мәннің айырмашылығы. Осы шығыс бойынша әсер етуші реттеу сәйкессіздігі шығарылады.

- INT_HOLD - INTEGRAL ACTION HOLD / I (интегралды) –компонентті тоқтату. Интегратор шығысы тоқтатылуы мүмкін. Ол үшін “Замораживание I–компоненты” кірісі қондырылу керек.

- TD - DERIVATIVE TIME / Дифференциалдау уақыты.

- TM_LAG - TIME LAG OF THE DERIVATIVE ACTION / D–компонент үзіліс уақыты. D–компонент алгоритмінде үзіліс мүмкіндігі бар, ол “Время задержки D–компоненты” кірісі арқылы параметрленуі мүмкін.

- P_SEL - PROPORTIONAL ACTION ON / P–компонент қосу. PID–алгоритмде PID-компоненттерді жеке қосуға және өшіруге болады. Егер “Включение P–компоненты” кірісі қондырылса, P–компонент қосылады.

11 сурет - ПИД-реттеудің құрама схемасы

- I_SEL INTEGRAL ACTION ON / I–компонент қосу.

- D_SEL- DERIVATIVE ACTION ON / D–компонент қосу.

- LMN_P - PROPORTIONALITY COMPONENT / “P–компонент” шығысында реттеуіш әсердің пропорционалды компоненті бар.

- LMN_I INTEGRAL COMPONENT / I–компонент шығысында реттеуіш әсердің интегралды компоненті бар.

- LMN_D DERIVATIVE COMPONENT / “ D –компонент” шығысында реттеуіш әсердің дифференциалды компоненті бар.

- LMN_HLM MANIPULATED VALUE HIGH LIMIT / Реттеуіш мәннің жоғарғы шегі. Реттеуіш мән әрқашан жоғарғы және төменгі мәнімен шектеледі.

- LMN_LLM MANIPULATED VALUE LOW LIMIT / Реттеуіш мәннің төменгі шегі.

- LMN_FAC - PROCESS VARIABLE FACTOR / Нақты мән көбейткіші. “Множитель фактического значения” кірісі нақты мәнмен көбейтіледі. Кіріс нақты мәндер диапазонын келістіруге арналған.

- LMN_OFF - PROCESS VARIABLE OFFSET / Нақты мән ығысуы. “Смещение фактического значения” кірісі нақты мәнмен қосылады. Кіріс нақты мәндер диапазонын келістіруге арналған.

- LMN - MANIPULATED VALUE / Реттеуіш мән. “Регулирующее значение” шығысы бойынша нақты реттеуіш мән жылжымалы нүкте форматы түрінде шығарылады.

- LMN_PER - MANIPULATED VALUE PERIPHERY / Периферия үшін реттеуіш мән.

Алгоритм сипаттамасы: реттеуiшiнің SP кiрісіне технологиялық параметрдiң қажетті (берілген) мәнiн қосады. PVPER_ON қосқышын ауыстырып керектi мәнiнiң өлшем бiрлiктерiне байланысты 1 немесе 0 жағдайға тұрғызылады. Демек, егер қажеттi мән өлшемсiз шамаларда берілсе, онда сонымен бiрге реттелетiн технологиялық параметрдiң мәнi PV_PER технологиялық параметр кiрісіне қосылып, қосқышты 1 күйге орнатады. Қарсы жағдайда технологиялық параметр PV_IN кірісіне ал қосқыш 0 күйінде болады. Бұдан әрi айырмашылық сигналы қалыптасады, сезімтал буыны арқылы өте ER реттеуiшiнiң шығысында тексередi, GAIN пропорционалдық коэффициентiне көбейедi және LMN_P шығысында пропорционал құрамы тексеріледi. Реттеуiштiң пропорционалды құрамы (пропорционал ) P_SEL қосқышын қосып таңдайды, (интегралды ) I_SEL, (дифференциалды ) D_SEL iске асады. Реттеудi LMN_P, LMN_I, LMN_D әрбір жеке құрамдары және қорытынды LMN қорытынды сигналы шығыста тексеріледi.

12-ші суретте бұл контроллердiң релелiк - импульсты реттеуiшiнiң алгоритмі келтiрiлген. Жоғарыда суреттеп айтылған алгоритмге айырмашылық сигнал құрастыруды бас алгоритм сол сияқты, ол әрi қарай аналогты техниканың белгiлiсiн кез келген релелiк - импульсты реттеуiштiң құрылымдық схемасына сәйкес келедi. Егер MTR_TM тұрақты уақытынан орындаушы механизм LMNR_HS, LMNR_LS түпкi жағдайда болмаса, релелiк элемент импульстер генераторы арқылы шығыс сигналы құрастырылады. Импульстердiң генерациясын TI интегралдау тұрақты уақыты функционалдық керi байланысты қамтамасыз етедi.

Simatic Manager библиотекасында CONT_S (FB42) стандартты блок импульсты ПИД – реттеуішті іске асырады.

”CONT_S” функционалды блок технологиялық процестермен екілік шығыс сигналмен интегралды орындаушы механизмдермен SIMATIC S7 бақылауыштар арқылы басқаруға арналған. 12-ші суретте CONT_S функционалды блоктың алгоритмінің құрама схемасы берілген.

11- ші суретте келтірілмеген сигналдарға 12 суретке түсініктемелер:

- PULSE_TM – MINIMUM PULSE TIME/ Импульстің минималды ұзақтығы;

- BREAK_TM – MINIMUM BREAK TIME/ Үзілістің минималды ұзақтығы;

- MTR_TM – MOTOR MANIPULATED VALUE/ Қозғалтқыштың тұрақты уақыты;

- LMNS_ON – MANIPULATED SIGNALS ON/ Реттеуіш сигналдардың қолша режимін қосу;

- LMNUP – MANIPULATED SIGNALS UP/ Қолша режимде реттеуіштің сигналын жоғарылату (больше);

- LMNDN – MANIPULATED SIGNALS DOWN/ Қолша режимде реттеуіштің сигналын азайту (меньше);

- LMNR_HS – HIGH LIMIT SIGNAL REPEATED MANIPULATED VALUE/ ОМ-ның «больше» бағытында жоғарғы шектік мәніне жету сигналы. «Сигнал достижения верхнего упора в ответном сообщении о положении» кірісіне «Исполнительный вентиль у верхнего упора» сигналы беріледі. LMNR_HS=TRUE: орындаушы вентиль жоғарғы тіреуде орналасқанын білдіреді;

- LMNR_LS – LOW LIMIT SIGNAL REPEATED MANIPULATED VALUE/ ОМ-ның «меньше» бағытында төменгі шектік мәніне жету сигналы. «Сигнал достижения нижнего упора в ответном сообщении о положении» кірісіне «Исполнительный вентиль у нижнего упора» сигналы беріледі. LMNR_HS=TRUE: орындаушы вентиль төменгі тіреуде орналасқанын білдіреді.

12 сурет - Импульсті реттеуіш функциясы алгоритмінің құрылымдық схемасы

9 Дәріс. Заманауй контроллерлердiң жергiлiктi автоматикасының техникалық құралдар кешенінiң құрамы

Дәрiстiң мақсаты: автоматтандыруға арналған қазiргi серiктестiктердiң техникалық құралдарын құраммен танысу.

Автоматтандыру құралдары өндiрушi фирмалардың әрқайсы заман тынысына сай тұжырымдамалары мен стратегиянын iстеп шығарады. Siemens фирмасында мұндай тұжырымдама-Totally Integrated Automation (TIA) болып табылады. Totally Integrated Automation (TIA) - белгілі бір тапсырушының өндірістің барлық саласы үшін кешенді автоматтандырудың шешімдері- TIA кешенді автоматтандыру жүйесі A&D департаментінің стандартты компоненттерінің негізінде әртүрлі бағыттағы жіне әртүрлі дәрежедегі автоматты басқару жүйелерін құруға мүмкіндік береді.

Totally Integrated Power (TIP) - Бір тасмалдаушыдан энергияны тарату және басқару бойынша кешенді проектілер. Өндіріс орындары, әкімшілік және кеңсе ғимараттары, сауда орталықтары, қонақ-үйлер, әуежайлар және емханалар. Коммерциялық және өндірістік ғимараттардың барлық түрлері үшін біз Total Integrated Power энергия тарату кешенді жүйесін қолдану арқылы проектілерді іске асырамыз.

«Автоматтандыру және жетектер» бөлімі келесі техниканы шығарып қамтамасыз етеді.

1. Жетекті техника (қозғалтқыштар, қозғалтқыштарға арналған түрлендірушілер, қозғалтқыштарға арналған датчиктер, инструменталды БҚ, қосымша компоненттер)

2. Автоматтандыру техникасы (программаланатын контроллерлер, үлестірілген кіріс-шығыс, программаторлар, ұсақ өндірістік желілер, автоматтандыру жүйелеріне арналған SIMOTION пен SINUMERIK кешенді жүйелер, өндірістік IT, SIMATIC HMI)

3. PCS7 процессімен автоматтандыру, далалық автоматтандыру құралдарына арналған SIMATIC PDM (Process Device Manager) коммуникациялық программалық қамсыздандыру

Жетектік техникаға келесі қуралдар кіреді:

- MICROMASTER, SINAMICS төменгі вольтті түрлендіргіштері.

- SINAMICS, Perfect Harmony, SIMOVERT S жоғарғы вольтті түрлендіргіштері.

- SIMODRIVE сервотүрлендіргіші.

- Тұрақты ток түрлендіргіштері.

- SIMOREG DC-MASTER.

Сонымен қатар жетекті техникаға әр түрлі қозғалтқыштар кіреді. Айнымалы ток электроқозғалтқыштары:

- Төменгі вольтты электроқозғалтқыштар.

- Стандартты электроқозғалтқыштар.

- Энергия үнемдеуші электроқозғалтқыштар.

- Моторредукторлар.

- NEMA стандартының электроқозғалтқыштары.

- Арнайы электроқозғалтқыштар.

- Моменті үлкен электроқозғалтқыштар.

- Сервоэлектроқозғалтқыштар.

- Сызықты және тороидалды құрылатын электроқозғалтқыштар.

Жоғарғы вольтты электроқозғалтқыштар:

- Синхронды электроқозғалтқыштар.

- Асинхронды электроқозғалтқыштар.

- Фазалық роторы бар электроқозғалтқыштар.

- Жарылыстан қорғалған қозғалтқыштар.

- Айналу жиілігі жоғары электроқозғалтқыштар.

Жетектің механикалық компоненттері:

- Редукторлар.

- Муфтылар.

- Мультипликаторлар.

Автоматтандыруды қамтамасыз ететін өндірістік автоматтандыру жүйелері құралдарына келесі техника кіреді:

- SIMATIC өндірістік контроллерлері.

- SIMATIC HMI адам-машиналық интерфейсінің жүйелері.

- SIMATIC PCS 7 үздіксіз процесстерді басқару жүйелері.

- ДК негізіндегі автоматтандыру жүйелері.

- Өндірістік компьютерлер, мониторлар, принтерлер мен ақпаратты еңгізу құралғылары.

- Микросистемалар.

- Өндірістік программалық қамсыздандыру.

- Өндірістік кабельдер мен басқару шкафтары.

- SIMATIC TDC сандық басқару жүйелері.

Өндірістік коммуникацияларды қамтамасыз ететін өндірістік желілер:

- SIMATIC NET өндірістік желілері.

- SCALANCE желілік компоненттері.

- Industrial Ethernet.

- PROFINET.

- Мобильдік құрылғыларға арналған коммуникация.

- Industrial Mobile Communication.

- PROFIBUS.

- AS-интерфейсі.

- Желілік интерфейстер.

- SINAUT телеметрия жүйелері.

Автоматты өндірістің басқа бағыттары:

- Industrial Controls өндірістік бақылау жүйелері.

- Төменгі вольтты коммутациялық аппаратура.

- Motion Control орынауыстыруды басқару жүйелері.

- Бақылау-өлшеуші құралдар мен анализаторлар.

- Сенсорлар, датчиктер және өлшеуші жүйелер.

- Қоректену көздері.

- Industrial IT/MES өндірісті басқару жүйелері .

10 Дәріс. Қазiргi уқытқа сай контроллерлердiң басқаруының программалық-техникалық кешендерiнiң функционалдық құралдары

Дәрiстiң мақсаты: қазiргi уақытқа сай еркiн -программалалатын контролдарларда негізделген басқару жүйелерiнiң аппаратты -техникалық құралдарын таңдауға және жобалауға үйрену

10.1 Аналогты кiрiс және шығыс модульдер

ЕПЛБ негiзгi ерекшелiгі оның құрылымын модульды болғаны, яғни модельдер жиынтығына түрлі кiрiс және шығыс модульдер кіреді. ЕПЛБның кіріс модульдері ретiнде келесі модульдер қолданылады: енгiзу құрылымы, сигналдық модульдер, функционалдық модульдер, блоктердiң өзара әрекеттесуiн техника.

Енгізу шығару қурылғылар ретінде: аналогты кіріс құрылғылар AI, аналогты шығыс құрылғысы AO, дискретті кіріс құрылғысы DI, дискретті шығыс құрылғысы DO. Аналогты кіріс-шығыстар кернеулі стандарт сигналын 0 мен 10В аралығында және тоқ сигналы 4-20 мА аралығынды болады. Ал 4 до 20 мА ток сигналы басқа сигналдан ерекше тиімді болады, өйткені тұйықталған тоқтан карапайым қорғанысы бар.Тоқ 4 пен 20 МА аралықты сигнал келесі түрінде косылады .

Аналогты кірістің дәлдігі толық автоматтандыру алгоритімінің дәлдігіне сәйкес келеді. Сол дәлдікті өсіру үшін аналогты сигналды қосу схемасында ойластырып, құрастыру керек. Аналогты кіріс сигнал стандарт кернеу үшін 0-10 В, ал ток үшін 4-20 мА.

14 сурет – Тоқ контуры 4 пен 20 мА аралықты

Ток контурде (14 суретті қара) түрлендіргіш түсетін сигналы ЕПЛБ-ң кіріс сигналы 4мА-ден 250Ом кедергіден өтіп 1В сигнал береді. Егер де ЕПЛБ кіріс сигналына 0В берсе, ол кіріс датчиктің ақауын білдіреді. Солай ЕПЛБ қысқа тұйықталудан қорғалған болады.

Аналогты сигналды қосу екінші әдісі екі сымды түрлендіргіш болып келеді. Екі сымды түрлендіргіш түрінде анлогты сигналды қосу сұлбасы 15 суретте келтірілген.

15 сурет – Екі сымды түрлендіргіш түрінде аналогты сигналды қосу сұлбасы 4 - 20 мА аралықта

Бұл сүлбада кернеу көзімен сигнал тізбекті қосылған. Ал аналогты кіріс кернеу ретінде кедергіден алынады. Бұл сигнал дәлдігі жоғары, бірақ қорғанысы аз. Аналогты сигналдың дәлдігі санды кодтық разрядтылығынан да байланысты. Біз оны аналогты интерфейсінің рұқсатты дәлдігі деп атаймыз.

8 к е с т е

Қате %

Сан аймағы

Өлшеу датчиктердің дәлдігі 0,025-тен аспайды, сондықтан аналогтың дәлдігі одан жоғарылату керек емес. Дәстүрлі датчиктердің түрлері: қысым, кернеу; олардың дәлдігі 0,08% осындай датчиктерге 12 АЦП жеткілікті. Дегенмен кейбір фирмалар 14 разрядты АЦП қолданады. 14 разрядты АЦП бас аналогты кіріс моделдер тек қана жоғары дәлдеп тоқтатуға кажет болады.

Бір аналогты модулде 2,4,8 аналогты кіріс- шығыс модульдер болуы мүмкін. Егер аналогты сигналдар саны одан да көп болса, оларды бөліп таңдайтын мультиплексор қажет болады. Мультиплексор - бір модулдің АЦП түрлендіргішін бір каналға таңдап қосуға арналған. 16 суретте 4 аналогты құрылғыны қосу мысалы берілген.

16 сурет – Аналогты шығысқа қурылғыларды қосу

Контролердiң жады аймағына аналогты сигнал санды-аналогты түрлендіргішке түседі, сонда аналог сигналды жаңғырту санды-аналогты түрлендіргіштің шешу қабiлеттiлiгiне тәуелді. Шығыс аналогты сигналының түрлендіруде маңызды момент квантталу жиiлiктi таңдауы болып табылады. Осы есепте Шенонның импульсты теоремасы қолданады. Ол теорема кез келген үздiксiз сигнал өзінің белгілі жиiлiк аралығын алады, сонда жиілік таңдалған аралығынан алғашқы сигналды қайталауға болады деп айтады. Квантталу жиiлiк үздiксiз сигналдың жиiлiгінен екі есе көбiрек болуы керек.

Аналогты сигналдар еңгізу заңы әр түрлі болады. Simens фирмасы кіріс шығыс сигналдар үшін әр түрлі сигналды моделдерді қолданады. Аналог сигналдар модульдерге немесе кіріс шығыс станцияларға қосылады (ЕТ-200). Мысалы, Simatic300 контроллерлар үшін аналог кіріс модулі SM 331. Әр модуліне 2,4,8,16 аналог сигнал қосылады. Аналог шығыс модулі SM332 және оның әр түрлі орындамасы. Кіріс пен шығысты бірге қамтитын модульдер болады, ол мысалы SM334, SM335.Ол модульдердің барлығы қысқа тұйыкты токтан қорғанысы бар. Әр аналогты модулге кернеу немесе ток сигналды қосуға болады. Сигнал модульдерді қолдану контроллерді әр түрлі есептерге дағдыландырады.

10.2 Контролердің санды кіріс, шығыстары

Санды кіріс және шығыс сигналдардың дискретті түрінен айырмашылығы олар санды түрде екілік-ондық кодта көрсетілетінің болып табылады. Санды түрде контроллерге мәліметтер санды уақыт датчиктерден,орын ауыстыру датчиктен, санды температура датчиктерден түседі. Санды құрылғылардың мәндері ЕПЛБ-ның жадысында сақталады. Төртразрядты индикатор үшін (0000 ден 9999 дейін санды көрсетуге жарайтын) ЕПЛБ-ның 16 шығыс дискретті сигналдан түсетін сигнал қажет болады, олардың өлшемі 12 немесе 24 В кернеу. 17 суретте 16 битті ақпарат оқылуы және төртразрядты индикаторға мультиплексор арқылы шығаруы берілген.

Мультиплексты [1] жасау әрбiр шығыс мәлiметiне басқару 16 биттерiн қалыптастырғанның орынына жеке қорытынды каналының нөмiрiн таңдайтын 16-биттiк строб импульсті мәлiмет жасалады.

Siеmens фирмасы SM-321 дискретті кіріс модулін, модульдер түрлері 8,16,32,64,128 кіріске, және де дискретті шығыс модулдері SM-322 және дискретті кіріс-шығыс модульдері SM 323 и SM 327 шығарып қамтамасыз етеді.

10.3 ЕПЛБ-ның басқа модульдері

ЕПЛБ-ның басқа модулдердің арасында функционал модульдерін айту қажет. Функционалды молульдер орталық процестердің міндетін жеңілдетуге арналған. Функционалды модульдер орталық процестерде орындалып тұрған басты процестерден басқа параллельді есеп шығаруға болады. Осы ерекше есептерге мыналар жатады: тез санау, дәлдеп тоқтату, автоматты реттеу және басқару.

Келесі функционалды модульдер бар: тез санау модулі, жұмыс органды жылжытып, дәлдеп тоқтату модулі, қадамды қозғалтқышты дәлдеп тоқтату модулі, сервоқозғалтқышты дәлдеп тоқтату модулі, орын ауыстыруды басқарып, дәлдеп тоқтату модулі, орын ауыстыру ультрадыбыс датчиктерден мәліметтерді оқу модулі, абсолютті орын ауыстыруды синхронды-тізбекті қамтамасыз ету модулі, электроды командоконтроллер модулі, санды программалы басқару жүйелердің модулі, автоматті реттеу модулдері. Казіргі уақытта функционалды модельдер ретінде сопроцессорлы модулдер шықты.

Арнайы модульдеріне келесі құрамы кіреді: кіріс дискретті сигналдың имитациясын жасау және шығыс дискретті сигналды көрсету SM 374 модуль және әр түрлі міндетті басқа модульдерді қосуға орнын алуға арналған жалған DM 370 модулі.

Коммуникационды модульдер түрлері келесі құрамында болады: PtP интерфейс арқылы байланысты орындау коммуникационды процессор; AS-Interface негізінде таратылған кіріс шығысты қамтамас ету коммуникационды процессор; PROFIBUS DP және PROFINET IO интерфейс негізінде таратылған кіріс шығысты қамтамасыз ету коммуникационды процессор; PROFIBUS FMS интерфейс негізінде таратылған кіріс шығысты қамтамас ету коммуникационды процессор; Industrial Ethernet интерфейс негізінде таратылған кіріс шығысты қамтамасыз ету коммуникационды процессор.

Интерфейс модульдері , құрамында бір негізгі блок (CR) және көбейту (ER) блоктың үшке дейін саны болуы мүмкін, контроллердің көпқатарлы конфигурациясын құрастыруға арналған. Стойкалардың арасындағы байланысты келесі интерфейсті модульдер орындайды: IM 365 негізгі блокка бір көбейту стойка қосылады және IM 360/IM 361 негізгі блокка 3 стойка қосылады.

17 сурет - Санды индикаторы (а) физикалық қосылуы; (б) жұмысы

Мүмкіншіліктері жоғары болғанымен бірге олардың икемділігі өскен, оларды қолдану ыңғайлығы өскен және де сенімділігі жоғары болғанымен бірге әр түрлі өндірістерде қолдануға жарайды. ST-400 контролерге қосымша қор жинауға болады.

S7 контролерде нақты уақытта стандартты функциялармен қатар апатқа қарсы функцияларды нақты уақытта орындау.

10.4 Siemens фирмасының таратылған жүйенің модулдері

Аталып кеткен модулдер таратылған жүйеде ЕПЛБ-ның тек кей бір функциясын көрсетеді. Бұдан әрi Siemens фирмасының таралған жүйелерiнiң басқа құрылымдарын келтiремiз.

S7-400 топтамасы Siemens фирманың өте қуатты контроллерлерi болып табылады. Бұл контроллерлердiң соңғы өңдеулерi үш орындауды алады. Олар барлығы орташа және биiк күрделiлiктi автоматтандыру есептерiнiң шешiмi үшiн арналған. Осы контроллерлар программалық талаптарда әр түрлі қорғаныс деңгейлі болады, ыстық резерв режимді қамтамас етеді және сенімділігі өте жоғары болады. Орындалу үш деңгейі келесідей болады: S7-400, S7-400H, S7-400F/FH. S7-400H сериялық контроллерлар қосымша резерв арқылы жоғары сенімділікті болады, сондықтан олардың кіріс/шығыс коэффициентері жоғары болады. S7-400F/FH сериялық контроллерлар авариядан қорғанысты жүйелерді жобалауға арналған (ПАЗ).

Өнеркәсiптiк желiлердiң iске асыруы үшiн SIMATIC NETтiң топтамасының жабдығы арналған. Өнеркәсiптiк желiлердiң деңгейлерi (қарапайым, орташа күрделiлiк және күрделi автоматтандыру мәселе) тура контроллерлер сияқты бөлiнедi: (IEEE 802.3 және 802.11) Industrial Ethernet - цехтық және топтық желілерi үшiн халықаралық стандарт; (IEC 61158/EN 50170 ) PROFIBUS - дала және цехтық желiлер үшiн халықаралық стандарт; (IEC 62026-2/EN 50295 ) AS-Interface - датчиктерi бар коммуникациялар және орындаушы механизмдар үшiн халықаралық стандарт; (EN 50090, ANSI EIA 776) KNX - ғимараттардың автоматтандыруы үшiн ғимараттар және негiз үшiн халықаралық стандартты қоятын техника.

Автоматтандыруды техника бiр жағынан үнемi мiнсiздiкке жетедi (әбден жетiлуге шектерi жоқ!). Осындай зеттеулердің нәтижесі ретінде ECOFAST (Energy and Communication Field Installation System) құрылғыларын атауға болады. Басқару шкафтарынан тыс таратылған жүйелер үшін осы жүйелiк шешiм болады. Ол автоматтандырумен машиналар және тетiктер, қоюларды жабдықтағы жаңа стандарттары, коммутацилық құрылымдар және электр қозғағыштардың жүйелерi орнатады. Орталық идея - қоюларды децентрализация, модулдiк, компоненттердiң төменгi деңгейiнiң жан-жақты диагностикасы алысқа баратын.

11 Дәріс. Өндірістік желілер. Сипаттамасы және стандарты

Дәрiстiң мақсаты: автоматтандырудың жүйелерiнiң қазiргi өндірістiк желiлерiндегi байланыс құралдарының таңдауға және жобалауына үйрену.

Өндірістік желі түсінігі (Fieldbus) ХХ ғасырдың 80 жылдары қарапайым коммуникациялық желілердің шығуымен байланысты. Бұл желiлердi программалау және жазу бойынша МЭКтың бiртұтас стандарты әлі күнге дейiн жоқ, өйткенi автоматтандырулардың жабдықтарының өндiрушiлерiмен фирмалардың арасындағы келiсiм жетпеген. Өнеркәсiптiк желiлердiң жабдығы компьютер желiлерiнiң жабдығына қарағанда едәуiр алуан түрлiрек, сондықтан мұндай стандартизацияның керек болатыны және анығында болуы керек. Өнеркәсiптiк желiлердiң ұйымының жалпы мәселелерi атап өту керек.

Желiнiң негiзгi есебi - деректердi беру. Желі құрудың ортақ принциптері тізбекті және параллель әдіс.

Параллель әдiсiнде мәлiметтiң әрбiр битiне цифрлық мәлiметтерiнiң берiлуi өткiзгiштердiң жеке канал, жеке сымы қолданылады. 32-разрядты мәлiметтердi берiлулерi үшiн сонда 32 тiндi кабел талап етер едi. 16 суретте екі программаланатын логикалық бақылаушы ПЛБ қосылу мысалы берілген. Бұл 8 сигнал бір бағытқа және 12 қарсы бағытта (барлығы 110 В айнымалы тоқ болады), сонымен қатар екі 16-битті сан (24 В тұрақты токты). Көректену көзін ескерсек, бейтарабы шинаны ескерсек, тұрақты ток бойынша кері сым екі ПЛБ байланыстыруға 56 жол – мүмкін, біреуі 27-жилды және бірі 37-жилды кабель болады, үші 8-битті санды шығыс плата және кіріс плата (110 В сигналдырымен алмасу үшін), екі санды шығыс платасы және екі санды кіріс плата (24 В сигалмен алмасу үшін).

18 сурет - Мәліметтердің параллелді алмасуы

Осы қарапайым мысалдан көретініміз – мәлімет беру процесінде монтаж процесі қиындайды (жобалау процесінің ең қымбаты – жоба құны асады, сондықтан мәлімет берудің тізбекті әдісі қолайлы).

Мәлімет берудің тізбекті әдісі сандық мәліметті уақыт бойынша тізбектелген импульстер түрінде береді. Мәлімет берудің тізбекті әдісі кезінде мәліметтерді синхрондау мәселесі туындайды. Абсолютті синхрондауға тізбектелген мәлімет берудің стандарттары анықталғанда ғана жетуге болады.

Мәліметті тізбекті берудің стандарттары:

1) Сигнал деңгейлері (кернеу бойынша).

2) Беру коды (биттік комбинацияның және хабардың қалай құралатынын анықтайды).

3) Беру жылдамдығы (биттік комбинация жіберілетін жылдамдық). Өлшем бірлігі Бод – бит/с.

4) Қабылдағыш пен бергішті синхрондау әдісі.

5) Протоколдар.

6) Қателік болуын тексеру әдістері және қалпына келтіру амалдары.

Мәліметтерді кадрларға бөлу арқылы синхрондауға болады. Әр кадрдың басында старт бит және соңында стоп бит болады.

Сигнал берудің тізбектелген әдісінің екі түрі бар:

1) Синхронды жіберу – қабылдағыш пен бергіште бір тактілік сигнал болғанда.

2) Асинхронды жіберу – қабылдағыш бергіштен біршама алыс қашықтықта болғанда, бергіштің соңында әр түрлі тактілік сигнал болғанда. Асинхронды бергіш – USART (см. [2]).

19 сурет – Ақпаратты асинхронды беру

19 суретте символдың асинхронды берілуі көрсетілген. Символ 7 битпен кодталған. Старт бит – «0», стоп бит – «1». Желі бойынша жіберу үшін -6-12= «1» және +6+12= «0» сигналдары қолданылады. Қабылдағышта - +0,3В рұқсат етілген. Жұп биті контрольді бит болады.

11.2 Желінің стандарттары және протоколдары

Байланыстар табысты жүзеге асыру үшiн сәйкес деректердi беру өндiрiп алатын ережелер жиыны бар болуы керек. Бұл ережелерді стандарттарға бөлуге болады. Хаттамалардың мазмұнын және өзін бақылауын қамтамас етуді орындайтын олар (стандарттар) терминалдармен (DTE ) және модемдердiң (DCE ) арасындағы кернеулердiң деңгейлерін, қосу және басқару өзара әрекеттесумен орнатады.

Өндірістік желілердің бөлек құрылғылары RS арқылы қосылады (RS-322, RS-422, RS-423).

Желiлер бойынша деректердi берудiң жанында негiзгi мәселесi ақпараттың дұрыстығының сақтауы болып табылады. Мәлiметтiң сақталуы аппаратты деңгейде электромагниттi шулардың қорғауының схемаларымен жетедi. Бұл мәселе өте алыс жерлерге деректердi беру үшiн әсiресе көкейкестi. 20 Суретте RS-232, RS-422, RS-423тiң стандарттары үшiн қабылдағыш және хабарлағыш жерге қосу схемасы келтiрiлген.

Мән бергіш

Берілуге мән

Берілуге мән

Берілуге мән

Қабылданған мән

Қабылданған мән

Қабылданған мән

Мән қабылдағыш

в)

б)

20 сурет – Ақпаратты алмастыру стандарттары: (а) RS-232, (б) RS-423, (в) RS-422

20, а суретте RS-232 жіберу протоколы көрсетілген (3-5 метров метр аралыққа қосылатын).

RS-422, RS-423 – алыс жіберуге құрылады және бұл жерде магниттік өрістен қорғау үшін сымдар экрандалу керек.

20, б сурет – RS-422-ге стандарт, қабылдағышта дифференциалды кіріс қолданғанда істейді. Сымдар жіберу және қабылдау кезінде экрандалады.

20, в Сурет – RS-423-ге стандарт– қабылдағыш пен жібергіштің дифференциалды кірістері.

(а) активный бергіш, пассивті қабылдағыш;

(б) пассивный бергіш,активті қабылдағыш;

21 сурет - Тоқ топсасының мәлiметiнiң берiлуi.

Бейресми стандарт қолдану ток топсасының мәлiметiнiң берiлуiнiң жанында болып табылады. Токтық сигнал кернеуге қарағанда қорғалған болып саналады.

Жібергіш жағында кілт орнатылады. Тоқтық сигнал көзі жібергіш немесе қабылдағыш жағында орналасады (21,б суретті қара).

Сурет 21,а – токтық петля активті жібергішпен, сурет 21,б – активті қабылдағышпен. Желіде токтың болуы старттық битті, болмауы – стоктык битті білдіреді.

Жоғарыда айтылған стандарттарға байланыстардың физикалық iске асырулары жатады, хаттамаларындың мазмұнын байланыстардың қатынастары анықтайды. Хаттамалардың формасын анықтауларынан басқа протоколдар байланыс қалай бiтедi және қалай басталатынын, сонымен бiрге ол қалай қорғалатын орнатады. Негiзiнде үш хаттама түрi таратуларын алды: таңбаға-бағатталған, бит-бағатталған, биттердiң есептеуi бар протоколдар [1].

Өнеркәсiптiк желiлердi жобалауы, сонымен бiрге олар үшiн стандартты таңдауы ISO/OSI үлгiге сәйкес өндiрiп алады, компъютер желiлерi үшiн болатындай. Бүкіл өндірістік желілердің ішінде әлемдік стандартқа үміткер PROFIBUS желісі:

- PROFIBUS DP (Decentralized Periphery).

- PROFIBUS FMS (Field Message Specification).

- PROFIBUS PA (Process Automation).

- Жылдамдығы: 9,6 Кбод – Кбит/сек (линия ұзындығы 1200 м-ге дейін) 12 Мбод-қа дейін (ұзындығы 100 м-ге дейін).