Министерствообразования и науки Украины
Донбасскаягосударственная машиностроительная академия
Кафедра «Автоматизацияпроизводственных процессов»
Практическаяработа по ОКИУ
«Приборы комплекса КОНТАР: контроллеры МС8, МС5, модули релейные MR8»
Цельработы: изучитьприборы комплекса КОНТАР: контроллеры МС8, МС5, модули релейные MR8.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
В ПТК КОНТАР в настоящее времявходят три модуля:
MC8 (контроллеризмерительный);
MC5 (контроллеризмерительный);
MR8 (модульрелейный).
1. ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСА КОНТАР (КМ800)
Комплекс КОНТАР (КМ800)представляет собой систему модулей, выполняющих общую задачу распределенного управленияи сбора информации, связанных между собой интерфейсом и общим протоколомобмена.
Функции сложных системуправления распределяются по модулям комплекса и, как правило, не требуютцентрализованного управления.
Для мониторинга состоянияоборудования, отображения на экране, диспетчеризации, тревожных оповещений и т.д. используется сеть Интернет или Интранет.
Комплекс построен нановейшей элементной базе и обеспечивает простой доступ к современным коммуникационнымтехнологиям. (подключение к сети Ethernet, передача информации по сотовой сетистандарта GSM, использование технологии LonWorks).
Комплекс позволяет решатьширокий круг задач автоматического управления технологическими процессами, в первуюочередь задач теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, при минимизациизатрат в зависимости от сложности и технических особенностей объекта.
Комплекс обеспечивает сборинформации от разнообразных источников, используемых на объекте (датчикитемпературы, давления, расхода, тепло-, водо- и электросчетчики и т.п.) и передачуее на верхний уровень по одному каналу связи.
Возможно также иполностью автономное применение аппаратуры комплекса в виде локальных модулей.
2. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕФУНКЦИИ МОДУЛЯ MR8
Модули релейные MR8 (в дальнейшеммодули) входят в состав комплекса модульных устройств КОНТАР (КМ800).
Модули предназначены для примененияв автоматизированных системах управления технологическими процессами, а также всистемах сбора и передачи информации по интерфейсной сети RS485.
Модули выполняютследующие основные функции:
• управление электрическимиисполнительными механизмами, пусковыми устройствами насосов, вентиляторов и другогооборудования;
• прием дискретных сигналовот контроллеров МС8 или других устройств для непосредственного (прямого)управления выходными силовыми ключами;
• прием по каналу цифровойинтерфейсной связи RS485 от контроллеров МС8 или других устройств сигналов, управляющихвыходными силовыми ключами;
• передача по каналу цифровойинтерфейсной связи RS485 на верхний уровень управления информации о состоянии входныхдискретных сигналов и органов ручного управления модуля;
• переключение режимов управленияи ручное управление электрическими исполнительным механизмами и пусковыми устройствамис помощью механических переключателей (тумблеров);
• формированиенестабилизированного напряжения 24В постоянного тока для питания внешних цепей;
• выполнение алгоритмов функционирования,необходимых для управления конкретным технологическим процессом.
2.1 ОСНОВНЫЕТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
1.1. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
• Температура воздуха — от 5 до 50 С;
• Относительная влажность- не более 80%, без конденсата;
• Атмосферное давление — от86 до 106,7кПа;
• Вибрация — амплитуда неболее 0,1мм с частотой не бол25Гц;
• Агрессивные и взрывоопасныекомпоненты в окружающ воздухе должны отсутствовать.
1.2. ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ
• Номинальное напряжениепеременного тока — 220В;
• Допускаемые отклонениянапряжения питания — от 187 до 242
• Частота — от 48 до62Гц;
• Потребляемая мощность — не более 6ВА.
1.3. КОНСТРУКТИВНОЕИСПОЛНЕНИЕ
• Корпус – «КаскадKZ-104»;
• Габаритные размеры — 139х89х63мм;
• Масса — не более 0,8кг;
• Монтаж – на DIN-рейку постандарту DIN EN 50 022;
• Подключение внешнихсоединений – до 38 клемм под винт 2 (максимальное сечение провода 2,5мм );
• Степень защиты — IP20;
• Ручное управление – 4тумблера или отсутствует.
1.4. ВЫХОДНЫЕ КЛЮЧИ
• 4 ключа наэлектромагнитных реле;
• 2 симисторных ключа и 2ключа на электромагнитных реле;
• Параметры симисторныхключей:
— максимальное напряжениепеременного тока – 380В, частотой 50 (60)Гц;
— максимальный переменныйток – 0,8А;
— минимальный переменныйток – 0,02А.
• Параметры релейных ключей:
— вид ключа –переключающий контакт;
— максимальное напряжениепеременного тока – 250В, частотой 50 (60)Гц;
— максимальный переменныйток – 3А.
1.5. ВХОДЫ УПРАВЛЕНИЯ
• Тип — дискретные;
• Назначение – непосредственноеуправление выходными ключами;
• Количество – 4;
• Максимальное напряжениепостоянного тока на управляющем ключе – 35В;
• Максимальный постоянныйток через управляющий ключ –
20мА.
1.6. ДИСКРЕТНЫЕ ВХОДЫ
• Количество – 8;
• Назначение – передачаинформации на верхний уровень;
• Максимальное напряжениепостоянного тока на ключе – 35В;
• Максимальный постоянныйток на ключе – 10мА.
1.7. ИНТЕРФЕЙС
• RS485 на частоте до57600Бод.
1.8. ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯИЗОЛЯЦИЯ
• Питание модуля /остальные цепи – 1500В;
• Выходные ключи /остальные цепи – 1500В;
• Дискретные входы иисточник питания ±24В / остальные цепи – 500В;
• RS485 / остальные цепи– 500В.
1.9. ДИАГНОСТИКА
• светодиод «Сеть»- постоянное свечение при нормальной работе модуля и мигание при сбоефункционального алгоритма;
• 4 светодиода «Выходы1,2,3,4» — постоянное свечение при поступлении управляющего сигнала на срабатываниесоответствующего ключа 1,2,3,4;
• 2 светодиода «TxD»и «RxD» (прием и передача) интерфейса RS485 – мигающее свечение во времяприема/передачи информации.
1.10. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕПАРАМЕТРЫ
• Выход 24В (ток не более40мА) – напряжение постоянного тока для питания датчиков и (или) дискретныхвходов контроллера МС8 (нестабилизированное).
2.2 ОПИСАНИЕФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ
Основной элемент схемы –процессор (CPU).
Управление выходнымиключами может осуществляться:
• непосредственно по 4-м дискретнымвходам DD.1…DD.4 от устройств, имеющих «сухой» дискретный выход;
• по каналу интерфейснойсвязи RS485 с верхнего уровня через CPU. Этот режим устанавливается при переключениимеханических замыкателей блока конфигураторов;
• принудительно, минуяэлектронные ключи, — для исполнений 1221 и 1231, имеющих блок ручного управления.Информация о состоянии органов ручного управления передается по каналуинтерфейсной связи RS485 на верхний уровень.
Дискретные входыDI.1…DI.8 используются для передачи на верхний уровень управления информации о состояниидискретных сигналов, подключенных к этим входам.
Гальванический разделительобеспечивает гальваническую изоляцию дискретных входов и источника питания(±24В) от процессора и канала интерфейсной связи RS485.
Дискретные выходыгальванически изолированы от всех остальных цепей.
Блок питания, кроме питаниявнутренних цепей модуля МR8, формирует нестабилизированное напряжение постоянноготока ±24В для питания датчиков и (или) дискретных входов контроллера МС8.
/>
Рисунок 1 — Функциональная схема для исполнения MR8 1121(1221)
DI- дискретный вход К –электромагнитное реле
DD — дискретный входуправления CPU — процессор
DI.C — общ. точкадискрет. входов
DO – дискретный выход
MO – средняя точкадискретных выходов
DC — общая точка питанияпроцессора
Пунктирными линиямиобозначены узлы, являющиеся принадлежностью отдельных исполнений.
3. НАЗНАЧЕНИЕ ИОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КОНТРОЛЛЕРОВ МС8
Контроллеры измерительныеМС8 (в дальнейшем контроллеры МС8) предназначены для реализации разнообразныхалгоритмов автоматизированного управления технологическими процессами.
Контроллеры МС8 являютсяосновным элементом комплекса модульных устройств КОНТАР (КМ800).
Контроллеры выполняютследующие основные функции:
• измерение и преобразованиев цифровую форму сигналов, поступающих от аналоговых и дискретных датчиковтехнологических параметров;
• формирование дискретныхи аналоговых выходных сигналов для воздействия на технологический процесс;
• формирование алгоритмовфункционирования, необходимых для управления конкретными технологическими процессами(например, аналоговое или импульсное ПИД-регулирование, различные видыформирования задания, в том числе с возможностью изменения в реальном времени, программно-логическоеуправление, автоматическое включение резервного оборудования и т.д.)
• вывод информации надисплей встроенного пульта оператора или на виртуальную панель на экранемонитора компьютера, Notebook, PDА или другого средства вычислительной техникичерез интерфейсный субмодуль RS232C;
• обеспечение связи черезинтерфейс RS485 между контроллерами и другими модулями;
• обеспечение связи черезинтерфейс RS232C (на основной плате) с периферийными устройствами (модем и т.д.);
• обеспечение связи с серверомчерез интерфейсный субмодуль Ethernet при работе в локальной сети и сетиИнтернет.
Имеются исполнения контроллеровс симисторными и транзисторными выходными ключами. Контроллеры, имеющиесимисторные выходные ключи, могут непосредственно управлять исполнительными механизмамиклапанов, заслонок, магнитными пускателями и т.д.
• Контроллеры c транзисторнымивыходными ключами обычно устанавливаются в комплекте с релейными модулями MR8,которые выполняют функции усиления мощности и расширения дискретных входов.
3.1 ОСНОВНЫЕТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
1.1. УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Температура воздуха — от5 до 50 С;
Относительная влажность — не более 80%, без конденсата;
Атмосферное давление — от86 до 106,7 кПа;
Вибрация — амплитуда неболее 0,1 мм с частотой не более 25
Агрессивные ивзрывоопасные компоненты в окружающем возд должны отсутствовать.
1.2. ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ
Номинальное напряжениепеременного тока:
— для исполненийМС8.1х1хххх – 220 В ,
— для исполненийМС8.2х2хххх – 24 В.
Допускаемые отклонениянапряжения питания:
— для исполненийМС8.1х1хххх — от 187 до 242 В,
— для исполненийМС8.2х2хххх — от 22 до 29.5 В;
Частота — от 48 до 62 Гц;
Потребляемая мощность — не более 6 ВА.
1.3. КОНСТРУКТИВНОЕИСПОЛНЕНИЕ
Корпус – OKW Railtec, тип157, версия 1;
Габаритные размеры — 157х86х59 мм;
Масса — не более 0,8 кг;
Монтаж – на DIN-рейку постандарту DIN EN 50 022;
Подключение внешнихсоединений: 2
— 46 клемм под винт(максимальное сечение провода 2,5 мм )
— разъем RJ-45 дляподключения Ethernet – интерфейса;
— разъем RJ-11 дляподключения дополнительных интерфейс
Степень защиты — IP20.
1.4. ДИСКРЕТНЫЕ ВХОДЫ
Количество входов — 4;
Вид сигнала – «сухой»ключ;
Напряжение на ключе — 30В постоянного тока;0
Ток через ключ — 10 мАпостоянного тока;
Ток утечки ключа – неболее 0.05 мА
Гальваническая изоляция — от всех остальных цепей.
1.5. АНАЛОГОВЫЕ ВХОДЫ
Количество входов — 8;
Предварительный усилительс программируемым усилением — от 1 до 16.
1.6. ДИСКРЕТНЫЕ ВЫХОДЫ
1.6.1. Дискретные выходы(для исполнений МС8.1х1хххх)
Количество выходов — 8;
Тип выхода — «сухой»транзисторный ключ;
Максимальное напряжение –48 В постоянного тока;
Коммутируемый ток — 0,15А постоянного тока;
Падение напряжения наоткрытом ключе — не более 1,2 В.
1.6.2. Дискретные выходы(для исполнений МС8.2х2хххх)
Количество выходов — 8;
Тип выхода — «сухой»симисторный ключ;
Максимальное напряжение –48 В переменного тока;
Коммутируемый ток — 0,5 Апеременного тока;
Падение напряжения наоткрытом ключе: не более 2 В;
Гальваническая изоляция — от всех остальных цепей.
1.7. АНАЛОГОВЫЕ ВЫХОДЫ
Количество выходов — 2;
Погрешность ЦАП — неболее 1,5%;
Возможные диапазонысигналов:
— от 0(4) до 20мАпостоянного тока на нагрузку не более 0,5 кОм;
— от 0 до 5мА постоянноготока на нагрузку не более 2 кОм;
— от 0 до 10В постоянноготока на нагрузку не менее 2 кОм.
1.8. ИНТЕРФЕЙС
RS232С на частоте до115200 Бод;
RS485 на частоте до 57600Бод (с гальванической изоляцией от остальных цепей); Ethernet (10 Мбит/с).
1.9. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙИНТЕРФЕЙС
RS232С на частоте до115200 Бод;
LonWorks.
1.10. ДИАГНОСТИКА
Светодиод статусаконтроллера «Норма/Отказ»;
Светодиоды «RS485-прием»,«RS485-передача».
1.11. ВСТРОЕННЫЙ ПУЛЬТУПРАВЛЕНИЯ
Дисплей –жидкокристаллический, символьный — 2 строки и знаков;
Управление — 4 кнопки;
Индикация – 8 светодиодовсостояния дискретных выходов
1.12. ЧАСЫ-КАЛЕНДАРЬ
Поддержка индикациитекущего времени и календарной да
·Энергонезависимость – неменее 300 часов.
1.13. ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯПОСТОЯННОГО ТОКА
(только для исполненийМС8.2х2хххх)
Напряжение — 24 В,допускаемое отклонение — от 22 до 25.5
Ток нагрузки — не более100 мА.
3.2 ОПИСАНИЯФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ
Функциональные схемыконтроллера МС8 показаны на рис.2 и рис.3
Примечания к рис. 1:
Узлы, показанныепунктиром, являются переменными данными;
— гальваническийразделитель (ГР);
CPU- центральныйпроцессор;
AC – общая точкааналоговая;
DC – общая точкадискретная;
Обозначения входов ивыходов:
AI – аналоговый вход AO –аналоговый выход
AI.C – общая точкааналоговых. AO.C – общая точка аналоговых входов выходов
DI – дискретный вход DO –дискретный выход
DI.C – общая точкадискретных MO.j-k–средняя точка между DO.j входов и DO.k
Для исполненийМС8.1х1хххх с транзисторными выходными ключами
MO.j-k и DC объединены;
Для МС8.2х2хххх клеммы13, 14 являются выходом источника напряжения 24 В постоянного тока для питаниядатчиков.
Основой контроллеровявляется плата, на которой расположены все элементы базового модуля. Базовыймодуль выпускается в двух исполнениях: для питания от сети ~220B странзисторными выходными ключами и для питания от ~24B с симисторными выходнымиключами (с гальванической изоляцией).
Центральный процессор (СPU)представляет cобой однокристальный микроконтроллер С8051, включающий многоканальныеаналого-цифровой и цифро аналоговый преобразователи и поддерживающий нескольковидов последовательных интерфейсов.
Аппаратное устройствоввода информации содержит гальванический разделитель (ГР) для дискретныхвходных сигналов DI.1…DI.4 и конфигураторы для аналоговых входных сигналовAI.1…AI.8.
Аппаратное устройствовывода информации включает в себя «сухие» ключи дискретных выходныхсигналов D0.1…D0.8 и конфигурируемое устройство преобразования аналоговыхвыходных сигналов А0.1, А0.2.
Блок питания формируетнапряжения постоянного тока для питания всех узлов контроллера.
/>
Рисунок 2 — Функциональная схема контроллера МС8.1х1хххх (на ~220 В)
/>
Рисунок3 — Функциональная схема контроллера МС8.2х2хххх (на ~24 В)
4. НАЗНАЧЕНИЕ ИОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ КОНТРОЛЛЕРОВ МС5
Контроллеры измерительныеМС5 (в дальнейшем контроллеры МС5) являются элементом комплекса модульныхустройств КОНТАР (КМ800).
Контроллеры МС5 предназначеныдля автоматизации и мониторинга промышленных объектов, в частности, установок приточнойвентиляции и кондиционирования воздуха (например, вентиляторных доводчиков типа«Fan Coil»).
Контроллеры выполняютследующие основные функции:
• измерение ипреобразование в цифровую форму сигналов, поступающих от аналоговых идискретных датчиков технологических параметров;
• формирование дискретныхи аналоговых выходных сигналов для непосредственного управления электрическими исполнительнымимеханизмами и пусковыми устройствами вентиляторов, компрессоров, обогревателейи другого оборудования;
• формирование алгоритмовфункционирования, необходимых для управления конкретными технологическимипроцессами;
• вывод информации на дисплейвстроенного пульта управления или на виртуальную панель на экране монитора компьютера,Notebook, PDА или другого средства вычислительной техники, сочлененного сконтроллером по каналу интерфейсной связи;
• обеспечение связи черезинтерфейс RS485 между контроллерами и другими приборами комплекса.
4.1 ОСНОВНЫЕТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
Температура воздуха: от 5до 50 С
Относительная влажность:не более 80%, без конденсата;
Атмосферное давление: от86 до 106,7кПа;
Вибрация: амплитуда неболее 0,1мм с частотой не более 25Гц;
Агрессивные ивзрывоопасные компоненты в окружающем воздухе должны отсутствовать.
ТРЕБОВАНИЯ К ПИТАНИЮ
Номинальное напряжениепеременного тока: 220 В;
Допускаемые отклонениянапряжения питания: от 187 до 242 В;
Частота: от 48 до 62 Гц;
Потребляемая мощность: неболее 6 ВА.
КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ
Корпус: OKW Railtec, тип157, версия 1;
Габаритные размеры:157х86х58,5 мм;
Масса: не более 0,8 кг;
Монтаж: на DIN-рельс постандарту DINEN 50 022;
Подключение внешнихсоединений:
35 клемм под винт(максимальное сечение провода 2,5 мм );
разъем RJ-11 дляподключения дополнительного интерфейса RS232C;
Степень защиты: IP20.
ДИСКРЕТНЫЕ ВХОДЫ
Количество входов: 4;
Вид сигнала: «сухой»ключ;
Напряжение на ключе: 18 Впостоянного тока;
Ток через ключ: 5 мАпостоянного тока;
Гальваническая изоляцияот аналоговых входных и дискретных выходных цепей;
Частота коммутации: неболее 300 Гц.
АНАЛОГОВЫЕ ВХОДЫ
Количество входов: 5;
Типы подключаемых первичныхпреобразователей, диапазон измерения сигнала и основная погрешность измеренияпредставлены в таблице 2.
ДИСКРЕТНЫЕ ВЫХОДЫ (всего5)
Релейные выходы
Количество выходов: 3;
Тип выхода: «сухой»контакт реле на переключение;
Максимальное напряжение:250 В переменного тока 50(60) Гц;
Коммутируемый ток: от 0до 3 А;
Гальваническая изоляцияот всех остальных цепей.
Симисторные выходы
Количество выходов: 2;
Тип выхода: «сухой»симисторный ключ;
Максимальное напряжениепеременного тока 50(60) Гц: 380 В;
Коммутируемый ток: от0,02 до 0,8 А;
Падение напряжения назамкнутом ключе: не более 6 В;
Гальваническая изоляцияот всех остальных цепей.
АНАЛОГОВЫЕ ВЫХОДЫ
Количество выходов: 1;
Погрешность ЦАП: не более4%;
Возможные диапазонысигналов:
— от 0(4) до 20 мАпостоянного тока на нагрузку не более 0,5 кОм;
— от 0 до 10 Впостоянного тока на нагрузку не менее 2 кОм;
Гальваническая изоляцияот аналоговых входных и дискретных выходных цепей.
ИНТЕРФЕЙС
RS485 на частоте 57600Бод.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ИНТЕРФЕЙС
RS232С на частоте115200Бод.
ДИАГНОСТИКА
Светодиод статусаконтроллера «Норма/Отказ»:
Светодиоды «RS485-прием»,«RS485-передача».
ВСТРОЕННЫЙ ПУЛЬТ УПРАВЛЕНИЯ
Дисплей:жидкокристаллический, символьный — 2 строки по 16 знаков;
Управление: 4 кнопки;
Индикация: 5 светодиодовсостояния дискретных выходов.
ИСТОЧНИК НАПРЯЖЕНИЯ ДЛЯПИТАНИЯ ДАТЧИКОВ
Номинальное напряжение –18 В постоянного тока;
Допускаемые отклонениянапряжения – от 13 до 22 В;
Ток нагрузки – не более40 мА.
ЧАСЫ-КАЛЕНДАРЬ
Поддержка индикациитекущего времени и календарной даты;
Энергонезависимость – неменее 300 часов.
4.2 ОПИСАНИЕФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ
Функциональная схемаконтроллера МС5 показана на рис.4
Основой контроллеровявляется плата, на которой расположены все элементы базового модуля.
Центральный процессор(СPU) представляет собой однокристальный микроконтроллер С8051F311, включающий многоканальныйаналого-цифровой преобразователь и поддерживающий несколько видов последовательныхинтерфейсов.
Аппаратное устройство вводаинформации содержит гальванический разделитель (ГР) для дискретных входныхсигналов DI.1…DI.4 и конфигураторы К) для аналоговых входных сигналовAI.1…AI.5.
/>
Рисунок 4 — Функциональная схема контроллера МС5
Узлы, показанныепунктиром, являются переменными данными;
— Гальваническийразделитель;
AC – общая точкааналоговая; DC – общая точка дискретная;
Обозначения входов ивыходов:
AI – аналоговый вход AO –аналоговый выход
AI.C – общая точка AO.C –общая точка аналоговых входов выходов
DI – дискретный вход DO –дискретный выход
DI.C – общая точка MO –средняя точка между парой дискретных входов дискретных выходов
Аппаратное устройствовывода информации включает в себя «сухие» ключи дискретных выходных сигналовD0.1…D0.5 и устройство преобразования аналоговых выходных сигналов А0.U, А0.I,с гальваническим разделителем ГР.
Блок питания формирует напряженияпостоянного тока для питания всех узлов контроллера и внешних устройств(датчиков).
Интерфейсы:
На основной плате: RS485;
Выполненный в виде дополнительноподключаемого интерфейсного субмодуля либо входящий в состав пульта: RS232С.
Пульт управления: субмодуль,используется в качестве устройства ввода вывода информации и для ручногоуправления выходами контроллера. Имеет полнения:
МД8.1 – без часов и узлаинтерфейса RS232С;
МД8.1-01 – с часами иузлом интерфейса RS232С (для исполнения МС5.111).