Контроллер МИК-51

1 Общие сведения 

Рисунок 1.1 - МИК-51

 МИК-51 – это компактный  малоканальный многофункциональный микропроцессорный контроллер, предназначенный для автоматического регулирования и логического управления технологическими процессами. Он предназначен для применения в электротехнической, энергетической, химической, металлургической, пищевой, цементной, стекольной и других отраслях промышленности.

 МИК-51 эффективно решает  как сравнительно простые, так и сложные задачи управления. Благодаря малоканальности МИК-51 позволяет, с одной стороны, экономично управлять небольшим агрегатом и, с другой, обеспечить высокую живучесть крупных систем управления.

  Контроллер МИК-51 позволяет вести локальное, каскадное, программное, супервизорное, многосвязное регулирование. Архитектура контроллера обеспечивает возможность вручную или автоматически включать, отключать, переключать и реконфигурировать контуры регулирования, причем все эти операции выполняются независимо от сложности структуры управления. В сочетании с обработкой аналоговых сигналов контроллер МИК-51 позволяет выполнять также логические преобразования сигналов и вырабатывать не только аналоговые или импульсные, но и дискретные команды управления. Логические функциональные блоки формируют логическую программу шагового управления с заданием контрольного времени на каждом шаге. В сочетании с обработкой дискретных сигналов контроллер позволяет выполнять также разнообразные функциональные преобразования аналоговых сигналов и вырабатывать не только дискретные, но и аналоговые управляющие сигналы.

 МИК-51 содержит средства  оперативного управления, расположенные на лицевой панели контроллера. Эти средства позволяют вручную изменять режимы работы, устанавливать задание, управлять ходом выполнения программы, вручную управлять исполнительными устройствами, контролировать сигналы и индицировать ошибки. Стандартные аналоговые и дискретные датчики и исполнительные устройства подключаются к контроллеру МИК-51 с помощью индивидуальных кабельных связей. Внутри контроллера сигналы обрабатываются в цифровой форме.

 Контроллеры МИК-51 могут  объединяться в локальную управляющую сеть шинной конфигурации. Для такого объединения никаких дополнительных устройств не требуется. Через сеть контроллеры могут обмениваться информацией в цифровой форме.

 Программирование контроллера  выполняется с помощью клавиш передней панели или по интерфейсу с помощью специального программного обеспечения - визуального редактора FBD-программ АЛЬФА. Программный пакет редактор FBD-программ АЛЬФА распространяется бесплатно. Он доступен на нашем в интернете: www.microl.ua.

 Система программирования  реализована в соответствии с  требованиями стандарта Междунаpодной Электpотехнической Комиссии (МЭК) IEC 1131-3 и предназначена для разработки прикладного программного обеспечения сбора данных и управления технологическими процессами, выполняемыми на программируемых контроллерах. В качестве языка программирования в системе реализован язык функциональных блоковых диагpамм Function Block Diagram (FBD), предоставляющий пользователю механизм объектного визуального программирования. Процесс программирования сводится к тому, что путем последовательного нажатия нескольких клавиш из библиотеки, зашитой в постоянной памяти, вызываются нужные функциональные блоки, эти функциональные блоки объединяются в систему заданной конфигурации и в них устанавливаются требуемые параметры настройки. С помощью встроенной энергонезависимой памяти запрограммированная информация сохраняется при отключении питания.

 

2 Функциональные возможности

2.1 Архитектура контроллера

2.1.1 Базовые архитектурные элементы

 Архитектура контроллера  МИК-51 описывает информационную организацию контроллера и характеризует его как звено системы управления. Часть архитектурных элементов структуры реализована аппаратно, часть - программно. Все программное обеспечение, формирующее архитектуру, зашито в постоянном запоминающем устройстве и пользователю недоступно. Независимо от того, как реализованы элементы архитектуры – аппаратно или программно – пользователь может представлять контроллер как изделие, в котором все элементы реально существуют в виде отдельных узлов.

 В состав архитектуры  контроллера входит (см. рис.2.1):

 • Аппаратура ввода-вывода  информации (базовой модели и  модулей расширения).

 • Аппаратура оперативного  управления и настройки. 

 • Аппаратура интерфейсного  канала.

 • Функциональные блоки. 

 • Библиотека функциональных  блоков.

Рисунок 2.1 - Архитектура контроллера МИК-51

 

2.1.2 Внешние сигналы и аппаратура ввода-вывода

Контроллер рассчитан  на прием и выдачу двух видов сигналов:

 • аналоговых;

 • дискретных.

 Формирование импульсных  сигналов на выходе импульсного  регулятора выполняется программно и эти сигналы поступают на исполнительные механизмы через дискретные выходы контроллера. Аппаратура ввода (входные УСО) преобразуют аналоговые и дискретные сигналы, поступающие на вход контролера, в цифровую форму. Аппаратура вывода (выходные УСО) осуществляет обратное преобразование. Внешние цепи подключаются к контролеру через внешний разьем и внешний клеммно-блочный соединитель.

 Все аналоговые и  дискретные входы и выходы  контроллера полностью универсальны в таком смысле, что в исходном состоянии они не «привязаны» к каким-либо функциям контроллера. Такая привязка осуществляется пользователем и реализуется в процессе программирования.

2.1.3 Аппаратура оперативного управления и настройки

 Аппаратура оперативного  управления (лицевая панель) рассчитана на оператора-технолога и оператора-наладчика. Лицевая панель имеет набор клавиш, светодиодных и цифровых индикаторов, с помощью которых оператор-технолог «ведет» технологический процесс: контролирует его параметры, изменяет режимы управления, меняет уставки, пускает, останавливает и сбрасывает программу и т. д. С помощью лицевой панели можно программировать контроллер, выполнять настройку его параметров, а также контролировать сигналы во внутренних точках структуры. В общем виде лицевую панель и пульт настройки можно рассматривать как интерфейс с человеком.

2.1.4 Аппаратура интерфейсного канала

 В контроллере имеется  интерфейсный канал последовательной  связи. Этот канал имеет приемо-передатчик, преобразующий входной поток последовательных бит информации в цифровую информацию, представленную в виде байтов (т. е. преобразующий последовательный код в параллельный), а также осуществляющий обратное преобразование.

 Принимаемые и передаваемые  сообщения хоть и являются цифровыми, но они могут «представлять» любые сигналы, обрабатываемые контроллером: аналоговые, временные, числовые и т.д. Все сигналы передаются через интерфейс последовательно, но скорость их передачи достаточно велика для того, чтобы для процессов большого и среднего быстродействия можно было считать, что все сигналы передаются одновременно.

 

2.2 Функциональные блоковые диаграммы (FBD)

2.2.1 Функциональные блоки

 В исходном состоянии  функциональные блоки отсутствуют и никакие функции по обработке сигналов контроллером не выполняются.

 Реализованные программно  функциональные блоки образуют  область управления контроллера. Функциональный блок является элементарным звеном FBD-программ. Система программирования реализована в соответствии с требованиями стандарта Междунаpодной Электpотехнической Комиссии (МЭК) IEC 1131-3 и предназначена для разработки программного обеспечения предназначенного для сбора данных и управления технологическими процессами, выполняемыми на программируемых контроллерах. В качестве языка программирования в системе реализован язык функциональных блоковых диаграмм Function Block Diagram (FBD), предоставляющий пользователю механизм объектного визуального программирования.

 

2.2.2 Библиотека функциональных блоков

 Контроллер содержит  обширную библиотеку функциональных  блоков, достаточную для того, чтобы решать сравнительно сложные задачи автоматического регулирования и логико-программного управления. Помимо функциональных блоков автоматического регулирования и логико-программного управления в библиотеке имеется большой набор функциональных блоков, выполняющих динамические, статические, математические, логические и аналого-дискретные преобразования сигналов.

 Часть библиотечных  функциональных блоков выполняет  особую задачу: она связывает аппаратуру контроллера с основной массой функциональных блоков. К этим «связным» функциональным блокам относятся:

 • функциональные блоки  ввода и вывода аналоговых и дискретных сигналов,

 • функциональные блоки обслуживания лицевой панели,

 • функциональные блоки  приема и передачи сигналов через интерфейсный канал.

 Аппаратные элементы  структуры контроллера (входные  и выходные УСО, лицевая панель, интерфейсный канал) начинают выполнять свои функции лишь после того, как будут использованы какие-либо соответствующие функциональные блоки.

 

2.3 Общие свойства функциональных блоков

2.3.1 Входы-выходы и параметры функциональных блоков

 В общем случае функциональный  блок имеет свои входы, выходы, параметры настройки и функциональное ядро.

 Функциональный блок - это графическое изображение  вызова одной из функций. Графически каждый функциональный блок можно представить в виде прямоугольника (см. рис.4.2), внутри которого имеется обозначение функции, выполняемой блоком. Входы функционального блока соединяются связями с другими блоками. Один или несколько функциональных блоков соединенные связями между собой, образуют программу на языке FBD.

 Функциональным блокам  в программе пользователя присваиваются  порядковые номера, которые идентифицируют блок в системе, а также определяют очередность выполнения блоков в программе. Далее по тексту руководства по эксплуатации используется единая система условных обозначений функциональных блоков (порядковых номеров, типов, модификатора) в программе пользователя:

08-SUMM(13)-04, где: 08 - порядковый номер функционального блока в программе пользователя,

SUMM(13) - условное  обозначение типа (функции блока)  и библиотечный номер блока, 

04 - модификатор  количества входов (число входов) (указывается для функциональных блоков, в которых имеется модификатор, и не указывается для блоков, в которых модификатор отсутствует).

Каждый блок в зависимости от выполняемой  им функции имеет определенное количество входов и выходов. Входы всегда расположены слева, а выходы - справа.

Рисунок 2.2 - Функциональный блок сумматора

Параметры настройки функционального  блока задают различные свойства, например, номер входного сигнала, коэффициент усиления, масштабный коэффициент, смещение сигнала, постоянная времени фильтра, максимальные и минимальные границы изменения какого-либо параметра и т.п.

 

2.3.2 Реквизиты функциональных блоков

 

В общем случае библиотечный функциональный блок имеет следующие реквизиты:

• библиотечный номер, соответствующий  номеру выполняемой функции;

• базовый адрес регистровой  области параметров;

• модификатор размера, определяющий, например, количество входов блока  и т.п.

Библиотечный номер представляет собой двухзначную десятичную цифру и является основным параметром, характеризующим свойства функционального блока.

В библиотеке контроллера нет ни одного функционального блока, который  не имел бы номера, но в диапазоне  чисел от 00 до 99 есть номера, которым  не соответствует ни один из имеющихся  типов функциональных блоков. Такие  номера называются «пустыми» и этим номерам условно можно поставить  в соответствие понятие «пустого»  функционального блока. «Пустой» функциональный блок не имеет входов-выходов, никакой  работы не выполняет и не влияет на работу других функциональных блоков, но в памяти занимает определенное место и требует некоторого (небольшого) времени на обслуживание.

 

Базовый адрес регистровой  области параметров. Параметры каждого функционального блока должны размещаться в регистровой области друг за другом, по порядку, начиная с адреса 0000, указанного в соответствующем реквизите функционального блока. То есть базовый адрес функционального блока – это номер ячейки регистровой области памяти контролера в которой должен размещаться первый параметр этого функционального блока. Базовый адрес регистровой области параметров функционального блока настраивается пользователем в режиме ПРОГРАММИРОВАНИЯ на уровне конфигурирования функционального блока (уровне №2).

 

 

2.3.3 Программирование функциональными блоками

При программировании функциональными  блоками в большинстве случаев  действуют правила:

• функциональным блокам присваиваются  порядковые номера, которые идентифицируют блок в системе, а также определяют очередность выполнения блоков в  программе;

• функциональному блоку может  быть присвоен любой порядковый номер;

• в одной программе функциональные блоки одного и того же типа можно  использовать многократно;

• не может быть свободных (неподключенных) входов функционального блока;

• допускаются связи входов и  выходов любого типа, т.к. преобразование типов осуществляется автоматически.

 

2.3.4 Программная модель функционального блока

Программная модель функционального  блока представлена на рис. 4.5.

 

Рисунок 2.3 - Программная модель функционального блока

2.4 Возможности конфигурирования

 

В процессе конфигурирования для каждого  входа каждого функционального  блока задается источник сигнала (здесь  и далее имеются в виду только явные входы и выходы функциональных блоков, неявные входы и выходы имеют фиксированную «приписку» и конфигурированию не подлежат). Все  возможности конфигурирования одинаковы  как для входов, так и для  параметров, поэтому в дальнейшем между ними не делается различия.