Содержание

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПЕРМЬ 2010

Содержание

Введение. 6

1. Дискретная автоматика. 9

1.1. Формы представления информации. 9

1.2. Способы представления дискретной информации. 10

1.3. Системы счисления, используемые в вычислительной технике. 12

1.4. Булевы функции. 13

1.4.1. Система равносильных преобразований. 14

1.5. Синтез систем дискретной автоматики. 15

1.5.1. Синтез дискретных схем по таблицам состояний. 16

1.5.2. Синтез многотактных систем дискретной автоматики. 18

2. Цифровые промышленные сети. 23

2.1. Структура промышленных сетей. 27

2.1.1. Топология промышленных сетей. 28

2.2. Аппаратные интерфейсы ПК.. 30

2.2.1. Стандарт RS-232C.. 30

2.2.2. Последовательная шина USB.. 32

2.3. Физические интерфейсы.. 34

2.3.1. Интерфейс RS-485. 34

2.3.1.1. Автоматический преобразователь интерфейсов USB/RS-485 ОВЕН АС4 39

2.3.2. Интерфейс «Токовая петля». 40

2.3.2.1. Адаптер интерфейса ОВЕН АС 2. 42

2.4. Сенсорные сети. 44

2.4.1. Сеть MODBUS. 44

2.4.2. HART-протокол. 45

2.4.3. AS – интерфейс. 49

2.4.4. Сеть Interbus-S. 50

2.5. Контроллерные сети. 50

2.5.1. Сеть BITBUS. 50

2.5.2. Сеть PROFIBUS. 51

2.8. Универсальные сети. 53

2.8.1. Сеть Foundation Fieldbus 53

2.8.2. Шина CAN.. 54

2.9. Физическая среда передачи данных. 54

3. Микропроцессорные устройства защиты и автоматики. 57

3.1. Структурная схема цифрового реле защиты.. 59

3.1.1. Самодиагностика устройств ЦРЗ. 62

3.1.1.1 Сторожевой таймер. 62

3.2 Микропроцессорные устройства «Сириус». 62

3.2.1 Микропроцессорные устройства «Сириус-С». 64

3.2.2 Микропроцессорные устройства «Сириус-В». 64

3.3 Микропроцессорные устройства «Sepam-1000+». 65

3.4 Микропроцессорные устройства БМРЗ. 66

3.4.1 Характеристика эксплуатационных возможностей БМРЗ. 67

3.4.2 Функции защиты БМРЗ. 69

3.4.3 Функции автоматики БМРЗ. 69

3.4.4 Функции управления БМРЗ. 69

3.4.5 Функции сигнализации. 69

3.4.6 Технические характеристики БМРЗ. 70

3.4.7 Сетевая архитектура БМРЗ. 71

4. Языки программирования логических контроллеров. 74

4.1. Объекты адресации языков программирования ПЛК.. 74

4.2. Язык Ladder Diagram (LD) 76

4.3. Язык Functional Block Diagrams (FBD) 79

4.4. Язык Instruction List (IL) 82

4.5. Язык Structured Text (ST) 86

4.6. Язык Sequential Function Chart (SFC) 88

5. Миниконтроллеры.. 89

5.1. Мини-контроллеры серии Alpha. 91

5.2. Миниатюрные программируемые устройства Easy. 94

5.2.1. Управляющее реле Easy 500. 94

5.2.2. Управляющее реле Easy 700. 95

5.2.3. Управляющее реле Easy 800. 96

5.2.4. Модули расширения Easy. 97

5.2.5. Средства коммуникации устройств Easy. 98

5.3. Интеллектуальные реле Zelio Logic. 99

5.3.1. Компактные и модульные интеллектуальные реле. 99

5.3.2. Общие технические характеристики реле Zelio Logic. 101

5.3.3. Преобразователи Zelio Analog. 107

5.3.4. Средства коммуникации интеллектуальных реле Zelio Logic. 108

5.3.4.1. Коммуникационный модемный интерфейс. 109

5.3.4.2. Протокол связи Modbus slave. 111

5.3.4.3. Протокол связи Ethernet server 113

5.3.5. Программное обеспечение интеллектуального реле. 114

5.4. Универсальный логический модуль Logo! 115

5.4.1. Типы базовых модулей LOGO! Basic. 115

5.4.2. Модули расширения ввода/вывода сигналов Logo! 117

5.4.3. Коммуникационные модули LOGO! 117

5.4.4. Функции Logo! 119

5.4.4.1. Константы и соединительные элементы.. 119

5.4.4.1.1. Цифровые входы.. 119

5.4.4.1.2. Аналоговые входы.. 119

5.4.4.1.3. Цифровые выходы.. 119

5.4.4.1.4. Аналоговые выходы.. 120

5.4.4.1.5. Блоки флагов. 120

5.4.4.1.6. Биты регистра сдвига. 120

5.4.4.1.7. Клавиши управления курсором.. 120

5.4.4.1.8. Постоянные уровни. 120

5.4.4.2. Группа базовых функций. 121

5.4.4.3. Специальные функции. 121

5.4.4.3.1. Список специальных функций. 121

5.4.4.3.2. Примеры специальных функций. 122

5.4.5. Объем памяти и размер коммутационной программы.. 127

6 Программируемы логические контроллеры.. 130

6.1. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200. 130

6.1.1. Модули расширения вводов-выводов. 132

6.1.2. Коммуникационные модули. 132

6.1.3. Человеко-машинный интерфейс. 133

6.2. Программируемый логический контроллер SIMATIC S7-224XP. 133

6.2.1. Основы функционирования ПЛК.. 135

6.2.1.1. Порядок чтения входов. 135

6.2.1.2. Исполнение программы.. 135

6.2.1.3. Запись значений в выходы.. 136

6.2.2. Доступ к данным S7-200. 136

6.2.3. Адресация встроенных входов/выходов и входов/выходов модулей расширения 138

6.2.4. Обмен данными в сети. 139

6.3. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-300. 141

6.3.1. Области применения. 141

6.3.2. Состав. 142

6.3.3. Сертификаты.. 142

6.4. Программируемые контроллеры SIMATIC S7-400. 143

6.4.1. Области применения. 143

6.4.2. Состав. 144

6.4.3. Сертификаты.. 145

7. Цифровые счетчики электрической энергии. 146

7.1. Переход на цифровые счетчики. 146

7.2. Общее устройство и принцип действия цифровых счетчиков электрической энергии. 147

8. Системы диспетчерского управления и сбора данных. 155

8.1. SCADA-система InTouch ("Wonderware", США) 156

8.2. SCADA-система Trace Mode ("AdAstra Research Group", Россия) 159

8.3. SCADA-система SIMATIC WinCC ("Siemens", Германия) 161

Список литературы.. 163

Приложения. 165

Описание шины CAN.. 165

2.8.1.1. Организация сети CAN.. 166

2.8.1.2. Физический уровень канала CAN. 166

2.8.1.3. Арбитраж шины CAN. 167

2.8.1.4. Структура формата передачи данных. 167

2.8.1.1. Форматы кадра. 168

Механизм обработки ошибок. 169

Адресация и протоколы высокого уровня. 170

CAL/CANopen. 172

CAN Kingdom.. 172

DeviceNet 173

SDS (Smart Distributed System) 174