Что такое и какие задачи решает контроллер (регулятор) для промышленности? Каким может быть контроллер и что такое система с микропроцессорным управлением? Подробные ответы на эти вопросы вы найдёте в статье ниже.
Для начала нужно четко понять, что целью любого промышленного контроллера, в том числе программно-логического (с программируемой логикой) является управление оборудованием и/или процессом, а решаемые контроллером задачи в каждом конкретном случае могут быть разными — контролировать последовательность событий, поддерживать постоянство некоторой переменной, следовать какому-то заданному изменению и т. д.
Так, например, система управления автоматическим сверлильным станком может включить опускание сверла, когда заготовка находится в нужном положении, начать собственно сверление, когда сверло достигает заготовки, остановить процесс сверления, когда выполнено отверстие требуемой глубины, поднять сверло, выключить его до момента замены заготовок и повторения операции.
Что такое ШИМ на телевизорах, как её увидеть и как с этим дальше жить? | Ликбез от ROZETKA
В то же время система управления конвейером может использоваться для контроля количества предметов, движущихся по конвейерной ленте, и направления их в упаковочный ящик, причем о наличии предмета на ленте может поступать сигнал от фотодатчика, датчика температуры, веса, а контроллер будет управлять электродвигателем, перемещающим конвейерную ленту, клапанами проходов/переходов и т. д.
Каким может быть контроллер
Для автоматического сверлильного станка можно использовать электрические цепи, в которых замыкание или размыкание выключателей приводило бы к включению двигателей или срабатыванию клапанов. Так замыкание одного переключателя может активировать реле, которое, в свою очередь, включает ток на двигатель и заставляет сверло вращаться, а другой переключатель — использоваться для активации реле и подачи тока на пневматический или гидравлический клапан, что приводит к переключению давления привода поршня в цилиндре и, соответственно, к перемещению заготовки в требуемое положение.
В свою очередь для контроля количества предметов, направленных конвейером в упаковочный ящик, тоже можно использовать электрические цепи, включающие датчики и двигатели, однако действия контроллера для конвейера и сверлильного станка будут разными и зависят от логики оптимального управления процессом.
Здесь под логикой следует понимать правильную последовательность действия контроллера по завершению события (сигналу от датчика). По сути, контроллер действует в полной аналогии с логикой или мыслительным процессом квалифицированного профильного рабочего, который при ручном сверлении сначала размещает заготовку, потом включает двигатель, опускает сверло, выполняет сверление на заданную глубину, поднимает сверло, выключает двигатель, меняет заготовку. А значит в контроллер необходимо изначально «вложить» эту логику, что может быть сделано с помощью жесткой зависимости переключателя/реле от датчика или путем программирования «умного» контроллера с микропроцессором.
Как Подключить Геймпад к Смарт Телевизору и Играть в Игры
Что такое система с микропроцессорным управлением
По сути, вместо того, чтобы жестко использовать каждую цепь переключений для каждой ситуации, более целесообразно создать одну и ту же базовую систему с набором переключателей, реле, датчиков и микропроцессором, а затем для определенного процесса подготовить программу, которая будет «инструктировать» микропроцессор, как реагировать на каждый входной сигнал и куда подавать управляющие команды. Т. е., упрощенно, это может быть программа вида: «если переключатель «A» замыкается подать сигнал на цепь двигателя, если переключатель «B» замыкается — сигнал на цепь клапана» и т. д.
Изменяя инструкции в программе, можно использовать одну и ту же микропроцессорную систему для управления самыми разными ситуациями, как, например, современная бытовая стиральная машина — входные сигналы в нее поступают от циферблатов, используемых для выбора требуемого цикла стирки, переключателя, сигнализирующего, что дверца машины закрыта, датчиков температуры и уровня воды. На основе этих входных данных микропроцессор запрограммирован на выдачу выходных сигналов, которые включают двигатель барабана и регулируют его скорость, открывают или закрывают клапаны холодной и горячей воды, включают сливной насос, управляют водонагревателем и дверным замком, чтобы машину нельзя открывать, пока цикл стирки не завершится.
Программируемый логический контроллер (ПЛК) — это особая форма микропроцессорного контроллера, который использует программируемую память для хранения инструкций и реализации таких функций, как логика, последовательность, синхронизация, вычисления для управления машинами и процессами. ПЛК изначально разрабатываются инженерами, возможно, с ограниченным знанием компьютеров и языков программирования, но с квалификацией, обеспечивающей создание устройства, которое можно программировать узкопрофильным IT-специалистам по заданному техническому заданию в зависимости от конкретного технологического процесса.
Или проще, контроллеры с пакетом входов и выходов создаются инженерами, а программируются по изначально заданной логике, которая определена конкретным технологическим процессом, программистами, например, если происходит A или B, включается C, если происходит A и B, включается D и т. д. Причем изначально тандемом инженер-программист в контроллер закладывается возможность изменения параметров регулирования, телекоммуникация с системами автоматики, диспетчерским пунктом, пользовательскими терминалами и пр.
Большое преимущество ПЛК заключается в том, что один и тот же базовый контроллер можно использовать с широким спектром систем управления, а, чтобы изменить систему и правила действий нужно всего-то ввести другой набор инструкций. В целом ПЛК похожи на компьютеры, но в то время как компьютеры оптимизированы для задач расчета и отображения, контроллеры с программируемой логикой — для задач управления в промышленной среде, а потому они:
- прочные, надежные, инертные (в допустимых пределах) к вибрациям, шуму, изменениям температуры, влажности;
- имеют интерфейс для входов и выходов уже внутри контроллера;
- легко программируются;
- как правило, имеют понятный язык программирования, который в первую очередь связан с логикой и операциями переключения.
Об основных комплектующих, входах, выходах, интерфейсе контроллеров в следующих материалах.
Источник: www.elec.ru
Что такое контроллер? Схема контроллера
Что делать, если техника работает на разных «уровнях»? Когда она «общается» на различных языках? Сложно было бы добиться конструктивного выполнения функционала, если бы не полезные дополнения.
Что такое контроллер
Так называется электронное устройство, которое используется, чтобы подключать к магистралям компьютера различные периферийные устройства, которые отличаются своим интерфейсом, принципом действия и конструктивным исполнением. По смысловому значению к контроллеру подойдёт слово «адаптер». Говоря о них, можно сказать, что их назначение является одинаковым.
Но контроллером всё же называют более сложные устройства. Под ним понимают приборы, которые могут совершать самостоятельные действия после того, как были получены команды от программы, которая занимается их обслуживанием. Так, в составе сложного контроллера может быть и собственный процессор. Но если рассматривать с точки зрения рядового пользователя, то данные понятия неотличимы и могут считаться синонимами. Вот что такое контроллер.
Дополнительные
Зачем необходимо применять контроллеры, кроме уже указанного посредничества? Наличие подобных устройств позволяет уменьшать нагрузку, которая приходится на центральный процессор. Благодаря этому значительно возрастает производительность системы.
Механизм такой помощи заключается в том, что контроллеры освобождают компьютерные центральные процессоры от самых медленных операций ввода или вывода информации. Впервые идея применения специальных интеллектуальных схем, которые будут разгружать ЦП, была реализована в третьем поколении электронно-вычислительных машин коллективного использования ІВМ-360. В Советском Союзе был специфичный аналог ЕС ЭВМ. К появлению четвертого поколения возникла технологическая возможность сбора системы управления в рамках единого кристалла. Таким образом, появились первые микроконтроллеры.
Что в него входит
Сейчас это очень сложная техническая единица, которая значительным образом была доработана со времени своей разработки. В современном среднестатистическом контроллере имеются собственный микропроцессор, регистры внешних устройств, благодаря которым осуществляется взаимодействие устройства ЦП, ОЗУ, ПЗУ, согласующие (буферные) схемы. Вот что такое контроллер. Чтобы представить, что собой являет этот сложный прибор, представьте упрощенную специализированную электронно-вычислительную машину, которая занимается только определённым спектром действий – допустим, осуществляет взаимодействие с клавиатурой, что подсоединена к компьютеру. Как только осуществляется нажатие на клавишу, данная информация передаётся в центральный процессор, где она уже соответствующе обрабатывается им.
Работа с компьютером
Как контроллер работает с персональным компьютером? Для этого необходимо наличие в его ОЗУ соответствующей программы и данных. Попадают они сюда из различных устройств, таких как клавиатура, диски, мыши. Обычно для их обозначения используется термин «внешние».
Хотя ради справедливости следует отметить, что некоторые из них (как то дисковод) находится внутри системного блока компьютера. Результат обработки электронно-вычислительной машиной тоже выводится на внешние устройства, такие как принтер, диски, флеш-накопители и монитор. Подводя итог, можно сказать, что для полноценной работы персонального компьютера должен присутствовать обмен данными. Он и называется вводом/выводом. Чтобы обмен данными мог выполнять возложенные на него функции, должны работать два звена:
- Каждое внешнее устройство, подключаемое к персональному компьютеру, имеет электронную схему, которая используется для управления. А управляет ею драйвер контроллера.
- Каждый их них взаимодействует с ОЗУ благодаря системной магистрали передачи данных – шине. Все компоненты персонального компьютера, которые должны работать, подключаются к ней с использованием разъемов расширения системы, которые называются слотами.
Для чего они ещё могут применяться? Вот контроллер Simple Communications используется для того, чтобы отслеживать температуру составляющих частей системного блока. Ведь перегрев может привести к тому, что что-то расплавится и выйдет из строя.
Поэтому и было предусмотрено такое устройство, которое в качестве реакции может включить/усилить систему охлаждения или ослабить мощность работы компонента. Чтобы любой прибор нормально работал, необходимы драйвера контроллера. Для Windows 7 или другой операционной системы существуют свои системные файлы, которые организуют работу устройства с персональным компьютером.
Схематические изображения и их зависимость от специализации
Теперь немного о схемах. Дело в том, что чего-то одного универсального и признанного не существует. Это связано с тем, что контроллеры существуют для разных целей, и они должны выполнять различный функционал. Именно из-за этого и не приходится говорить про их универсальность.
Только подумайте, как может контроллер монитора заставить работать принтер, если он не имеет необходимой аппаратной составляющей. Поэтому в рамках статьи все же размещено несколько образцов, но они здесь показаны больше в ознакомительных целях, чтобы иметь представление о том, как данные устройства сконструированы. Но схема контроллера под каждый конкретный случай должна подбираться отдельно.
Заключение
Итак, мы рассмотрели, что такое контроллер. Как видите, они играют довольно значительную роль в рамках совершенствования таких технических систем, как компьютеры. Конечно, можно обойтись и без них, но тогда придётся говорить о значительных сложностях и падении производственной мощности.
Хотя, если посмотреть на каждый контроллер по отдельности, сначала может возникнуть вопрос о том, как такие слабые устройства могут помочь. И действительно, большинство из них обладают незначительными характеристиками, которые могут составлять единицы мегабайтов или даже килобайтов. То есть они могут выполнять даже всего несколько десятков тысяч операций в секунду! Но поверьте, если бы эти задачи были переброшены на центральный процессор, он бы тратил значительно больше из-за сложности организации.
Источник: fb.ru
Что такое контроллер управления
Есть в электротехнике, электронике и вычислительной технике термины, которые объединяют устройства самого различного применения. Один из таких многозначных терминов, термин — контроллер.
Что такое контроллер управления?
Само слово контролер, буквально обозначает управление. Устройство, называемое контроллер, буквально означает — устройство, предназначенное для управления, чем либо.
Самым простым и понятным примером контроллер компьютера, который управляет внешними устройствами клавиатурой и мышью компьютера.
Чтобы был понятен спектр охватываемых приборов и устройств, именуемых контроллеры, приведу более сложный пример — контроллеры ControlLogix. Эта система на базе одного автономного контроллера и модулями ввода/вывода позволяет осуществлять дискретное управление постоянными процессами, управление приводами, сервоприводами в самых различных комбинациях.
Используются программируемые контроллеры для автоматического контролирования работы машин, процессов упаковки, автоматизации зданий и конвейеров, управления освещением зданий и систем безопасности.
Еще один пример, это контролер умного дома. Это базовое устройство для работы данной системы. Без контроллеров управления не обходится ни одна система «умный дом». К входам контроллера «умного дома» подключаются различные датчики (утечки воды, наличие газа, дыма, датчики движения и т.д.). К выходам прибора подключаются сервоприводы и реле управления, которые в автоматическом режиме могут отключить газ, воду, регулировать и управлять светом дома.
Обще устройство контроллеров управления
Рассмотрим обще устройство контроллеров управления. Это поможет, на базовом уровне, понять суть их применения и использования в различных системах.
У любого контроллера есть клеммы входа и выхода. Также у контроллеров управления есть клеммы для подключения внешних интерфейсов. Интерфейсы позволяют контролеру получать и передавать сигналы на различные устройства. Существуют сетевые и коммуникационные интерфейсы.
Например, интерфейс USB позволяет менять прошивку контроллера. Сетевой Ethernet позволяет подключить устройство к сети Интернет и мобильному приложению. Интерфейсы промышленных контроллеров (например, Allen-Bradley) поддерживают промышленные сети (DeviceNet, ProfiBus, Ethernet, ControlNet, DH485 и т.п.).
Базовыми элементами любого контроллера являются входы и выходы устройства. На входы поступают информационные сигналы для дальнейшей обработки. На выходы контроллер сам подает сигнал, который чем-либо управляет.
Например, на вход контроллера поступает сигнал с датчика температуры воздуха. На выход подключаем управление работой кондиционера, включение которого зависит от датчика температуры воздуха.
Или еще пример, на вход подключаем датчик движения, на выход — управление освещением, которое включает/выключает освещение по сигналу датчика.
Входы и выходы
Так как возможностей у контроллеров масса, то и использовать их можно в самых различных комбинациях и системах. Однако важно, входы и выходы контроллера могут быть либо аналоговыми, либо цифровыми (дискретными).
- Дискретный вход воспринимает только наличие (единица) или отсутствие (ноль) сигнала.
- Аналоговый вход «видит» параметры сигнала.
Например, датчики температуры, освещенности, влажности должны подключаться к аналоговому входу. Датчик движения или простой выключатель должны подключаться к дискретному входу.
Вывод
Контроллеры управления это устройства позволяющие получать и обрабатывать сигналы, на базе обработанных сигналов (данных), по вложенным в них алгоритмам, управлять различными машинами, механизмами, приборами.
Источник: elesant.ru