Применение логических модулей ELM для управления технологическими установками термоциклирования
Для устранения недостатков традиционной схемы управления технологическими установками термоциклирования была разработана новая система управления на основе логического модуля ELM07/001 [1].
Различные типы логических модулей позволяют подобрать оптимальный вариант для широкого круга приложений:
- управление освещением и климатическими системами зданий, световой рекламой;
- использование в системах управления дверями, воротами, насосами, компрессорами, установками, станками;
- обработка сигналов для систем управления технологическими процессами высшего уровня;
- замена устаревших узлов или плат, реле времени, реле напряжения, реле уровня в эксплуатируемых системах автоматики;
- автоматическое регулирование и индикация температуры, давления и иных физических величин. Как известно, при производстве приборов для измерения, контроля, управления, а также электронных компонентов необходимы испытания во включенном состоянии при различных температурах окружающей среды. Как правило, при пониженной (относительно нормальной) температуре производятся выборочные периодические испытания, а при повышенной температуре — выдержка 100% изделий в течение нескольких десятков часов. Так как разные типы продукции требуют различных параметров выдержки, в реальном производстве одновременно длительное время включены несколько установок.
Традиционно схема управления такого типа установок строится на основе промышленных индикаторов — регуляторов температуры (рис. 1).
Эта схема обладает определенными недостатками:
- нет возможности дистанционно отслеживать работу установки и оперативно вмешиваться в нее;
- нет возможности автоматически изменять режимы во времени;
- отсутствует память параметров испытания для различных типов приборов;
- большой объем механических и электромонтажных работ при производстве установки.
Для устранения указанных недостатков была разработана новая система управления на основе логического модуля ELM (рис. 2). Алгоритм одной из возможных программ работы логического модуля в составе этой системы представлен на рис. 3. Программа (рис. 6) осуществляет:
- поддержание и регулирование температуры в объеме установки;
- аварийное отключение и индикацию при превышении заданного значения температуры, при выходе из строя нагревателя или элемента его коммутации, при отсутствии циркуляции воздуха, при перегреве двигателя;
- управление работой, ручной пуск и останов.
Использование логического модуля ELM07/001 позволяет применить сетевой многоканальный пользовательский интерфейс на основе физического интерфейса RS-485, контролирующий работу нескольких установок на расстоянии более километра, а в случае необходимости оперативно изменять и перезагружать программы работы и производить дистанционную диагностику приборов с удаленного компьютера.
Наличие встроенных часов в логическом модуле добавило возможность программного изменения режимов работы в реальном времени. Например, периодическое термоциклирование (циклы нагрев-остывание), включение-отключение, изменение параметров электропитания испытываемых приборов (термотокотренировка) можно привязывать к моментам реального времени.
Наличие трех аналоговых и пяти дискретных входов логического модуля позволило реализовать пропорциональный трехканаль-ный регулятор температуры, упростить электрическую схему установки, дополнительно ввести контроль и индикацию различных параметров (сравните рис. 1 и 2). Монтаж компонентов системы на DIN-рейку снижает затраты на изготовление. Графический ЖК-индикатор (с подсветкой) логического модуля позволяет обслуживающему персоналу быстро убедится в нормальной работе или диагностировать неисправность системы.
На разработку электрической схемы, программы, сборку, монтаж в установку и отладку системы обладающий общими познаниями в программировании инженер-схемотехник затратил менее сорока рабочих часов. Для этого ему понадобились кусачки, отвертка и компьютер с установленной на нем средой программирования ELM PRO. ELM PRO облегчает работу, когда разработка электрической схемы и программы производятся одним лицом, инженером-схемотехником: снижает затраты времени квалифицированного программиста при разработке систем на основе логических модулей.
ELM PRO — интегрированная среда разработки программного обеспечения из комплекта поставки модулей серии ELM06-07/xxx. Она включает в себя все необходимое для создания, редактирования, трансляции, загрузки и отладки программ:
- стандартный интерфейс Windows;
- полнофункциональный редактор исходных текстов с выделением синтаксических элементов цветом;
- организатор проекта, встроенную справочную систему;
- программный симулятор прибора для отладки программ без использования аппаратных средств.
Среда разработки подобна аналогичным средам сквозного проектирования для Windows (рис. 4). Транслятор переводит программу на ассемблере в двоичный код, пригодный для записи в логический модуль. Язык ассемблера содержит 23 инструкции и 3 директивы, но этого достаточно, чтобы написать довольно сложную по функциональности исполняемую программу. Команды ассемблера приведены на рис. 5.
Отладчик-симулятор позволяет моделировать все особенности модулей серии ELM06-07/xxx без наличия аппаратных средств. Можно использовать его для проверки и отладки прикладной программы прежде, чем будут изготовлены аппаратные средства. При этом моделируются внешний ввод-вывод, аналоговые входы и выходы, таймеры и часы, прерывания, а также состояния внутренних регистров прибора и ОЗУ.
Программатор имеет возможность не только записи, считывания и проверки (верификации) полученной транслятором исполняемой программы, но и возможность управления и настройки основных параметров логических модулей в сетевом режиме, таких, как сетевой адрес, скорость обмена, строка в памяти прибора, режим запуска и идентификационный номер. Также возможна синхронизация текущего времени прибора со временем управляющего компьютера.
Полное описание логических модулей, примеры использования, среда ELM PRO доступны на сайте www.orel.ru/elm.
Логические модули серии ELM — современный, удобный и надежный компонент относительно несложных систем автоматики. Прямой диалог изготовителя с заказчиком позволяет постоянно совершенствовать как логические модули, так и входящее в комплект поставки программное обеспечение.
Литература
- Колесников В., Рязанов Р., Щербина Е. Логические модули ELM // Компоненты и технологии. 2004. № 1.
Другие статьи по данной теме:
- «Российская неделя электроники-2011»
- SolutionE — новая концепция энергоэффективного питания от Delta Electronics
- Конференция по промышленной автоматизации, встраиваемым системам и автоматизации зданий в рамках выставки «ПТА-2010»
- ПЛИС IGLOO2 корпорации Microsemi: практикум по сверхнизкому энергопотреблению
- Обзор маршрута проектирования ПЛИС FPGA Advantage компании Mentor Graphics. Часть 8. Расширенные возможности проектирования
- Конференция «Встраиваемые системы и средства автоматизации» в дни «Российской недели электроники»
- Дисплейные технологии компании NLT Technologies. Тенденции рынка и планы на будущее
- Автоматизация с баварским акцентом. Часть 2. Встраиваемые платы