CC BY
52Компоненты и технологии, № 1'2004
Логические модули ELM
В современной российской технической периодике имеется большое количество описаний различных устройств управления — от реле автоматики до универсальных технологических контроллеров. Все эти устройства, как правило, состоят из типовых функциональных узлов: преобразователей уровней дискретных сигналов, АЦП, интерфейса связи с компьютером, системных часов, релейных выходов.
Эти узлы вполне возможно объединить в логический модуль, а далее строить систему управления из этих модулей, конфигурируя их программно. Такой подход широко распространен в мире, а в последние годы и на российском рынке активно предлагаются семейства логических модулей Siemens LOGO!, Mitsubishi ALFA,
Moeller EASY. В сочетании с модулями расширения эти устройства являются гибким средством для решения относительно несложных задач управления.
Вадим Колесников, Роман Рязанов, Евгений Щербина
Применение логических модулей, в отличие от применения универсальных контроллеров или специализированных устройств управления, выгодно по ряду причин, особенно при разработке и производстве систем управления относительно небольших партий изделий. Например, на этапе разработки можно избавить разработчиков от рутинного проектирования печатных плат, корпуса, макетирования, отладки схемотехники, что позволит им сосредоточиться на функционировании разрабатываемого устройства, сократит сроки и стоимость разработки, повысит качество готового продукта. Уменьшение количества покупных изделий, унификация проводки и конструкции упрощает и удешевляет производство. Гибкость в построении системы из логических модулей позволяет, с одной стороны, минимизировать затраты, а с другой — при необходимости расширить действующую систему.
Различные типы логических модулей позволяют подобрать оптимальный вариант для широкого круга приложений:
• управление освещением зданий, световой рекламой;
Таблица
Код Напряжение питания, В Встроенный, дополнительный источник Кол-во выходов, тип Кол-во входов Входное напряжение, В Интер- фейс Тип корпуса
ELM01/001 ELM01/002 ELM01/003 220 24 В; 0,16 А 4, реле 6 24 DC RS-232 RS-485 USB OKW Railtec B65 04 111
ELM02/001 220 - 4, реле 6 220 AC/DC RS-232 OKW Railtec B65 04 111
ELM03/001 24, внешнее - 6, реле 8 24 DC RS-232 OKW Railtec B65 04 111
ELM04/001 220 24 В; 0,16 А 6; оптоси-мистор 8 24 DC RS-232 OKW Railtec B65 04 111
ELM05/001 220 24 В; 0,16 А 4, реле 4+2 аналоговых (0-10 В) 24 DC RS-232 OKW Railtec B65 04 111
ELM06/001 ELM06/002 220 24 В; 0,16 А 6, реле 8 24 DC 220 AC/DC RS-485 Combinorm CNS100AK
ELM07/001 ELM07/002 220 24 В; 0,16 А 6, реле 5+3 аналоговых (4-20 мА) 24 DC 220 AC RS-485 Combinorm CNS100AK
• использование в системах управлением дверями, воротами, насосами, компрессорами, установками, станками;
• обработка сигналов для систем управления технологическими процессами высшего уровня;
• замена устаревших узлов или плат, реле времени, реле напряжения и реле уровня в эксплуатируемых системах автоматики;
• автоматическое регулирование и индикация температуры, давления и иных физических величин. Широкий ассортимент логических модулей и модулей расширения Siemens LOGO!, Mitsubishi ALFA, Moeller EASY, достоинства и примеры применения которых неоднократно описаны в периодической литературе, доступны на соответствующих сайтах. Почему же до сих пор российские конструкторы зачастую предпочитают создавать устройства управления для каждой конкретной разработки?
Применение импортных логических модулей в российских условиях осложнено не только языковым барьером, специфической квалификацией персонала, тяжелыми условиями эксплуатации, но, несмотря на широкий выбор, также и отсутствием сочетания необходимых параметров. Наряду с этим отсутствуют и отдельные опции, как правило, нет гальванической развязки между отдельными входами или выходами, нет часто необходимого токового входа 4-20 мА. Возможность программирования контроллера со встроенной клавиатуры в условиях российского предприятия иногда весьма не желательна. Предлагаемые в России импортные логические модули относятся к классу общепромышленных изделий. Для ряда потребителей существует и ценовой барьер.
Логические модули ELM разработаны и поддерживаются с учетом исторически сложившихся российских технических решений. Прямая связь между разработчиками собственно логических модулей, разработчиками приложений, инженерами по оборудованию позволяет эффективно решать вопросы их разработки и применения при минимуме номенклатуры. На этой основе отработаны конструктивные и программные решения
Компоненты и технологии, № 1'2004
Рис. 1
и серийно выпускается ряд логических модулей (см. таблицу).
Конструкция
Простейшие логические модули ELM01/xxx — ELM05/xxx (программируемые реле) имеют внутреннюю структуру, изображенную на рис. 1. Схемы подключения наиболее популярных модулей ELM01/001 иELM03/001 приведены, соответственно, на рис. 2 и 3. Внешний вид изображен на рис. 4.
Логические модули ELM06/xxx, ELM07/xxx имеют внутреннюю структуру, изображенную на рис. 5 (схема подключения — на рис. 6). Внешний вид приведен на рис. 7.
Входы
• Все дискретные входы ELM развязаны друг от друга и от основной схемы оптронами. Напряжение изоляции между входами — 1000 В.
• Логические модули выпускаются с неполярными входами на 24 и 220 В. Максимальная
Выход 3
Выход 4
1—0
11пит. Дот.
Рис. 2
03«
035
034
033
032
031
030
29
028
027
020
019
180 170 160 150 U0 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
Выход 2
Выход 1
Вход 1 Вход 2 Вход 3 Вход 4 Вход 5 Вход 6
Выход 6
Выход 5
Выход 4
Выход 3
Выход 2
Выход 1
UПИТ. DC 24V
Рис. 3
частота переключения входов 10 Гц, если иное не оговорено при поставке. Например, для входов 24 В диапазон входных напряжений 0-28 В: диапазон 0-6 В — уровень логического «0»; диапазон 7-28 В — уровень логической «1».
Ток потребления дискретного входа не более 10 мА.
Аналоговые входы предназначены для работы с любыми преобразователями физи-
ческих величин в унифицированный выходной сигнал 4-20 мА или 0-10 В. Аналоговые входы полярные, гальванически связаны между собой и землей процессора. Входной сигнал обрабатывается 10-разрядным АЦП.
О
Выход 1
Рис. 6
Компоненты и технологии, № 1'2004
НАСТРОЙКА:
генер 1.4000: установка генераторов 1-4
генер 2.3000:
генер 3.2000:
генер 4.6000:
ПРОГРАММА:
генер-вкл 1.-0: Включение генераторов 1-4
генер-вкл 2.-0:
генер-вкл 3.-0:
генер-вкл 4.-0:
или 1.2.110.0: Запись значения генератора в выходную ячейку
или 2.2.111.0:
или 3.2.112.0:
или 4.2.113.0:
СТОП:
Рис. 8
Релейные выходы
Логические модули содержат от 4 до 8 узлов выхода, исполнительное устройство — электромеханическое реле. Напряжение изоляции между выходами — не менее 1000 В.
Пробивное напряжение между разомкнутыми контактами реле — не менее 1000 В. Максимальный коммутируемый ток: 16 А при напряжении 250 В АС на активной нагрузке; 8 А при соэф = 0,4; 16 А при напряжении до 30 В DC.
Питание
Потребляемая мощность — не более 10 Вт от внешнего или внутреннего источника. Требования к внешнему источнику питания: постоянное напряжение 22-28 В, не-стабилизированное, выходной ток — не менее 0,5 А, допустимые пульсации напряжения — не более 1,0 В.
Встроенный стабилизированный дополнительный источник питания предназначен для питания подключаемых к входам датчиков (24 В, 0-160 мА).
Встроенные часы реального времени, календарь до 2100 г.
Независимый внутренний источник питания часов — литиевая батарея 3 В. Светодиодная индикация режимов (работа, останов, ошибка) для ББМ01/ххх-ББМ05/ххх.
Графический жидкокристаллический индикатор для ББМ06/ххх, ББМ07/ххх; установка параметров прибора через меню на графическом индикаторе кнопками лицевой панели, индикация состояния. Режим временной остановки выполнения программы.
Максимальный объем загружаемой программы до 4 кслов.
Скорость обмена для интерфейсов И8-232, И8-485 — 9600 бит/с.
Установка на DIN-рейку.
Габариты — не более 110x100x80 мм. Степень защиты 1Р40.
;Пример программы пользователя прибора ELMxxxx
half_low equ ObOOOOllll half_high equ 0bllll0000 ;создание символического имени ;создание символического имени
goto start ;переход на метку start
org 0x20 ;директива размещении программы в памяти прибора по адресу
start: call pause movla half_low movar ounpt ;метка ;вызов процедуры задержки ;поместить в рабочий регистр константу объявленную символическим именем ;поместить значение рабочего регистра в регистр объявленным символическим именем
call pause movla half_high movar ounpt ;вызов процедуры задержки ;поместить в рабочий регистр константу объявленную символическим именем ;поместить значение рабочего регистра в регистр объявленным символическим именем
goto start ;переход на метку start
end ;конец программы
pause: movla 0x8F movar 0 decr 0 srz 0 goto $-2 ret ;процедура задержки ;поместить в рабочий регистр константу (определяет время задержки) ;поместить значение рабочего регистра в регистр 0x00 ;декремент (-1) регистра 0x00 ;проверка регистра 0x00 на равность 0. Если 0 то следующая команда пропускается ;переход на две команды вверх ;выход из процедуры
Рис. 9
• Нормальное функционирование логического модуля в диапазоне температур от -10 до +50 °С.
Программирование
Программирование логических модулей осуществляется при помощи компьютера с установленной операционной системой Windows 98.
Простейшие логические модули ELM01/xxx-ELM05/xxx (программируемые реле) в качестве среды программирования используют программу ELM5.00.
Возможности программы:
• встроенный поиск прибора на порте компьютера;
• установка начальных значений работы прибора, часов-календаря;
• редактор программ на русском языке и HELP;
• компилирование и загрузка программы в прибор.
Имеется возможность создания и программирования: четырех независимых программных таймеров; четырех счетчиков от 0 до 65534; логических функций И, ИЛИ, триггеров. Пример простейшей программы приведен на рис. 8. При работе ELM01/001 под управлением данной программы выходы 1-4 включаются-выключаются четырьмя независимо работающими генераторами.
Логические модули ELM06/xxx, ELM07/xxx используют в качестве среды программирования программу ELM0.8.6.
Возможности программы ELM0.8.6 такие же, как и у ELM5.00, однако с целью их расширения редактор программ выполнен в виде ассемблера. Программа ELM0.8.6 также содержит встроенный симулятор, дизассемблер, установка/определение сетевого адреса, индивидуального номера и исполнения модуля, считывание загруженной программы пользователя.
Пример простейшей программы приведен на рис. 9. Этой программой попеременно включаются и выключаются выходы 1-4 и выходы 5-8, что и отображается на графическом дисплее прибора.
Комплект поставки
В комплект поставки любого количества логических модулей ELM входит все необходимое для его инсталляции и начала программирования: техническое описание и описание среды программирования на русском языке, кабель для подключения к компьютеру, конвертер RS232-RS485 (по запросу) и программное обеспечение. Также прилагаются примеры использования ELM — схемы и программы.
Развитие
В настоящее время для более полного удовлетворения запросов потребителей ведется работа по развитию технических параметров семейства логических модулей:
• расширение диапазона рабочих температур (-40 до +55 °С);
• создание модулей расширения различного назначения;
• использование встроенных гальванически развязанных 16-разрядных АЦП;
• применение перспективных интерфейсов, в том числе беспроводных;
• создание редактора программ с графическим интерфейсом логических функций. I
