1 / 39

Wejścia i wyjścia obiektowe binarne

Wejścia i wyjścia obiektowe binarne. Urządzenia obiektowe 1/38. Wejścia informacji binarnej Wyjścia informacji binarnej. Rodzaje wejść binarnych obiektowych: statyczne wyłączniki drogowe stykowe

jensen
Download Presentation

Wejścia i wyjścia obiektowe binarne

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Wejścia i wyjścia obiektowe binarne

  2. Urządzenia obiektowe 1/38 Wejścia informacji binarnej Wyjścia informacji binarnej

  3. Rodzaje wejść binarnych obiektowych: • statyczne • wyłączniki drogowe stykowe • -----,----,----- optoelektroniczne • -----,----,----- indukcyjne • -----,----,----- pojemnościowe • czujniki wartości granicznej • przerywające • aktywne poziomem • aktywne zboczem Urządzenia obiektowe - wejścia 2/38

  4. Rodzaje wejść binarnych obiektowych: • impulsowe • przetworniki obrotowo-impulsowe (optoelektroniczne lub magnetyczne) np. tarcze impulsowe obrotomierzy, przepływomierze turbinkowe • impulsowe przetworniki ciśnienia • układy zliczania zdarzeń (wyrobów) • inne przetworniki A/f • kodowane (równoległe albo szeregowe) • woltomierze cyfrowe • interfejsy pomiarowe (IEC,CAMAC,ASI) • stacyjki kontrolno-pomiarowe Urządzenia obiektowe - wejścia 3/38

  5. Przykładowe źródła wejściowych sygnałów dwustanowych: Urządzenia obiektowe - wejścia 4/38

  6. Linie przesyłowe sygnałów binarnych wejściowych i wyjściowych są narażone na zakłócenia spowodowane przez: • indukcję SEM od obwodów silnoprądowych; • niedoskonałe układy zasilające (tętnienia itp.); • zwarcia i inne "awarie energetyczne". • Przy projektowaniu modułów tak wejść jak i wyjść binarnych obiektowych należy pamiętać o warunkach pracy systemu mikroprocesorowego i jego okablowania. Urządzenia obiektowe - wejścia 5/38

  7. Metody eliminacji zakłóceń: • odpowiednie układanie przewodów (z dala od ewentualnych źródeł zakłóceń); • skrętki par przewodów (przew. gorący z przew. masy); • ekranowanie przewodów (kilka linii we wspólnym ekranie albo przewody koncentryczne); • stosowanie sygnałów prądowych zamiast napięciowych; • izolacja galwaniczna; • filtry dolnoprzepustowe. Urządzenia obiektowe - wejścia 6/38

  8. Izolacja galwaniczna 1. stykowa - przekaźnikowa, stycznikowa, kontaktronowa Urządzenia obiektowe - wejścia 7/38 Cechy: - klasyczne przekaźniki - duże rozmiary, większe prądy wzbudzenia cewki - kontaktrony - mniejsze rozmiary, małe prądy wzbudzenia wady wspólne: - niskie częstotliwości przełączania (zwł. przekaźników); - efekt dzwonienia styków przy przełączaniu; - krótka żywotność ruchomych elementów mechanicznych. zaleta: jako elementy wyjściowe mogą łączyć stosunkowo duże moce

  9. we wy we wy we wy 2. optoizolacja Urządzenia obiektowe - wejścia 8/38 zalety: - duże częstotliwości pracy transoptorów (zwykłych): do 50kHz z fototranzystorem, do 500kHz z fotodiodą; - eliminują zakłócenia wysokoczęstotliwościowe; - fototranzystor z wyprowadzoną bazą pozwala np. na programowe blokowanie danego łącza; - małe rozmiary; - małe prądy sterujące; wady: - wersje o dużej fROB, dobrej liniowości i współczynniku wzmocnienia ok. 1 są wyraźnie droższe.

  10. 3. izolacja transformatorowa Urządzenia obiektowe - wejścia 9/38 wady: - duże rozmiary i waga; - drogie transformatory. zaleta: - działa jak filtr dolnoprzepustowy.

  11. Filtracja sygnałów wejściowych Filtry dolnoprzepustowe dodatkowo ograniczają pasmo wejściowych sygnałów binarnych. Są to układy RC o stałej czasowej równej zazwyczaj 2ms (chyba że sygnał użyteczny ma mniejszy okres). Urządzenia obiektowe - wejścia 10/38

  12. Przykłady układów wejściowych dla prądu stałego: Urządzenia obiektowe - wejścia 11/38

  13. Przykłady układów wejściowych dla prądu zmiennego: Urządzenia obiektowe - wejścia 12/38 Uwe=90..120VAC Uwe=180..240VAC R1=330, R2=330k, R1=910, R2=1k,R3=680, C=0,33F C=0,15F Układ wejściowy można też zaprojektować tak aby przyjmował zarówno sygnały prądu stałego jak i zmiennego: Uwe=12÷24V~/= R1=620, R2=200

  14. Schematy blokowe modułów wejść statycznych: Urządzenia obiektowe - wejścia 13/38

  15. +5V +EI0 500 500 13k U1A U2 I0 4 2 2 1 1Y 1A 3 74LS14 1B 680n 7 5 2Y 2A -EI0 6 2B 9 11 3Y 3A 10 3B I1 12 14 4Y 4A I2 13 4B I3 I4 U1 1 A/B D0 I5 2 18 15 A0 B0 G D1 I6 3 17 A1 B1 74LS157 D2 I7 4 16 A2 B2 D3 U3 5 15 A3 B3 D4 6 14 4 2 A4 B4 1Y 1A D5 7 13 3 A5 B5 1B D6 8 12 7 5 A6 B6 2Y 2A D7 9 11 6 +5V A7 B7 2B 9 11 3Y 3A +EI8 19 10 500 E 3B 500 1 12 14 DIR 4Y 4A 13k 13 U3D 4B 74LS245 I8 1 8 9 A/B 15 74LS14 G 680n /RD -EI8 74LS157 /CS I9 A0 I10 I11 I12 I13 I14 I15 Przykładowy schemat ideowy: Urządzenia obiektowe - wejścia 14/38

  16. Obsługa statycznych wejść binarnych polega najczęściej na: cyklicznym odczycie ich stanu, np. co 0.1s w przerwaniach zegarowych. Okres odczytu portów wejściowych musi być dostosowany do przewidywanej szybkości zmian sygnałów dwustanowych. Urządzenia obiektowe - wejścia 15/38

  17. AL RL RP AP INPi INPj INT • Wejścia przerywające • obsługa sygnałów dwustanowych o wysokim priorytecie; • źródłem tych sygnałów mogą być takie same czujniki jak dla wejść statycznych Urządzenia obiektowe - wejścia 16/38 Przykład

  18. AL RL RP AP 0 0 0 INPi INPj INT AL AL AL AL AL AL AL RL RL RL RL RL RL RL RP RP RP RP RP RP RP AP AP AP AP AP AP AP 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT Normalna praca układu sterowania Urządzenia obiektowe - wejścia 17/38

  19. AL AL AL AL AL AL RL RL RL RL RL RL RP RP RP RP RP RP AP AP AP AP AP AP 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT Przykład pracy awaryjnej, niekrytycznej Urządzenia obiektowe - wejścia 18/38

  20. AL AL AL AL RL RL RL RL RP RP RP RP AP AP AP AP 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT INPi INPj INT Przykład pracy awaryjnej, krytycznej Urządzenia obiektowe - wejścia 19/38

  21. chwile testowania wejść dwustanowych: T P t impuls sygnału wejściowego: T T’>TP Można też użyć uniwibratorów albo przerzutników RS Również krótko trwające sygnały impulsowe (T < TP) mogą być podłączone do wejść przerwań obiektowych: Urządzenia obiektowe - wejścia 20/38

  22. Moduły wejść przerywających projektuje się w miarę uniwersalnie: • możliwość wyboru stanu aktywującego przerwanie (poziom, zbocze); • możliwość reakcji przerwaniem na zmianę w zbiorze sygnałów wejściowych; • możliwość identyfikacji przyczyny przerwania (w przeciwnym razie musi to robić program na podstawie aktualnego i poprzedniego, pamiętanego w buforze, stanu wejść). Urządzenia obiektowe - wejścia 21/38

  23. +5V +5V I0 1 I1 2 I2 U4 3 SD 4 U3A I3 4 5 2 Q D +5V 2 1 8 OC /INT I4 5 3 CLK I5 6 74LS05 I6 I0 11 6 74LS30 Q I7 EINT0 12 1 CD U5A 1 U1 3 D0 I0 2 18 2 A0 B0 D1 I1 3 17 A1 B1 74LS08 D2 I2 4 16 A2 B2 D3 I3 5 15 A3 B3 D4 I4 6 14 A4 B4 D5 I5 7 13 A5 B5 D6 I6 8 12 A6 B6 D7 I7 9 11 A7 B7 19 /RDALL E 1 +5V +5V DIR 74LS245 U2 SD 4 A0 1 15 5 2 A Y0 Q D +5V A1 2 14 B Y1 A2 3 13 3 C Y2 CLK 12 Y3 I7 11 6 Y4 Q EINT7 4 10 1 /CLRONE E1 Y5 CD 5 9 U6D E2 Y6 6 7 12 +5V E3 Y7 11 74LS138 13 /CLRALL 74LS08 Przykład modułu dla 8 wejść przerywających: Urządzenia obiektowe - wejścia 22/38

  24. Wejścia impulsowe Wejścia te mogą być obsługiwane na dwa sposoby: - jako przerwania zewnętrzne, gdy częstotliwość powtarzania się impulsów w połączeniu z czasem pracy odpowiednich procedur obsługi nie stanowi obciążenia dla mikroprocesora; - sprzętowo - w przeciwnym przypadku. Urządzenia obiektowe - wejścia 23/38 Moduły obsługujące wejściowe sygnały impulsowe można podzielić na grupy: - częstotliwościowe - zliczanie impulsów w jednostce czasu; - licznikowe zwykłe - zliczanie liczby zdarzeń; - licznikowe programowane - zliczanie zadanej liczby impulsów (i zgłoszenie przerwania).

  25. +5V +we0 500 500 U1 D0 13k 8 10 D0 OUT0 A D1 7 11 D1 GATE0 D2 6 9 2 1 D2 CLK0 D3 5 D3 D4 680n 4 D4 -we0 D5 3 D5 D6 2 13 D6 OUT1 D7 1 14 +5V D7 GATE1 15 CLK1 +we1 21 500 CS 500 22 /RD RD 13k 23 /WR WR A 17 OUT2 A0 19 16 2 1 A0 GATE2 A1 20 18 A1 CLK2 680n -we1 8253 U2 +5V A2 1 15 A Y0 +we2 A3 2 14 500 B Y1 A4 500 3 13 C Y2 13k 12 Y3 A 11 Y4 4 10 2 1 E1 Y5 5 9 /IORQ E2 Y6 680n 6 7 E3 Y7 -we2 +5V 74LS138 dzielnik 1s czêstotliwoœci WE ZER 0,1s CLK Przykład układu dla wejść częstotliwościowych z użyciem 8253: Urządzenia obiektowe - wejścia 24/38

  26. Rodzaje wyjść binarnych obiektowych: 1. statyczne - prądu stałego - z kontrolą zwarć - prądu przemiennego - bez kontroli zwarć Urządzenia obiektowe - wyjścia 25/38 Typowe "bezpośrednie" odbiorniki sygnałów statycznych: - przekaźniki, styczniki; - elektromagnesy, elektrozawory; - tyrystory, triaki; - tranzystory mocy. sterujące dwustanowymi urządzeniami wykonawczymiz reguły wyposażone w izolacje galwaniczną

  27. Urządzenia obiektowe - wyjścia 26/38 Typowe zastosowania:- sterowanie silnikami krokowymi;- przetwarzanie C/f (a dalej f/U).

  28. 3. kodowane - interfejsy pomiarowe - stacyjki kontrolno-pomiarowe, regulatory programowalne Urządzenia obiektowe - wyjścia 27/38

  29. izolacja galwaniczna wyjść dwustanowych prądu stałego Urządzenia obiektowe - wyjścia 28/38

  30. izolacja galwaniczna wyjść dwustanowych prądu przemiennego Urządzenia obiektowe - wyjścia 29/38 także układy z przekaźnikami i stycznikami

  31. Urządzenia obiektowe - wyjścia 30/38 Poziomy napięć i prądów sterujących dla wyjść dwustanowych są z reguły standaryzowane: dla prądu stałego: U  24V I  20mA, 100mA, 200mA, 0.5A, 1A dla prądu zmiennego: U = 24V, 110V, 220V I  0.5A, 1A, 2A Standardy te zmuszają czasem do stosowania dodatkowych układów wzmacniających po stronie wtórnej transoptora

  32. Przykładowe układy wyjściowe dla wyjść prądu stałego: Urządzenia obiektowe - wyjścia 31/38

  33. Przykładowe układy wyjściowe dla wyjść prądu przemiennego: Urządzenia obiektowe - wyjścia 32/38

  34. Urządzenia obiektowe - wyjścia 33/38 Przykładowe układy wyjściowe dla wyjść prądu stałego ze sprzężeniem zwrotnym: potwierdzenie wysterowania kontrola zwarć w obwodzie wtórnym i kontrola zwarć z wykorzystaniem przerwań

  35. Urządzenia obiektowe - wyjścia 34/38 Przykładowe układy wyjściowe dla wyjść prądu przemiennego ze sprzężeniem zwrotnym:

  36. Urządzenia obiektowe - wyjścia 35/38 Przykładowe układy wyjściowe dla wyjść prądu przemiennego ze sprzężeniem zwrotnym dla dużych prądów roboczych:

  37. Urządzenia obiektowe - wyjścia 36/38 Wyjścia impulsowe. Realizacja ich może być: - programowa - wykorzystuje się system przerwań zegarowych i odpowiednie liczniki programowe; - sprzętowa - wykorzystuje się układy licznikowe MSI albo programowalne moduły specjalizowane LSI (8253, Z80-CTC). Niektóre mikrokomputery jednomodułowe mają wbudowane w swoją strukturę układy PWM (MCS51, AVR, itd.) Wyjścia impulsowe także mogą wymagać izolacji galwanicznej

  38. Urządzenia obiektowe - wyjścia 37/38 Przykład zastosowania 7485 do uzyskiwania przebiegu o programowanym współczynniku wypełnienia i okresie:

  39. A(7493) A(7493) B(74573) B(74573) t t A<B A<B t t A=B A=B t t A>B A>B t t Urządzenia obiektowe - wyjścia 38/38 przebiegi czasowe:

More Related