Функциональные модули (FM)

Функциональные модули предназначены для решения типичных задач автоматического управления, к которым можно отнести задачи скоростного счета, позиционирования, автоматического регулирования и другие. Большинство функциональных модулей наделены интеллектом, который позволяет уменьшить нагрузку центрального процессора контроллера.

Функциональные модули включают в свой состав:

· Модуль скоростного счета FM 450-1.

· Модуль позиционирования серводвигателей FM 451.

· Модуль электронного командоконтроллера FM 452.

· Модуль позиционирования шаговых двигателей FM 453.

· Модуль автоматического регулирования FM 455.

· Модуль решения прикладных задач FM 458-1DP.

Функциональный модуль FM 450-1 – это интеллектуальный 2-канальный модуль скоростного счета. Он позволяет:

• подсчитывать импульсы инкрементальных датчиков позиционирования;

• контролировать дискретные сигналы датчиков положения, например, фотоэлектронных барьеров;

• выполнять функции сравнения содержимого счетчиков с заданными значениями;

• выдавать дискретные сигналы на встроенные дискретные выходы.

Все операции выполняются автономно, питание датчиков осуществляется от встроенного в модуль блока питания.

FM 450-1 способен обрабатывать сигналы двух инкрементальных датчиков позиционирования с частотами до 500 кГц. Направление счета задается внешними импульсными сигналами. Влияние на управляемый процесс может осуществляться двумя способами:

1. Через встроенные дискретные выходы, состояния которых определяются результатами операций сравнения текущих значений счета с заданными величинами. Для каждого счетчика может устанавливаться три величины: исходное состояние (предыдущая установка), верхнее и нижнее предельные значения счета.

2. Передачей сигналов в центральный процессор по внутренней шине контроллера с использованием механизма прерываний.

Оба счетчики могут использовать для своей работы два числовых диапазона:

· Нереверсивный счет – от 0 до +4294967295.

· Реверсивный счет – от -2147483648 до +2147483647.

Интеллектуальный модуль позиционирования FM 451 применяется для решения задач позиционирования по 3 осям с ускоренной подачей рабочего органа. Он способен управлять работой приводов, оснащенных стандартными двигателями. Управления на двигатели формируются контакторами или преобразователем частоты. Текущие координаты перемещения контролируются с помощью инкрементальных или последовательно-синхронных (SSI) датчиков положения.

Модуль находит применение в системах управления упаковочными машинами, лифтами, конвейерами, оборудованием для деревообработки и производства бумаги, печатными машинами, оборудованием для производства изделий с резины и пластмасс.

На рисунке 2.1 приведена типичная схема применения модуля позиционирования для управления циклическими движениями механизма.

Каждый канал оснащен 4 дискретными выходами, которые позволяют управлять направлением обращения двигателя, выбирать высокую или низкую скорость перемещения, делать запись координат текущей точки, разрешать или запрещать работу системы позиционирования.

Скорость перемещения выбирается в зависимости от расстояния до некоторой точки остановки, которая контролируется датчиком. При достижении точки остановки модуль проверяет точность позиционирования с учетом заданных допусков и посылает сообщение в центральный процессор.

Модуль электронного командоконтроллера FM 452 предназначен для формирования последовательности команд по аналогии с кулачковым командоконтроллером. Запуск последовательности операций производится по сигналу датчика положения, подключенного к входу модуля.

Рисунок 2.1 - Типичная функциональная схема управления позиционированием

Модуль способен работать с инкрементальными и синхронно-последовательными датчиками позиционирования и позволяет использовать для формирования команд до 32 кулачков, которые влияют на состояния 16 встроенных дискретных выходов. Модуль находит применение в системах управления сверлильными и фрезерными станками, прессами и другим оборудованием.

На рисунке 2.2 показан пример применения модуля командоконтроллера FM 452 для управления приводом, который выполняет сложное движение в функции времени и пути.

Модуль обеспечивает:

• Измерение пройденного пути.

• Установку контрольных точек.

• Установку текущих значений параметров.

• Считывание мгновенных значений параметров.

• Сдвиг нуля.

• Изменение управляющих фронтов.

• Режим имитации.

Интеллектуальный модуль позиционирования шаговыми двигателями FM 453 предназначен для решения широкого круга задач: от простого пошагового позиционирования к сложным комплексным задачам с высокими требованиями к времени реакции, точности и скорости позиционирования. К одному модулю можно подключить до трех приводов.

Рисунок 2.2 - Функциональная схема системы управления приводом с помощью командоконтроллера FM 452

Модуль FM 453 находит применение в системах управления машинами для производства бумаги, текстильными и упаковочными машинами, типографскими станками, оборудованием в пищевой промышленности, сборочным оборудованием.

В случае простого перемещения от точки до точки задаются конечная точка позиционирования и скорость перемещения. Для более сложных задач создается программа перемещения, которая вводится в FM 453 с помощью программатора. Возможно программирование в режиме обучения. Параметры настройки хранятся в памяти модуля FM 453. Эти данные содержат сведения о параметрах машин, о необходимых компенсациях, о параметрах движением или описание шагов движения от точки до точки.

Для выполнения задач позиционирования FM 453 может формировать:

o Аналоговые сигналы ±10В для управления работой электроприводов с серводвигателями.

o Импульсы управления электроприводами с шаговыми двигателями, а также сигнал выбора направления вращения.

Контроль процесса позиционирования осуществляется с помощью синхронно-последовательных (SSI) или инкрементальных датчиков позиционирования. В приводах с шаговыми двигателями датчики позиционирования могут не применяться.

Функциональный модуль FM 455 является универсальным интеллектуальным 16-канальным регулятором, который применяется для решения широкого круга задач автоматического регулирования. На его основе могут быть построены системы регулирования температуры, давления, потока и других параметров. Модуль выпускается в двух модификациях:

· FM 455С – для построения систем автоматического регулирования с аналоговыми исполнительными устройствами, которые подключаются к 16 аналоговым выходам модуля;

· FM 455S – для построения систем импульсного регулирования с управлением через 32 встроенных дискретных выхода.

Оба модуля позволяют создавать программные структуры автоматического регулирования и использовать интерактивную систему адаптации систем регулирования температуры. Регуляторы, построенные на основе FM 455, способны продолжать свою работу даже в случае остановки центрального процессора контроллера.

Модуль FM 455 способен выполнять следующие функции:

• Осуществлять регулирование с использованием готовых структур: регулятора с фиксированной настройкой, системы каскадного регулирования, регуляторов пропорционального действия, а также систем трехкомпонентного регулирования.

• Обеспечивать разные режимы работы – автоматический, ручной, а также режимы защищенного и безопасного управления.

• Осуществлять регулированный шаг квантования, который зависит от разрядности преобразования – для 12- разрядного преобразования от 20 до 180 мс, для 14- разрядного преобразования – от 100 до 1700 мс (определяется количеством используемых аналоговых каналов).

• Осуществлять оптимальное адаптивное регулирование температуры, а также ПИД-регулирование в системах, в которых не наблюдается больших динамических отклонений регулированного параметра от заданных значений, например, в системах автоматического регулирования паровых котлов, литейных машин и т.д.