AutoMax控制系统.ppt

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1、东北大学/本钢冷轧厂引进设备消化研究与技术服务讲座,AutoMax控制系统主讲：钱晓龙2004年5月,本钢冷轧厂AutoMax系统及结构,PMI-功率单元接口,OS-操作台终端,MCC-交流电机控制中心,AutoMax控制思想,典型分布式（DCS）控制系统（主从结构）同一机架中多个处理器（需使用公共存储器模块）控制（处理器）与驱动（功率单元）相分离多种网络通讯方式（以太网、DCS-NET、远程I/O、RS-232）多种功能的模块化结构分布式I/O的合理利用,Reliance产品种类,控制功能模块：处理器模块（M/N 57C430A/431/435）R-NET网络处理器模块（M/N 57C429

2、）电源模块与机架（M/N 57C491/331/332）公共存储器模块（M/N 57C413/423）2轴伺服模块（M/N 57C422）功率单元模块：驱动控制器模块（UDC）PMI机架PMI调节器直流功率单元（驱动执行机构）,Reliance产品种类,交流功率单元（驱动执行机构）交流高功率单元（驱动执行机构）驱动器接口模块（）解析器输入模块（M/N 57C411）2输入/2输出0-10V模拟量RAIL I/O（M/N 61C350）2输入/2输出0-10V 4-20ma模拟量RAIL I/O（M/N 61C351）4输入0-10V模拟量RAIL I/O（M/N 61C346）4输入4-20m

3、a模拟量RAIL I/O（M/N 61C345）4输出0-10V模拟量RAIL I/O（M/N 61C366）4输出4-20ma模拟量RAIL I/O（M/N 61C365）,Reliance产品种类,网络通讯模块：以太网接口模块（M/N 57C440）网络通讯模块（M/N 57C404）远程I/O通讯模块（多种）A-B 远程I/O扫描器模块（M/N 57C443）A-B DH+接口模块（M/N 57C442）A-B 接口模块（M/N 57C418）AutoMate接口模块（M/N 57C417）Modbus接口模块（M/N 57C414）Modbus+模块（M/N 57C441）Toledo

4、标准接口模块（M/N 57C428）PC Link接口模块（M/N 57C445）,Reliance产品种类,数字量输入输出模块：24V AC/DC输入模块（M/N 57C415）115VAC高功率输出模块（M/N 57C403）24-115 V AC/DC低功率输出模块（M/N 57C402）115V AC/DC输入模块（M/N 57C400）5V-24V DC输入模块（M/N 57C419）5V-24V DC输出模块（M/N 57C420）24V AC/DC输入模块（M/N 61C515）115V AC输入模块（M/N 61C500）115V AC/DC输入模块（M/N 61C501）24

5、V AC/DC输入模块（M/N 61C516）,Reliance产品种类,模拟量输入输出模块：2通道模拟量输入模块（M/N 57C409）16通道模拟量输入模块（M/N 61C613）4通道模拟量输出模块（M/N 57C410）其他模块：电阻式热检测模块（M/N 61C544）热电偶输入模块（M/N 45C-THM）本地头接口模块（M/N 61C22/23）高电流隔离式继电器输出模块（M/N 45C-RLY）8通道隔离式热电偶模块（M/N 61C605）,AutoMax处理器,M/N 57C430A和M/N 57C431处理器模块是基于摩托罗拉68010的16位微处理器。M/N 57C435处

6、理器模块是基于摩托罗拉68020的32位微处理器。,AutoMax处理器,单机架中最多使用4个处理器模块提高处理能力并增加应用任务所需的可用存储器总容量。如在一个机架内使用多处理器，则需要使用公共存储器模块进行总线裁决和共享系统信息。处理器模块可以占用6，10或16槽框架的0-4号槽位。如果机架包含多处理器，槽位0必须包含公共存储器模块。,AutoMax处理器,在包含M/N 57C407或57C430处理器模块的机架中，用户可以使用的处理器为1）DCS5000处理器模块2）M/N 57C430A，M/N 57C431和M/N 57C435处理器模块用户可以通过网络连接带有不同处理器的机架。所有

7、使用以太网命令的任务必须运行在机架最左侧的处理器中。,AutoMax处理器操作系统,在用户可以上线执行机架操作前，AutoMax处理器模块的操作系统必须从安装了执行软件的个人计算机载入到本地机架。操作系统用于监视CPU的操作和应用任务的执行，它提供了三个版本：6010/6011-标准，6010/6011-以太网，和7010-标准,波特率,操作系统将以最大可用波特率载入处理器。如果用户在同一机架使用6010/6011和7010处理器，那么请确认最左侧的处理器是7010（M/N 57C435）处理器。这样机架将允许操作系统以19200的波特率载入。如果最左侧的处理器是M/N 57C430A或M/N

8、 57C431，那么操作系统将以9600的波特率载入。,可编程时钟频率,可编程时钟频率允许用户通过更改时钟频率来改变任务的时间基础。默认值为5.5毫秒。时钟频率通过AutoMax执行软件的机架组态器，当处理器模块添加到机架时来设置。范围在0.5到10.0。机架中每个处理器可以定义不同的时钟频率。,AutoMax处理器面板,两个独立隔离的25针“D”型连接器用于RS-232C串口通讯 机架最左侧处理器的上端口（标识PROGRAMMER/PORT B）只能用于连接个人计算机。所有其他端口都可以用于对各自的处理器进行应用任务的编程。两个状态指示灯和两个7段LED数字显示用来实现诊断目的。,AutoM

9、ax处理器面板,标识“BAK.OK”指示灯表示主板电池是否提供了足够的电压以保持RAM中的内容。标识“OK”指示灯表示处理器是否处于可操作状态中。7段LED数字显示将给出处理器诊断信息。导致机架中所有运行任务停止的错误 Basic任务错误 多总线和处理器总线级 错误驱动器相关级错误 组态错误、致命错误和报告消息,AutoMax电源模块,将115V交流电压转化成机架中模块所需的直流电压。M/N 57C493提供最大376瓦的连续输出功率。M/N 57C494提供最大147瓦的连续输出功率。当M/N 57C494电源模块用于10槽或16槽机架时，需考虑模块所需的电量。（可在技术消化文档中查询）,A

10、utoMax 电源模块面板,电源指示（POWER）和故障（FAULT）指示灯。端子板提供了连接115V交流电和地线的端子。电池热备单元可在掉电的情况下存储公共存储器和DCS5000处理器中RAM的信息。,AutoMax 电源模块面板,钥匙开关能够发送TTL电平并通过多总线背板送到处理器模块。钥匙开关的位置代表了机架的安全等级。存储器保护（MEMORY PROTECT）位置仅仅可以监视变量和保存机架中的任务。设置（SETUP）允许操作员监视所有变量，更改可调变量和保存机架中的任务。编程（PROGRAM）位置允许操作员执行在线菜单功能，提供机架密码。,AutoMax机架,内置高容风扇，交流线滤波器

11、，振荡保护器，电缆管理盘。电源指示（POWER）和故障（FAULT）指示灯。,AutoMax 16槽机架,AutoMax机架槽位限制,AutoMax公共存储器模块,公共存储器模块安装在多处理器机架的第0号槽位，用来存储各处理器共享的组态数据，仲裁各处理器对总线的访问。公共存储器也可以在只有一个处理器的机架中放置在第0号槽位，存储单处理器机架中的处理器组态数据。当模块放置在除了0号槽位的其他槽位时，它仅用来存储用户自定义数据。模块合并了总线裁决逻辑功能，多处理器看门狗功能和电池供电RAM存储数据功能。,AutoMax公共存储器模块,当模块放置在第0号槽位时：M/N 57C413B的存储器容量为1

12、28KB（64K寄存器）M/N 57C423的存储器容量为256KB（128K寄存器）。放置在除了第0号槽位的其他槽位中时都只有128KB的空间可用。,AutoMax公共存储器模块面板,电池指示灯（BAT.OK）表示电池状态。系统看门狗指示灯（SYSTEM WATCHDOG）只有在模块放置在第0号槽位，模块经过了上电诊断过程和背板上的总线裁决时钟可用的情况下才会被点亮。,AutoMax公共存储器模块限制,公共存储器模块需要处于带有多个处理器模块的0号槽。对于M/N 57C413B，其右侧的槽位必须为空或者包含一个处理器模块。对于M/N 57C423，模块右侧的三个槽位必须为空或者包含处理器模块

13、。模块也可以插入2，4，8，10，12或14槽。因为存储器空间为128K（64K寄存器）需要两槽地址空间。公共存储器模块不能使用于远程I/O机架。,AutoMax 网络通讯模块,网络通讯模块为两个或多个机架之间传输控制和状态数据，建立分布式控制系统提供必要的硬件。每个网络节点必须包含一个电源模块，一个处理器模块和一个网络通讯模块。网络使用的是主从软件协议。主机架以广播方式初始化并控制网络中所有的传输。每个模块包含一个4K个字的双通道存储器用于存储网络上的传输数据。,标准DCS-NET同轴电缆网络,同轴电缆网络通过总线型组态来组织。同轴电缆网络最多可以连接51个物理节点，这取决于使用电缆的类型和

14、网络长度。,标准DCS-NET光纤网络,光纤电缆网络利用星型组态方式组织。每个节点都连接到一个多端口中间点，类似“hub”，包括动态重复发送（active re-transmitting）设备。光纤网络最多支持55个物理节点。,标准DCS-NET,网络中的每个机架都可以包含来自不同网络的多个网络通讯模块从而组成一个更加复杂的系统。,标准DCS-NET,连接到任何AutoMax处理器的个人计算机可以对机架中带有节点的任何处理器进行编程和监控。,标准DCS-NET,个人计算机也可以直接连接到网络（通过AutoMax PC Link接口模块，M/N 57C445），并可以访问网络中的任何节点。,Au

15、toMax网络通讯模块面板,标识“MONITOR”的D型25针连接器用于RS-232-C 异步连接。标识“NETWORK”的9针D型连接器用来连接同步机架到机架的通讯线路。指轮开关用来设置网络节点号。上端指轮开关代表十位数字，下端代表个位数字。7段LED数码管用来显示错误代码以实现诊断目的。绿色指示灯代表模块状态。,AutoMax 以太网接口模块,以太网接口模块能够实现物理接口和通讯智能要求的处理器与本地局域网通讯。物理接口遵守以太网2.0和IEEE802.3标准。应用任务接口（ATI）是通过一系列支持远程任务到任务（task-to-task）通讯功能的AutoMax BASIC函数调用来实现

16、的，它提供三种类型的通讯服务：传输控制协议（TCP）用户数据报协议（UDP）原始以太网（Raw Ethernet）,通讯协议,传输控制协议（TCP）为两个任务相互通讯提供了一个可靠的通讯通道，并支持双向数据流。用户数据报协议（UDP）是一个简单的基于Internet协议的数据报协议，其可靠性取决于网络的完整性。UDP服务可靠性远不如TCP所以可以用于速度比精确性更重要的场合。原始以太网（Raw Ethernet）服务在不使用上层协议的条件下提供了Ethernet或IEEE802.3网络的通讯。它应用于吞吐量最大，可靠性最低的场合。,AutoMax 以太网接口模块面板,15针D型连接端用于连接电

17、缆。LED指示灯代表模块状态。在上电或系统重启时，模块将执行一系列基于ROM的测试检验电路板固有的功能。,AutoMax远程I/O网络,远程I/O网络使处理器与一个远程AutoMax机架，远程头或远程Shark架相连接。AutoMax远程I/O通讯模块成为了处理器与网络中远程I/O连接的接口。远程I/O网络设计为主从操作模式，由两个重要部分组成：若干个节点和传输介质（同轴电缆或光纤网络）。AutoMax远程I/O网络可以支持最大7个从节点。AutoMax远程I/O网络与标准DCS-NET连接方式基本相同。,AutoMax远程I/O网络,主节点属于多总线机架，包含至少一个处理器和一个远程I/O通

18、讯模块。从节点包括：远程I/O头（M/N 57C328 和M/N 57C 330）远程驱动器接口头（M/N 57C329）包含I/O模块和AutoMax远程I/O Shark接口模块（M/N 57C554）的Shark架包含AutoMax I/O模块和远程I/O通讯模块的AutoMax机架包含AutoMax PC Link接口模块（M/N 57C445）的个人计算机。,AutoMax远程I/O通讯模块面板,25针D型连接器用来支持RS-232-C串口通讯。9针D型连接器用来将模块连接到网络。两个指轮开关用来设置远程I/O网络节点号。上端指轮开关代表十位；下端指轮开关代表个位。模块面板提供7段L

19、ED指示灯显示错误代码以实现诊断目的。绿色指示灯表示模块状态,AutoMax 电阻式热检测器模块,电阻式热检测器（RTD）是一种监控温度变化的精确温度测量设备。RTD模块获得RTD信号并将其转换成等值的温度值（华氏或摄氏）。模块在本地机架和远程机架上都可以使用，而且不需要外接电源。模块提供16通道RTD数据并以0.1或0.1作为分辨率。,电阻式热检测器模块面板,37针D型母连接槽（标识“Ch.0-7”和“Ch.8-15”）。RTD输入信号通过两个5英寸多导线电缆送入模块。标识“OK”的绿色LED指示灯代表模块状态。,AutoMax 分布式功率单元系统,AutoMax分布式功率单元系统是一套基于

20、分布式方法来进行任务处理和功率转换控制的系统。它包括：驱动控制器（UDC）模块功率单元接口（PMI）机架和模块光纤网络功率单元（PM）构成。它的优点在于应用模块化的结构，高速精简指令微处理器，更好的应用适应性，更快的安装/试运转和更少的安装成本进行性能的改良。将高级控制与功率转换相分离是分布式电力驱动体系结构的最主要的特点。,AutoMax 分布式功率单元系统,AutoMax 驱动控制器,AutoMax驱动控制器模块（UDC）用于分布式电力控制应用。可控制直流/交流驱动器。通过机架的背板总线与处理器进行通讯，通过隔离的光纤网络与功率单元接口（PIM）进行通讯（最多两个）。每个AutoMax机架

21、最多可以安装10个UDC模块，因此整个机架可以控制最多20台驱动器。应用不易失的闪存来存储UDC模块和功率单元接口（PMI）的操作系统、驱动器组态信息和驱动器任务（每个驱动器一个）。,AutoMax 驱动控制器,驱动控制器模块（UDC）包含三个类型的存储器：,AutoMax驱动控制器模块面板,6个状态和故障指示灯模块状态指示灯（CARD OK）模块操作系统状态指示灯（OS OK）通讯状态指示灯（COMM A OK和COMM B OK）驱动器故障指示灯（DRV FLT A和DRV FLT）4个模拟量输出仪表端口（METER）三档可回归中位弹性开关和一个按钮实现测试目的。,AutoMax 驱动控制

22、器组态界面,功率单元接口（PMI）,PMI是功率单元的接口部分它包含四个模块：电源供给模块PMI处理器模块解析器及I/O驱动模块直流电源技术模块。PMI能实现如下功能：执行电流小环组态 与UDC模块进行通讯 处理速度反馈信号 更新驱动I/O及Rail I/O点积累用来传送到UDC模块中的诊断数据,功率单元接口（PMI）,电源模块为运行机架上所用模块（包括门极触发电路）的提供所需直流电。PMI处理器模块控制PMI机架里所有的通讯且执行着控制算法。解析器及驱动I/O模块把模拟正弦和余弦解析器反馈信号转化成数字格式，用在适当的用户程序中。直流电源技术模块把所有的电枢和励磁模块的信号数字化，用于电枢和

23、励磁电流调节。,解析器（旋转变压器）,解析器（旋转变压器）是理想的角度检测元件之一，结构简单、坚固，体积较小，对工作环境要求不高，抗干扰能力较强。,解析器（旋转变压器）,解析器中包含一个转子绕组，两个定子绕组，通过转子与定子间轴间角的改变来连接在一起，无刷变压器将信号连接到转子。解析器提供旋转的绝对位置。,解析器（旋转变压器）,解析器的定子绕组A和B相位上互差90，分别提供正弦和余弦信号。,解析器（旋转变压器）,电子学理论将只考虑下图中绿色线所表示的信号部分来进行信号输出。,解析器（旋转变压器）,输出的正弦和余弦信号值将通过一个比较器进行测量并与参考信号进行比较。然后解析器将给出具体的轴角度位

24、置。,解析器的接口,励磁振荡器为解析器元件提供工作所必要的励磁正弦波信号。转换器起到一个模/数转换过程的作用，将解析器输出的正弦和余弦信号转换成一定分辨率的数字信号。计数器计算输出数字信号的数值测算出解析器的角度位置，从而转化所需的角度，位置或速度反馈信号。,AutoMax 解析器输入模块,解析器输入模块用来将解析器的角度位置输入到AutoMax系统。模块提供12位的旋转分辨率和一个2位的旋转计数器。解析器位置可以在500微秒到32.767秒的时间间隔内采样。外部闸门输入可以将AutoMax系统与外部事件同步。,AutoMax 解析器输入模块,典型情况下，模块用来输入旋转轴的位置以实现检测轴的

25、位置和速度的目的。,典型M/N 57C360解析器励磁连接,典型M/N 57C361解析器励磁连接,AutoMax 解析器输入模块面板,输入信号通过一个多导线电缆送入模块。标识“DIRECTION”的指示灯表示解析器旋转的方向。标识“FDBK OK”的指示灯表示解析器与模块连接良好。标识“CCLK”的指示灯表示公共时钟在运行。标识“IPS OK”的指示灯表示隔离电源工作正常。标识“OK”的指示灯表示公共时钟和隔离电源是否工作正常。,AutoMax RAIL I/O,RAIL I/O能集合八个插入式数字I/O模块，共16个I/O通道。使用AutoMate系统时，8个模块可以是任何输入输出模块组合。当使用AutoMax系统时，一个RAIL I/O可以使用所有输入模块或输出模块，但不能两个都保持。当使用AutoMax分布式电力系统时，一个RAIL I/O能保持任何输入的组合或输出的组合。,