Схемотехника универсальных технологических контроллеров УТК. Максимальная универсализация мультимагистральность мультиинтерфейсность

Схемотехника универсальных технологических контроллеров УТК

В УТК решают две противоречивые задачи: минимальная избыточность - максимальная функциональность.

·  установка необязательных узлов в слоты;

·  модульность  их выполнения.

Модульность — набор функционально законченных автономных модулей, имеющих одинаковую конструкцию и интерфейс с магистралью. (заменять, гибкость, модернизация, контрольно-диагностические качества, наращиваемости)

максимальная универсализация мультимагистральность мультиинтерфейсность (RS232C, RS485, SPI, CAN)

интеллектуальности модификации программного обеспечения

асинхронности   и   минимальности   количества   сигналов управления, упрощает протокол обмена между модулями, повышает надежность связи и быстродействие обмена

При включении распределенной системы необходим гарантированный сброс и инициализация станций. При выключении, сбоях и зависаниях станция не должна нарушать работоспособность остальных станций и сети в целом. Из сказанного следует:

·  станции УТК должны иметь специальные цепи сброса питания — супервизоры (SV —Power Supervisory) и схемы защиты от зависаний — охранные таймеры (WDT);

·  для управления сильноточным оборудованием необходима  гальваническая развязка;

·  технологические системы работают в реальном времени

·  желательны таймеры реального времени (RTC), с независимым питанием, для временной привязки событиям;

·  элементная база должна иметь максимально возможное быстродействие

·  функциональные узлы (например оперативная память), наиболее интенсивно используемые в вычислениях, должны иметь высокое быстродействие и параллельный интерфейс;

·  ресурсы УТК должны быть достаточными для первичной обработки данных, чтобы снизить сетевой трафик

·  в состав ядра УТК включают АЦП  со входным коммутатором АЦП высокого быстродействия обычно включаются в сменные модули.

·  в состав ядра УТК включают несколько ЦАП для аналогового управления

·  применение локальных устройств визуализации обычно (LCD)  облегчает настройку и диагностику системы, снижает сетевой трафик

Супервизоры питания и охранные таймеры

Супервизор питания:

·  сброс при включении питания или снижении напряжения для исключения возможности неправильного функционирования, компаратор раннего предупреждения (о снижении питания)

·  сброс системы от дополнительной кнопки сброса

·  сигналы прерывания при различных ситуациях.

·  подключения резервного питания

Таймеры реального времени

·  генерация кодов времени и календаря

·  прерывания в запрограммированное время

·  включения питания системы в заданное время.

·  энергонезависимая оперативная память, резервное питание

Обобщенная функциональная схема микроконтроллерного модуля

1. микроконтроллер

2. Супервизор питания со схемой защиты от зависаний WDT.

3. Интерфейс RS232C.

4. Интерфейс RS485.

5. Логика управления интерфейсами с оптической изоляцией

6. Шинный формирователь данных магистрали.

7. Регистр защелки младшего байта адреса.

8. Дешифратор адреса.

9. Регистр ввода значений модификатора адреса (перемычки на ХС2).

10. Регистр вывода гальванически связанных данных

11. Регистр вывода гальванически развязанных данных

12. Узел оптронов.

13. Регистр управления функциями аналоговым входом.

14. Быстродействующая оперативная память

15. Таймер реального времени энергонезависимый

16. Входной аналоговый мультиплексор.

17. Конфигурируемый операционный усилитель

18. АЦП с разрядностью 12—16 и связью по SPI.

19. ЦАП с разрядностью 10—8 и связью по SPI.