Контроллер или контролер?

Содержание

Контроллеры — это устройства управления в электронике и вычислительной технике. Контроллер: определение, схема, устройство и виды

Контроллеры – это устройства, позволяющие производить обработку цифровых сигналов. Буквально несколько десятилетий назад все логические системы строились на основе электромеханических реле. Они до сих применяются, но в большинстве сфер были вытеснены микроконтроллерами. Наибольшее распространение контроллеры получили в промышленности, именно в системах управления и автоматизации. Впервые на рынке электроники появилось устройство MODICON производства Bedford Associates в 1960-х годах.

Аналогичные устройства, разработанные другими компаниями, стали известны как ПЛК. А если точнее, то это программируемые логические контроллеры. Их работа зависит от программы, которую записывают при помощи персонального компьютера через специальный интерфейс. Именно благодаря использованию устройств на контроллерах получилось заменить большое количество электромеханических реле логическими элементами.

Особенности ПЛК

Для того чтобы понять, что такое контроллер, необходимо разобраться с его устройством и назначением. У программируемого элемента несколько входов – с их помощью происходит контролирование состояния выключателей и датчиков. И есть выходные клеммы, которые подают сигналы различного уровня на электроклапаны, контакторы, электроприводы, реле и другие исполнительные устройства.

Программирование ПЛК очень простое, потому что язык, на котором это делается, очень схож с логикой работы электромагнитных реле. Если инженер-электрик или обычный монтер умеет читать схемы релейных систем, то он без особых трудностей сможет выполнить программирование контроллеров. Это займет немного времени, все зависит от количества логических элементов и функций.

Нужно отметить, что, в зависимости от модели ПЛК, подключение к ним источников сигналов и особенности программирования будут незначительно отличаться. Но суть процедуры настройки остается неизменной.

Подключение элементов к ПЛК

Во всех моделях контроллеров есть клеммы для подключения питания – некоторые нуждаются в переменном напряжении вплоть до 120 В, а другие — в постоянном до 24 В. Напряжение питания зависит от модели устройства. Входные клеммы обозначаются буквой Х – на каждую подается отдельный сигнал. Общий провод обычно соединяется с нейтралью источника переменного тока или с минусом постоянного.

В корпусе контроллера есть оптический изолятор – простой светодиод. С его помощью происходит связь входной клеммы и общей. При подаче напряжения на ПЛК загорается светодиод – именно по нему можно судить о том, что устройство работает. На выходе происходит генерация сигнала при помощи компьютерной схемотехники – активируется устройство переключения. В качестве переключающего устройства могут использоваться электромагнитные реле, транзисторы, силовые ключи, тиристоры. Выходы обозначаются буквой Y. На каждом выходе устанавливается светодиод, сигнализирующий о том, что устройство работает.

Как происходит программирование

Контроллеры – это устройства, позволяющие обрабатывать электрический сигнал и преобразовывать его. На сегодняшний день в ПЛК ставится логика при помощи компьютерной программы. Именно она определяет, на каких выходных клеммах будет присутствовать напряжение при определенных условиях на входных клеммах. Отчасти эта логика схожа с той, которая применяется в релейной схемотехнике. Но в ней нет никаких реле, переключателей, контактов. Написание и просмотр программы происходит при помощи компьютера, который соединяется с портом программирования.

Логика простой программы

Допустим, у нас есть контроллер, лампа и выключатель. Контроллер подключается к источнику питания, со входом соединяется выключатель, а на выходе ставится лампа. При нажатии кнопки должна загораться лампа. Вариант простейшей программы для ПЛК:

  1. При разомкнутом выключателе на вход не подается напряжение, поэтому на выходе лампа не будет загораться.
  2. При нажатии на кнопку подается сигнал на вход. В программе контакты, соответствующие порту, будут активироваться. Все мнимые реле начнут работать внутри контроллера. Это образное обозначение, на деле никаких электромагнитных реле в нем нет. В результате появляется напряжение на выходе контроллера и лампа загорается.

Все действия, которые производятся с контроллерами, удобнее всего рассматривать на примере электромагнитных реле. Так нагляднее видна работа устройства.

Зачем нужен компьютер

При помощи компьютера происходит создание логической связи между входными и выходными клеммами. Программное обеспечение, с помощью которого осуществляется составление логики, позволяет направить в контроллер виртуальный сигнал и проследить, как он будет действовать при определенных условиях. После того как будет заложена логика внутрь ПЛК, компьютер отключается и контроллер работает самостоятельно. Все команды, которые ему были заданы на этапе программирования, он сможет выполнять без сторонней помощи.

Универсальность ПЛК

Чтобы понять всю силу и универсальность программируемых компонентов, необходимо рассмотреть несколько типов программ. Контроллер – это программируемый элемент, поэтому без вторичной настройки подключенных к нему элементов можно изменить все заданные команды. Допустим, вам нужно изменить программу, рассмотренную выше – при замыкании кнопки должна тухнуть лампа, а при размыкании загораться.

Для выполнения такой команды нужно просто поменять местами типы команд, которые были ранее. При нажатии на кнопку должно подаваться напряжение на вход ПЛК, а мнимое реле, которое находится в нем, имеет нормально-замкнутые контакты. Поэтому при подаче напряжения контакты размыкаются и лампа тухнет. Но когда в схеме контроллера пропадает сигнал, мнимое реле замыкает контакты и лампа загорается.

Преимущества контроллеров

Одно из преимуществ контроллеров – это возможность реализации в программном обеспечении логического контроля. Причем, в отличие от релейного оборудования, выходной сигнал может использоваться столько раз, сколько требуется для автоматизации. При помощи контроллера для систем автоматизации можно спроектировать систему запуска и останова электродвигателя. Чтобы построить аналогичную систему на электромеханических элементах, нужно использовать три реле.

При использовании контроллера на две входные клеммы подключаются кнопки. На выходе устанавливается электрический двигатель. Логика выглядит таким образом:

  1. При нажатии кнопки, соединенной с выводом Х1, происходит запуск мотора. При этом контакты мнимого реле запускаются и на выходе появляется напряжение питания.
  2. При нажатии кнопки, соединенной с Х2, мотор останавливается. При этом происходит игнорирование того факта, что ранее была нажата первая кнопка.

Причем все процессы, которые происходят в контроллерной системе, могут дублироваться для удаленного мониторинга. Именно с помощью такого свойства реализуется удаленное управление системами. Теперь вы знаете, что такое контроллеры и каковы их ключевые особенности. Программирование устройств может осилить любой человек, который разбирается в компьютерной и релейной технике.

Виды и классификация промышленных контроллеров (ПЛК)

Чтобы классифицировать огромное разнообразие производимых в настоящее время промышленных контроллеров необходимо рассмотреть их отличия.

Основной показатель ПЛК – возможное количество каналов ввода-вывода.

В зависимости расположения модулей ввода-вывода промышленных контроллеров различают:

  • Моноблочные ПЛК – осуществление удаления или замены модулей ввода-вывода невозможно. Конструкция промышленного контроллера представляет единый цельный корпус с устройствами ввода-вывода
  • Модульные ПЛК – смена модулей возможна. Конструкция представляет собой общую корзину с модулем центрального процессора и сменными модулями ввода-вывода. За выбор состава модулей, в зависимости от поставленных задач, отвечает проектировщик АСУ ТП.
  • Распределенные ПЛК – модули ввода-вывода вынесены за пределы контроллера, выполняются в спецкорпусах и соединяются с контроллером при помощи промышленной сети с использованием интерфейсов, таких как например RS-485. Модули могут быть расположены на значительном удалении от самого промышленного контроллера.
  • Многим промышленным контроллерам доступна возможность замены процессорных плат обладающих различной производительностью. Благодаря этому значительно расширяется круг возможностей решаемых АСУ ТП на базе ПЛК, не меняя конструктива промышленного контроллера.

По способу крепления и конструктивному исполнению промышленные контроллеры подразделяются на:

  • Панельные – монтаж осуществляется на дверце шкафа или на панели;
  • DIN-реечные — монтаж осуществляется внутри шкафа на DIN-рейку;
  • Стоечные – монтаж осуществляется в стойке;
  • Бескорпусные – применяется производителями оборудования ОЕМ (Original Equipment Manufacturer) в специализированных конструктивах.

В зависимости от области возможного применения промышленные контроллеры подразделяются на:

  • Общепромышленные универсальные ПЛК;
  • Коммуникационные ПЛК;
  • ПЛК управления роботами;
  • ПЛК спецназначения;
  • ПЛК управления перемещением и позиционированием.

Также, исходя из представленной классификации, стоит отметить, что промышленные контроллеры могут содержать ввод-вывод или же быть без него. Примером контроллера без модулей ввода-вывода, например, является коммуникационный контроллер, который предназначен для выполнения функции межсетевого шлюза, или пример контроллера, который осуществляет сбор данных с промышленных контроллеров отдельных агрегатов уровня АСУ ТП.

Сомневаетесь в том, как нужно писать «контролер» или «контроллер»? Нам необходимо использовать орфографические и толковые словари, чтобы определить нормативное написание данных существительных. Обо всем по порядку.

Как правильно пишется

Орфографическим нормам соответствуют оба варианта, но они являются разными существительными – контролер и контроллер.

Какое правило применяется

Несмотря на то, что представленные лексемы выглядят похоже, они пишутся по-разному и имеют разные лексические значения. С одной «л» мы пишем существительное, которое обозначает «должностное лицо, проверяющее билеты в транспорте». Это слово было образовано от существительного «контроль», в котором также пишется одна «л». Ударение в данной лексеме приходится на последний слог. С удвоенной «л» мы пишем слово, имеющее значение «техническое устройство». Под ударением в нем будет второй слог. Такое написание объясняется этимологией. Существительное восходит к английскому слову «controller», в котором также пишется две буквы «л».

Примеры предложений

  • Контролер подошел ко мне, чтобы проверить билет, но я его потерял.
  • Контроллер жесткого диска вышел из строя, поэтому он требует срочной замены.

Проверь себя: «Озарять» или «озорять» как пишется?

Как неправильно писать

В зависимости от значения существительного оба варианта могут быть неверными.

Контроллеры

Только та информация, которая хранится в ОЗУ Оперативно-запоминающие устройство, доступна процессору для обработки. Поэтому необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные.

В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.).

компьютер контроллер программа микропроцессор

Таким образом, в компьютере должен осуществляться обмен информацией (ввод-вывод) между оперативной памятью и внешними устройствами. Устройства, которые осуществляют обмен информацией между оперативной памятью и внешними устройствами называются контроллерами или адаптерами, иногда картами. Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате.

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программа и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера — клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Обычно эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут находится не снаружи компьютера, а встраивается внутрь системного блока. Результаты выполнения программ также выводятся на внешние устройства — монитор, диски, принтер и т.д.

Таким образом, для работы компьютера необходим обмен информацией между оперативной памятью и внешним устройством. Такой обмен называется вводом — выводом. Но этот обмен не происходит непосредственно: между любым внешним устройством и оперативной памятью в компьютере

Имеются целых два промежуточных звена:

  • 1. для каждого внешнего устройства имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контролером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.
  • 2. Все контроллеры и адаптеры взаимодействуют с процессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.

Одним из контроллеров, которые присутствуют почти в каждом компьютере, является контроллер портов ввода-вывода. Эти порты бывают следующих типов:

  • · параллельные (обозначаемые LPT1-LPT4), к ним обыкновенно подключаются принтеры
  • · асинхронные последовательные (обозначаемые COM1 — COM3). Через них обычно подсоединяются мышь, модем и т.д.
  • · игровой порт — для подключения джойстика.

Некоторые устройства могут подключаться и к параллельным, и к последовательным портам. Параллельные порты выполняют ввод и вывод с большой скоростью, чем последовательные (за счет использования большего числа проводов в кабеле).

Практическая часть

Расчет заработной платы за один месяц сотрудникам подразделения

Расписание занятий 7113 группы

№ п/п

математика

информатика

история

культурология

Пн.13.40

Пн.8.00

Чт.8.00

Вт.9.20

Ср.9.20

Пт.11.40

Ср.13.40

Чт.11.00

Сб.11.40

Контроллеры и их назначение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Контроллеры и их назначение

План

  • Введение
  • 1. Устройство ПК
  • Контроллеры
  • Платы контроллеров
  • Свободные разъемы и добавление новых контроллеров
  • 2. Классификация современных контроллеров
  • Область применения
  • Специализированный контроллер со встроенными функциями
  • Контроллер, реализующий любые вычислительные и логические функции
  • Контроллер противоаварийной защиты
  • Контроллер телемеханических систем автоматизации
  • Открытость архитектуры
  • Конструктивное исполнение
  • Микроконтроллеры
  • Программирование
  • Контроллеры памяти
  • Видеоадаптер
  • Звуковые адаптеры
  • Сетевые адаптеры общие сведения
  • Южный мост
  • Северный мост
  • Контроллер прерываний
  • Заключение
  • Список используемой литературы

В настоящее время тема может оказаться достаточно актуальной ввиду очень широкого распространения домашних компьютеров, необходимость в которых также значительно возросла.

1. Устройство ПК

В ПК информация с внешних устройств (клавиатуры, жесткого диска и т.д.) пересылается в ОЗУ, а информация (результаты выполнения программ) с ОЗУ также выводится на внешние устройства (монитор, жесткий диск, принтер и т.д.).

контроллеры программирование компьютерный процессор

Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты.

Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор.

Контроллеры (адаптеры) — электронные микро — схемы для управления устройствами компьютера (выполнение обмена данными между процессором и внешними устройствами через системную магистраль передачи данных).

Например: видеоадаптер (монитора), адаптер портов для подключения принтера, мыши, контроллеры дополнительных устройств, для подключения модема, сканера. Т.о. контроллеры на физическом уровне осуществляют подключение отдельных модулей МЭВМ к процессору и ОЗУ.

На программном уровне подключение и управление устройствами осуществляют специальные программы драйверы, которые входят в состав ОС.

Контроллеры или адаптеры (схемы, управляющие внешними устройствами компьютера) находятся на отдельных платах, которые вставляются в унифицированные разъемы (слоты) на материнской плате

Зачем Нужны контролеры:

Чтобы компьютер мог работать, необходимо, чтобы в его оперативной памяти находились программы и данные. А попадают они туда из различных устройств компьютера — клавиатуры, дисководов для магнитных дисков и т.д. Иногда по традиции эти устройства называют внешними, хотя некоторые из них могут встраиваться внутрь системного блока, как это описывалось выше. Результаты выполнения программ также выводятся на различные устройства — монитор, диски, принтер и т.д.

Обмен информацией между оперативной памятью и устройствами (он называется вводом-выводом) не происходит непосредственно: между любым устройством и оперативной памятью имеются два промежуточных звена:

1. Для каждого устройства в компьютере имеется электронная схема, которая им управляет. Эта схема называется контроллером, или адаптером. Некоторые контроллеры (например, контроллер дисков) могут управлять сразу несколькими устройствами.

2. Все контроллеры (адаптеры) взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, которую в просторечии обычно называют шиной.

Замечание. Как будет сказано ниже, в компьютере может быть несколько шин. Например, одна шина может использоваться для обмена с низкоскоростными устройствами (клавиатурой, мышью, дисководами для дискет, модемом, звуковой картой и т.д.), а другая — с высокоскоростными (жесткими дисками, видеоконтроллером и т.д.).

Платы контроллеров

Замечание. На одной плате могут располагаться как один, так и несколько контроллеров. Например, часто контроллеры жестких дисков и дискет размещаются на одной плате.

2. Классификация современных контроллеров

Иногда на ПЛК строятся системы числового программного управления станком (ЧПУ, англ.computer numerical control, CNC).

компьютеров, ПЛК ориентированы на работу с машинами и имеют развитый ‘машинный’ ввод-вывод сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес возможностям компьютера, ориентированного на человека (клавиатура, мышь, монитор и т.п.);

Классификация

Страна-производитель

На что действительно следует обратить внимание, так это на то, учтена ли при разработке контроллера российская специфика его эксплуатации. К российской специфике можно отнести:

возможность информационной связи с рядом морально устаревших, но ещё находящихся в эксплуатации средств автоматизации выпуска российских предприятий 80-х годов;

Вывод: страну производитель, как серьезный фактор классификации рассматривать не стоит.

Мощность

наноконтроллеры (часто с встроенными функциями), имеющие до 15 входов/выходов;

сверхбольшие контроллеры, имеющие примерно от 2000 и более входов/выходов.

Область применения — один из наиболее важных признаков классификации. Область применения контроллера накладывает целый ряд требований к контроллерам и очень сильно сужает круг поиска при разработке систем управления.

Контроллер для реализации логических зависимостей (коммандоаппарат)

Контроллер, реализующий любые вычислительные и логические функции

Он должен отличаться от контроллеров других классов:

Контроллер цепи противоаварийной защиты должен иметь сертификат, подтверждающий безопасность его работы в цепях противоаварийной защиты.

По структуре контроллеры подразделяются на два класса: контроллеры, имеющие фирменную закрытую структуру, и контроллеры открытой структуры, основанной на одном из магистрально-модульных стандартов.

широкая кооперация разных фирм, поддерживающих данный стандарт на шину и работающих в этом стандарте, позволяет пользователям модулей не быть привязанными к конкретному поставщику и иметь широкий выбор необходимой ему продукции.

По этому признаку все контроллеры можно разделить на два класса: PC-совместимые и PC-несовместимые. Каждый из этих классов имеет свои достоинства и недостатки.

они работают под управлением тех же операционных систем, которые широко используются в персональных компьютерах, например Windows, Unix, Linux, QNX;

на них, как правило, возможна работа программного обеспечения, разработанного для персональных компьютеров, при наличии требуемых для ПО аппаратных ресурсов.

операционные системы, под управлением которых работают контроллеры, совершенно другие, нежели те, которые используются в РС, они часто разрабатываются самими производителями именно для данного типа или линейки контроллеров;

По конструктивному исполнению контроллеры можно разделить на несколько групп, мы их условно назовем так:

размещаемые в общий конструктив;

Встраиваемые контроллеры

Контроллеры, размещаемые в общий конструктив.

Конструктивы таких контроллеров бывают как оригинальными, разрабатываемыми производителями, так и стандартизированными.

Контроллеры модульного типа очень часто выпускают в корпусе для монтажа на рейку DIN NS 35/7,5. Можно выделить две разновидности контроллеров: с внутренней межмодульной шиной и с внешней шиной.

Микроконтроллеры

В связи со спадом отечественного производства и возросшим импортом техники, в том числе вычислительной, термин «микроконтроллер» (МК) вытеснил из употребления ранее использовавшийся термин «однокристальная микро-ЭВМ».

В 1979 году в СССР НИИ ТТ разработали однокристальную 16-разрядную ЭВМ К1801ВЕ1, микроархитектура которой называлась «Электроника НЦ».

Описание

Неполный список периферии, которая может присутствовать в микроконтроллерах, включает в себя:

различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, IІC, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet;

широтно-импульсные модуляторы;

контроллеры бесколлекторных двигателей;

радиочастотные приемники и передатчики;

встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер;

Применение

устройств промышленной автоматики — от программируемого реле и встраиваемых систем до ПЛК, систем управления станками.

Программирование микроконтроллеров обычно осуществляется на языке ассемблера или Си, хотя существуют компиляторы для других языков, например, Форта. Используются также встроенные интерпретаторы Бейсика.

GNU Compiler Collection — Поддерживает ARM, AVR, MSP430 и многие другие архитектуры

HiTECH (для архитектуры 8051 и PIC от Microchip)

Контроллеры памяти

Интеграция контроллера памяти с процессором не является новой технологией, так, еще в 1990х DEC Alpha 21066 и HP PA-7300LC использовали встроенные контроллеры для снижения стоимости системы.

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ И ВОЗМОЖНОСТИ

Дальнейшим развитием видеокарт стало интегрирование в него ускорителей трехмерной графики, для ускорения работы приложений ориентированных на обработку 3D графики, а так же трехмерных игр.

История

Пример домашнего компьютера не-IBM — ZX Spectrum, имеет свою историю развития видеорежимов.

ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *