В помощь разработчику

Автоматизация производства. Сопряжение микроконтроллера с датчиками и устройствами.

В помощь разработчикам электронных промышленных систем

 

Двадцать лет назад разработчики устройств «бились с ветряными мельницами» ассемблера восьмиразрядных микроконтроллеров. Но даже с профессиональными средствами отладки, внутрисхемными эмуляторами, симуляторами и программаторами  победа давалась не легко. Цена же средств отладки была не маленькой. Так профессиональный эмулятор стоил порядка 1200 долларов. Не каждый разработчик мог позволить себе эмулятор. Помимо добычи средств отладки  разработчик самостоятельно решал задачи сопряжения слаботочного микроконтроллера или логической матрицы с внешними датчиками, пускателями, реле, вентиляторами и т.д.

 

Сейчас цена 32 битного контроллера сопоставима с ценой восьмиразрядника. Ресурсы современного микроконтроллера порадуют любого разработчика. Появились доступные по цене компиляторы языков высокого уровня. Внутрисхемные отладчики продаются по «смешной» цене. Наработаны библиотеки, которыми легко воспользоваться. А самое главное есть интернет с примерами программ, обучалками, форумами и статьями. В специализированных магазинах можно найти отладочные платы практически для любых задач в быту, для обучения, коммуникаций. Немного хуже с промышленными решениями.

 

На предприятиях укоренились такие монстры автоматизации как Siemens, Omron, Beckhoff b и др. Иногда встречается «Овен». Да, конечно, с помощью Siemens можно решать  задачи от разработки нового прибора до построения комплексов уровня предприятия. Но это, мягко говоря, не дешево. Находятся задачи, для реализации которых лучше применить копеечный «мозг» - микроконтроллер.  И аналогичный по цене адаптер для связи с внешним миром.   

 

    Пройдет немного времени, и отечественные разработчики вернуться в промышленную автоматизацию. В помощь, желающим попробовать свои силы сегодня, разработана малогабаритная плата Plat_InO. 

 

   Опыт разработки электроники для кондитерских печей, промышленных смесителей, теплообменников и т.д. подсказывает, что первая проблема, с которой сталкивается разработчик сегодня, это привязка контроллера к промышленному стандарту 24В. Так сказать сопряжение микроконтроллера с внешним миром. Датчики оптические, емкостные, ультразвуковые, смесители и расходомеры, весы и интеллектуальные накопители  обмениваются сигналами напряжением 24 В. А питание современного микроконтроллера всего 3.3 В. Правда, контроллер допускает присутствие на выводах напряжения до5.5 В. Больше нельзя – транзисторы на кристалле микроконтроллера моментально выйдут из строя.     

 

   С линиями микроконтроллера настроенными на выход дело обстоит ещё хуже. Помимо низкого напряжения пропускаемый через них ток очень маленький и исчисляется миллиамперами. Да и максимальный допустимый ток через все линии микроконтроллера, а линий может быть больше ста, не должен превышать 150 миллиампер. Другими словами, с помощью вывода микроконтроллера поуправлять напрямую промышленным оборудованием не удастся. Сигнал необходимо усилить.

 

   Похожие проблемы с логическими матрицами. Они удобны для построения всевозможных устройств с «железной» логикой. Связать их с миром промышленных устройств так же проблематично.

   

   Итак, у автоматизатора промышленности должна быть возможность безболезненно подключить датчик и снять с него информацию, т.е. должен быть дискретный вход, рассчитанный на 24В. Уровень сигнал с такого входа необходимо понизить до уровня микроконтроллера. Желательно данный вход ещё и развязать гальванически, дабы не повредился «мозг» при коллизиях на внешних линиях.

   И обязательно должен быть дискретный выход, где всё наоборот. Низковольтный и слаботочный сигнал с выходной линии контроллера или матрицы должен быть усилен по напряжению до 24В и по току, ну скажем до 500 миллиампер.

 

   Используемый набор дискретных входов и выходов всегда разный, зависит от конкретного дела, от конкретной разработки. Поэтому, сделать универсальную плату сопряжения, с некоторым фиксированным набором входов и выходов, подходящую большинству разработчиков не представляется возможным.

 

   Выход из положения видится в универсальности канала. Другими словами на такой плате должен быть набор каналов, каждый из которых имел бы вход и выход. Тогда пользователь сам определит, какие каналы использовать в качестве дискретных входов, а какие в качестве выходов. Ну и конечно из недр универсального канала будет выходить линия для связи с «мозгом» - выводом микроконтроллера или логической матрицы.  

 

   Именно в таком ключе и разработана плата  Plat_InO.  Плата малогабаритная, с индикацией состояния выхода. Разводка разъема низковольтных логических сигналов привязана к отладочной плате DEO-Nano.

   

 

23 июля 2015 г.    Valeri            Источник:    http://www.deluce.ru

Источник: Сайт