Что такое ethernet-контроллер и зачем он нужен компьютеру?

Плоские контроллеры

Для плавного
регулирования поля возбуждения крупных генераторов и пуска в ход и
регулирования частоты вращения мощных электродвигателей необходимо иметь
большое количество ступеней. Применение кулачкового контроллера в таком случае
не целесообразно, так как повышение количества ступеней ведет к резкому
увеличению габаритов устройства.

Количество операций в
час при пуске и регулировании невелико (порядка 10 – 12 в час). Исходя из
этого, нет повышенных требований к контроллеру в отношении
износоустойчивости. В таком случае
широкое распространение получили плоские контроллеры.

Ниже на рисунке показан общий вид плоского контроллера для регулирования цепи возбуждения.

Имеющие форму призмы неподвижные контакты 1 закреплены на изоляционной плите 2 и являются основанием контроллера. Расположение неподвижных контактов по линии дает возможность иметь большее количество ступеней. При той же длине контроллера число ступеней можно увеличить путем добавления параллельного ряда контактов, сдвинутого относительно первого ряда. Число ступеней удваивается при сдвиге на пол шага. В траверсе 3 располагается щетка и изолируется от него. Нажатие осуществляется цилиндрической пружиной. Передача тока с контактной щетки 4 на выходной зажим осуществляется с помощью токосъемной шины 5 и токосъемной щетки. Контроллер может производить переключения одновременно в трех независимых цепях. С помощью двух винтов 6 может перемещаться траверса, приводимая в движение вспомогательным двигателем 7. При выполнении наладочных работ траверса может приводиться в движение вручную с помощью рукоятки 8. Траверса воздействует на конечные выключатели 9, которые останавливают двигатель, в конечных положениях. Для точной остановки контактов на желаемой позиции скорость контактов берется малой (5-7)·10-3 м/с, а двигатель должен иметь возможность торможения. Также плоский контроллер может иметь и ручной привод.

Между неподвижными и
подвижными контактами при размыкании появляется напряжение, равное падению
напряжения на ступени. Для избегания появления электрической дуги, допустимое
падение напряжения на ступени берется от 10 В (при токе 200 А) до 20 В (при
токе 100 А). Допустимое количество включений в час определяется износом
контактов и, как правило, не превышает 10 – 12. В случае, если напряжение на
ступени 40 В – 50 В, то применяют специальный контактор, который замыкает
соседние контакты во время перемещения щетки.

В случаях, когда необходимо производить коммутацию цепи при токах 100 А и с частотой включения превышающей 600 включений в час, применяют систему, состоящую из командоаппарата и контактора.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно ПЛК состоит из управляющего блока, модулей входов/выходов и модулей связи. Важнейшее место в составе любого ПЛК занимает процессорный модуль. К нему присоединяются модули расширения, источники питания, линии связи с дополнительным оборудованием. Кроме названных устройств, в состав контроллера могут входить и некоторые дополнительные устройства.

В соответствии с заданной программой логический микроконтроллер обрабатывает данные, поступающие с модулей входов, и отправляет управляющие команды на исполнительные механизмы, которые соединяются с ПЛК посредством модулей связи. ПЛК являются устройствами реального времени.

Понятное описание принципа действия контроллера представлено на следующем англоязычном видео:

ПЛК имеют ряд особенностей, отличающих их от прочих электронных приборов, применяемых в промышленности:

• микроконтроллера (однокристального компьютера), микросхемы предназначенной для управления электронными устройствами, областью применения ПЛК обычно являются автоматизированные процессы промышленного производства, в контексте производственного предприятия;

• компьютеров, ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов в противовес слабым возможностям ввода-вывода управления (клавиатура, мышь, монитор и т. п.);

• встраиваемых систем — ПЛК устанавливается отдельно от управляемого при его помощи оборудования.

В данном видео демонстируется управление станком резки металла посредством ПЛК:

Типы контроллеров

Игровой контроллер — нужен для игр в качестве устройства ввода информации. Контроллер такого вида обычно соединяется с игровым устройством (приставка, ноутбук, компьютер, любое другое устройство). Другими словами, это пульт управления, джойстик. Он может быть в виде:
- руля;
- рычага;
- специальной клавиатуры;
- танцевальной платформы;
- микрофона;
- штурвала;
- педалей;
- пистолета и т. п.
Промышленный (служит для автоматизации техпроцессов в промышленной отрасли). Составной его частью является программируемый логический контроллер, который выполняет те же функции. К таким контроллерам предъявляются следующие требования: он должен быть высоконадежным, специально для работы в тяжелой промышленности. Этот вид предусматривает такие подвиды, как программируемые и встроенные контроллеры (они работают непосредственно в устройстве, которое подлежит тому или иному контролю). Стоит отметить, что иногда этот тип контроллеров используется для наладки инженерно-технических установок зданий промышленных предприятий – отопление, освещение, вентиляция и прочее.
Контроллер прерываний (это микросхема или блок, встроенный в процессор, который отвечает за обработку запросов прерываний работы различных устройств).
Контроллер домена — устройство, которое контролирует компьютерную сеть – сервер. Такие контроллеры хранят каталоги данных, проверяют их подлинность, производят поиск внутри каталогов и управляют взаимодействием пользователей в игре. В разных операционных системах применяются разные котроллеры.
Микроконтроллер (для управления электронными устройствами). В микроконтроллер закладывается программа, которая управляет различными электронными устройствами и осуществляет взаимодействие между ними. Микроконтроллеры можно встретить не только в компьютере, но даже в различных бытовых предметах, будь то телевизор, холодильник или кофемашина.
Системный (отвечает за организацию взаимодействия оперативной памяти и процессора).
Контроллер памяти – микросхема, которая отвечает за поток данных оперативной памяти. Этот элемент может существовать сам по себе, а может быть включен в более сложный комплекс, например, в микропроцессор или чипсет (набор микросхем) для уменьшения задержки доступа к памяти компьютера.

Все перечисленные выше виды контроллеров так или иначе используются в компьютерной технике. В самом же компьютере стоит много разных контроллеров. Это необходимо для слаженной работы системы. Этот элемент выполняет управление компьютером в целом, отвечает за приём и передачу информации тем или иным устройством, находящимся в системном блоке компьютера.

Структура и устройство ПЛК

Контроллер можно образно предоставить в формате мини-компьютера, но очень компактного и с особенностями. ПЛК, как и ПК, состоят из оперативной памяти, процессора, вспомогательного периферийного оборудования. Однако, дело еще и в том, что промышленные контроллеры должны выполнять не только расчетные задачи, как ПК, но и заниматься сбором информации от массы устройств – это датчики, сенсоры. Также контроллер и выдают сигналы в цепи.

Сейчас выпускаются контроллеры в различных форм-факторах. Это:

Устройство типа «всё в одном». В одном корпусе объединен процессор, память, выходы/входы;
Распределенные решения – процессорный модуль с обвязкой сделан в виде отдельного блока, а по шине или через интерфейсы подключатся модули для вывода и ввода.

Первые модели встречаются очень часто, однако, они рассчитаны на эксплуатацию в малых объектах и системах, где нужно обрабатывать малое количество сигналов.

Второй вид контроллеров используют в промышленности гораздо шире – производства с полнофункциональными АСУ требуют значительно большего числа сигналов, которые требуется обрабатывать. Если производство масштабное, то удобнее разнести модули вводы вывода по территории с объединением в единую сеть, которая подчиняется отдельному логическому контроллеру. Такие сети называют полевыми сетями или fieldbus. К этой седи подключаются датчики, исполнительные системы, которые являются интеллектуальными, так как имеют эту возможность.

Существует масса видов полевых сетей. Стандарт IEC61158 (МЭК61158) включает в себя 8 видов сетей. А до введения этого стандарта каждый производитель придумывал и использовал свою полевую сеть.

В структуре ПЛК имеется базовые компоненты:

Модуль процессора;
Блок питания;
Модули для ввода/вывода.

Процессорный модуль оснащен встроенной памятью. Имеются разъемы для программатора, удаленных устройств, для подключения к сетям. Питание реализовано в виде отдельного блока. Модули могут быть дискретными либо аналоговыми.

В зависимости от того, сколько каналов для ввода и вывода и какой тип процессора, модули ввод/вывод могут быть установлены на одном шасси с ЦП или на нескольких. До конца 80-х годов модули для ввода и вывода данных располагались отдельно от процессора. В стандартном контроллере современного типа модуль входов и выходов находится на одном шасси с микропроцессором. Некоторые ПЛК позволяют устанавливать более одного микропроцессора.

Модели меньших размеров очень часто предназначены под DIN-рейку. Самые компактные микро или даже нано устройства имеют всю систему, включая адаптер питания и систему ввода/вывода в одном корпусе. Микро-контроллеры иногда оборудуются встроенными панелями для настройки и мониторинга. Большинство микро-решений имеют определенное количество каналов входов/выходов и увеличить их не возможно. Как пример — плата ардуино

Тестирование

Для тестирования карты стоит придерживаться инструкции:

Переход в «Пуск».
Выбор сети и интернета.
Управление сетями.
Изменения адаптера.
Управление подключением.
Выбор локальной сети и перехода в свойства.
Настройка адаптера.
Вкладка «Дополнительно».
Скорость.
Карта подключения.
«ОК».

Также существуют программы для проверки связи. FurMark — это хороший инструмент, чтобы в режиме реального времени провести тестирование. К сожалению, программа доступна с английским интерфейсом, но в управлении легко разобраться.

Стресс тест проводится после предварительной настройки. Указываются параметры задержки, стоит выбрать разрешение. В нижней части окна есть кнопка «тест», останется дождаться результатов. После проверки пользователю показана норма, отклонения (если есть).

Важно! Speccy — это более серьезный уровень тестирования сетевой карты и других комплектующих компьютера. Определяется взаимосвязь между устройствами

Таким образом можно узнать про связь адаптера с материнской платой.

Файл-установщик занимает на ноутбуке, компьютере чуть более 3 МБ. Как в предыдущем случае, используется английский интерфейс и необходимо следовать инструкции. Сначала надо выбрать option, указать разрешение, тип карты. В нижней части экрана предусмотрена кнопка Ок. Далее происходит тестирование железа.

System Information Viewer — это современный инструмент для проверки информации о сетевой карте. Он позволяет узнавать состояние всех датчиков и жесткого диска. Анализируется пропускная способность входящих, исходящих пакетов.

Пользователи привыкли доверять сервису Windows Sysinternals Suite, и на это есть веские причины:

удобный интерфейс;
быстрая настройка;
проверка пропускной способности;
подсказки по исправлению ошибок.

Для работы создается новый проект, и далее необходимо выбрать интересующие пункты. В данном случае стоит поставить галочку напротив сетевого подключения. Проверка в среднем занимает 5 минут и затем открыта подробная статистика.

Выше рассмотрен Ethernet контроллер, за что отвечает, понятие типы. Указаны инструкции по обновлению адаптера, поиску пакета данных. Также рассмотрена процедура тестирования карты.

Сравнение контроллеров MPPT и PWM (ШИМ)

В солнечных и ветровых установках по производству электрической энергии используются два вида контроллеров, это МРРТ, о которых было написано выше и PWM (ШИМ) котроллеры.

ШИМ аппараты являются более дешевыми устройствами, принцип действия которых основан на использовании широтно-импульсной модуляции. Устройства данного типа подразделяются на шунтовые и последовательные.

Для того, чтобы выбрать наиболее подходящий для конкретной системы, нужно их сравнить, чтобы изучить достоинства и недостатки каждого типа подобных устройств.

Достоинства устройств разного типа:

МРРТ контроллеры.

Возможность использования в различных системах, различающихся по источнику получения энергии (солнечные, ветровые, комбинированные системы)
Высокий КПД.
Создание оптимальных условий работы для аккумуляторных батарей позволяет продлить сроки их эксплуатации.
Высокое напряжение на входе позволяет уменьшить сечение кабелей и проводов, используемых для соединения элементов системы или увеличить расстояние от источника энергии до контроллера.
Использование устройств данного типа позволяют увеличить эффективность использования солнечных батарей, что обусловлено возможностью заряда аккумуляторов при низкой освещённости.

PWM контроллеры.

Низкая стоимость.
Последовательные модели: позволяют использовать одновременно различные источники энергии и создают низкий нагрев во время регулирования;
Шунтовые модели: незначительные потери мощности в процессе работы, слабые электромагнитные помехи и низкий уровень падения напряжения в ключах.

Недостатки устройств разного типа:

МРРТ контроллеры.

Высокая стоимость.
Более сложная технология, в равнении с аналогами.

PWM контроллеры.

Последовательные модели: при полном заряде источник энергии отключается, значительные потери в последовательных ключах, электромагнитные помехи.
Шунтовые модели: значительный нагрев во время работы, невозможность использования с иными источниками энергии, кроме солнечных панелей.

Подбор драйвера

В ряде случаев интернет контроллер нуждается в обновлении драйвера. Однако многое зависит от ситуации. Пользователи разыскивают обновления для ноутбука со встроенным адаптером, либо под стационарный компьютер.

Если ноутбук со встроенным сетевым адаптером

На ноутбуках обновление драйвера осуществляется по инструкции:

Переход на сайт tp-link.com.
Поиск драйвера.
«Мой компьютер».
Выбор свойств.
«Диспетчер устройств».
Поиск оборудования.
Обновления драйвера.

В ноутбуке адаптер может указываться под любым именем. Устройство должно быть рабочим и, если свойства не открываются, значит стоит провести диагностику.

Поиск LAN драйвера для стационарного компьютера

На стационарном компьютере можно просмотреть драйвер через центр обновления. Подробная инструкция:

«Пуск».
«Выбор параметров».
Вкладка «Обновления и безопасность».
«Центр обновления Windows».

В окне показана проверка, необходимо включить поиск драйвера. Если установлена связь с интернетом, скачивание нового пакета данных не отнимет много времени.

Если у вас PCI, или USB сетевая карта

Когда используется PCI, или USB сетевая карта, то обновление происходит через диспетчер устройств. Рекомендуемая инструкция:

«Пуск».
«Поиск компьютера».
Вызов свойств.
«Диспетчер устройств».
Открытие команды.
Надпись: devmgmt.msc.
Отображение других устройств.
Переход в сетевой контроллер.
Контекстное меню.
Выбор свойств.
Вкладка «Драйвер».
Кнопка «Обновить».
Автоматический поиск.
Определить место сохранения файлов.

USB интернет контроллер иногда не имеет название. При переходе в свойства показана более подробная информация.

Что делать, если сетевой контроллер не работает?

Если же диска с драйверами под рукой нет (например, когда вы покупаете ПК ручной сборки с рук), можно воспользоваться загрузкой драйвера непосредственно с официального сайта производителя такого оборудования.

А вот определить тип контроллера можно непосредственно в операционной системе, используя для этого «Диспетчер устройств», в котором для выбранного устройства нужно перейти к свойствам, а на вкладке сведений отобразить показ ID-оборудования, хотя нужно это далеко не всегда. Например, если вам требуется драйвер сетевого контроллера для Acer-ноутбуков, совершенно необязательно искать его на сайте производителя. Для начала можно воспользоваться какой-нибудь автоматизированной программой вроде Driver Booster, которая без вашего участия определит устройство и установит для него самый свежий драйвер.

Если это не поможет, по идентификаторам VEN и DEV, определенным в «Диспетчере устройств», задайте поиск драйвера в интернете, скачайте его и установите самостоятельно (из EXE-файла). Если драйвер будет загружен в виде файла INF, установите его через меню ПКМ. В случае появления ошибки задействуйте обновление драйвера в «Диспетчере устройств» и укажите системе местоположение скачанного файла.

Что такое контроллер управления?

Само слово контролер, буквально обозначает управление. Устройство, называемое контроллер, буквально означает — устройство, предназначенное для управления, чем либо.

Самым простым и понятным примером контроллер компьютера, который управляет внешними устройствами клавиатурой и мышью компьютера.

Чтобы был понятен спектр охватываемых приборов и устройств, именуемых контроллеры, приведу более сложный пример — контроллеры ControlLogix. Эта система на базе одного автономного контроллера и модулями ввода/вывода позволяет осуществлять дискретное управление постоянными процессами, управление приводами, сервоприводами в самых различных комбинациях.

Используются программируемые контроллеры для автоматического контролирования работы машин, процессов упаковки, автоматизации зданий и конвейеров, управления освещением зданий и систем безопасности.

Еще один пример, это контролер умного дома. Это базовое устройство для работы данной системы. Без контроллеров управления не обходится ни одна система «умный дом». К входам контроллера «умного дома» подключаются различные датчики (утечки воды, наличие газа, дыма, датчики движения и т.д.). К выходам прибора подключаются сервоприводы и реле управления, которые в автоматическом режиме могут отключить газ, воду, регулировать и управлять светом дома.

Определение

Невозможно дать единого определения термина «контроллер», поскольку этим термином называют самые различные устройства. Если мы обратимся к Википедии, то в ней представлено несколько значений этого слова, среди которых следующие:

— контроллер прерываний (микросхема или встроенный блок процессора, отвечающий за возможность обработки запросов на прерывание от разных устройств);

— микроконтроллер (микросхема, управляющая электронными устройствами);

— контроллер электрического двигателя (многоступенчатый, многоцепной коммутационный аппарат с ручным управлением);

— промышленный контроллер (управляющее устройство, применяемое в промышленности и других отраслях для автоматизации технологических процессов);

— программируемый логический контроллер (ПЛК) (промышленный контроллер, предназначенный для выполнения логических операций, т.е. операций алгебры логики)

В данной статье будут рассматриваться контроллеры, применяемые в системах автоматизации, в частности программируемые логические контроллеры.

Контроллером в системах автоматизации называют устройство, выполняющее управление физическими процессами по записанному в него алгоритму, с использованием информации, получаемой от датчиков и выводимой в исполнительные устройства.

Программируемый логический контроллер — это микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами (например, системы управления микроклиматом). Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.

Классификация ПЛК

Существует большое количество параметров, по которым классифицируют ПЛК.

моноблочные;
модульные;
распределенные;
универсальные.

нано-ПЛК, с числом каналов менее 16;
микро-ПЛК (16…100 каналов);
средние (100…500 каналов);
большие, с числом каналов более 500.

ПЛК могут программироваться с:

лицевой панели устройства;
помощью переносного программатора;
использованием компьютера.

стоечный;
настенный;
панельный (устанавливаются на дверку шкафа или специальную панель);
на DIN-рейке (установка внутри шкафа).

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Входы и выходы

В любом контроллере реализованы входы трех типов – дискретные, аналоговые, специальные.

Дискретный вход

Один вход может принять только один сигнал и он будет бинарным. Вход может быть либо включенным, либо выключенным. Один вход — это 1 бит. К этому входу подключают соответствующее оборудование.

Если состояние приборов не удается описать в 1 бит, тогда для работы такого оборудования применяют несколько дискретных входов.

Системное ПО обязательно оснащено драйвером. Он считает физические значения каждого входа в ОЗУ. За счет этого программистам нет нужды понимать, как устроен контролер внутри. Дискретный вход – биты, которые можно читать и изменять из оперативной памяти устройства.

Аналоговый вход

Электрический аналоговый сигнал — это уровень напряжения или тока, соответствующий определенным физическим величинам. Это может быть значение температуры, давления, веса, положения, скорости перемещения, частоты оборотов. Так как ПЛК – это прежде всего вычислительный прибор, то аналоговый сигнал переводится в цифровой. Получается дискретная переменная.

Специальный вход

Обыкновенные входы способны удовлетворить практически все нужды. Необходимость в в спец. входах появляется при трудностях в обработке сигналов.

ПЛК оснащены специализированными входами, позволяющие измерять длительность, фиксировать фронты, подсчитывать импульсы. К примеру, для определения положения валов, используют датчики, способные выдавать импульсы на один оборот. Частота может быть очень высокой. Даже на мощных процессорах процесс занимает много времени. В таких ситуациях и нужны спец. входы, способные первично обрабатывать информацию.

Второй тип таких входов – это входы, которые могут мгновенно запускать команды пользователей с прерываниями на выполнения основного ПО.

Дискретный выход

С одним выходом можно коммутировать только один сигнал. В качестве нагрузки на выходы могут использоваться различные исполнительные устройства.

Обще устройство контроллеров управления

Рассмотрим обще устройство контроллеров управления. Это поможет, на базовом уровне, понять суть их применения и использования в различных системах.

У любого контроллера есть клеммы входа и выхода. Также у контроллеров управления есть клеммы для подключения внешних интерфейсов. Интерфейсы позволяют контролеру получать и передавать сигналы на различные устройства. Существуют сетевые и коммуникационные интерфейсы.

Например, интерфейс USB позволяет менять прошивку контроллера. Сетевой Ethernet позволяет подключить устройство к сети Интернет и мобильному приложению. Интерфейсы промышленных контроллеров (например, Allen-Bradley) поддерживают промышленные сети (DeviceNet, ProfiBus, Ethernet, ControlNet, DH485 и т.п.).

Базовыми элементами любого контроллера являются входы и выходы устройства. На входы поступают информационные сигналы для дальнейшей обработки. На выходы контроллер сам подает сигнал, который чем-либо управляет.

Например, на вход контроллера поступает сигнал с датчика температуры воздуха. На выход подключаем управление работой кондиционера, включение которого зависит от датчика температуры воздуха.

Или еще пример, на вход подключаем датчик движения, на выход — управление освещением, которое включает/выключает освещение по сигналу датчика.

Как выбрать подходящий драйвер

Если речь идет о том, как выбрать подходящий файл на сайте для скачивания, то достаточно воспользоваться онлайн-проверкой совместимости устройства с выбранным драйвером. Эта функция оградит вас от длительного подбора и «примерки» драйверов.

Что касается ситуации, когда драйвера уже были скачаны, но из-за обилия файлов в папках возникла путаница и теперь непонятно, для каких устройств предполагались драйвера? Вся сложность в том, что простому обывателю без специального образования, очень сложно ориентироваться в компьютерном языке. Зачастую скачанные файлы могут иметь имя, состоящее из нескольких букв и цифр, которые не вызывают никаких ассоциаций. Для этого нужно провести несложную процедуру, состоящую из двух этапов.

1 этап:

Запускаем диспетчер устройств, который находится в меню «Пуск».
Перед нами открывается список устройств, некоторые из них будут помечены значком желтого цвета. Это дает нам знать о том, что на выделенное устройство не установлен драйвер.
Наводим курсор на подсвеченное устройство и вызываем контекстное меню с помощью правой кнопки мыши. В появившемся списке выбираем пункт «Сведения».
Во вкладке, которая откроется после выбора, кликаем левой клавишей мышки на «ИД оборудования». На экране появится строка подобного содержания: PCI\VEN_10DE&DEV_0A34&SUBSYS_20361043&REV_A2. Данные будут отличаться для разных устройств и операционных систем.
Показатели VEN и DEV помогут нам определить полное название модели устройства и его производителя.

2 этап:

Находим тематический форум в сети, выбираем нужный раздел, и оставляем данные VEN и DEV на рассмотрение программистов, которые смогут помочь докопаться до истины.
«Гуглим» все те же VEN и DEV, пытаясь найти совпадения.

https://youtube.com/watch?v=yyJSZ92VEaE

После получения всей интересующей информации, то есть, узнав производителя и модель устройства, находим драйвер и изучаем его свойства. Делается это с помощью контекстного меню, которое вызываем, наведя мышь на объект и нажав ее правую кнопке. Определившись с парами драйверов и устройств, можно приступать к установке по схемам, описанным выше.