Структурная схема и комплектность промышленного контроллера. Применение компьютеров в системах управления технологическим оборудованием. Элементы системной платы компьютера. Интегральные схемы электронной памяти. Тактирование работы МК и магистралей.
Аннотация к работе
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСИС»Повышение надежности, быстродействия и функциональной насыщенности, а также уменьшение габаритов современной вычислительной техники и потребляемой ею электроэнергии привело к широкому ее использованию для управления сложными технологическими объектами с большим количеством датчиков физических величин и управляемых агрегатов [1]. Во-первых, возникает необходимость оснащения компьютеров специальными дополнительными устройствами, позволяющими подключать к ним технологическое оборудование и соответствующим образом преобразовывать сигналы, как поступающие на компьютер, так и вырабатываемые компьютером для управления технологическими объектами. Во-вторых, в большинстве случаев однажды настроенный компьютер на управление конкретным технологическим объектом длительное время не требует вмешательства оператора, а поэтому нет необходимости иметь такие компоненты, как дисплей и клавиатуру, приводы дисков и сами диски. В-третьих, принцип управления из единого центра (от одного компьютера) подразумевает наличие общего алгоритма управления, что отрицательно может сказаться в процессе модернизации отдельных составляющих технологического оборудования при непрерывном технологическом процессе. Микроконтроллер включал как основные элементы системной платы компьютера, так и устройств ее сопряжения с технологическим оборудованием: микропроцессор, генератор тактовых импульсов, постоянное и оперативное запоминающие устройства, порты ввода/вывода информации, таймеры, аналогово-цифровые и цифроаналоговые преобразователи, каналы широтно-импульсной модуляции сигналов и т.д.Микроконтроллер (МК) представляет собой большую интегральную схему (БИС), собранную на одном полупроводниковом кристалле и объединяющую основные функциональные блоки, позволяющие производить сбор и обработку информации о текущем состоянии технологического оборудования с последующей выработкой сигналов. В нее входят следующие устройства: генератор тактовых импульсов (ГТИ), предназначенный для формирования многофазной последовательности импульсов, обеспечивающих тактирование работы МК и внешних магистралей; центральный процессор (ЦП), обеспечивающий выполнение основных логических и арифметических операций над информацией, характеризующей текущее состояние технологического оборудования, с последующей выработкой управляющих сигналов на базе заранее разработанного алгоритма управления; аналого-цифровой преобразователь (АЦП), преобразующий аналоговые электрические сигналы, поступающие с соответствующих датчиков физических величин технологического оборудования, в цифровую форму; каналы широтно-импульсной модуляции (К ШИМ), позволяющие осуществлять плавное изменение напряжения или тока на нагрузке, за счет подачи на нее последовательности импульсов с различной частотой и длительностью.Составить программу управления в символах двоичной системы счисления (в машинных кодах) чрезвычайно сложно. Составление же программы управления на языке высокого уровня приводит к резкому увеличению объема памяти и к значительному понижению быстродействия МК. Для облегчения работы программиста, уменьшения объема транслятора и повышения быстродействия МК применяют упрощенный язык программирования Ассемблер. Ассемблер - это упрощенный язык программирования, в котором группам команд с одним целевым назначением присваивается единый символ - мнемокод, а числа задаются в шестнадцатеричной системе счисления (ШСС). Метка обеспечивает ссылку на команду из других мест программы при выполнении операций условных и безусловных переходов.Отличия заключены в составе периферийного оборудования, отсутствуют видеоплата, средства ручного ввода и дисковая подсистема. К аппаратным средствам относятся: покупная плата ПК с установленными на ней МК типа 80С167, интегральными схемами дополнительных ОЗУ и ПЗУ, программатором для записи кодов в ПЗУ, супервизором питания и приемными частями разъемов для подключения к ПК технологических объектов (приложение 2); В распределенных системах модули или даже отдельные входы-выходы, образующие единую систему управления, могут быть разнесены на значительные расстояния. В этом случае модули ввода-вывода имеют собственные микропроцессоры, выполняющие необходимую предварительную обработку данных. Модуль центрального процессора имеет выделенную скоростную магистраль данных для работы с памятью и отдельную магистраль (сеть) для общения с модулями ввода-вывода.До запуска отладчика должен быть подключен контроллер и нажата кнопка RESET на контроллере. Для ознакомительной работы с пакетом без контроллера можно на запрос системы нажать клавишу ESC. Для доступа к контекстной подсказке в любом режиме работы с отладчиком, следует нажать клавишу F1 [6].