метод_к лаб раб по ПРССУ-от Егорова (методическое обеспечение от аспиранта Егорова Дмитрия Владиславовича), страница 9

Последовательность передачи кодов в данном режиме работы приведена в таблице 16.

Таблица 16.

18. Многопроцессорные системы и сети программируемых устройств управления.

Широкое внедрение микропроцессорной техники привело к тому, что современные управляющие программируемые микроконтроллеры (УПМК) по архитектуре представляют собой многопроцессорное устройство, в котором микропроцессору поручена реализация различных задач: регулирования, вычислений, обмена с периферийными модулями и устройствами программирования. Кроме того, микропроцессоры применяются в схемотехнических решениях отдельных модулей УПМК – АЦП, ЦАП, и т.д.

Наибольший эффект от применения УПМК для управления технологическими процессами в различных отраслях промышленности достигается при их объединении в сеть.

В
разделе 17 была рассмотрена методика программного управления микроконтроллером МКП-1 под управлением УВК ЭВМ. В качестве УВК ЭВМ применяются различные виды современных компьютеров. Все функции и режимы, которые могут задаваться микроконтроллеру, реализованы на УВК ЭВМ в виде сервисной управляющей программы. Топологическая схема соединения микроконтроллеров МКП-1 с центральной УВК ЭВМ показана на рис. 20, эта схема называется радиальным подключением, при котором УВК ЭВМ может устанавливать связь с любым микроконтроллером, но микроконтроллеры между собой установить связь не могут, всё управление производится программой, установленной в УВК ЭВМ.

Существуют сети с иерархической и неиерархической структурой. Входящие в сеть контроллеры по функциональному назначению подразделяются на ведущие и ведомые. В неиерархической структуре все контроллеры равноценны, а ведущим является тот, который осуществляет связь с другими контроллерами – ведомыми, связанными непосредственно друг с другом. В иерархической сети функции ведущего может выполнять ЭВМ, специализированный УПМК, а в некоторых случаях и один из контроллеров, входящих в сеть. Обмен информацией между ведомыми контроллерами в этом случае осуществляется через ведущий УПМК.

Широкое распространение получили два метода обмена информацией в сети:

• Метод «адресного запроса-ответа». Ведущий УПМК запрашивает определённый ведомый контроллер, который посылает ответ. В этом случае ведущий УПМК не модет запросить два контроллера одновременно. Сообщение ведущего УПМК состоит из четырёх частей: адреса ведомого УПМК, кода команды, данных, кода контроля программы.

• Метод «группового запроса». Ведущий УПМК посылает команду сразу группе ведомых контроллеров.

П
ередача информации в сетях в основном осуществляется либо волновым способом по коаксиальному кабелю, либо по электрической цепи, соединенной двухжильным проводом. Скорость передачи данных в сетях достигает 10 Мбод и более.

Одна из разновидностей сетей управляющих контроллеров показана на рис. 21.

Программируемые контроллеры являются эффективным средством управления технологическими объектами с ограниченным набором логических циклов управления. Контроллеры применимы для управления автономными объектами, но могут применяться и в качестве фрагментов системы управления ГПС, дополняя терминальные системы управления в части реализации логического управления.

19. Программное обеспечение сетей УПМК.

Каждый управляющий программируемый микроконтроллер, как уже описывалось в предыдущих разделах, имеет собственное базовое программное обеспечение, которое реализует все его функции: ввод программы, её трансляцию, исполнение, и управление интерфейсом связи с центральной ЭВМ.

Центральная ЭВМ в свою очередь, является специализированной вычислительной машиной, предназначенной для управления множеством подключенных к ней микроконтроллеров. Программное обеспечение центральной ЭВМ включает в себя базовую операционную систему, реализующую основные функции ЭВМ и специализированные программы, которые обеспечивают взаимодействие центральной ЭВМ с периферийными микроконтроллерами, а также реализуют удобное и комфортное управление системой с рабочего места оператора.

Специализированное программное обеспечение центральной УВК ЭВМ должно выполнять функции и удовлетворять следующим требованиям:

• Автоматическое тестирование системы, выявление неисправностей и информирование об этом оператора.

• Удобство работы оператора ЭВМ и управления системой контроллеров.

• Наглядное и полное отражение хода выполнения технологического процесса и работы каждого входящего в сеть микроконтроллера.

• Контроль работы любого из подключённых микроконтроллеров в отдельности.

• Останов работы, запуск в работу и изменение режима работы любого из подключённых микроконтроллеров.

• Считывание любой информации из любого из подключённых микроконтроллеров.

• Запись управляющей программы в любой подключённый микроконтроллер.

• Обнаружение сигнала запроса на передачу информации от любого микроконтроллера и приём этой информации.

• Отладка технологического процесса на любом производственном участке.

• Разработка управляющих программ для микроконтроллеров, их хранение и автоматизированная коррекция на ошибки.

• Моделирование и оптимизация управления технологическим процессом.

20. Зачётные контрольные вопросы.

1. Области применения и назначения микроконтроллера МКП-1.

2. Как организуется ввод информации в микроконтроллер. Клавиатура, дисплей микроконтроллера.

3. Принцип хранения информации в ЭНЗУ микроконтроллера.

4. Режимы работы микроконтроллера МКП-1, ин назначение.

5. Распределение информации на дисплее микроконтроллера, формат отображения информации в различных режимах.

6. Управление микроконтроллером МКП-1 в ручном режиме работы.

7. Методика ввода и просмотра программы в микроконтроллере МКП-1.

8. Методика отладки и проверки работы программы на микроконтроллере МКП-1.

9. Автоматическое исполнение программы микроконтроллером МКП-1. Особенности работы в автоматическом режиме. Прерывание автоматического режима и повторный запуск программы на исполнение.

10. Понятие счётчиков. Их назначение и размещение в физической памяти. Адресация счётчиков. Запись информации в счётчики, применяемые для этого команды.

11. Тестирование микроконтроллера. Понятие контрольной суммы. Команда вычисления контрольной суммы памяти. Применение этой команды.

12. Команда вывода информации на дисплей. Возможности и формат этой команды, её применение и особенности.

13. Команда выдержки времени, её формат и назначение, область применения.

14. Служебное ОЗУ микроконтроллера, физическое размещение в памяти, назначение, содержимое служебного ОЗУ.

15. Структура памяти микроконтроллера МКП-1.

16. Понятие исполнительной и управляющей программ, их назначение и выполняемые функции.

17. ЭНЗУ микроконтроллера МКП-1, модули, зоны, страницы памяти. Понятие регистров БА и СК, их назначение и физический смысл.

18. Регистры, БА, СК, БУ, УС, РРР. Их назначение и хранимая в них информация.

19. Адресное пространство микроконтроллера МКП-1. Его распределение.

20. «Бит условия». Его назначение и использование при составлении программ. Исходное состояние бита условия, в каких случаях бит условия принимает исходное значение. Что влияет на изменение значения бита условия?

21. Команды сравнения содержимого счетчика с числом. Форматы, назначение, применение.

22. Команды условных и безусловных переходов.

23. Организация подпрограмм. Команды, применяемые для написания программ с подпрограммами. Назначение подпрограмм.

24. Понятие линейных и нелинейных программ.

25. Организация циклических и ветвящихся программ, примеры их использования.

26. Регистры однобитной памяти, их назначение, использование и размещение в памяти микроконтроллера МКП-1.

27. Операции, выполняемые с регистрами однобитной памяти, применяемые команды. Поворот регистра, просмотр содержимого регистра. Адресация регистров однобитной памяти.

28. Порты микроконтроллера МКП-1, их виды и назначение.

29. Понятие нагрузок и датчиков. Согласование микроконтроллера МКП-1 с внешними устройствами. Что называется внешним устройством?

30. Адресация портов микроконтроллера.

31. Характеристики и параметры портов микроконтроллера МКП-1.

32. Прерывание программного управления от внешнего сигнала.

33. Характеристики дискретных сигналов. Характеристики сигналов ТТЛ, понятие фронта и среза сигнала.

34. Характеристики сигналов микроконтроллера МКП-1, их сравнительный анализ с характеристиками сигналов ТТЛ.

35. Команды непосредственного управления технологическим оборудованием.

36. Команды работы с портами микроконтроллера МКП-1.

37. Разновидности и классификация команд микроконтроллера МКП-1 по различным признакам.

38. Принципы задания программного управления. Преимущества и недостатки каждого метода.

39. Понятие закона управления. Описание программного управления по закону.

40. Понятие алгоритма, задающего программное управление. Описание программного управления по алгоритму. Особенности и возможности алгоритмического описания программного управления.

41. Понятие циклограммы. Зависимости, показываемые на циклограммах. Основные характеристики сигналов на циклограммах.

42. Правила составления циклограмм. Что отражает циклограмма?

43. Основные виды сигналов и графическое отражение процессов на циклограммах.

44. Отображение зависимостей на циклограммах. Управление по временным интервалам.

45. Отображение зависимостей на циклограммах. Зависимости одного процесса от нескольких и нескольких от одного.

46. Описание и составление программ для задания программного управления по циклограммам.

47. Основные правила циклограмм.

48. Структура производственных автоматизированных систем.

49. Виды кодирования управляющих сигналов по информационной составляющей.

50. Управление электроприводами и двухпозиционными роботами. Информационные виды применяемых сигналов.

51. Информационные виды применяемых сигналов для управления системами, совершающими цикл срабатывания.

52. Частотный управляющий сигнал, способы его формирования на микроконтроллере МКП-1 и область применения.

53. Принципы кодирования управляющего сигнала во времени для сложных объектов управления.

54. Основные характеристики микропроцессоров. Микропроцессор КР580ВМ80А и его параметры.

55. Понятия машинных циклов и машинных тактов.

56. Синхроимпульсы, способы их формирования и назначение для микропроцессорной системы.

57. Понятие шины адреса, её назначение и выполняемые функции.

58. Понятие шины данных, её назначение и выполняемые функции.

59. Понятие шины управления, её формирование, назначение и выполняемые функции.

60. Буферизация шин, назначение буферизирующих элементов и способы буферизации двунаправленных и однонаправленных шин.

61. Нагрузочная способность шин. Что подразумевается под этим понятием. Как можно увеличить нагрузочную способность и для чего это требуется?

62. Использование центральной ЭВМ для управления микроконтроллерами МКП-1.

63. Характеристики интерфейса связи микроконтроллера МКП-1 и центральной УВК ЭВМ.

64. Формат последовательной передачи данных между МКП-1 и центральной УВК ЭВМ.

65. Какие операции можно осуществить с центральной УВК ЭВМ?

66. Из каких этапов состоит режим обмена между МКП-1 и центральной УВК ЭВМ?

67. Каким образом устанавливается информационная взаимосвязь между микроконтроллером МКП-1 и УВК ЭВМ?

68. Параметры протокола связи между микроконтроллером МКП-1 и УВК ЭВМ?

69. Какие существуют режимы обмена между микроконтроллером МКП-1 и УВК ЭВМ, их реализация?

70. Программирование микроконтроллера МКП-1 на передачу данных в центральную УВК ЭВМ.

71. Радиальная топология сети микроконтроллеров МКП-1 и центральной УВК ЭВМ.

72. Понятие иерархической и неиерархической сетевых структур. Методы обмена информацией в сетях.

73. Общая структурная схема сети контроллеров.

74. Программное обеспечение центральной ЭВМ, его структура, функции, назначение, и требования к нему.

ЛИТЕРАТУРА

1. Веденов В.М., Сиротский А.А. Лабораторные работы по курсу «Системы автоматического программного управления технологическим оборудованием и промышленными роботами». Методические указания с заданиями для выполнения лабораторных работ по курсу «Системы автоматического управления» для студентов седьмого семестра. М, МГТУ МАМИ, 2000 г.

2. Смирнов А.Д. Архитектура вычислительных систем. М, Наука, ГРФМЛ, 1990 г.

3. Мнеян М.Г. Физические принципы работы ЭВМ. М, Просвещение, 1987 г.

4. Якубовский С.В. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. М, Радио и связь, 1990 г.

5. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М, Наука, ГРФМЛ, 1966 г.

6. Шарин Ю.С. и др. Проектирование элементов и систем автоматизированного производства. М, Машиностроение, 1995 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Валентин Михайлович Веденов,

Алексей Александрович Сиротский.

Системы автоматического программного управления технологическим оборудованием и промышленными роботами. Методические указания для выполнения лабораторных работ и изучения курса «Системы автоматического управления» для студентов седьмого семестра.

Подписано в печать Заказ Тираж

Усл. п.л. Уч.-изд. л.

Бумага типографская Формат 60х90/16.

Ротапринт МАМИ 105839, Москва, ул. Б.Семеновская, д. 38.

16