Часть1 (Рябов В.Т. - Комплексная разработка механических, электронных и программных компонентов ТО), страница 6

1.14. Здесь использован однокристальныймикроконтроллер К1816ВЕ51 с ОЗУ в 128 байт и РПЗУ в 4КБ. Конечно, ОЗУ очень мало, несколько программ управления придетсяразместить в РПЗУ и отказаться от оперативного перепрограммирования, но все остальные функции можно оставить даже втаком минимальном аппаратном исполнении. Сигналы с датчиков приходят в портР0, с порта Р1 снимаются сигналы на формирователь команд ФК, к порту Р2 подключен пульт управления, а микроконтроллер осуществляет его анализ и индикацию.К входам С1 и С2 подключен кварцевый резонатор, обеспечивающий стабильную работу внутреннего тактового генератора.***Рис. 1.14Как видно из рассмотренного материала, для САУ робота перегрузки кине-20скопов мы предложили 8 принципиально различных вариантов аппаратной реализации, применявшихся ранее и применяемых в настоящее время.

Могли бы и далее рассматривать перспективные варианты, например, САУ на программируемых логических контроллерах ПЛК,САУ на универсальных контроллерах клона РС или промышленных компьютерах и т.д.Сдерживает нашу фантазию только не достаточное знание элементной базы. Каждыйвариант может реализовать различные целевые функции по реализации рабочего цикла, сервисные функции, направленные на наилучшую организацию целевой функции и функциикоррекции цели.По реакции на входные воздействия система управления может представлять из себякомбинационную логическую схему КЛС либо последовательностную схему, когда выходопределен не только входными сигналами, но и прошлым состоянием системы.Описать работу САУ можно циклограммой, если она реализует синхронные циклыуправления, автоматным графом либо блок-схемой алгоритма управления.Задача инженера-механика уже на первых этапах определить функции и элементнуюбазу САУ проектируемой машины или системы машин, с тем, чтобы заложить в ее структурно-компоновочное решение возможности полной реализации этих функций.Вопросы к экзамену.1.

Вариантность построения САУ роботом: механические, пневмомеханические иэлектро-пневмо-механические САУ. Реализуемые функции, методы описания работы.2. САУ на жесткой логике (контактно-релейные САУ). Реализуемые функции, методы описания работы.3. САУ со штекерной панелью. Реализуемые функции, методы описания работы.4. САУ с памятью. Реализуемые функции, методы описания работы.5.

Микропроцессорные САУ. Реализуемые функции, методы описания работы.6. Программное обеспечение микропроцессорной САУ для управления роботом.7. САУ на однокристальных микроконтроллерах.Функции, методы описания работы.8. Обзор способов описания работы САУ.1.2. Этапы внедрения вычислительной и микропроцессорной техникив системы автоматического управления технологическим оборудованием1. Период эпизодического применения, машина - дом. Созданные в сороковых годахпрошлого столетия, первые ламповые вычислительные машины были громоздки, ненадежны,потребляли много энергии и, что вполне естественно, применялись для целей управлениялишь эпизодически, только для уникальных объектов, таких, как атомные электростанции ит.

п. Да и применялись ЭВМ скорее для контроля за действиями локальной автоматики и задействиями оператора и непосредственно объектом не управляли. Появился даже специальный термин - управление "off line". Но даже первые, подчас неуклюжие, попытки обрабатывать информацию для целей управления техническими объектами, показали перспективностьи эффективность этого направления. По времени реакции на событие оператор не мог соперничать с ЭВМ и все дело было только в повышении надежности и снижении стоимости и габаритов.2. Период серийного применения.

Машина - шкаф. 50-е…60-е годы ознаменовалисьсозданием ЭВМ на дискретных полупроводниковых приборах и появлением памяти на ферритовых кольцах, вычислительная машина из отдельного здания перебралась в шкаф или впару столов. В это время создаются первые специализированные управляющие вычислительные машины, т.

е. машины, созданные не для проведения числовых расчетов, а для обработкиинформации с объекта управления и выработки управляющих воздействий. За рубежом фирма DEC разработала и выпустила управляющую ЭВМ PDP-8, в СССР появился ее аналог -21"Электроника 100-И". В это была заложена и реализована идея шинной организации вычислительной машины, идея свероперативной памяти (по сути - регистров общего назначениябудущего микропроцессора).

Начали серийно выпускаться ЭВМ "Киев-67" и "Киев-70",предназначенные специально для управления оборудованием электронных технологий. В1971 г. мы использовали такую машину для управления системой отклонения мощным электронным пучком, способным проводить поверхностную обработку материалов.3. Период массового применения. Одноплатная ЭВМ. В конце 60-х - начале 70-хгодов появились большие интегральные схемы БИС. В 1974 г. фирмой Intel был изготовленпервый "настоящий" микропроцессор 8080, в котором были заложены основы микропроцессорной архитектуры: набор регистров, типовая система команд, векторные прерывания, прямой доступ в память. За рубежом и чуть позже в Советском Союзе были запущены в серийное производство одноплатные ЭВМ.

Это LSI-11 фирмы DEC, «Электроника-60М», «Электроника МС1201.02 и др., появилась гамма новых микропроцессоров. Микропроцессоры серии К1801ВМ1 и его модификации аккумулировали в себе все последние достижения тоговремени: 16-и разрядная шина данных, набор из 8-и универсальных 16-и разрядных регистров общего назначения из которых каждый мог исполнять роль счетчика команд.

Мощнаясистема команд с многообразием средств адресации позволяли эффективно использовать адресное пространство и размещать коды команд и критичные данные в РПЗУ или энергонезависимом ОЗУ, так, что при выключении питания управляющая программа не пропадала ипрактически на требовала перезагрузки. Это был период накопления и реализации опыта разработки аппаратной и программной части САУ.Были запущены в серийное производство первые специализированные управляющиеконтроллеры, объединившие в себе вычислительное ядро на основе какой либо одноплатнойЭВМ и комплектуемое по требованиям заказчика устройство связи с объектом (УСО).Для нужд оборудования электронных технологий с начала 80-х годов серийно выпускались достаточно компактные контроллеры «Орион 3, 4, 5» и УТК-5, имевшие, по тогдашним меркам, развитый человеко-машинный интерфейс на основе клавиатуры и дисплея и набираемое пользователем из серийно выпускаемых плат УСО.

Каждая плата была рассчитанана прием и выдачу стандартизированных дискретных и аналоговых сигналов контроля иуправления с программной и аппаратной инициализацией работы (ДУ, ДК – дискретноеуправление, контроль, АУ, АК - аналоговое управление, контроль).4. Период распределенных САУ. Однокристальная ЭВМ или микроконтроллер. В начале 80 годов были разработаны и серийно выпущены БИС и СБИС, содержащие на одномкристалле законченное вычислительное ядро САУ и элементарные средства связи с объектом.

Фирмой Intel были выпущены семейства MCS-48, MCS-49 и, наконец, семейство MCS51, ставшее в некотором роде эталоном универсального восьмиразрядного микроконтроллера. Микроконтроллеры этого семейства, стоящие несколько долларов за корпус, выпускаютсяи используются в новых разработках САУ до сих пор. Позже мы подробно изучим такиемикроконтроллеры.Множество фирм подхватило это направление работ.

Так фирма Motorola выпустиламикроконтроллеры семейства МС68НС11, отличающиеся наличием аналогово-цифровогопреобразователя на кристалле и более развитой системой поддержки работы микроконтроллера в реальном времени. Микроконтроллер содержал на кристалле многоканальный программируемый таймер, в более поздних разработках фирмы эта система заслуженно получила название процессор реального времени.В этот период на рынке появилась гамма различных управляющих контроллеров исредств их адаптации под конкретные требования оборудования:− универсальные отладочные комплекты на основе различных микроконтроллеров, содержащие вычислительное ядро, средства его подключения к управляющей сети и инст-22рументальной ЭВМ для оперативного программирования, УСО и монтажную панель, позволяющие оперативно создавать компактные встроенные в объект системы его энергообеспечения и управления;− специализированные интегрированные встроенные контроллеры, на которых в одномустройстве совмещались вычислительное ядро, УСО и система энергообеспечения объекта, как правило это локальные регуляторы, управляющие типовыми технологическимипроцессами (нагрев, регулируемый привод);− программируемые логические контроллеры ПЛК;− центральные и узловые контроллеры, основанные на архитектуре IBM PC и содержащиеодноплатное вычислительное ядро и набор комплектуемых заказчиком плат связи с объектом и плат энергообеспечения его элементов.Были разработаны архитектурные решения вычислительно-управляющих сетей, разработана общая концепция открытой архитектуры, применимая к широкому классу информационных технологий.5.

Период изобилия. По времени мы перешли в 21 век. Очень трудно делить современность на периоды, но все же следует назвать наше время назвать периодом эволюционного взрыва средств цифровых обработки информации и периодом изобилия. Далее мы будемподробно изучать и пытаться классифицировать появившиеся и постоянно появляющиеся нарынке средства обработки информации. Но их такое множество и все это так запылено рекламной шумихой и обещанием золотых гор и стопроцентной надежности, что только успевайследить.Вопросы к экзамену.1.

Этапы внедрения вычислительной и микропроцессорной техники в системыавтоматического управления технологическим оборудованием1.3. Микроконтроллер – основная структурная единица аппаратногообеспечения САУПодобно структуре технологической машины,рассмотренной нами во введении, развиПоследовательные Система ввода-выводаканалытая система автоматического управления строяитсиерархически,каквычислительноМикроконтроллер (МК)управляющая сеть. Выполнение общепринятыхВычислительноепринципов построения открытых сетевых сисядро (ВЯ)Человекотем придает гибкость системе в аппаратном и-машинныйпрограммном плане. Дает возможность наращиинтерфейсШина МКвать систему с минимальными изменениями, наАдаптер Устройство связикапливать опыт построения систем и широкосетис объектом (УСО)использовать его в новых разработках.