Гл5_07 (Раздаточный материал к курсовому проекту), страница 12

В случае аппаратной инициализации вызывалось прерывание, адрес вектора которого определялся перемычками на плате.Современные универсальные платы дискретного ввода вывода строят, как правило,на программируемых логических матрицах, программируя которые можно адаптироватьфункции платы под объект управления: изменять число каналов на вход и выход, задаватьаппаратную инициализацию по ряду каналов, программно задавать номер прерывания.Далее мы рассмотрим типовой пример такой платы.Помимо изученного нами универсального входа ДК (включено, выключено?) с аппаратной или программной инициализацией, существуют специализированные счетныевходы, аппаратно считающие число переключений без привлечения процессорной платы.Здесь внутри платы УСО конфигурируется счетчик, в регистрах которого и осуществляется счет.Рябов Владимир Тимофеевич.

Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru37Есть специализированные входы ДК для измерения частоты. Она может измерятьсяпрямым счетом исследуемых импульсов в течение заданного времени, например - секунды. Можно измерять длительность импульса, считая импульсы с известной частотой в течении периода исследуемого сигнала. Причем, все эти функции также выполняются модулем автономно без участия центрального процессора.Платы УСОДискретного ДискретногоДискретноговводаввода-выводавыводаC программнойC аппаратнойинициализацией инициализациейУниверсальныеплаты ДКСпециальныеплаты ДК:- счетчикиимпульсов- измерители:частоты,длительности,периода.Дискретного ианалоговогоАналогового Аналогового Аналоговогоконтроля иконтроля иконтроляуправления управленияуправленияУниверсальныеплаты ДУСпециальныеплаты ДУ:- формирователиимпульсов;- ШИМ и ФИМмодуляторы...................Разрядность: 8, 12, 16, 24-параллельное -поразрядное-дельта-сигмаМетод АЦ-преобразования:Рис.

5. 34. Классификация плат УСО для автоматизации технологического оборудованияВспомните счет импульсов и определение длительности импульса у микроконтроллеров семейства MCS-51 (гл. 3.2.В). Модули ДК выполняют эти функции сходным образом.Есть платы ДК, оборудованные специальными входами - декодерами для отсчета углов поворота, либо линейных перемещений. Эти платы рассчитаны для подключения к датчикам обратной связи, формирующим фазоимпульсный сигнал относительного перемещения.

Платы ДК со специальными входами оснащены средствами аппаратной инициализации обмена с помощью механизма прерываний или даже прямого доступа в память для ускорения процесса считывания информации.Платы дискретного управления помимо универсальных выходов ДУ (включить иливыключить), имеют специализированные выходы. Это формирователи импульсов заданной частоты или частоты и скважности, широтно-импульсные и фазоимпульсные модуляторы для управления мощностью в нагрузке, инверторы и ключевые многофазные схемыдля управления асинхронными или шаговыми двигателями. Все эти функции выполняются независимо от процессорной платы, необходимо лишь задать параметры выходногосигнала.Есть специализированные многокоординатные платы для управления следящимиприводами (сервоприводами), оборудованные каналами ДУ для управления двигателем иДК для подключения сигнала датчика обратной связи.Выходы и входы модулей дискретного ввода-вывода обычно гальванически развязаны от объекта управления.

Отсутствует оптронная развязка только у высокоинтегрированных универсальных плат из-за недостатка места на плате, неопределенностинаправления передачи или очень высокой частоты обмена. В этом случае нужно, при необходимости, подключать терминальные платы с оптронной развязкой. Такие платы илимодули с клеммными присоединителями также входят в состав плат УСО.Платы аналогового контроля и управления различаются количеством каналов обмена, разрядностью цифро-аналогового для АУ и аналого-цифрового для АК, преобразования. Следует отметить, что практически все платы АК и АУ оборудованы и простейшими каналами дискретного контроля и управления.Рябов Владимир Тимофеевич.

Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru38В платах аналогового контроля чаще всего используется метод поразрядного взвешивания и двенадцатиразрядное преобразование. Время преобразования здесь составляетобычно 10…20 мкс.Если требуются большие скорости преобразования, используют АЦП с параллельным преобразованием. Здесь типовой является уже десятиразрядность преобразователя.Наибольшей точностью обладают сигма-дельта преобразователи с разрядностью отшестнадцати и выше.

Но длительность преобразования возрастает уже до десятков миллисекунд и более.Многоканальность плат аналогового контроля обеспечивают обычно за счет коммутации каналов на один АЦП и их последовательной оцифровки, хотя, для повышениябыстродействия, используют и несколько АЦП на одной плате. Каждый канал цифроаналогового преобразования при выдаче ДУ имеет собственный ЦАП.На платах бывает обычно предусмотрена программная и аппаратная инициализацияначала преобразования. Аппаратная инициализация начала бывает:ƒ от внешнего инициирующего импульса;ƒ по завершению предыдущего преобразования;ƒ от встроенного в плату таймера, программно настраиваемого на заданный периодоцифровки сигнала.Обнаружение конца проводится также программно и аппаратно за счет вызова прерывания в конце преобразования.

Многие быстродействующие модули АЦП имеютвстроенную память, автоматически заполняемую без участия процессорного модуля. Такие модули, помимо прерываний, используют и прямой доступ в память для пересылкирезультатов преобразования процессорному модулю для их последующей обработки. Некоторые модули аналогового контроля имеют собственный процессор и могут программироваться на обработку результатов: фильтрация, спектральный анализ и т.п.Б.

Типовая плата дискретного контроля: функции, устройство и работаВ качестве примера рассмотрим плату дискретного контроля DI32-5, выпускаемуюфирмой Fastwel в форматах «АТ96 Евромеханика 3U», MicroPC и РС/104.Плата DI32-5 предназначена для считывания состояний дискретных или измерениячастотных сигналов с уровнями напряжений от 3.2 до 52 Вольт.

В модуле применена программируемая логическая матрица (FPGA), что позволяет изменять алгоритм обработкивходов (или схему) без изменения топологии.Базовый вариант модуля поставляется с кодом схемы “D0”. Возможны дополнительные «прошивки» программируемой логической матрицы с кодом “D1” и “D2”. Основные характеристики платы:ƒ 32 канала дискретного / частотного ввода, одно или двухпроводное подключениесигналов.ƒ Входные напряжения ± 3.2В ... ± 52В.ƒ Опто-изоляция вход-вход, вход-система - 1500 В.ƒ Программируемый анти-дребезг входов.ƒ Измерение частот по любому каналу.ƒ Формирование прерываний по событиям входов (спаду↓, фронту↑, спаду илифронту (↓↑)).ƒ Изолированный источник напряжения +12 V для «сухих» контактов ( изоляция1500 В)ƒ Пять линий прерываний (IRQ3…7).ƒ Один канал прямого доступа в память DMA (DRQ1/DACK1).ƒ Работа от -40°С до +85 °С.Рябов Владимир Тимофеевич.

Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru39Функциональная схема модуля представлена на рис. 5.35. Модуль включает блокформирования входов W, управляемый перемычками W12…W43, блок оптронных развязок Opt, встроенный источник+Di0W12Optдля питания цепей «сухих» кон-Di0тактов DC/DC, программируеFPGAмую логическую матрицу сРПЗУ (EPROM) и тактовый ге+Di31нератор на 50 МГц.Схема формирования од-Di31W43EPROM50 МГцного из тридцати двух входов+Vinпоказана на рис. 5.36. ПеремычкиDC/DC-VinW12… W43 позволяют органиРис.

5.35зовать входные линии дискретного контроля различным образом.+5VcДля первого положения перемычки(замкнуты точки 2 и 3, как показано на риR1...R4к FPGA+Di0...31сунке) проводится дискретный контроль наDA1пряжения на симметричной входной линии,-Di0...31подключенной к входам +Di0 и -Di0. Приэтом все входные линии могут быть гальваW12...43нически развязаны. Это наиболее помехозащищенный вариант организации входныхлиний контроля напряжения.

Контролируе+Vin1234мое напряжение вызывает ток через балластDC/DCный резистор R1 и светодиод оптопары DA1.-VinОткрывается фототранзистор оптопары ивывод «к FPGA» переключается из состояния логической единицы в ноль. Весь диапаРис. 5.36зон напряжений входного сигнала от 3,5 до52 В перекрывается за счет четырех номиналов сопротивлений R1…R4, которыми устанавливается ток в цепи и порог срабатывания канала. Это обеспечивают оптопары со стабилитроном, включенным параллельно со светодиодом, имеющие расширенный диапазонвходных токов в открытом состоянии.Для сокращения числа проводов при контроле напряжений, имеющих общую точку, можно от контрольной точки вести только один провод к выводу +Di0, а общую точкуприсоединить к выводу –Vin.