Гл1_06 (1031608), страница 5
Текст из файла (страница 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 оборудованиемРябов Владимир Тимофеевич.
Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru241.3. Микроконтроллер – основная структурная единица аппаратногообеспечения САУПодобно структуре технологической машины, рассмотренной нами во введении, развитая система автоматического управления строится иерархически, как вычислительноуправляющая сеть. Выполнение общепринятых принципов построения открытых сетевыхсистем придает гибкость системе в аппаратном и программном плане. Дает возможностьПоследовательные Система ввода-выводанаращивать систему с минимальными измеканалынениями, накапливать опыт построения сисМикроконтроллер (МК)тем и широко использовать его в новых разВычислительноеработках.
Позволяет заимствовать аппаратЧеловекоядро (ВЯ)ныеи программные решения сторонних про-машинныйизводителей.интерфейсШина МКОсновной структурной единицей апАдаптер Устройство связипаратного построения САУ является микросетис объектом (УСО)контроллер (МК) (рис. 1.15). Его назначение– обработка поступающей информации и выАК ДК АУ ДУдача управляющих воздействий для реализаПреобразователиции всей совокупности возложенных на САУМКэнергетическихфункций.
В состав развитого микроконтролпотоковлера входит вычислительное ядро (ВЯ), непосредственно обрабатывающее поступаюДатчикищую информацию и организующее обмен сэлементами объекта управления. Сервис выМКПериферийныекомпонентычислительному ядру при вводе и выводе информации от оператора оказывают человеРис. 1.15.ко-машинный интерфейс и система ввода-вывода. Это обычно монитор, клавиатура, мышь и средства связи с ними, которые частонепосредственно входят в состав вычислительного ядра.Деление микроконтроллера на отдельные элементы мы проводим по функциональным(выполняемые функции) и конструктивным признакам. Конструктивные признаки определяют, входят ли те или иные элементы в конструктив микроконтроллера («чип», плату илииную сборочную единицу – модуль) или нет. С этой точки зрения многие элементы человекомашинного интерфейса (контроллер дисплея, контроллер клавиатуры, параллельный каналLPT) обычно расположены на вычислительном ядре, поэтому выделение их в отдельный модуль весьма условно.
Компоновка элементов в отдельные модули с конструктивной точкизрения во многом определяется серийностью выпуска. Чем более интегрирована конструкция, тем экономически дешевле она обходится при серийном выпуске, но, чем более она интегрирована, тем уже множество ее возможных применений.Устройство связи с объектом представляет вычислительному ядру услуги при обмене элементарными сигналами аналогового АК и дискретного ДК контроля с датчиками, характеризующими состояние объекта управления и сигналами дискретного ДУ и аналоговогоАУ управления на преобразователи энергетических потоков.
В качестве периферийных компонентов САУ, непосредственно связанных с объектом управления здесь используются, например, электромагнитные реле, включающие и выключающие различные устройства (электромагнитные клапана, двигатели и т.п.), твердотельные реле и транзисторные ключи.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru25Адаптер сети необходим для подключения микроконтроллера в сеть.
Каждый микроконтроллер выполняет возложенные на него функции управления. Если он поддерживаеттемпературу в печи, по сети от микроконтроллера высшего уровня он получает уставку, определяющую, какую температуру поддерживать. Отвечает на запросы этого микроконтроллера, ответственного за проведения всего технологического процесса о состоянии печи (значение температуры печи, ее градиент и т.п.). На той же сети находятся микроконтроллеры,ответственные за проведение других процессов, например контроллер вакуумной системы,который должен напустить технологический газ, когда температура достигнет заданной. Этотприказ он может получить от МК высшего уровня или от рассматриваемого нами регуляторапечи.
Часто адаптер сети бывает конструктивно встроен в вычислительное ядро. Причем навычислительном ядре бывает несколько последовательных каналов и сетевых адаптеров.Различие между последовательным каналом и сетевым адаптером мы разберем позже, покаже просто констатируем их наличие.По последовательному каналу МК может получать информацию от «интеллектуальных» датчиков, оснащенных собственным микроконтроллером. Здесь информация будет поступать не в виде, например, токового сигнала с размахом от 4 до 20 мА, с началом шкалы в20°С и верхним пределом в 100°С, а, как цифровой последовательный код.
По командам «интеллектуальный» датчик может проводить самотестирование, переключать шкалу измеренияи т.п. К одному каналу может быть подключено несколько таких датчиков и устройствуправления мощностью, причем, можно организовать этот сегмент сети так, что подчиненные устройства смогут обмениваться информацией друг с другом, минуя рассматриваемыйнами контроллер.Линиями связи микроконтроллер связан с другими компонентами локальной управляющей сети. Периферийные компоненты САУ служат для управления энергетическимипотоками, поступающими на исполнительные механизмы и иные компоненты машины, нуждающиеся в энергопитании.
Обмен с ними идет, как правило, элементарными сигналамидискретного и аналогового управления (ДУ и АУ). Управляют энергетическими потокамиключи – устройства, способные управляющий информационный сигнал преобразовать вэнергетический поток с требуемыми параметрами.Датчики, входящие в состав периферийных компонентов, выдают на линии связисигналы, характеризующие состояние объекта управления. Это, как правило, элементарныесигналы аналогового (АК) и дискретного контроля (ДК).Для построения систем автоматического управления (САУ ) широкого класса оборудования достаточно иметь три типа микроконтроллеров (МК) в соответствии с тремя уровнями иерархии:1.
МК верхнего уровня - центральные МК. Это контроллеры для управления отдельными машинами, производственными участками, цехами, имеющие развитые сервисные возможности (вычислительные, графические, накопления информации, встраивания в локальные вычислительные сети и др.). Конструктивно такой контроллер строится как многоплатная конструкция и содержит вычислительное ядро и блок связи с объектом, ведущийинформационный обмен с отдельными элементами машины. Этот контроллер координируетработу всей системы, выдает задания на исполнение локальным и узловым, он стоит во главесети САУ.2.
МК среднего уровня - узловые МК. Такие МК управляют достаточно развитой подсистемой машины, командуют фрагментом управляющей сети или отдельными сложнымимеханизмами, когда разместить на одной плате устройство, совмещающее функции управления и энергообеспечения не удается. Конструктивно узловой контроллер выполняется какмногоплатный и содержит плату обработки информации (ВЯ) и платы связи с объектом, согласующие информационные потоки между контроллером и объектом управления в удобныйРябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru26для обмена и управления вид. От центрального такой контроллер отличается меньшими вычислительными и сервисными возможностями (как правило, отсутствие дисплея и клавиатуры, меньший объем памяти и быстродействие и, как следствие, меньшая стоимость).3.
МК низшего уровня - локальные МК. Это контроллеры, располагаемые на периферии сети САУ и встраиваемые в управляемое устройство; как правило - это одноплатнаяконструкция, совмещающая функции преобразования энергии и информации.Деление МПСУ на 3 группы несколько условно, в реальном оборудовании наличиеМК всех трех уровней не обязательно и одни могут успешно заменять другие. Узловые ицентральные МК, благодаря модульной гибкой конфигурации, достаточно универсальны имогут управлять достаточно широким классом технологического оборудования, поэтому выпускаются серийно, локальные контроллеры, как правило, узко специализированы и разрабатываются под конкретный механизм.Это деление с позиций места и функций, выполняемых в системе. Сейчас рынок заполнен различными микропроцессорными средствами управления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
