Лекція 4. Засоби спряження мікро-ЕОМ з об’єктами регулювання та контролю.
План.
Система вводу та обробки даних, 4 структури системи СОД. Системи перетворення цифрових сигналів в аналогові. Інтерфейси, лінії, під магістралі, магістралі, основні характеристики.
1. Конспект лекції.
Основна тенденція проектування сучасних МПСУТП направлена на створення децентралізованих конфігурацій систем, які базуються на вживанні в якості апаратури обробки даних МП або міні – ЕОМ.
Системи СОД
На рисунку 1а показана структура, що реалізовує принцип паралельної обробки аналогових сигналів, які поступають від датчиків СОД. Дана структура дозволяє забезпечити максимальну продуктивність апаратури всіх каналів систем СОД (із – за незалежності обробки кожного сигналу) і високу якість перетворення сигналів.
А) 
Б)
В) г)
Рис. 1 Структура системи СОД:
Д – датчик; СУ – що погоджує пристрій; СН – схема нормалізації; ФП – функціональний перетворювач; АЦП – аналоговий – цифровий перетворювач; ЦМ – цифровий мультиплексор; В/Х – схема вибірки – зберігання; АМ – аналоговий мультиплексор; УУ – пристрої управління.
Інші Варіанти Побудови структури системи СОД засновані на принципі послідовної обробки аналогових сигналів і перенесенні мультиплексування з цифрової в аналогову область, а також вживання аналогових схем вибірки – зберігання для фіксації аналогових сигналів на вході АЦП.
Продуктивність системи збору даних, побудованої по структурі, зображеній на рис. 1б, знаходиться в прямій залежності від швидкодії АЦП і обмежена його динамічними параметрами, тому в подібних системах необхідно застосовувати АЦП з максимальною швидкодією. Практично ідентичними технічними параметрами, тому в подібних системах необхідно застосовувати АЦП з максимальною швидкодією. Практично ідентичними технічними характеристиками в порівнянні із структурою, зображеною на рис.1б, володіє система збору даних, реалізована на основі структури, показаної на рис. 1в.
Найбільш простою, але забезпечуючою відносно низьку якість перетворення, є система, побудована по структурі, зображеній на рис.1г. Будь-який варіант реалізується на основі восьми основних функціональних пристроїв: датчик, схема узгодження, схема нормалізації, функціональний перетворювач, АЦП, цифрові мультиплексори, пристрої управління.
В багатоканальних системах обробки даних можливі два способи відновлення аналогових сигналів на виходах системи:
1) використовування блоку ЦАП в кожному каналі;
2) вживання одного блоку ЦАП з включенням в кожний канал схеми вибірки – зберігання цифрового і аналогового комутаторів ЦК і АК.
А)
Б)
Рис. 2. Структури відновлення аналогових сигналів
Точносні і функціональні характеристики паралельної схеми (2, а) більш високі в порівнянні з послідовно – паралельним (рис.2б) варіантом побудови схеми відновлення. Оскільки погрішності дрейфу і зсуву нульового рівня мінімальні, інформація на виході може зберігатися скільки завгодно довго. Тривалість перехідних процесів при зміні інформації мінімальна.
Сполучення вузлів системи СОД припускають наявність комплексу пристроїв і певних правил, які забезпечують ті або інші види сумісності: за формою представлення інформації, електричну, тимчасову, просторову, конструктивну. Це означає, що властивості сигналів датчиків первинної інформації повинні бути приведені у відповідність з нормованими характеристиками входу мікро – ЕОМ.
Можливі два основні підходи до організації взаємодії елементів системи СОД і побудови матеріальних зв’язків між ними:
1) жорстка уніфікація і стандартизація вхідних і вихідних параметрів елементів системи СОД;
2) використовування спеціалізованих функціональних блоків, що володіють в тій чи іншій мірі адаптивними характеристиками по входах – виходам.
Сукупність лінійних, комутуючих і інших технічних засобів, що забезпечують прийом – передачу сигналів, утворюють канал передачі.
Сукупність декількох ліній зв’язку, з’єднаних для передачі цифрових сигналів, утворює Підмагістраль. Сукупність підмагістралей, що забезпечують взаємну прийом – передачу цифрових сигналів між всіма функціональними елементами системи СОД з цифровим входом – виходом, утворює Магістраль. Дротяні лінії зв’язку, як правило, мають максимальну довжину, що не перевищує 3 м, кабельне – до 300 м.
Одним з центральних, визначаючих моментів в проектуванні МП ІУОС є вибір сукупності уніфікованих апаратурних, програмних і конструктивних засобів, необхідних для реалізації алгоритмів взаємодії різних функціональних пристроїв ІУОС – інтерфейсу.
До основних характеристик інтерфейсу відносять: функціональне призначення; тип організації зв’язків; принцип обміну інформацією; спосіб обміну; режим обміну; кількість ліній; кількість адрес; кількість команд; швидкодія; довжину ліній зв’язку; число пристроїв, що підключаються.
По функціональному призначенню Інтерфейси можна підрозділити на магістральні (внутрішньомашинні), зовнішні інтерфейси периферійних пристроїв, системні (інтерфейси локальних мереж).
По типу організації зв’язків інтерфейси підрозділяють на магістральні, радіальні, деревовидні, радіально – магістральні.
За принципом обміну інформацією – з паралельною, послідовною і паралель – послідовною передачею інформації.
По режиму обміну інформацією – з сімплексним, напівдуплексним, дуплексним і мультиплексним режимом обміну. Для випадку зв’язку двох абонентів в сімплексному режимі, лише один з двох абонентів може ініціювати у будь-який момент часу передачу інформації по інтерфейсу (рис. 1.25,а). Для випадку зв’язку двох абонентів в напівдуплексному режимі будь-який абонент може почати передачу інформації іншому, якщо лінія зв’язку інтерфейсу при цьому виявляється вільною.
А) Б)
Рис 3. Схеми Сиплексного (а), напівдуплексного (б), дуплексного (в) і мультиплексного (г) режимів обміну інформацією.
В кожний момент часу зв’язок може бути здійснена між парою абонентів в будь-кому, але єдиному напрямі від одного з абонентів до іншого (рис. 1.25, г).
За способом передачі інформації в часі розрізняють інтерфейси з синхронною передачею даних ( з постійною тимчасовою прив’язкою в циклі збору інформації) і з асинхронною (без постійної тимчасової прив’язки до певного тимчасового інтервалу циклу збору).
2. Рекомендована література.
Основна
1. Балашов Е. П., Пузанков Д. В. Микропроцессоры, микропроцессорные системы:Учеб. Пособ. Для вузов /Под ред. В. Б. Смолова – М: Радио и связь. 1981.- 328 с.
2. Вершинин О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. – Л: Энергоиздат. 1986. – 208 с.
3. Микропроцессоры: в 3-х кн. /Под ред. Л. Н. Преснухина. – М: Высш. шк., 1986. – 495 с., 383 с.,
402 с.
Додаткова
1. Брусиловский Л. П.,Вайнберг А. Я., Черняков Ф. С. Системы автоматического управления технологическими процессами предприятий молочной промышленности.-М.: Агропромиздат.1986.-351с.
2. Логический микропроцессорный контролер Ломиконт. Краткое описание. М.: НИИ Теплоприбор. 1986. – 33 с.
3. Микропроцессорные автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы./Под ред. В. В. Солодовникова. – М.: Высш. шк., 1991. – 254 с.
4. Микропроцессорные системы автоматического управления. /Под ред.
В. А. Весекерского. – Л.: Машиностроение, 1988. – 364 с.
5. Регулирующий микропроцессорный контролер Ремиконт Р – 100: ГСП. Отраслевой католог – вып. 13, 14. – М.: ЦНИИТЭИ. Приборостроение, 1985. – 87 с.
Методична
Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами: методичні вказівки до виконання практичних занять на тему „Логічний мікропроцесорний контролер-ломіконт” для студентів 4 курсу спеціальностей 6.091707 „Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса», „Технологія зберігання, консервування та переробки молока» денної і заочної форми навчання / Суми, 2008- 20 с. Мікропроцесорні системи управління технологічними процесами: методичні вказівки до виконання практичних занять на тему „Мікропроцесорний контролер Р-130” для студентів 4 курсу спеціальностей 6.091707 „Технологія зберігання, консервування та переробки м’яса», „Технологія зберігання, консервування та переробки молока», та за напрямом підготовки 6.051701 «Харчові технології та інженерія» денної і заочної форми навчання / Суми, 2009- 12 с., табл. 2.
Реферати :
Читати далі