- •Оглавление
- •Лекция № 1 Введение в проблемы построения автоматизированных систем.
- •Основные вопросы курса:
- •1.1. Функциональные компоненты, необходимые для построения автоматизированного комплекса.
- •1.2. Особенности проектирования и основные требования к автоматизированным системам для научных исследований (асни).
- •1.3. Принципы построения автоматизированных систем.
- •Лекция №2 Средства управления объектами автоматизации.
- •2.1. Архитектурные возможности эвм.
- •Центральный процессор
- •Основные регистры процессора эвм семейства Macintosh.
- •Основные регистры процессора эвм семейства ibm pc.
- •2.2. Основная память.
- •Форматы представления чисел в озу.
- •2.3. Каналы ввода-вывода информации.
- •Общая структура магистрали эвм
- •Передача информации по системной магистрали
- •Вывод данных Ввод данных
- •Лекция №3 Принципы организации обмена данными между эвм и внешними устройствами.
- •3.1 Режимы обмена данными
- •3.2 Безусловная передача данных.
- •Лекция №4 Техническая реализация усо в эвм семейства ibm и методика управления обменом.
- •Карта регистров усо
- •4.1. Программные средства реализации безусловного обмена данными в среде BorlandPascal
- •4.2. Обмен данными между эвм и ву по готовности ву
- •4.2.1. Функциональная схема интерфейса ввода данных в эвм по готовности ву.
- •Техническая реализация интерфейса в ас на основе эвм семейства ibmpc
- •Лекция №5 Технические характеристики ацп, усилитель, мультиплексор.
- •5.1 Программная модель интерфейса
- •5.2 Алгоритм одноканальных измерений входного сигнала
- •5.3. Методика управления и оценки состояния внешних устройств
- •5.4. Проверка, установка, сброс отдельных разрядов регистра ву
- •Лекция №6 Обмен данными между эвм и внешними устройствами с прерыванием текущей программы.
- •6.1 Принцип организации обмена данными
- •6.2 Алгоритм обслуживания ву с прерыванием.
- •1. Опрос ву.
- •3. Комбинированный способ идентификации ву.
- •6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ву с прерыванием.
- •6.4 Механизм приоритетов. Вложенные прерывания.
- •6.5 Принципы построения интерфейса обмена данных с прерыванием программы.
- •6.6 Техническая реализация интерфейса обмена данными с прерыванием программы.
- •1. Приоритетная цепочка:
- •2. Реализация многоуровневых вп в эвм семейства ibm.
- •Технические характеристики бис Intel 8259a.
- •6.7 Программируемые режимы обслуживания ву.
- •6.8 Схема включения пкп к системной шине ву.
- •6.9 Аппаратные прерывания в порядке их приоритетов и назначения.
- •6.12 Схема каскадирования контроллеров прерывания.
- •Методика программирования контроллера прерываний.
- •6.13 Программирование пкп в процессе обслуживания ву и работы системы.
- •6.14 Методика программирования обмена данными с прерыванием программы.
- •6.15 Реализация методики обмена данными с прерыванием программы между в эвм в автоматизированных системах на основе эвм семейства ibm pc в средеBorland Pascal. Установка вп.
- •6.16 Техническая реализация обмена данными с прерыванием программы.
- •6.17 Категории прерываний эвм семейства ibmpc.
- •Основные черты программных прерываний.
- •Краткий обзор функций bios.
- •Лекция №7. Программируемые интервальные таймеры-счетчики (пит).
- •7.1 Схема включения пит к автоматизированной системе (ас).
- •Карта программно доступных регистров пит
- •7.2 Состав и назначение регистров каналов.
- •7.3 Формат регистров таймера.
- •7.3 Режимы работы таймера.
- •1 Группа.
- •2 Группа.
- •3 Группа.
- •7.4 Методика программирования таймера.
- •1. Инициализация пит.
- •2. Чтение текущего содержимого ce.
- •7.5 Синхронизация операций реального времени. Системный таймер эвм семейства ibmpcIntel8254.
- •7.6 Реализация методики программирования таймера в среде BorlandPascal.
- •7.7 Пит Intel 8253 на интерфейсной плате l-154.
- •7.8 Многоканальное измерение сигналов.
- •Лекция №8 Автоматизированные системы на основе стандартных магистрально-модульных интерфейсов.
- •Лекция №9 Интерфейс камак (camac).
- •9.1 Конструктивная совместимость элементов системы.
- •9.2 Магистраль крейта камак.
- •9.3 Пространственно-временные диаграммы на магистрали крейта.
- •9.4 Виды и назначение адресных операций на магистрали крейта.
- •Операции интерфейса камак
- •Лекция №10 Технические средства на основе интерфейса камак. Модули интерфейса камак.
- •10.1 Схемы формирования статусных сигналов.
- •10.2 Управляющие модули камак.
- •Управляющая часть кк.
- •10.3 Программная модель кк типа ккп3 для эвм семейства ibmpc.
- •10.4 Методика управления контроллером крейта и модулями камак.
- •10.5 Методика построения программного обеспечения в ас на основе унифицированных магистрально-модульных интерфейсных систем.
- •Лекция №11 Разработка интерфейсно-ориентированной библиотеки процедур для управления крейтом камак.
- •Лекция №12 Методика контроля состояния модулей в интерфейсе камак.
- •Лекция№13 Компоненты ас на основе интерфейса камак.
- •13.1 Разработка схемы прибора генератора с заданными амплитудно-частотными характеристиками.
- •13.2 Измерение временных параметров импульсных сигналов.
- •13.3 Схема соединения модулей.
- •Программная реализация алгоритма измерения частоты fвх или периода Tвх.
- •Программная реализация алгоритма измерения длительности одиночного импульса.
- •13.4 Реализация прерываний от модуля камак в автоматизированных системах.
- •Лекция №14 Обмен данными между эвм и ву в режиме пдп.
- •14.1 Алгоритм обмена в режиме пдп.
- •14.2 Программная модель интерфейса ву и кпдп (минимальная конфигурация).
- •Программная модель кпдп.
- •Методика запуска обмена данными по каналу пдп.
- •14.3 Реализация пдп в эвм на основе единого магистрального канала.
- •14.4 Реализация пдп в эвм на основе изолированного магистрального канала.
- •14.5 Назначение каналов контроллера пдп и адреса регистров страниц.
- •Лекция №15 Функциональный состав и программная модель кпдп.
- •15.1 Блок управления.
- •15.2 Каналы контроллера пдп.
- •15.3 Каскадирование контроллеров пдп.
- •Лекция №16 Методика программирования контроллера пдп.
- •Лекция№17 Реализация пдп в ас на основе камак.
- •17.1 Алгоритм выполнения кк операции пдп.
1.3. Принципы построения автоматизированных систем.
1. Применение ЭВМ в качестве центрального компонента. Достоинства ЭВМ;
Время реакции ЭВМ на внешнее воздействие составляет единицы микросекунд, может доходить до долей микросекунд.
Способность принимать в свои запоминающие устройства большие объемы информации со скоростью сотни Кб/с.
Возможность быстрой перестройки алгоритмов.
Диалоговое взаимодействие с оператором предоставляет ему возможность оперативно вмешиваться в работу системы.
2. Иерархический принцип построения АС.
В соответствии с этим принципом АС делятся на 2 уровня:
Объектно-ориентированные подсистемы. Как правило, располагаются вблизи от ОА и решают следующие задачи:
Измерение параметров объекта в реальном времени,
Управление объектом,
Сбор данных измерений,
Оперативная обработка,
Представление данных оператору и их временное хранение.
Инструментальные подсистемы могут находиться вдали от ОА и решают следующие задачи:
Подготовка и отладка программ работы АС,
Управление объектными подсистемами,
Обработка информации в режиме разделения времени,
Накопление, длительное хранение информации,
Документирование результатов.
3. Модульный принцип построения аппаратных средств.
Предусматривает выполнение отдельных компонентов системы в виде законченных модулей фиксированного назначения. Совокупность модулей должна покрывать задачи автоматизированной системы.
Примеры типовых модулей:
АЦП – аналого-цифровой преобразователь,
Усилитель аналоговых сигналов,
Коммутатор (мультиплексор),
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь,
Таймеры.
4. Программная управляемость модулей.
Дает возможность программным путем управлять работой модулей и даже изменять их технические характеристики.
5. Магистральная организация системы.
Предусматривает наличие общей системы проводников (магистрали), к которой подключаются отдельные модули, в том числе и ЭВМ. Наличие общей магистрали обеспечивает одинаковую доступность любого компонента системы для ЭВМ.
6. Унификация программных и аппаратных средств.
Позволяет использовать ограниченный набор модулей, выполненных в соответствии со стандартами, для реализации различных систем. Унификация программных средств позволяет снизить сроки разработки.
Лекция №2 Средства управления объектами автоматизации.
Средства управления объектами автоматизации разделяют на универсальные и специализированные, это обычно ЭВМ или программируемые логические контроллеры (ПЛК).
Критерии выбора ЭВМ:
1. Гибкость взаимодействия с нестандартными внешними устройствами.
2. Соответствие вычислительной мощности и требуемой скорости обработки информации в ходе работы такой системы.
3. Наличие необходимого объема запоминающих устройств (ЗУ) для накопления и оперативной обработки информации.
Современные ЭВМ образуют программно совместимое семейство. Наиболее распространенные семейства ЭВМ:
Семейство IBM PCна процессорах фирмыIntel.
Семейство Macintoshна процессорах фирмыMotorola.
Работа ЭВМ может рассматриваться на трех уровнях:
Электронные компоненты ЭВМ.
Без некоторых из этих элементов не может быть построена ни одна современная АС: таймер, программируемый контроллер прерываний (ПКП), контроллер прямого доступа к памяти (КПДП).
Архитектура ЭВМ включает такие элементы:
Набор регистров центрального процессора (ЦП),
Адресное пространство,
Система команд,
Способы представления информации,
Способы подключения к УСО
Программное обеспечение
Системное
Прикладное
Для объектно-ориентированных подсистем могут применяться программированные логические контроллеры (ПЛК, PLC - Programmable Logic Controller), которые имею следующие преимущества:
Экономичность (нет ничего лишнего)
Высокое быстродействие (система команд ЭВМ ориентирована на определенный круг задач).
Надежность при работе в экспедиционных условиях.
Различают:
Аппаратную надежность – способность устройства функционировать при определенных условиях окружающей среды и противостоять ее вредному воздействию (обеспечивается тщательной герметизацией и вентиляцией).
Программная надежность – способность системы функционировать при возникновении ситуаций, требующих реакции в заданное время. Определяется степенью отлаженности ПО.
Преимущества программируемых логических контроллеров IBM PC:
Открытость
Родственность с компонентами верхнего уровня.