- •3.2.7. Датчики температуры 64
- •3.2.7.1. Общие сведения 64
- •3.2.8. Сети датчиков, интеллектуальные датчики 84
- •Глава 1. Микропроцессорная техника
- •1.1. Общие понятия
- •1.1.1. Уровни интеграции микросхем, выполненных по различным технологиям
- •Типы логики [вики]
- •1.1.2. Определения и особенности микропроцессора, микропроцессорной системы и микроконтроллера
- •1.2. Структура типичной микроэвм
- •1.2.1. Система шин микроЭвм
- •1.2.2. Микропроцессор
- •1.2.3. Память
- •1.2.4. Порты
- •1.3. Формирование сигналов на системной магистрали
- •1.3.1. Основные управляющие сигналы
- •1.3.2. Чтение данных из памяти
- •1.3.3. Запись данных в память
- •1.3.4. Чтение данных из порта ввода
- •1.3.5. Запись данных в порт вывода
- •1.4.1. Структура микропроцессора кр580вм80
- •1.4.2. Выполнение команд в микропроцессоре
- •1.5. Система команд микропроцессора кр580вм80
- •1.5.1. Команды пересылки
- •1.5.2. Арифметические команды
- •1.5.3. Логические команды
- •1.5.4. Формирование и работа стека
- •1.5.5. Команды перехода
- •1.5.6. Команды вызова подпрограмм и возврата из них
- •1.5.7. Команды сдвига
- •1.5.8. Команды ввода/вывода
- •1.6. Микросхемы шинных формирователей
- •1.6.1. Элементы с тремя состояниями
- •1.6.2. Шинные формирователи
- •1.6.3. Буферный регистр
- •1.7. Микросхемы дешифраторов и демультиплексоров
- •1.7.1. Назначение дешифраторов
- •1.7.2. Микросхемы дешифраторов
- •1.7.3. Структура дешифратора
- •1.7.4. Микросхемы демультиплексоров
- •1.8. Микросхемы памяти
- •1.8.1. Классификация запоминающих устройств
- •1.8.2. Параметры микросхем памяти
- •1.8.3. Микросхемы постоянных запоминающих устройств
- •1.8.3.1. Масочные микросхемы пзу
- •1.8.3.2. Программируемые микросхемы пзу
- •1.8.3.3. Многократно программируемые микросхемы пзу
- •1.8.4. Микросхемы оперативных запоминающих устройств
- •1.8.4.1. Микросхемы статических озу
- •1.8.4.2. Микросхемы динамических озу
- •1.9. Подсистемы памяти
- •1.9.1. Увеличение разрядности
- •1.9.2. Увеличение количества ячеек
- •1.10. Параллельный интерфейс
- •1.10.1. Назначение и структура микросхемы кр580вв55
- •1.10.2. Условное обозначение и назначение выводов микросхемы кр580вв55
- •1.11. Подсистемы ввода/вывода
- •1.11.1. Ввод данных в микроЭвм
- •1.11.2. Вывод данных из микроЭвм
- •1.12. Последовательный интерфейс
- •1.12.1. Асинхронный обмен
- •1.12.2. Синхронный обмен
- •1.12.3. Программируемый связной адаптер
- •1.12.3.1. Условное обозначение и назначение выводов адаптера
- •1.12.3.2. Программирование и работа с адаптером
- •1.13. Обмен данными по прерываниям
- •1.13.1. Понятие прерывания
- •1.13.1.1. Многоуровневые прерывания
- •1.13.1.2. Приоритетные прерывания
- •1.13.2. Идентификация источника прерывания
- •1.13.2.1. Программный поллинг
- •1.12.2.2. Аппаратный поллинг
- •1.13.3. Программируемый контроллер прерываний
- •1.13.3.1. Общая характеристика контроллера
- •1.13.3.2. Выводы контроллера
- •1.13.3.3. Принцип работы контроллера прерываний
- •1.13.3.4. Каскадирование контроллеров
- •1.13.3.5. Порядок работы с контроллером
- •1.14. Прямой доступ к памяти
- •1.15. Программируемый таймер
- •1.15.1. Назначение таймеров
- •1.15.2. Микросхема пит кр580ви53/54
- •1.15.3. Назначение выводов пит
- •1.15.4. Программирование и работа пит
- •1.15.5. Режимы работы пит
- •1.16. История развития и современное состояние средств микропроцессорной техники
- •1.16.1. История развития микропроцессорной техники
- •1.16.2. Современное состояние средств микропроцессорной техники
- •Глава 2. Микропроцессорные системы
- •2.1. Основы микропроцессора
- •2.2. Основные исторические сведения о развитии микропроцессоров
- •2.3. Микропроцессор - основа эвм
- •2.4. Микропроцессорные системы
- •2.4.1. Классификация микропроцессоров. Понятие о разрядности и системе команд
- •2.4.2. Основные характеристики и критерии производительности микропроцессора
- •2.4.3. Архитектура простейших микропроцессорных систем
- •2.4.4. Архитектуры многопроцессорных вычислительных систем. Принципы построения mpp- и smp-систем
- •2.5. Структура однокристального мп, состав и назначение элементов
- •2.6. Многоядерные микропроцессорные системы
- •2.7. Управляющий автомат простейшей микропроцессорной системы
- •2.7.1. Алгоритм управляющего автомата
- •2.7.2. Цикл команды в мпс
- •2.7.3. Тактирование мп и синхронизация мпс
- •2.7.4. Слово состояния мп как средство управления системой
- •2.7.5. Управляющее устройство мп. Мпс под управлением первичного автомата
- •2.7.6. Работа первичного управляющего автомата в режиме прерывания
- •2.7.7. Работа первичного управляющего автомата в режиме захвата шин
- •2.8. Методы и способы организации памяти
- •2.9. Принципы действия ячеек памяти
- •2.9.1. Динамическая память
- •2.9.2. Статическая память
- •2.9.3. Энергонезависимая память
- •2.10. Кэширование
- •2.11. Карта памяти. Критерии и способы распределения адресного пространства
- •Глава 3. Микропроцессорные системы и управление
- •3.2. Микропроцессорные системы с датчиками
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Резистивные датчики
- •3.2.3. Тензометрические датчики
- •3.2.4. Применение тензодатчиков для измерения силы
- •3. 2.5. Измерение потоков жидкостей и газов
- •3.2.6. Измерение деформации
- •3.2.7. Датчики температуры
- •3.2.7.1. Общие сведения
- •3.2.7.2. Термопары и компенсация холодного спая
- •3.2.7.3. Резистивные датчики температуры
- •3.2.7.4. Термисторы
- •2.7.5. Полупроводниковые датчики температуры
- •3.2.7.6. Датчики температуры с цифровым выходом
- •3.2.7.7. Термореле и регуляторы с установкой температуры
- •3.2.7.8. Аналого-цифровые преобразователи с датчиком температуры на одном кристалле
- •3.2.8. Сети датчиков, интеллектуальные датчики
- •3.2.8.1. Токовая петля
- •3.2.8.2. Объединение датчиков в сеть
- •3.3.Развитие систем управления
- •3.3.1. Контур управления
- •3.3.2. Компьютерная регистрация данных
- •3.3.3.Машинное диспетчерское управление (мду)
- •3.3.4.Прямое цифровое управление (пцу)
- •Глава 4. Распределенные системы управления
- •4.1.Элементы системы
- •4.1.1. Принципы распределенного управления
- •4.1.2. Конечные элементы системы управления
- •4.1.3. Другие элементы
- •4.1.4. Распределенное управление
- •4.2.Передача данных
- •4.2.1.Информационная магистраль
- •4.2.2. Формат данных
- •4.2.3. Командные слова
- •4.2.4.Информационные слова
- •4.2.5.Модули информационной магистрали
- •4.2.6.Предпочтительный доступ
- •4.2.7.Последовательный опрос
- •4.2.8.Контроллер связи
- •4.2.9.Контроль ошибок
- •4.3.Базовый контроллер
- •4.3.1.Настраиваемые параметры
- •4.3.2.Аппаратная конфигурация контроллера
- •4.3.3.Центральный процессор (цп)
- •4.3.4.Магистральный интерфейс
- •4.3.5.Блок удержания выходных сигналов
- •4.3.6.Память
- •4.3.7.Шина данных
- •4.3.8.Назначение адресов
- •4.3.9.Обобщение по работе контроллера
- •4.4. Настройка базового контроллера рсу
- •4.4.1. Настройка контроллера
- •4.4.2.Режимы управления
- •4.4.3. Конфигурационные слова
- •4.4.4.Метод конфигурирования
- •4.4.5.Диагностика
- •4.4.6.Алгоритмы
- •4.5. Бесперебойное автоматическое управление (бау)
- •4.5.1.Необходимость резервирования
- •4.5.2.Работа системы
- •4.5.3.Реальная система
- •Дополнения к системе бау
- •Порядок работы бау
- •4.6. Блоки обработки
- •Устройство блока обработки
- •Конструкция блока обработки
- •Функции обработки данных
- •Принцип работы
- •Пульт оператора
- •Оборудование, входящее в состав пульта оператора
- •Блок плат пульта оператора
- •Эргономика
- •Дисплеи на пульте оператора
- •4.7.5. Усовершенствованные распределенные системы управления
- •4.7.5.1. Ограничение систем с информационной магистралью
- •4.7.5.2. Усовершенствованная рсу
- •4.7.5.3. Локальная вычислительная сеть (лвс)
- •Шлюзовый модуль (шм)
- •Структура системы
- •Система высокого уровня (лвс)
- •Обмен данными
- •Модули лвс
- •Отчеты в среде рсу
- •Обработка данных в усовершенствованнной рсу.
- •Настройка рсу
- •4.9.1.Конфигурационные данные
- •Конфигурационные данные системы (кдс)
- •Конфигурационные данные процесса
- •Зональная база данных
- •Организация базы данных элементов техпроцесса
- •Принципы усовершествованного управления
- •Уровни управления
- •Управление первого уровния от устройства им
- •Управление второго уровня от миникомпьютера
- •Управление 3-го уровня от центральной эвм
- •Вопросы техобслуживания
- •Техобслуживание конечных элементов
- •Проверка калибровки контура управления
- •Техобслуживание блока информационной магистрали
- •Источники питания
- •Системы бесперебойного питания (ups)
- •Глава 5. Примеры распределенных систем управления
4.3.6.Память
Существует несколько видов памяти. Полный набор команд ЦП содержится в Постоянном Запоминающем Устройстве - ПЗУ. В связи с этим, для обработки слотов ЦП берет все команды из своего ПЗУ. Каждые 15 секунд ЦП проверяет свой набор команд в ПЗУ, чтобы обеспечить их выполняемость. Если ЦП не проходит такую проверку, он немедленно переходит в режим останова.
Если контроллер должен перейти в режим ОСТАНОВА, вся обработка данных 'замораживается' с сохранением всех выходных сигналов последних заданных значений. По этой причине установка продолжает работать в режиме SET. На станцию оператора подается аварийный сигнал для информирования о текущей ситуации и принятия корректирующего действия. На следующих занятиях мы покажем, что при настройке системы на Бесперебойное Автоматическое Управление (БАУ) и наличии резервных контроллеров функции вышедшего из строя устройства может принять на себя другой контроллер.
Как было указано выше, информация с пульта оператора (например, значения уставок, выбранные режимы, значения K, T1, T2 и T3, а также последнее значение PV для слотов) хранится в ОЗУ. Конфигурационные данные по всем слотам также хранятся в ОЗУ. Проблема состоит в том, что при отключении питания все данные ОЗУ теряются.
Чтобы избежать потери описанных выше данных, ЦП постоянно проверяет питание контроллера, которое равно постоянному напряжению 24 В. При падении напряжения питания до 16,3 В (нижний порог отключения), содержимое ОЗУ перемещается в резервную память с автономным питанием для сохранения данных при отсутствии напряжения. Перемещение данных в резервное ОЗУ производится ЦП автоматически. 16,3 В является рассчитанным напряжением и рассматривается более подробно на занятии, посвященному проведению технического обслуживания.
4.3.7.Шина данных
Используется центральным процессором для передачи данных между АЦП и ОЗУ, между ОЗУ и блоком удержания выходных сигналов, от магистрального интерфейса до ОЗУ, от ПЗУ до ЦП, от ОЗУ до резервного ОЗУ и т.д. Шина данных состоит из нескольких каналов, соединяющих все печатные платы, входящих в состав контроллера.
4.3.8.Назначение адресов
На крупной производственной установке имеется множество ИМ, каждая из которых соединена с большим количеством устройств, и у каждого устройства имеются свои слоты управления. Очевидно, что этим слотам необходима адресация. С этой целью:
каждой ИМ присваивается номер
каждому устройству на ИМ присваивается номер в диапазоне 0 - 63
каждому слоту в устройстве присваивается номер от одного до восьми (в случае базового контроллера, у других устройств количество слотов может отличаться).
В связи с этим любой контур можно определить по ИМ, номеру устройства и номеру слота, например: HWY 1, BOX 12, SLOT 7.
4.3.9.Обобщение по работе контроллера
К контроллеру можно подключить до восьми технологических переменных через оконечные панели и многожильные кабели. Контроллер может генерировать до восьми выходных сигналов в диапазоне 4-20 мА, и отсылать их на установку через оконечные панели.
Три раза в секунду ЦП, на основе набора команд в ПЗУ, проводит выборку значений PV для каждого слота. Затем PV сигнал мультиплексируется, преобразуется в цифровой сигнал, пропускается через цифровой фильтр (с переменной временной константой) и его значение сохраняется в ОЗУ.
Рабочий режим слота и его значение уставки берутся из ИМ и сохраняются в ОЗУ. Выходное значение для слота рассчитывается ЦП с помощью настроечных констант, алгоритмов, уставок и режима, хранимые в ОЗУ. Данный процесс выполняется для каждого слота три раза в секунду с сохранением рассчитанного выходного значения в ОЗУ и посылкой его Блок удержания выходных сигналов (БУВС).
БУВС сохраняет последнее значение полученного им выходного сигнала до тех пор, пока не получит новое значение от ЦП, или при РУЧНОМ РЕЖИМЕ пока не поступит команда оператора с пульта через ИМ.
Весь процесс непрерывно повторяется при подаче питания на контроллер. Когда с пульта оператора или другого устройства ИМ не поступают команды, контроллер продолжает работать с последним набором полученных команд. При сбое питания ЦП определяет снижение напряжения 24 В на плате контроллера питания. При падении напряжения до 16,3 В, ЦП переписывает содержимое ОЗУ в резервное ОЗУ (с батарейным питанием), чтобы сохранить рабочие параметры и предотвратить потерю данных.
При восстановлении питания контроллер можно запустить в работу на основе значений, сохраненных в резервном ОЗУ - эти данные пересылаются в стандартное ОЗУ.