- •Часть 2
- •Глава 4. Логические элементы и устройства систем автоматики 7
- •Глава 5. Вычислительные средства обработки информации в системах автоматики 64
- •Глава 6. Исполнительные устройства и регулирующие органы систем автоматики 160
- •Глава 4. Логические элементы и устройства систем автоматики
- •4.1. Логические элементы
- •4.2. Функциональные узлы комбинационного типа
- •4.2.1. Шифраторы и дешифраторы
- •4.2.2. Мультиплексоры
- •4.2.3. Сумматоры
- •4.2.4. Цифровые компараторы
- •4.3. Функциональные узлы последовательностного типа
- •4.3.1. Асинхронные триггеры
- •4.3.2. Синхронные триггеры
- •4.3.3. Регистры параллельного действия
- •4.3.4. Регистры последовательного действия.
- •4.3.5. Счетчики
- •4.4. Схемотехника запоминающих устройств
- •4.4.1. Запоминающие устройства эвм
- •4.4.2. Запоминающие элементы статических озу
- •4.4.3. Оперативные запоминающие устройства динамического типа
- •4.4.4. Постоянные запоминающие устройства
- •4.4.5. Перепрограммируемые пзу, Flash-память
- •4.4.6. Построение модуля озу заданной емкости
- •4.5. Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи
- •4.5.1. Цифро-аналоговые преобразователи
- •4.5.2. Аналого-цифровые преобразователи параллельного кодирования
- •4.5.3. Аналого-цифровые преобразователи последовательного кодирования
- •4.6. Программируемые логические матрицы и интегральные схемы
- •Глава 5. Вычислительные средства обработки информации в системах автоматики
- •5.1. Микропроцессоры в системах автоматизации текстильного производства
- •5.1.1. Архитектура микропроцессорных устройств
- •5.1.2. Классификация микропроцессоров
- •5.1.3. Взаимодействие микропроцессора с внешними устройствами
- •5.1.4. Структура типового микропроцессорного комплекта
- •5.1.5. Однокристальные микроконтроллеры
- •5.1.6. Программируемые логические контроллеры
- •5.2. Вычислительные машины и вычислительные системы асу тп текстильных производств
- •5.2.1. Эвм общего назначения
- •5.2.2. Специализированные эвм и вычислительные комплексы
- •5.2.3. Рабочие станции
- •5.3. Сетевые компоненты систем автоматики
- •5.3.1. Локальные управляющие вычислительные сети
- •5.3.2. Топологии локальных сетей
- •5.3.3. Сетевые среды
- •5.4. Промышленные интерфейсы и протоколы
- •5.4.1. Интерфейс стандарта rs-232
- •5.4.2. Интерфейсы стандартов eia rs‑422a/rs-485
- •5.4.3. Интерфейс и протокол can
- •5.4.4. Шина usb
- •5.4.5. Протокол profibus
- •5.4.6. Протокол modbus
- •5.5. Программные средства автоматизации
- •5.5.1. Структура программного обеспечения
- •5.5.2. Системное программное обеспечение
- •5.5.3. Прикладное программное обеспечение
- •5.5.4. Инструментальные средства разработки, отладки и сопровождения программного обеспечения
- •5.5.5. Системы scаda
- •Глава 6. Исполнительные устройства и регулирующие органы систем автоматики
- •6.1. Электрические исполнительные механизмы
- •6.1.1. Электромагнитные исполнительные элементы
- •6.1.2. Электродвигательные исполнительные устройства
- •6.1.3. Двигатель постоянного тока как элемент исполнительных механизмов
- •6.1.4. Двухфазный асинхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов
- •6.1.5. Трехфазный асинхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов
- •6.1.6. Синхронный двигатель как элемент исполнительных механизмов
- •6.2. Автоматизированный электропривод
- •6.2.1. Асинхронные электроприводы со скалярным управлением
- •6.2.2. Асинхронные электроприводы с векторным управлением
- •6.2.3. Вентильные и бесконтактные машины постоянного тока
- •6.3. Силовые полупроводниковые преобразователи в системе автоматизированного электропривода
- •6.3.1. Управляемые выпрямители
- •6.3.2. Широтно-импульсные преобразователи
- •6.3.3. Автономные инверторы
- •6.3.4. Непосредственные преобразователи частоты
- •6.4. Пневматические исполнительные механизмы
- •6.5. Регулирующие органы. Классификация и области применения
- •Список литературы
5.1.3. Взаимодействие микропроцессора с внешними устройствами
Для того чтобы было возможно использовать микропроцессорное устройство в системах автоматического управления, необходимо предусмотреть способы и средства для организации его связи с внешними устройствами. Эта связь может быть установлена благодаря применению устройств ввода с клавишного пульта, дисплеев, устройств чтения данных с магнитных накопителей, с помощью датчиков, фиксирующих состояние объектов, или позиционных исполнительных механизмов. Все устройства ввода-вывода отличаются существенно меньшим по сравнению с ЦПУ быстродействием, и, следовательно, возникает проблема синхронизации их совместной работы во времени. ЦПУ должно располагать информацией о том, когда устройство ввода-вывода готово к передаче данных. Обычно устройство ввода-вывода посылает сигнал в ЦПУ, чтобы «привлечь внимание» последнего. Центральный процессор должен реагировать на этот сигнал одним из следующих двух способов [5].
1. Периодически проверять, появился ли сигнал, и при его обнаружении передавать управление программе, управляющей передачей данных. Такая процедура называется опросом и имеет два основных недостатка: во-первых, довольно существенная часть времени работы микропроцессорного устройства расходуется на выполнение периодических проверок, большинство из которых дает отрицательный результат (сигнал «Готово» отсутствует), а во-вторых, обнаружение появления сигнала готовности устройства задерживается до тех пор, пока в процессе последовательного опроса устройств не наступит очередь проверки состояния данного устройства. При использовании большого количества устройств ввода-вывода значительная их часть будет работать одновременно, и может возникнуть длительное запаздывание обращения к устройству во времени.
2. Специальная аппаратура в ЦПУ реагирует на появление сигнала «Готово», прерывает выполнение предусмотренной программой последовательности команд и инициирует выполнение микропроцессором программы обслуживания устройств ввода-вывода в любой момент, когда это может потребоваться. Можно организовать выполнение различных программ обслуживания в зависимости от того, для какого устройства ввода-вывода обнаружен индикатор готовности, а также присвоить приоритеты различным устройствам и использовать их, если в одно и то же время требуется обращение ЦПУ к нескольким устройствам. Более того, работая под управлением программы, эта аппаратура может игнорировать некоторые или все сигналы готовности от устройств ввода-вывода, если работа ЦПУ в данный момент не должна прерываться. Очевидно, что затраты на относительно несложную аппаратуру окупаются существенным повышением производительности работы микропроцессора. Соответствующие аппаратные средства, называемые устройством управления прерываниями или контроллером прерываний, будут рассмотрены ниже.
Внутренняя архитектура ЦПУ зависит в определенной степени от системы команд, выполняемых микропроцессорным устройством. При большой системе команд часть их обычно предназначена для выполнения более сложных процедур, и микропроцессорное устройство является более мощным, быстродействующим и более эффективным. Однако внутренняя структура ЦПУ также усложняется.