2. Микропроцессорные технические средства

Одним нз перспективных направлений развития технических средств автоматизации является использование микропроцессор­ных больших интегральных схем (МП БИС) или просто мнкро- процессоров (МП), применение которых дает возможность изме­нять алгоритм обработки данных посредством программирова­ния Наряду с этим важнейшим результатом использования в технических средствах автоматизации микроминиатюрных боль­ших интегральных схем (БИС) является возможность создавать электронные схемы н конструкции с высоким быстродействием и повышенной надежностью, низкой стоимости и энергоемкости.

Па рис. 4.6 приведена структурная схема универсального микропроцессора.

Ядром микропроцессора является арнфметическо-логическое устройство (АЛУ), предназначенное для выполнения по коман­дам от устройства управления (УУ) нескольких простейших опе­раций: сложение, вычитание, сдвиг, пересылка, логическое сло­жение (ИЛИ), логическое умножение (И), сложение по моду­лю 2.

Устройство управлении (УУ) руководит работой АЛУ и внут­ренних регистров (ВР), которые служат для ввода, хранения и вывода двоичной информации, а также для сдвига двоичного числа. По сигналам УУ осуществляется выборка каждой новой, очередной команды.

Блок внутренних регистров (ВР) служит внутренней памятью микропроцессора, расширяет возможности АЛУ и используется для временного хранении данных и команд, а также выполняет некоторые процедуры обработки информацнн. Отдельные части микропроцессора соединяются между собой с помощью внутрен-

К мсвмя шине К внешнем К внешнем шиие

упрммеимАВУ) шяиедара адресе (ВА)

Рис. 4.6. Структурная схема универсального микропроцессора

ней шины данных, являющейся группой линий передачи инфор­мации.

Внешние связи микропроцессора осуществляются с помощью внешних шин: управления (ШУ). данных (ШД) и адреса (ША). Процедура обработки данных, выполняемая программно-управ­ляемым микропроцессором, определяется программой, т. е. со­вокупностью команд, имеющих свой код операции и адрес.

Микропроцессоры могут встраиваться непосредственно в при­боры, датчики, преобразователи, автоматические регулирующие устройства, машины, элементы технологического оборудования и др. объекты, работой которых они управляют. При этом они могут объединяться в единые централизованные системы под управлением центрального (главного) МП, что обеспечивает их координированное функционирование.

Микропроцессоры используются при автоматизации как са­мостоятельные технические средства или их элементы, так н в микроЭВМ, представляющих собой конструктивно законченные вычислительные устройства, которые построены на основе МП БИС в отдельном корпусе, и имеющих свои источники пи­тания, пульты управления, узлы ввода-вывода информации (сиг­налов), что позволяет использовать нх в качестве автономных, независимо работающих устройств со своим программным обес­печением.

На практике также применяются функциональные блоки, со­держащие МП БИС и оформленные конструктивно в виде отдель­ных плат. Такие блоки выполняют роль мнкроЭВМ, встраиваемой в технические средства автоматизации, и называются микрокон­троллерами.

Оператор Входим я (ыходиью

сигналы

1‘ис. 4.7. Структурная схема ремнконтл

Отечественной промышленностью освоено серийное производ­ство регулирующих микропроцессорных контроллеров типа ремн- конт и ломиконт. На рнс. 4.7 приведена структурная схема ре- мнконта. предназначенного для автоматического регулирования самых разнообразных технологических процессов в разных от­раслях промышленности. Он содержит процессор, постоян­ную и оперативную память (ПЗУ и ОЗУ), устройства вво­да-вывода информации (УСО) н устройство связи с операто­ром. Эти элементы объединены внутренней параллельной ши­ной и образуют физическую структуру контроллера реми- конт.

Ремиконт формирует задан­ный закон регулирования* вы­полняет суммирование, диффе­ренцирование, селектнрованне.

переключение и др. преобразования аналоговых сигналов, а также обрабатывает н формирует дискретные сигналы управ­ления. При этом реализуемые им алгоритмы управления могут задаваться и изменяться оператором непосредственно на месте эксплуатации. С помощью ремиконта возможна организация программного, каскадного, многосвязанного и дрхгих видов управления технологическими процессами.

Ремиконт является многоканальным устройством, заменяю­щим несколько десятков аналоговых приборов и регуляторов. Для настройки ремнконта используется специальная панель, кла­виши и индикаторы которой обозначены терминами, привычными для специалистов. Ремиконт снабжен также средствами инфор­мационного контроля за ходом автоматизируемого процесса и диагностическими индикаторами вида «норма», «больше», «меньше» и т. п.. которые помогают обнаруживать и ликвидиро­вать возможные отклонения и неисправности.

Одним из важнейших элементов использования микропро­цессорного контроллера при автоматизации технологических про­цессов является программное обеспечение, которое основывается на алгоритмах. Алгоритмы управления, в свою очередь, разра­батываются на базе методов теории автоматического регулирова­ния и управления, методов оптимизации.

Программное обеспечение контроллера включает программу диспетчера, рабочие программы, программу обслуживания пуль­та оператора н диагностическую программу. Программа диспет­чера служит для координация процесса вычислений в режиме реального времени, а также управляет выполнением других программ. Рабочие программы выполнены в виде блоков, каждый из которых реализует один из алгоритмов управления. Набор таких алгоритмических блоков образует библиотеку рабочих программ. С помощью программы обслуживании пульта операто­ра обеспечивается выполнение приказов, поступающих от опера­тора. Диагностическая программа контролирует правильность работы всех устройств и узлов МП К.

Микропроцессорные технические средства получают все боль­шее распространение не только как АР. но и как элементы дру­гих групп технических средств, и в первую очередь в измеритель­ных устройствах—измерительных преобразователях (датчиках) и измерительных приборах, где они могут использоваться для повышения точности измерений, проведения вычислительных опе­раций. введения корректирующих показателей и т. п.

раздел

II

РАЗРАБОТКА СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ