Глава 21. Применение микропроцессорных систем

1. Состав систем автоматики с применением микроЭвм

Возможность практического применения микроЭВМ в системах управления производственными процессами существенно влияет на структуру таких систем. Сравнительно невысокая стоимость и массовое производство микроЭВМ позволяют решать задачу управления самым нижним уровнем технологических процессов, где благодаря быстродействию и точности выполнения простейших операций ЭВМ превосходит человека-оператора. Вместе с тем низовые системы управления, точно поддерживающие заданный технологический регламент, должны работать в рамках общей иерархической структуры управления (рис. 157), выполняя каждый раз вполне индивидуальную работу.

По потокам информации, алгоритмам и способам сопряжения можно выделить четыре группы управляющих микроЭВМ: микроЭВМ, предназначенные для выполнения несложных расчетов, производственных показателей по «жестким» алгоритмам (расчеты трудоемкости, затрат материалов и т. п.);

микроЭВМ, способные управлять большим числом устройств, которые являются индикаторами процессов (табло мнемосхемы и т. д.);

микроЭВМ, имеющие интерфейсы со стандартными внешними устройствами, в том числе и с другими микроЭВМ;

микроЭВМ, обеспечивающие повышение надежности сопряжения производственных процессов со средствами автоматики.

В качестве простейших управляющих устройств, входящих в состав систем управления технологическими процессами, широко используются программаторы и контроллеры.

Программаторы – это простейшие управляющие устройства, с помощью которых на объекты управления выдается заранее установленная последовательность управляющих воздействий. Роль микроЭВМ в таких устройствах состоит в упрощении процесса перестройки режимов за счет изменения программы. Задаваемые интервалы времени машина отсчитывает по сигналам прерывания от внешнего генератора импульсов.

Управление группой программаторов от одной ЭВМ возможно благодаря тому, что заданные временные интервалы технологического процесса обрабатываются более медленно по сравнению со скоростью работы ЭВМ. Основным требованием, предъявляемым к центральной ЭВМ, является большая емкость памяти. Подобная система (рис. 158) может комплектоваться программаторами, работающими от перфолент, если выходной формат представления информации и управляющих сигналов центральной ЭВМ согласовать с интерфейсом устройства считывания с перфоленты.

Рис. 157. Типовая структура управления технологическим процессом на базе микроЭВМ

Рис. 158. Схема управления группой программаторов от одной ЭВМ

Контроллеры технологических процессов – это устройства управления некоторым механизмом или аппаратом по жесткой программе. Контроллеры могут выполнять также простейшие логические функции. Например, контроллеры применяются для управления магнитными лентами и дисками в запоминающих устройствах.

Одной из распространенных задач в системах управления является ведение процесса до достижения контролируемым параметром заданного уровня (после чего процесс должен быть остановлен) или до изменения условий его дальнейшего хода. Для управления процессом в простейшем случае может быть использован программатор, а проверка условий достижения контролируемым параметром заданного уровня возлагается на микроЭВМ. Однако при этом необходимо учитывать способ определения параметра.

Если контролируемый параметр является измеряемой физической величиной, то измерительное устройство подключается к одному из входов микроЭВМ. Если же контролируемый параметр может быть определен только путем расчетов с использованием физических уравнений или уравнений регрессии, то в микроЭВМ должна быть заложена специальная программа обработки исходной информации.

Переход от программаторов к контроллерам осуществляется при увеличении числа каналов ввода информации и возрастании объема программ микроЭВМ.