21. Микроконтроллеры и микропроцессоры семейства arm и Cortex, их принципиальные отличия и примеры использования в программно-аппаратных комплексах.
Процессоры RISC ARM (Advanced RISC Machine) – усовершенствованная RISC-машина.
Подсемейства Cortex:
1. Cortex-А (Прикладной, процессоры) – оснащены устройством управления памятью (MMU) – позволяет использовать виртуальную память. Высокопроизводительные приложения, выполняющие сложные задачи, серверная среда, ОС мобильных устройств и поддержка нескольких программных приложений.
Пример: любые устройства – начиная от умных часов и планшетов и заканчивая сетевым оборудованием. ОВЕН ПЛК210 (процессор ARM Cortex-A8), планшеты
2. Cortex-R (система реального времени (СРВ)) – по системам команд аналогичны процессорам Cortex-А, но предназначены для СРВ, где необходимы надежность, отказоустойчивость. Обеспечивают быструю обработку и высокую производительность при одновременном решении сложных задач в режиме РВ.
Пример: современная тормозная система автомобиля.
3. Cortex-М (микроконтроллер) – высокопроизводительные микроконтроллеры, которые предлагаются на замену существующим 8- и 16-битным микроконтроллерам.
Пример: интернет вещей, связь, управление двигателем, интеллектуальный учет, автомобильные и промышленные системы управления, домашняя бытовая техника, потребительские товары и медицинские инструменты. Плата для Arduinoс микроконтроллером Atmel ATSAM3XBE (ядро ARM Cortex-M3)
Процессоры ARM CORTEX:
1. Сortex-M4:
a. Отсутствует модуль управления памятью
b. Высокоэффективная цифровая обработка сигнала, малое энергопотребление
c. Широкое применение в промышленных средствах автоматизации
2. Cortex-A9:
a. Многоядерная технология
b. Работа с ОС и наличие модуля управления памятью, обеспечивает виртуальную адресацию и защиту памяти
c. Общий контроллер прерываний для межпроцессорного обмена
3. Cortex-R4:
a. С точки зрения производительности располагается между М и А
b. Высокая тактовая частота благодаря 8-ступенчатому выполнению инструкций
c. Встроенная в ядро функции обнаружения и исправления ошибок.
22. Промышленные контроллеры, их базовые компоненты и классификация. Типовые структуры промышленных контроллеров.
Промышленные контроллеры – сложные электронные устройства, используемые для управления и контроля автоматизированных процессов в промышленности.
Базовые компоненты:
1. модуль процессора (процессор, память и система коммуникаций)
2. модули для ввода\вывода
3. блок питания
Классификация:
1. Классификация контроллеров по назначению:
a. Общепромышленные контроллеры (универсальные)
b. Коммуникационные контроллеры
c. Контроллеры для управления работами
d. Контроллеры с обратной связью (ПИД-регуляторы)
2. Классификация контроллеров по исполнению:
a. Универсальные общепромышленные
b. Для управления роботами
c. Для управления позиционированием и перемещением
d. Коммуникационные
e. ПИД-регуляторы
f. Специализированные
3. Классификация промышленных контроллеров по типу конструктивного исполнения:
a. Моноблочное исполнение (все в одном корпусе, устройство ввода\вывода не мб удалено с контроллера или заменено на другое)
b. Модульное исполнение (то общая корзина с модулем центрального процессора и сменными модулями ввода-вывода. Модули можно менять.)
c. Распределенное исполнение (модули ввода и вывода вынесены за пределы контроллера. Они заключены в специальные корпуса и соединяются с контроллером промышленной сетью с применением интерфейсов.)
d. Универсальное исполнение
4. Классификация контроллеров по числу каналов:
a. нано-ПЛК (число каналов меньше 4)
b. мини-ПЛК (число каналов менее 5)
c. микро-ПЛК (8..100 каналов)
d. средние (100..500 каналов)
e. большие (более 500 каналов)
5. Классификация промышленных контроллеров по программированию:
a. ПЛК, программируемые с лицевой панели устройства
b. ПЛК, программируемые с помощью переносного программатора
c. ПЛК, программируемые с помощью компьютера
6. Классификация промышленных контроллеров по способам монтажа:
a. Стоечный монтаж ПЛК
b. Настенный монтаж ПЛК
c. Панельный монтаж ПЛК
d. Монтаж ПЛК на DIN-рейке
23. Место программируемых логических контроллеров в современной автоматизированной системе управления. Системы жесткого и мягкого реального времени. Понятия времени цикла и реакции программируемого логического контроллера.
Место программируемых логических контроллеров в современной автоматизированной системе управления. Основные функции, выполняемые ПЛК в системах управления - это управление, защита, измерение физических сигналов, отображение и регистрация технологических процессов.
Программируемый логический контроллер, ПЛК —микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами. Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.
Системы жесткого и мягкого реального времени.
Системы жесткого реального времени – существует определенный временной порог, превышение которого несут необратимые катастрофические последствия.
Системы мягкого реального времени – характеристики системы ухудшаются с увеличением времени управляющей реакции – система может работать плохо или еще хуже, но ничего катастрофического не происходит.
Понятия времени цикла и реакции программируемого логического контроллера.
Время цикла – время, необходимое для однократного полного выполнения коммутационной программы. Время одного программного цикла можно определить с помощью короткой тестовой программы.
Время реакции – это время, прошедшее с момента изменения состояния системы до момента выработки соответствующей реакции.