39. Структурная схема микропроцессорной системы управления, назначение блоков, достоинства и недостатки цсу. 5 особенностей управляющих эвм в цсу.

На рис.9.1 приведена структурная схема цифровой системы управления с ЭВМ в качестве устройства управления объектом /11/.

Рис.9.1 Структурная схема цифровой системы управления с ЭВМ в качестве устройства управления

В этой схеме датчики ипреобразуют входные возмущенияxи состояние объекта управления, которое характеризуется выходным сигналомy, в электрические сигналыи. Эти сигналы с помощью измерительных контроллеров, в состав которых входят АЦП, преобразуются в цифровые сигналыx(n) иy(n), которые называются входными и выходными данными соответственно. Эти данные поступают на порты управляющей ЭВМ, которая по определенной программе обрабатывает их и с учетом результата обработки, а также по командам программы управления формирует цифровые сигналы управления объектомu(n).

Эти сигналы поступают на интерфейс взаимодействия с объектом, в состав которого может входить ЦАП. Он преобразует цифровые сигналы u(n) в аналоговые (при необходимости), которые поступают на исполнительные механизмы и управляют ими: включают, выключают, управляют их скоростью и направлением вращения и т.д. В качестве исполнительных механизмов могут быть электродвигатели или другие электроприводы, пневматические приводы, работающие от сжатого воздуха или гидравлические приводы, работающие от жидкости под большим давлением и т.д.

5 Особенностей управляющих эвм в цсу.

Универсальные ЭВМ ориентированы в первую очередь на взаимодействие с человеком. Их задача - обрабатывать данные по запросу пользователя. К универсальным ЭВМ подключаются дисплеи, клавиатура, печатающие устройства, графопостроители, устройства внешней памяти и т.д. К особенностям управляющих ЭВМ относятся:

1. Основная задача управляющей ЭВМ состоит в том, чтобы на основании полученной от датчика информации вычислить и передать на исполнительные механизмы управляющие воздействия.

Как правило, управляющие ЭВМ встраиваются в оборудование и настраиваются на конкретную область применения.

2. Важную функцию в управляющей ЭВМ выполняют системные часы - таймер. По таймеру синхронизируется (уточняется) управление блоками САУ.

3. Отличительной особенностью управляющих ЭВМ является выполнение ими операций в реальном масштабе времени, т.е. формирование управляющих воздействий не позже заданного времени. Невыполнение этого условия эквивалентно получению неправильного результата или сбою в работе САУ.

4. Для синхронизации работы программ и организации обмена данными между блоками САУ используется управляющая программа, называемая диспетчером. В этой программе реализуется алгоритм очередности выполнения разных программ по приоритетам, вплоть до прерывания выполнения текущей программы.

На рис.9.2 приведены временные диаграммы работы САУ при последовательном выполнении операций (а) и в режиме мультипрограммирования под управлением программы «диспетчер» (б). На этом рисунке показаны отрезки времени работы отдельных блоков САУ:

Т - терминалы (дисплей, пульт и т.д.),

Д - датчики и измерительные контроллеры

ИМ - исполнительные механизмы,.

ЭВМ - работа управляющей ЭВМ.

(а)

(б)

Рис.9.2. Временные диаграммы работы САУ

Из рис.9.2.а видно, что продолжительность выполнения задачи управления при последовательном выполнении команд

t₁=t_A+t_B+t_C,

где - время для передачи данных с датчиков на ЭВМ и формирования сигналов для исполнительных механизмов,

- время для передачи данных от ЭВМ к терминалам,

- время для передачи данных с датчиков к ЭВМ и далее к терминалам.

На рис.9.2.б время - это продолжительность выполнения задачи управления объектом в режиме мультипрограммирования. Из сравнения рис.9.2.а и 9.2.б видно, что, т.е. в режиме работы под управлением программы «диспетчер» время для управления уменьшается, что очень важно для работы САУ в реальном масштабе времени.

Экономия времени достигается за счет того, что во втором режиме ЭВМ работает почти непрерывно и выполняет при этом разные программы.

5. Еще одно отличие управляющих ЭВМ от универсальных состоит в разработке программного обеспечения. В управляющих ЭВМ обычно небольшой ресурс памяти для хранения программ поддержки, обеспечивающих простоту разработки и отладки программ их работы.

Для управляющих ЭВМ широко используется кросс-технология, когда программное обеспечение вначале разрабатывается на универсальных ЭВМ, а затем «перекачивается» на управляющие ЭВМ с помощью программы «транслятор». Кросс-технология поддерживается целым комплексом программ, образующих так называемую резидентную систему программ.