3.1 Общая характеристика, принципы построения

Термином программируемый микропроцессорный контроллер (ПМК) обозначают изделия группы устройств преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, реализованных на базе микропроцессорной техники и являющихся, по сути, специализированными управляющими микро-ЭВМ для работы в локальных и распределительных системах управления в реальном времени в соответствии с фиксированным набором рабочих программ, размещенным в ПЗУ, а не в ОЗУ. МПК относится к третей группе ГСП.

Особенности ПМК, отличающие их от управляющих мини- и микро-ЭВМ:

• проблемно-ориентированное программное обеспечение на конкретную задачу или на набор задач;

• схожесть физической структуры ПМК различных назначений;

• программирование ПМК в процессе их изготовления, поэтому изменение программы работы (обычно это делается редко), настройка, реконфигурация и т. п. осуществляются на пульте оператора клавишами. ПМК предназначены для эксплуатации в непосредственной близости от технологического оборудования, поэтому в ПМК обеспечивается необходимая защита от промышленных помех, гальваническая развязка от внешних цепей оптронами, ферритовыми трансформаторами;

• модульная структура ПМК, позволяющая изменять число входов и выходов и т, п.;

• меньший объем памяти и меньшее число электронных блоков в составе ПМК по сравнению с микро-ЭВМ;

• наличие сканирующих (коммутирующих) устройств для поочередного опроса входов и выходов ПМК.

По своему назначению – областям проблемной ориентации – ПМК бывают:

- микроконтроллерами, предназначенными для замены устройств электроавтоматики на крупносерийном и массовом производстве — релейных и логических схем, командных аппаратов; такие ПМК логического типапоявились на базе развития и слияния средств вычислительной техники на МП, релейной бесконтактной, автоматики и циклового программного управления технологическим оборудованием, и именно логические ПМК положили начало в ряду программируемых контроллеров;

- микроконтроллерами, предназначенными для реализации алгоритмов регулирования, динамического и нелинейного преобразования аналоговых и дискретных сигналов в системах автоматического регулирования; такие ПМК регулирующеготипазаменяют аналоговые, импульсные и цифровые регуляторы;

- микроконтроллерами координирующего типа, предназначенными для реализации функций программных задатчиков, специальных алгоритмов логико-командного управления периферийными устройствами, функций координирующей микроЭВМ в распределенном управлении (ведущий контроллер).

Уже сложившиеся области применении ПМК со свободно программируемой структурой взамен традиционных электрон­ных устройств с жесткой структурой достаточно обширны, и развитие средств промышленной автоматики в сторону ПМК составляет в настоящее время основное направление в техническомобеспечении систем управления всех типов и назначения.

Типовая блок-схема ПМК изображена на рис. 3.1. В сос­тав ПМК входят микропроцессорное устройство, устройство входа-выхода и панель оператора. Микропроцессорное уст­ройство включает в себя процессор (ПР) и память. Процессор содержит БИС микропроцессора, узел обработки прерываний и интерфейсные схемы для управления пересылкой информации по внутрисистемной магистрали ПМК. Для ПМК логического типа характерна побитовая обработка входных данных, поэтому в них ПР строится по схеме однобитового логическогопроцессора. Память ПМК предназначена для хранения неизменяемых программ, постоянных числовых параметров и временных промежуточных результатов вычислений. Поэтому память содержит ПЗУ (хранение программ) и ОЗУ (хранение числовых данных).

Устройство ввода-вывода ПМК содержит блоки гальванической развязки (ГР), мультиплексор, блоки аналого-цифрового, цифро-аналогового, дискретно-аналогового, цифро-импульсного и цифро-дискретного преобразования. Гальваническая развязка обеспечивает защиту от помех. Мультиплексор-коммутатор аналоговых сигналов - поочередно опрашивает входы ПМК.

Панель оператора ПМК содержит органы управления (клавиши, кнопки), устройства индикации, мнемосхему. Панель позволяет выбрать режим работы ПМК, составить схему вклю­чения, выдать ее параметры и т.п. в зависимости от назна­чения ПМК и объекта управления. Блок питания (БП) и резервный блок питания (РБП) предназначены для сохранения информации в случае отключения основного питания

Перечисленный состав ПМК делает его автономным устройством автоматики. В зависимости от области применения физическая структура ПМК может претерпевать изменения относительно типовой структуры.