Микропроцессорные средства в системах управления технологическими процессами

Принципы, лежащие в основе систем управления технологическими процессами и машинами с применением микро-ЭВМ, едины. Параметры, определяющие динамическое состояние объекта управления и окружающей его среды, как правило, имеют непрерывную (аналогичную) природу. Значения этих параметров оцениваются специальными датчиками (преобразователями информации), помещенными в заданных областях этого объекта. Непрерывные сигналы, поступающие с аналоговых датчиков, для ввода в микропроцессорное устройство или микро-ЭВМ требуется преобразовать в цифровую форму. Для этого они квантуются по времени с некоторым интервалом. Затем дискретные значения этих сигналов квантуются по уровню и преобразуются в двоичные цифровые коды, которые далее передаются на микропроцессорные устройства для обработки по заданному алгоритму. Операция преобразования аналогичного сигнала в двоичные коды выполняется аналого-цифровыми преобразователями (АЦП) в виде отдельных БИС или специальных измерительных контроллеров.

Результаты обработки информации в виде управляющих и информационных сигналов выдаются на выход управляющей микро-ЭВМ в дискретные моменты времени. В интервале между ними на выходе микро-ЭВМ сохраняются, т. е. значения переменных, которые были получены в начале интервала дискретности. Для подачи на исполнительные механизмы аналоговой природы дискретные значения параметров управления на интервале дискретизации интерполируются по линейному, квадратичному или другому закону в интерфейсных модулях связи с объектом. В простейшем случае в качестве таких модулей используются отдельные БИС цифроаналогового преобразования (ЦАП).

Типичная схема цифровой системы управления, ядром которой является микро-ЭВМ, показана на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Схема цифровой системы управления

3.2 Арифметические и логические основы микропроцессорной техники Способы представления информации

Универсальным способом отображения информации при ее сборе, передаче, хранении и обработке является кодирование. Для представления числовой, буквенной, символьной, логической и других информации в микропроцессорных системах применяются двоичные позиционные ходы, в которых используются только два символа (0 и 1). Двоичные коды в микропроцессорной технике реализуются благодаря дискретному представлению электрических и других сигналов в виде импульсов или перепадов. Поэтому такую информацию называют цифровой, а соответствующие системы обработки дискретными или цифровыми.

Один разряд двоичного кода несет информацию в 1 бит. Бит определяет содержательность информации, единичный элемент которой может принимать лишь два различных равновероятных значения 0 или 1. Для хранения 1 бита информации требуется один элемент памяти, например триггер любого типа. 1 байт = 8 бит – восьмиразрядная двоичная информация, составляющая минимально адресуемый объем информации в большинстве вычислительных систем. Для удобства подсчета больших объемов двоичной информации вводят условные единицы 1 Кбайт = 1024 байт (2¹⁰) и Мбайт – 1024 Кбайт. Например, 64 Кбайт = 64 × 1024 байт = 65 536 байт (2¹⁶).

П оследовательность двоичных символов определенной длины или сигналов, направляющих эти символы, образует слово. В общем случае слово имеет переменную длину. Число двоичных разрядов в слове зависит от технических возможностей МП. Пример двухбайтового слова 0100110011100111 8-разрядной микропроцессорной системы представлен на рисунке 3.2.

Рисунок 3.2 – Пример двухбайтового слова