Материал: Конечный вариант

Контроллеры могут иметь разную конструкцию, но всегда предусматривается возможность варьирования их конфигурации благодаря применению устройств расширения и периферийных модулей. Основой контроллера является центральный блок, содержащий центральный процессор и блок питания. В зависимости от задач автоматизации на системной шине контроллера могут монтироваться различные периферийные модули: цифровых и аналоговых вводов/выводов, предварительной обработки сигналов, коммуникационных процессоров. Предусматривается возможность варьирования разных типов центральных процессоров, блоков питания, периферийных модулей. Для объектов, требующих повышенной надежности работы, используются контроллеры, состоящие из двух или трех центральных блоков с процессорами резервного действия. Программа пользователя для таких контроллеров такая же, как и для обычных. Модули интеллектуальной периферии решают специальные задачи пользователя по измерению, оценке, регулированию, стабилизации, позиционированию и др. Они «интеллектуальны», так как обладают собственными процессорами и решают самостоятельно в реальном времени специализированные задачи управления. Их периферийность определяется тем, что с управляемым процессом они непосредственно связаны через собственные вводы/выводы, благодаря чему центральный процессор не перегружается и за необходимое время выполняет собственные задачи. Системы визуализации и обслуживания включают в себя средства от простых дисплеев до информационных систем. Получили распространение следующие системы: панели оператора, предназначенные для отображения управляемого процесса, ввода и вывода данных и наладки; содержат дисплеи и клавиатуру, конструктивно размещенные в одном корпусе;

программируемые терминалы, представляющие собой электролюминесцентные графические терминалы с активным экраном, на котором можно гибко менять клавиатуру; локальные системы визуализации и обслуживания с различными функциональными возможностями (от кратковременного или долговременного архивирования измеряемых величин до полнографических систем с объектно-ориентированными оболочками проектирования и обслуживания) и интегрированные в другие системы; представляют собой автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе ПК; центральные системы визуализации и обслуживания с высокими функциональными возможностями, расширяющимися от АРМ до скоординированных многопользовательских и многотерминальных систем. Программаторы и ПК используются в системах визуализации и обслуживания, а также для подготовки, отладки и записи программ в контроллеры. В соответствии с задачами программно-логического и непрерывного управления, диагностирования, контроля состояния функциональных узлов оборудования, отображения информации об управляемом процессе имеется стандартное программное обеспечение в виде функциональных блоков, обеспечивающих решение частных задач и органично встраиваемых в программы пользователя.

Имеются программы-драйверы, решающие задачу сопряжения контроллеров со стандартной периферией, другими контроллерами и компьютерными средствами автоматизации в коммуникационной сети. В функциональные блоки входят программные пакеты, реализующие типовые функции, например: арифметические, тригонометрические, логарифмические, показательные, обработки логических цепей, преобразования массивов данных и др.; регулирования электромагнитных, механических и технологических переменных; реализации стабилизирующего, следящего, каскадного, модального и адаптивного управления; коррекции и компенсации нелинейностей; сглаживания; реализации непрерывных, шаговых и импульсных регуляторов; наблюдения, отображения и обслуживания для локальных и центральных систем; выдачи важных сообщений о процессе и об ошибках; группирования сообщений и отображения обобщенных сообщений; включения прерывистой и непрерывной световой и звуковой сигнализации;

предварительной обработки сигналов в виде подготовки данных, обработки сообщений и прерываний, счета, дозирования, измерения скорости, пути, температуры и др.; служебные для обмена данными между центральным процессором контроллера и модулями коммутационного процессора; предварительной обработки сигналов и памяти; имитации объекта управления и отработки алгоритмов управления. Для написания программного обеспечения контроллеров имеются экономичные технологии с использованием ПК (стандартных, совместимых с PC/AT) или программаторов.

8. Блок схемы технологического комплекса.

Анализ результатов сложных систем и синтез удобно проводить, применяя функциональные и блок схемы.

В технической кибернетике принято 2 вида схем:

Функциональные и структурные.

Функциональные блок схемы содержат следующую информацию:

1. Функциональные узлы и блоки, задействованные в системе;

2. Связи между функ-ми узлами и блоками;

3. Направление передачи информации виде стрелок.

Подробно составленная функ-ая блок схема наглядно изображает ТП и облегчает разработку программ для ЭВМ.

Всякая автоматическая система состоит из 2х:

ОУ – объекта управления,

АУС – автоматическая управляющая система, - эти части соединены каналами связи.

По каналу 1 поступает инфор-я возмущающая объект, по каналу 2 – о состоянии объекта (обратная связь). Система получает инфор-ю из вне по каналу 4, сведения о внеш. условиях, в которых нах-ся объект. По каналу 3 – задание, которое система должна выполнить, управляя ОУ. По кан.5 - о воздействии на объект.

Несмотря на разницу назначения и конструкции, различных автом-х систем в них всегда можно выделить части выполняющие одинаковые функции. На этом и основаны - функ-ые блок схемы.

ОО - окр. обстановка

ДО - датчик обратной связи,

СН- сред-ва наблюд-я, воспринимают сост. объекта

СР - счетно- решающее уст-во,

УА - управл-ий автомат

СР получ-т по кан.2,3,4,11 инфор-ю. Исходя из неё машина вырабатывает командную инфор-ю, воздействуя на УА по кан.8, где формируется управ-е инфор-ей для исполнительного механизма (УУ). Пользуясь такой инф-ей СР м/т выдавать и подсказывать условия работы системы (самообучающаяся система). Если есть программа оптимального решения, то АУС - оптимизирующая.

Если меняет свои свойства - самонастраивающаяся.

Самонастраивающаяся система:

УС- устройство самонастройки

УК- устройство коррекции

УМ – управляющая машина

К – компаратор – сравнительное устройство

УМ получ. инфор-ю по кан.2,3,4,11, инфор-я поступ. в К, где сравнив-ся с инфор-ей поступ. по кан.2, затем на 8 для управ-я объектом О. По кан.8 инфор-я идет допол-но от УС и кан.10 для обеспечения самонастройки системы.

9. Функции ЦВМ в составе технологического комплекса, упрощенная блок схема УЦВМ Любая информация при помощи соответствующего кода может быть преобразована в число или совокупность чисел, а полученное преобразование информации может быть реализовано посредством соответствующих операций над этими числами. Так текст передается по телеграфу, в телевидение информация, полученная по эфиру, также может быть преобразована в виде последовательных чисел.

Поскольку всякое число представляет собой совокупность дискретных цифр (например, 1 или 0), то создание технических средств для действия над числами, представленными в цифровой форме, имеет важное принципиальное значение для механизации процессов переработки информации, а значит, и для решения широкого круга проблем кибернетики.

Цифровые вычислительные машины, созданные для чисто вычислительных операций, по мере их развития стали пригодными для целей управления. Такие машины получили название управляющие машины.

Вычислительные машины состоят из 5 основных функциональных устройств:

1) УВД - устройство ввода данных;

2) УУ – управляющее устройство;

3) АУ – арифметическое устройство;

4) ЗУ – запоминающее устройство;

5) Устройство вывода. Блок-схема такой машины на рисунке ниже.

УВД преобразует исходную информацию в электрические сигналы, УУ обеспечивает согласованную работу всех устройств машины, АУ выполняет арифметическое действие над введенными в машину числами, ЗУ служит для приема, хранения и выдачи чисел, в которых закодированы исходные данные, последовательность команд и промежуточные результаты. Устройство вывода предназначено для представления результатов вычислений.

Каждая операция выполняется машиной по команде. Последовательность команд образует программу решения поставленной задачи. ЗУ состоит из отдельных ячеек, имеющие фиксированные адреса. УУ обеспечивает поочередное выполнение команд программы. Главное отличие управляющих машин от вычислительных состоит в том, что их связь с внешним миром осуществляется непосредственно через измерительные приборы на входе и исполнительные устройства на выходе, которые передают информацию через ЦАП и АЦП.

10. Процессор, его составные части, функции

Процессор – это устройство, выполняющее функции переработки информации в соответствии с указаниями программы, осуществляющее управление всем вычислительным процессом, и обеспечивающее взаимодействие всех узлов ЦВМ. Основными частями процессора являются: устройство управления УУ, арифметическое логическое устройство АЛУ, блок управляющих регистров БУР. Процессор связан с пультом управления, внешним запоминающим устройством и устройством ввода – вывода информации. УУ процессора вырабатывают необходимую последовательность управляющих сигналов, обеспечивающих выполнение операций, ведет обработку команд, полностью выполняет неарифметические команды управления.

АЛУ процессора предназначено для выполнения арифметических операций и логическое преобразование информации. Регистром называют функциональное устройство, предназначенное для приема и запоминания слова (информации), а также для выполнения над словом некоторых логических преобразований. Регистр представляет собой совокупность триггеров, число которых соответствует числу разрядов в слове. Микропроцессоры. Процессор выполняет функции переработки информации в соответствии с указаниями программы, а также управления всем вычислительным процессом. Достижения в области производства изделий микроэлектроники – цифровых интегральных микросхем – привели к крупносерийному промышленному производству монолитных схем со степенью интеграции несколько тысяч элементов в одной микросхеме. Поскольку предмет обработка КПЭ изучает обработку материалов концентрированными потоками энергии, необходимо сказать, что при производстве БИС и СБИС используются КПЭ и это связано, прежде всего, с высокой разрешающей способностью этих потоков и их большой энергоемкостью. Микропроцессор – это монолитное полупроводниковое устройство, которое выполняет функции, аналогичные функциями процессоров универсальных ЦВМ. Появление микропроцессора позволяет создавать микро – ЦВМ, применять в различных отраслях народного хозяйства, когда появляется необходимость автоматизировать производственные процессы с использованием управляющих ЦВМ. Упрощенная структурная схема процессора.

11. Запоминающие устройства цвм. Принцип работы, варианты зу.

Запоминающие устройства ЦВМ (память – согласно стандарту). Она предназначена для записи, хранения и выдачи информации, представленной в виде цифрового кода. Запоминающее устройство характеризуются информационной емкостью и быстродействием. Информационная емкость ЗУ определяется числом единиц двоичной информации (бит), которое равно произведению числа хранимых слов (чисел) на их разрядность. Быстродействие ЗУ характеризуется циклом обращения t_обр, которое при записи информации складывается из времени поиска числа t_поис, стирание ранее записанной информации (при необходимости), t_стир и записи нового числа t_{з :} t_{обр =} t_{поис +} t_{стир +} t_з

В зависимости от использования ЗУ различают внешние и внутренние (оперативные). ЗУ также классифицируются по назначению:

1) сверхоперативные;

2) оперативные;