СУАЭ / № 9

Дисциплина: ПП.03.05 «Системы управления автоматизированного

электропривода»

Блок модулей 3 (ПП.03.05.01) «Принципы автоматизации электропривода»

Модуль 3.1 (3 ПФ.С.11.ЗР.З.01.01) «Основы комплексной автоматизации электро-

привода»

Лекция № 9

«Устройства ЭВМ для управления электроприводами.

Основные термины»

Системы управления современными технологическими объ­ектами (металлорежущими станками, лифтами, складскими ком­плексами, прокатными станами и т.д.), основу которых составля­ет автоматизированный электропривод, осуществляют обработку большого объема информации с целью выработки управляющих воздействий (логических, цифровых или аналоговых), поступаю­щих на электроприводы. Такие системы управления выполняют­ся на основе цифровых устройств (ЭВМ). Все цифровые вычис­лительные устройства - от супербольших рабочих станций до встроенной в автоматизированный электропривод микропроцес­сорной системы управления - имеют аналогичную архитектуру и в значительной мере общие характерные свойства.

Укрупненные структуры ЭВМ и микроЭВМ совпадают и мо­гут быть представлены в виде схемы, приведенной на рисунке 1. Эта схема предполагает программный принцип управления для решения широкого круга задач на основе составленной опе­ратором программы, т.е. набора инструкций, автоматически об­рабатываемых ЭВМ.

Рисунок 1 – Укрупнённая структура ЭВМ

Прежде всего необходимо уточнить, что микропроцессорные управляю­щие вычислительные машины являются одной из разновидностей микропроцес­сорных средств вычислительной техники. Они реализуются на основе функционально законченных изделий, построенных на базе больших интегральных схем (БИС). В отличие от ЭВМ общего назначения, которые пред­назначены для разнообразных вычислительных операций в тем­пе времени, определяемом самой машиной, микропроцессорные управляю­щие вычислительные машины можно определить как программно-управляемые ЭВМ для специализированных применений в реальном времени, таких, как управление технологическими комплексами и другими объ­ектами, работа в различных измерительных комплексах и прибо­рах, где темп вычислений диктуется технологическим процессом (например, управление работой ядерных реакторов, процессом варки стали и чугуна, пуском ракет, автоматической посадкой летательных аппаратов и др.).

Микропроцессорные управляю­щие вычислительные машины функционируют как системы с обратной связью, полу­чая в определенные такты времени информацию от датчиков объекта управления, производя необходимые вычисления в со­ответствии с заранее записанной программой и формируя ре­зультаты обработки для направления их в исполнительные уст­ройства (в том числе электроприводы). Принцип программного управления процессом обработки данных делает микроЭВМ универсальным устройством, так как позволяет реализовать требуемый для конкретного применения алгоритм взаимодействия с объектом. При этом особенности конкретного алгоритма учитываются путем разработки приклад­ного или специального программного обеспечения и выбора не­обходимых функциональных модулей системы.

Большинство мини- и микроЭВМ устроены таким образом, что все функциональные блоки (см. рис. 1) подключены па­раллельно к единому каналу связи, который называется маги­стралью.

В процессе обмена информацией по каналу связи участвуют два типа устройств: активное (инициатор обмена) и пассивное. В качестве активного устройства обычно выступает центральный процессор. При параллельном подключении пассивных устройств обмена к магистрали необходимо знать, с каким именно устрой­ством должен произойти обмен. Для этого каждое из устройств снабжается адресом, а в составе магистрали предусматриваются специальные линии, по которым сообщается информация в дво­ичной форме в параллельном формате об адресе пассивного уст­ройства. Совокупность этих линий в магистрали образует шину адреса (ША). Передача самой информации в параллельном фор­мате производится также по линиям, которые образуют шину данных (ШД). В составе магистрали существует еще один набор линий, по которым передаются различные управляющие сигна­лы и которые образуют шину управления (ШУ).

К настоящему времени в области микропроцессорной техни­ки сложилась определенная терминология.

Микропроцессор (МП) - это программно-управляемое уст­ройство, предназначенное для обработки цифровой информа­ции и управления процессом этой обработки, реализованное на основе одной или нескольких БИС. В отличие от обычных БИС микропроцессор как программно-управляемое устройство со­держит в своем составе элементы, позволяющие настроить его на выполнение любых функций, т.е. реализовать любую зависи­мость между входными и выходными последовательностями сиг­налов. Микропроцессор является универсальным средством ав­томатики в смысле реализации заданных функций. Для решения определенной задачи МП должен быть запро­граммирован соответствующим образом, ему должен быть обес­печен обмен информацией с другими устройствами, к числу ко­торых относятся в первую очередь запоминающие устройства и устройства ввода-вывода.

Микропроцессорная система (МПС) - это совокупность взаимосвязанных устройств, состоящая из одного или несколь­ких МП, памяти (ЗУ), УВВ и ряда других устройств, предназна­ченных для выполнения четко определенных функций. Таким образом, МП наряду с другими БИС является основой построе­ния МПС.

МикроЭВМ - это конструктивно оформленная МПС, имею­щая в своем составе панель управления, устройства связи с внеш­ними объектами, источник питания и снабженная программным обеспечением.

Микроконтроллер (МК) - это устройство, выполняющее функции логического анализа и управления. Например, МК управляют работой внешних устройств микроЭВМ: накопителей на ГМД, печатающих устройств, графопостроителей и т.д. МК имеет меньшую аппаратную сложность за счет сокращения функ­ций по выполнению арифметических операций; в то же время он имеет более развитые функции логического управления.

Микро­процессорный комплект (МПК) интегральных схем (ИС) - это совокупность микропроцессорных БИС и других ИС, однотип­ных по конструктивно-технологическому исполнению, для ко­торых обеспечена функциональная, структурная, информацион­ная и энергетическая совместимость для использования в МПС. МПК ИС является по существу элементной базой МПС и мик­роЭВМ.

Микропроцессорная система автоматического управления (МПСАУ) - это система со встроенными в нее средствами мик­ропроцессорной техники (МПТ).

Контрольные вопросы для закрепления изученного материала:

1. Изобразить укрупнённую структуру ЭВМ, используемой в автоматизированном электропри-

воде.

2. Расписать назначения элементов структурной схемы ЭВМ. Как они взаимодействуют друг с

другом?

3. Дайте определение микропроцессору. Подробно опишите его назначение.

4. Дайте определение микропроцессорной системе.

5. Дайте определение микроЭВМ.

6. Дайте определение микроконтроллеру.

7. Дайте определение микро­процессорного комплекта интегральных схем.

8. Дайте определение микропроцессорной системы автоматического управления.

Источники для дополнительного изучения материала лекции:

1. Петренко Ю.Н.Системы автоматизированного управления електроприводами – Минск: Новое

знание, 2004 г., стр. 263 – 269.

4