В настоящее время широкое распространение в промышленности получили автоматические системы управления технологическими процессами - АСУТП, которые проектируются, опираясь на достижения современной микропроцессорной науки. Современная АСУТП - это совокупность сложных микропроцессорных структур, которые соединены между собой по иерархическому принципу. Различают АСУТП трех уровней:

1. АСУ- автоматическая система управления.

2. АСУТП верхнего уровня.

3. АСУТП нижнего уровня.

Вообще в настоящее время существует две распространенные архитектуры микропроцессорных устройств систем управления (МПУ СУ). Это централизованная и распределенная архитектуры.

Каждая из вышеуказанных архитектур обладает своими преимуществами и недостатками. Системы централизованной архитектуры обладают высокой надежностью, простотой обслуживания, малыми сроками разработки. Системы распределенной архитектуры более сложны в разработке и обладают более высокой стоимостью, но более подходят для создания АСУТП, т.к. имеют более гибкую архитектуру и микроконтроллеры, расположенные на монтажных панелях, берут часть операции по обработке сигнала на себя.

Микропроцессорные устройства с системах управления выполняют всевозможные задачи, как то: сканирование датчиков, управление исполнительными механизмами, выполнение вычислительных операций, диагностика системы с целью предупреждения аварийных ситуаций, осуществление безопасного пуска и останова системы с защитой от неправильных действий оператора и сбоев оборудования, отображения текущего состояния системы на индикаторе.

Для построения МПУ СУ в настоящее время широко используются промышленные компьютеры. Данные устройства строятся по архитектуре IBM PC в силу ее широкой распространенности, наличия огромного задела программного обеспечения и высококвалифицированных специалистов. К промышленным компьютерам предъявляется ряд жестких требований, как то: возможность работы в необорудованных помещениях, возможность встраивания в промышленное оборудование, более жесткие требования по вибростойкости, ударопрочности, рабочему диапазону температур, габаритным размерам, потребляемой мощности.

Настоящий курсовой проект посвящен проектированию МПУ СУ централизованной системы. В ходе проекта необходимо осуществить выбор платы центрального процессорного устройства - ядра всей системы и разрешить проблемы, связанные с его сопряжением с модулями аналогового и дискретного ввода - вывода и с модулем контрольно-измерительного прибора. Решение этих проблем может заключаться в разумном использовании уже имеющихся традиционных конструкторских решении и схем.

Часть 1.

Так как была рассмотрена лишь одна фирма, занимающаяся производством панельных ПК, то и находить параметры, которые бы позволили выделить лучшую фирму(продукт) нет смысла. Для панельных ПК сложно найти критерий цена/производительность, и всё это из-за того рассчитать цена сильно зависит от стоимости самого дисплея . Но выбор

лучшего ППК делаем все-таки исходя из критерия цена/производительность. Выбираем из восьми моделей, в результате сортировки получили модель PPC-102S. Основываясь на всём выше сказанном, сделаем вывод - выбор необходимой модели следует делать, исходя из конкретных задач, которые ППК должны решать(справочные системы общественного использования, управляющие и информационные панели в производстве, организация человеко-машинного интерфейса и т.д.).

Часть 2.

Распространенной группой изделий верхнего уровня автоматизации являются модульные промышленные компьютеры. индустриальных шасси, в рабочих станциях используются пассивные объединительные панели с большим числом слотов расширения.

Часть 3.

При выполнении курсового проекта необходимо разработать устройство сопряжения с контрольно-измерительным прибором (КИП). КИП производит обмен по интерфейсу ИРПР-М. Данные передаются между источником (КИП) и приемником (МПУ) в програмноуправляемом режиме.

Алгоритм работы программы управления КИП

1. Чтение порта состояния по адресу 301h.

2. Анализ бита 3 (ERROR) - если ошибок нет, то идем далее.

3. Записываем в порт данных байт данных по адресу 300h.

4. Программная задержка 500 мкс.

5. В порт управления по адресу 302h пишем код - 00000001 - формируем сигнал «STROBE».

6. Программная задержка на 500 мкс.

7. В порт управления по адресу 302h пишем код - 00000000 - снимаем сигнал «STROBE».

8. Читаем в цикле порт состояния по адресу 301h и анализируем бит 6 «-ASC», если он равен «0», то передача прошла удачно и КИП готов к работе.

Разработка модуля программной инициализации

Для начала работы необходимо проинициализировать КИП. Для этого необходимо установить сигнал -INIT (бит 2 регистра управления) в состояние логического «0», выполнить программную задержку, а затем снять сигнал.

• Дешифратор адреса (DA): для выбора аппаратной реализации дешифратора адреса модуля необходимо определить, сколько программно-доступных элементов необходимо для модуля сопряжения с КИП и выбрать свободный диапазон адресов в адресном пространстве устройств ввода/вывода. Определим 5 программно-доступных элементов: 3 для чтения: данные (8 бит), слово управления (4 бита), слово состояния (5 бит); 2 для записи: данные и слово состояния. Для прототипных плат в IBM PC - совместимом компьютере выделены адреса 300h-31Fh. Выберем адреса 300h, 301h, 302h, 303h. Элементы для чтения и записи будем разделять по сигналам -IOW и -IOR. Соответственно, адрес модуля можно разделить на две части: старшие 8 бит сформируют адрес модуля: для их дешифрации используем микросхему - КР1533ЛЕ4 - три логических элемента «3ИЛИ-НЕ», а младшие 2 бита будут определять адрес элемента модуля, для их дешифрации используем микросхему КР1533ИД4 - сдвоенный дешифратор 2 на 4. Для распознавания сигнала AEN используем микросхему КР1533ЛА3 - логический элемент «2И-НЕ».