Лекция 1. Общие сведения по микропроцессорных систем управления.

Основные понятия и определения.

План.

Перспективность использования микро — ЭВМ. Структура и элементная база. Основные понятия и определения.

1. Конспект лекций.

В последние годы для автоматизации технологических процессов стали широко использоваться программируемые технические средства контроля и управления на основе мини — и микро — ЭВМ.

Мини — и микро — ЭВМ является новым классом ЭВМ, ориентированным на решение задач управления технологическими процессами промышленности, автоматизации научных экспериментов и промышленных испытаний, также автоматизации проектирования. Мини — или микро — ЭВМ, которые используются для контроля и управления технологическими процессами в режиме реального времени, т. е. управление, включаемых в контур, называются Управляющими вычислительными комплексами (УОК).

Последние отличаются наличием двух важных функциональных устройств: устройство с объектов (УЗО) и датчика времени (ТМР). Устройство связи с объектом управления (УЗО) предназначен для сбора и ввода в машину информации о процессе, также вывода сигналов управления процессом.

Достигнут за последнее десятилетие прогресс в области полупроводниковой технологии привело к значительному повышению степени интеграции микросхем. Появились программируемые большие интегральные схемы (БИС), в настоящее время сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) — до 300 000 и более элементов в кристалле. Они получили название «микропроцессоры» и заложили основу новой элементной базы электронных средств обработки информации — микропроцессорных комплексов интегральных схем. Применение микропроцессоров является новым этапом научно — технической и промышленной революции в области вычислительной техники.

Во микропроцессорными комплексами интегральных схем (МПК ИС) понимают совокупность микропроцессорных и других интегральных схем, совместимых по конструктивно — технологическом исполнению и предназначенных для совместного использования при построении микропроцессоров, микро — ЭВМ, контроллеров и других средств вычислительной техники.

Микропроцессор МП является конструктивно и функционально законченным устройством обработки цифровой информации, выполненным из одной или нескольких больших интегральных схем (БИС), входящих в состав МПК ИС. В первом случае МП называют однокристальным, во втором — многокристального или модульным. На основе микропроцессорных комплексов ИС созданы микро — ЭВМ, микропроцессорные управляющие вычислительные комплексы, микропроцессорные программируемые контроллеры (МПК) и др..

Во микро — ЭВМ понимают устройство обработки данных общего назначения, имеют в своем составе микропроцессор, одно или несколько запоминающих устройств, для хранения управляющих программ и средства управления обменом с периферийными устройство ввода — вывода (УВВ).

Программируемые микропроцессорные контроллеры — это построенные на основе МП специализированные устройства, предназначенные для реализации алгоритмов логического типа (логико — программного управления) или алгоритмов аналогового управления.

По принципу работы и построением микро — ЭВМ в основном аналогичны мини — ЭВМ (за исключением несущественных отклонений, связанных с небольшим числом внешних выводов), но отличаются значительно меньшими габаритами и несколько меньшим объемом данных, которыми они оперируют. Высокая надежность, простота управления, низкая стоимость, небольшие габариты и малое потребление энергии МПК ИС сделано реальным и выгодным использованием УВК на основе микро — ЭВМ и особое МПК для непосредственного управления отдельными агрегатами и установками вместо приборов и регуляторов, релейных устройств логического и программного (УЛПУ ) управления с жесткой логикой функционирования.

На рисунке приведена типичная структурная схема УОК на основе микро — ЭВМ с однокристальным микропроцессором, построенным на МПК ИС. Она состоит из микропроцессора МП, оперативного устройства ОЗУ, постоянного устройства ПЗУ или перепрограммированного устройства ППЗУ, запоминающее контроллеров связи КЗ для подключения к МП устройств внешней памяти (гибкий магнитный диск) и устройств ввода — вывода УВВ (видеотерминалы, печатающее устройство), устройств связи с объектом управления УЗО и других в зависимости от назначения УОК.

Для связи с внешними устройствами МП (центральная часть УОК) имеет адресную машину А, шину данных Д и шину управления С. Большинство МП 16 — разрядную шину адреса, 8 — разрядную шину данных. Шина управления 6 — 10 выводов для передачи управляющих сигналов, признаков состояния МП и периферийного оборудования.

Влияние микропроцессорной техники на развитие средств автоматизации оказался настолько сильным, что не только изменило концентрацию построения аппаратуры, но и повлияло на принципы системной Организации АСУ ТП, в частности привело к идеи распределенного управления (с нижним и верхним уровнями в системе), характеризующий широким применением цифровых управляющих микропроцессорных устройств на каждом уровне, но исполняющих различные функциональные задачи.

2. Рекомендуемая литература:

Основная

1. Балашов Е. П., Пузанков Д. В. Микропроцессоры, микропроцессорный системы: Учеб. Пособ. Для вузов / Под ред. В. Б. Смолова — М: Радио и связь. 1981. — 328 с.

2. Вершинин О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. — Л: Энергоиздат. 1986. — 208 с.

3. Микропроцессоры: в 3-х кн. / Под ред. Л. Н. Преснухина. — М: Высш. шк., 1986. — 495 с., 383 с.,

402 с.

Дополнительная

1. Брусиловский Л. П., Вайнберг А. Я., Черняков Ф. С. Системы автоматического управления технологическими процессами предприятий молочной промышленности.-М.: Агропромиздат.1986.-351с.

2. Логический микропроцессорный контроллер Ломиконт. Краткое описание. М.: НИИ Теплоприбор. 1986. — 33 с.

3. Микропроцессорный автоматические системы регулирования. Основы теории и элементы. / Под ред. В. В. Солодовникова. — М.: Высш. шк., 1991. — 254 с.

4. Микропроцессорный системы автоматического управления. / Под ред.

В. А. Весекерского. — Л.: Машиностроение, 1988. — 364 с.

5. Регулирующий микропроцессорный контроллер Ремиконт Р — 100: ГСП. Отраслевой католог — вып. 13, 14. — М.: ЦНИИТЭЫ. Приборостроение, 1985. — 87 с.

Методическая

Микропроцессорные системы управления технологическими процессами: методические указания к Выполнения практических занятий на тему Логический микропроцессорный контроллер-ЛОМИКОНТ для студентов 4 курса специальностей 6.091707 Технология хранения, консервирования и переработки мяса, Технология хранения, консервирования и переработки молока» дневной и заочной формы обучения / Сумы, 2008 — 20 с. Микропроцессорные системы управления технологическими процессами: методические указания к выполнению практических занятий на тему Микропроцессорный контроллер Р-130 для студентов 4 курса специальностей 6.091707 Технология хранения, консервирования и переработки мяса, Технология хранения, консервирования и переработки молока», и по направлению 6.051701 «Пищевые технологии и инженерия дневной и заочной формы обучения / Сумы, 2009 — 12 с., табл. 2.