Микропроцессоры, микропроцессорные системы, программируемые логические контроллеры

Микропроцессор (МП) — это программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление им. Основное отличие МП от всех ранее рассмотренных цифровых устройств заключается в способе обработки информации.

В обычных цифровых устройствах — как комбинационных, так и последовательностных — обработка входных сигналов осуществляется аппаратно, за счет схемы соединения различных элементарных элементов — И, ИЛИ, НЕ. В МП процесс обработки информации осуществляется программно, т. е. путем последовательного выполнения элементарных действий — команд программы, и результат обработки определяется этой программой.

Микропроцессорная система (МПС) состоит из микроЭВМ и набора устройств ввода/вывода информации, или внешних устройств (ВУ). ВУ представляют собой последовательные и параллельные порты, к которым подключаются устройства, обеспечивающие вычислительный процесс и связь с оператором (монитор, клавиатура, внешние запоминающие устройства и т.д.).

Слайд №26

Структура любой МПС является магистрально-модульной, т. е. она состоит из набора модулей, подключенных к общим магистралям, называемым шинами.

Шина — это набор линий связи, по которым передается информация определенного типа, происходит обмен информацией между различными модулями системы.

В состав микроЭВМ кроме микропроцессора (центрального процессорного элемента) входят постоянное запоминающее устройство ПЗУ, оперативное запоминающее устройство ОЗУ и блок интерфейса.

ПЗУ предусмотрено для хранения управляющих программ, исходных данных, необходимых для обработки информации, и полученных результатов.

ОЗУ — для хранения информации, которая может изменяться в процессе работы системы (данные, промежуточные результаты вычислений и программы, исполняемые в текущий момент времени). Весь обмен информацией МП с ВУ осуществляется через блок интерфейса. ВУ передают данные из внешней среды в МП или ОЗУ или получают их из микроЭВМ.

Слайд №27

Взаимодействие узлов микроЭВМ между собой осуществляется с помощью трех шин: шины адреса (ША), шины данных (ШД) и шины управления (ШУ).

Чтобы МП мог однозначно выбрать нужную ячейку памяти или регистр ВУ, они имеют адреса. Адрес ячейки (регистра) передается от МП в память или интерфейсный блок по ША.

ШД является двунаправленной, так как передача данных по ней осуществляется как из МП в память и интерфейс, так и в обратном направлении.

ША и ШД состоят из параллельных линий, передача информации по которым осуществляется одновременно для всех линий. Число линий ШД определяется разрядностью МП, а ША — объемом памяти, т.е. разрядностью двоичного кода, необходимого для адресации всех ячеек.

ШУ состоит из отдельных линий, по которым передаются те или иные управляющие сигналы. В основном они передаются из МП в остальные узлы.

Слайд №28

ВУ в зависимости от способа передачи информации разделяются на две большие группы: устройства, обменивающиеся параллельными словами данных и подключенные соответственно к параллельной шине, и устройства, обменивающиеся информацией в последовательном коде, т.е. последовательно, бит за битом, и подключенные к однопроводной шине.

Основными узлами МП являются:

- устройство управления (УУ);

- регистр команд (РК);

- дешифратор команд (ДШК);

- арифметикологическое устройство (АЛУ);

- регистр флажков (РФ);

- набор внутренних регистров, состоящий из адресных регистров (РА) и регистров данных (РД);

- программный счетчик (ПС);

- устройство управления шинами (УУШ).

Координация работы всех узлов в соответствии с выполняемой командой осуществляется тремя узлами: УУ, РК и ДШК. РК обеспечивает хранение команды в течение всего цикла ее исполнения, а ДШК выполняет расшифровку кода этой команды.

Слайд №29

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) — микропроцессорные устройства, предназначенные для управления технологическим процессом. Они представляют собой устройства, предназначенные для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления в реальном времени в соответствии с набором записанных в них программ.

Работа контроллера заключается в выполнении следующих операций:

1) сбор сигналов с датчиков;

2) обработка сигналов согласно алгоритму управления;

3) выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства.

В нормальном режиме работы контроллер непрерывно выполняет этот цикл с частотой от 50 раз в секунду. Время, затрачиваемое контроллером на выполнение полного цикла, называется временем (или периодом) сканирования. В большинстве современных ПЛК сканирование может настраиваться пользователем в диапазоне от 20 до 30 000 миллисекунд.

Для быстрых технологических процессов время сканирования может составлять 20 мс, однако для большинства непрерывных процессов период 100 мс считается вполне приемлемым.

Слайд №30

По функциональным признакам в ПЛК (рис. 12.6) можно выделить следующие элементы:

Слайд №31

1) центральный процессор (ЦП), предназна ченный для выполнения команд (инструкций) управляющей программы и обработки данных, размещенных в памяти;

2) память контроллера с жестким распределением областей для размещения

различных типов данных;

3) модуль самодиагностики (МСД), который осуществляет контроль и диагностику элементов контроллера в процессе его работы и сигнализирует при обнаружении неисправностей;

4) модуль связи с оператором (МСО), с помощью которого выполняется программирование контроллера и оперативное управление в процессе эксплуатации;

5) модули ввода, обеспечивающие прием и первичное преобразование информации от датчиков объекта управления;

6) модули вывода, предназначенные для выдачи управляющих сигналов на исполнительные устройства (механизмы) объекта управления.

Модули ввода/ вывода также называют устройствами связи с объектом (УСО). Основными их элементами являются АЦП и ЦАП.

Слайд №32

Интерфейс (совокупность технических и программных средств, обеспечивающих взаимодействие различных устройств) задает параметры, процедуры и характеристики взаимодействия контроллера с верхним уровнем АСУ ТП или с другим контроллером в случае распределенной структуры АСУ ТП.

Посредством внутриблочной шины различные блоки ПЛК связываются между собой через общую магистраль.

В составе с другими вспомогательными устройствами контроллеры выполняют различные функции: обработка информации, управление, регулирование, мониторинг, измерение, сигнализация, контроль.

Слайд №33

Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 381; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!