Системы группового управления (сгу)

Понятие СГУ относится к системам промышленного назначения, состоящим из нескольких автономных систем управления отдельными производственными единицами. Пример СГУ – автоматизированный участок, состоящий из автоматизированного склада, транспортной системы и нескольких РТК, в состав каждого из которых входят робот и станки с числовым программным управлением. В такой системе устанавливается несколько локальных взаимодействий между элементами:

• в составе РТК между СУ робота и СУ программно управляемого устройства;

• между СУ склада и СУ транспортной системы;

• взаимодействие между СУ транспортной системы и СУ РТК.

Кроме того, в системе необходимо организовать взаимную координацию действий всех входящих СУ. Эти задачи решаются СГУ при сочетании принципов централизованного и децентрализованного управления, т.е. на уровне перечисленных выше связей устанавливается децентрализованное управление, а на уровне всей системы создается подсистема централизованного управления (рис. 6).

Рис. 6. Пример реализации СГУ

На рисунке обозначено: АС – автоматизированный склад; ТС – транспортная система; СЦУ – система централизованного управления; 1, 2, 3, 4, 5 – связи децентрализованного управления; 6-1,… , 6-4 – связи централизованного управления.

Для СГУ принципиальным является способ организации связи между вычислительными модулями, входящими в систему управления. Могут использоваться несколько типовых способов взаимодействия (рис. 7).

Вариант I – радиальная система связи для централизованного управления (ВМ1 – центральный управляющий модуль). Система допускает использование параллельных и последовательных интерфейсов. Основной ее недостаток – невозможность обмена напрямую между модулями подчиненного уровня, а достоинство – возможность использования неоднородных вычислительных модулей (ВМ).

Вариант II – система связи через общую шину (ОШ). ОШ – параллельный канал с установленным перечнем сигналов. Система пригодна для организации централизованного и децентрализованного управления с установкой приоритета для любого модуля. Достоинство такой структуры – возможность обмена информацией между любой парой модулей, недостаток – желательная однотипность интерфейсов ВМ.

Рис. 7. Варианты взаимодействия вычислительных модулей в СГУ

Вариант III – система связи через общее запоминающее устройство (ЗУ). Организация управления такого типа универсальна, поскольку позволяет организовать централизованное и децентрализованное управление, обеспечить одновременный обмен информацией между любыми сочетаниями модулей и использование разнородных ВМ при соответствующей организации доступа к ЗУ.

Современное состояние, назначение и области применения управляющих микроЭвм

Каковы конструктивные базисы устройства управления техпроцессами и электроприводами? В простейших случаях – это «жесткая логика», однако с ростом сложности задачи сложность схемы многократно возрастает, она становится громоздкой, нетехнологичной, ненадежной и неремонтопригодной. Выход из этой проблемы – миниатюризация путем интегрализации. После появления БИС и СБИС схемы с тысячами и даже миллионами логических элементов стали размещаться на одном кристалле. При этом для ИС с жесткой структурой чрезвычайно обострилась бы проблема снижения универсальности – пришлось бы производить огромное число типов ИС при снижении объема производства каждого из типов, что непомерно увеличило бы их стоимость, так как высокие затраты на проектирование БИС/СБИС и переналадку производства относились бы к небольшому объему их выпуска.

Выход из возникшего противоречия был найден на пути переноса специализации микросхем в область программирования. Появились:

• микропроцессоры и

• БИС/СБИС с программируемой структурой.

Микропроцессор способен выполнять команды, входящие в его систему команд. Меняя последовательность команд (программу), можно решать различные задачи на одном и том же микропроцессоре. Иначе говоря, в этом случае структура аппаратных средств не связана с характером решаемой задачи. Это обеспечивает микропроцессорам массовое производство с соответствующим снижением стоимости.

В виде БИС/СБИС с программируемой структурой (СБИС ПС) потребителю предлагается кристалл, содержащий множество логических блоков, межсоединения для которых назначает сам системотехник. Промышленность получает возможность производить кристаллы массовым тиражом, не адресуясь к отдельным потребителям. Системотехник сам программирует структуру ИС соответственно своему проекту. Разработан целый спектр методов программирования связей между блоками и элементами кристалла.

Схематически эти два пути универсализации систем ЧПУ изображены на рис. 8.

Рис. 8

Два указанных метода имеют большие различия. Микропроцессоры реализуют последовательную обработку информации, выполняя большое число отдельных действий, соответствующих командам, что может не обеспечить требуемого быстродействия. В БИС/СБИС с программируемой структурой обработка информации происходит без разбиения этого процесса на последовательно выполняемые элементарные действия. Задача решается "целиком", ее характер определяет структуру устройства. Преобразование данных происходит одновременно во многих частях устройства. Сложность устройства зависит от сложности решаемой задачи, чего нет в микропроцессорных системах, где сложность задачи влияет лишь на программу, а не на аппаратные средства ее выполнения.

Таким образом, БИС/СБИС с программируемой структурой могут быстрее решать задачи, сложность которых ограничена уровнем интеграции микросхем, а микропроцессорные средства – задачи неограниченной сложности, но с меньшим быстродействием. Оба направления открывают ценные перспективы дальнейшего улучшения технико-экономических показателей создаваемой на них аппаратуры.

С ростом уровня интеграции ИС в проектировании на их основе все больше усиливается аспект, который можно назвать интерфейсным проектированием. Задачей разработки становится составление блоков из субблоков стандартного вида путем правильного их соединения. Успешное проектирование требует хорошего знания номенклатуры и параметров элементов, узлов и устройств цифровой аппаратуры и привлечения систем автоматизированного проектирования (САПР) для создания сложных систем.

Наш курс посвящен системам автоматизации на базе именно микропроцессорных средств, поэтому большую и интересную тему использования для управления БИС/СБИС с программируемой структурой мы рассматривать не будем.