Введение

В.1. Роль и место курса “Микропроцессорная техника” в учебном процессе

В.2. Основные направления развития цифровых систем управления технологическими процессами

В.3. Самостоятельная работа студентов и контроль знаний

Современный инженер, занятый созданием и эксплуатацией систем автоматизированного управления технологическими процессами, должен обладать широкими познаниями в области функционального состава и принципов действия используемых при этом технических средств. Успехи микроэлектроники и вычислительной техники обусловили широкое внедрение цифровых систем управления. В пособие включены вопросы, освоение которых позволит начать самостоятельную профессиональную деятельность в области проектирования и обслуживания цифровых и микропроцессорных систем управления технологическими процессами.

Цели и задачи изучения дисциплины – получение фундаментальных теоретических знаний и практических навыков разработки, выбора, наладки и эксплуатации современных цифровых и микропроцессорных технических средств автоматизации технологических процессов и производств.

После изучения дисциплины необходимо знать

• принципы построения и функционирования микропрограммных автоматов и микропрограммируемых контроллеров,

• устройство, архитектуру и функционирование микропроцессоров и микро-ЭВМ,

• принципы организации обмена данными в микропроцессорных системах,

• устройство и функционирование средств сопряжения микропроцессорных систем с объектами управления,

• принципы организации работы системы управления в реальном масштабе времени.

После изучения дисциплины необходимо уметь

• выбирать технические средства, необходимые для реализации заданных алгоритмов регулирования и управления;

• подключать объекты управления к стандартным устройствам ввода-вывода,

• выбирать необходимые устройства из номенклатуры промышленных изделий для реализации системы управления с заданными характеристиками,

• проектировать нестандартные устройства сопряжения,

• составлять технические задания на разработку нестандартных технических средств автоматизации,

• разрабатывать несложное программное обеспечение для реализации заданного алгоритма работы в реальном масштабе времени.

В.1. Роль и место курса “Микропроцессорная техника” в учебном процессе

Дисциплина «Микропроцессорная техника» формирует у будущих инженеров и исследователей знания и умения разработки, выбора, настройки, программирования и эксплуатации цифровых и микропроцессорных технических средств автоматизации технологических процессов, дает примеры их конструктивного применения. В пособии рассмотрены основные цифровые системы управления: микропрограммный автомат, микропрограммируемый контроллер, микро-ЭВМ, однокристальные микроконтроллеры и специализированные управляющие контроллеры. Рассмотрена их архитектура, вопросы сопряжения с объектами управления и смежные вопросы программирования.

Изучение данной дисциплины основывается на учебном материале, излагаемом в курсах “Вычислительная техника и программирование”, “Электротехника и электроника”, "Промышленная электроника", “Технические средства автоматизации”.

Материал дисциплины “Микропроцессорная техника” используется при изучении профилирующих курсов “Цифровые системы управления”, “Автоматизация технологических процессов и производств”, “Проектирование систем автоматизации”, а также при выполнении лабораторных работ, курсовых и дипломных проектов.

Данное пособие ориентировано на ознакомление студентов специальности 210200 – «Автоматизация технологических процессов и производств» с основными принципами построения и функционирования технических средств автоматизации и может быть основой для более глубокого изучения материала.

В.2. Основные направления развития цифровых систем управления технологическими процессами

Развитие промышленных технологий предъявляет повышенные требования к точности, быстродействию и надежности систем автоматического управления. Цифровые системы в наибольшей степени удовлетворяют этим требованиям. Развитие микроэлектроники привело к созданию малогабаритных и дешевых микропроцессоров и микро-ЭВМ. Это обусловило широкое внедрение современных микропроцессорных устройств в системах автоматизированного управления. Произошел переход от систем централизованного управления на основе большой ЭВМ к иерархическим системам управления, на нижних уровнях в которых используются простейшие контроллеры, а на верхнем – микро-ЭВМ. Процессоры и микро-ЭВМ стали встраиваться в промышленное оборудование. Управляющие устройства, как правило, реализуются на базе промышленных микроЭВМ, микропроцессоров и однокристальных микроконтроллеров.

Расширяется область применения цифровых контроллеров для построения локальных и централизованных систем управления. Особенно быстрыми темпами развиваются технические средства для реализации распределенных систем управления. Получили развитие распределенные системы сбора и первичной обработки данных о состоянии объекта управления. В таких системах на нижнем уровне размещены контроллеры, как правило, на базе однокристальных контроллеров, обеспечивающие передачу данных на центральную микро-ЭВМ и обратную трансляцию управляющих сигналов на объекты управления. Они также обеспечивают локальное управление в случае потери связи.

Широко используются специализированные микроконтроллеры, ориентированные на автоматическое управление конкретным классом объектов. Выпускаемые рядом фирм контроллеры, предназначенные для автоматизации технологических процессов, снабжаются программным обеспечением необходимым для разработки пользовательского интерфейса.

Большое разнообразие выпускаемых однокристальных контроллеров и их быстро растущая производительность позволяют считать их применение наиболее перспективным.

Знание теоретических основ построения и функционирования цифровых и микропроцессорных средств автоматизации является необходимым условием создания и эксплуатации современных систем управления.

В.3. Самостоятельная работа студентов и контроль знаний

Для успешного изучения дисциплины «Микропроцессорная техника» необходимо регулярно работать над закреплением и углублением знаний. Предлагаемое пособие лишь направляет движение познания, но не охватывает в полном объеме всей дисциплины. Теоретический курс подкреплен необходимым набором лабораторных работ, охватывающих наиболее сложные разделы. Помощь в самостоятельном освоении дополнительного материала осуществляется при индивидуальной работе со студентами и проведении лабораторных работ.

Контроль знаний проводится в форме регулярных собеседований, при выполнении и приеме лабораторных работ.

Списки использованных и рекомендуемых дополнительных источников приведены в конце пособия.

Систематическая работа с разделами пособия поможет успешно сдать экзамен и качественно, на современном уровне выполнить соответствующие разделы дипломного проекта.