1. Микропрограммные автоматы
1.1 Автомат без памяти
1.2 Микропрограммный автомат
1.3 Стандартизация сигналов ГСП
Современные автоматизированные системы управления технологическими процессами представляют собой, как правило, иерархические многоуровневые системы, решающие как экономические, так и технологические задачи управления на каждом уровне, начиная с локальных систем управления отдельными объектами и кончая АСУ предприятием. Технической основой таких систем являются устройства цифровой обработки информации, обеспечивающие высокую скорость обработки, максимальную унификацию и универсальность аппаратных средств системы управления, простоту перестройки системы и изменения ее функционального назначения.
В общем случае система цифровой обработки входит в замкнутый информационный контур управления объектом, в котором с одной стороны к цифровому устройству управления подключена система датчиков, являющихся источником информации о состоянии управляемого объекта, а с другой стороны - система исполнительных механизмов, реализующих управляющие воздействия на объект управления. В устройство управления может быть включен оператор как лицо, принимающее решения о цели управления и критериях его качества. При этом характеристики системы (особенно на уровне управления физическими объектами) в значительной мере определяются системой цифровой обработки информации. Простейшими устройствами цифровой обработки являются автоматы, развитие которых привело к созданию микропроцессоров.
Цель главы – ознакомление с основными принципами построения микропрограммных автоматов и их схемной реализации.
После изучения главы необходимо знать
Типы автоматов,
принцип построения автоматов без памяти,
принцип построения микропрограммного автомата,
способы задания алгоритма функционирования автомата,
метод синтеза структурного автомата,
функциональные схемы автоматов и их схемные реализации,
вопросы сопряжения автоматов с объектами управления.
В цифровых устройствах управления для внутреннего представления обрабатываемой информации используются двоичные числа. Каждая цифра двоичного числа физически представлена электрическим сигналом в линии или на полюсе. При этом сигнал может принимать только 2 значения: "логический 0" и "логическая 1". Уровни электрических сигналов, соответствующие этим значениям зависят от используемой элементной базы и могут быть различными в различных цепях одного устройства. Они устанавливаются дополнительными соглашениями.
Цифровое устройство управления в общем случае представляет собой (NxM)-полюсник, имеющий N входов логических переменных (аргументов) х0 ,..хN-1 и M выходов логических переменных ( функций выходов ) y0 ,..yM-1 , и преобразующий временную последовательность совокупности входных сигналов в последовательность наборов выходных сигналов. На входы цифровой системы поступают внешние сигналы управления (например, от оператора) и сигналы обратной связи от объекта управления, информирующие о его состоянии. Для ввода аналоговых сигналов используется предварительное аналого-цифровое преобразование. При этом должно соблюдаться согласование по уровню входных сигналов и нагрузочной способности их источника. Управляющие выходные сигналы поступают на объект управления, подвергаясь во внешних цепях необходимым дополнительным преобразованиям: цифро-аналоговому - для формирования аналоговых управляющих сигналов, усилению по мощности- для управления силовыми цепями питания (например, пускателями) исполнительных механизмов (ИМ). В большинстве случаев во внешних цепях осуществляется гальваническая развязка низковольтных цепей управления от силовых цепей питания ИМ.
Каждый алгоритм управления, т.е. зависимость вектора управляющего воздействия (выходных сигналов системы управления) от вектора управляемых величин (сигналов обратной связи), вектора внешнего управления, вектора возмущающих воздействий и времени представим в виде связанной сети арифметических, логических и временных операторов. Разработка системы управления заключается в определении структуры этой сети с нахождением рационального способа ее аппаратной и программной реализации.