получившая название виртуальной <кажущейся> - т.е. не существующая как физическое тело. Эта виртуальная структура реализуется с помощью как аппаратных , так и программных средств.
3.1. Виртуальная структура.
Основным преимуществом микропроцессорных средств автоматического управления и регулирования является программируемость. Микропроцессорный контроллер по сути является миниатюрной электронной вычислительной масшиной(ЭВМ),решающей конкретную задачу. Как и ЭВМ контроллер имеет порты ввода и вывода информации и арифметическо-логическое устройство
(алгоритмические блоки) для ее обработки. При подготовке контроллера к работе в него вводится программа в которой определяются порты ввода - вывода информации , а также алгоритм его обработки. Таким образом, как бы создается структурная схема .
Рис.1.1.
Особенность заключается в том, что эта схема существует не в физическом смысле (в реальности), а на уровне программы, такие структурные схемы получили название
виртуальных-кажущихся. Для того чтобы изменить структуру ничего не надо отключать , переключать. Достаточно ввести новую программу с новой структурной связью и алгоритмом
обработки.
Виртуальная структура.
Виртуальная (кажущаяся) структура описывает информационную организацию контроллера и характеризует его как звено системы управления. Часть виртуальной структуры реализуется с помощью аппаратных средств, а часть - программно. Все программное обеспечение виртуальной структуры хранится в ПЗУ и пользавателю недоступно, независимо от реализации элементов виртуальной структуры.
Элементы виртуальной структуры.
1. Аппаратура ввода-вывода информации.
2. Аппаратура оперативного управления и портом.
3. Аппаратура интерфейсного канала.
4. Алгоритмические блоки.
5. Библиотека алгоритмов.
Аппаратура ввода-вывода информации.
Контроллер предназначен для обработки сигналов двух видов:
1. Аналоговых
2. Дискретных.
Регулирующие воздействия могут выдаваться на вход как в аналоговой так и в дискретной форме. При этом дискретные (импульсные) сигналы формируются программным путем и поступают к исполнительным механизмом через дискретные выходы. Таким образом при обработке аналоговых
сигналов осуществляется двойное преобразование : аналого-цифровое на входе и цифро-аналоговое на выходе Внешние цепи подключаются к контроллеру через два независимых канала А и Б. При этом контроллер может обрабатывать сигналы группы А или сигналы обеих групп. При
алгоритмической обработке сигналы групп А и Б могут "замешиваться" в одни общий массив информации. Все аналоговые и дискретные входы и выходы контроллера полностью универсальны и не привязаны к каким-либо функциям контроллера. Привязка входов и выходов осуществляется
пользователем и реализуется в процессе программирования.
Аппаратура оперативного управления и настройки.
Органы контроля и управления блоком контроллера располагаются на передних панелях и включают в себя цифровые и светодиодные индикаторы, для отображения оперативной информации, и набором клавиш. Этими органами пользуется оператор ведущий технологический процесс. Вид лицевой панели зависит от модели контроллера Пульт настройки -это
инструмент оператора -наладчика. С его помощью осуществляется выбор алгоблоков и алгоритмов обработки информации, а также создается виртуальная структура. Пульт настройки позволяет контролировать промежуточные значения сигналов внутри виртуальной структуры.
Аппаратура интерфейсного канала.
Каждый контроллер снабжен интерфейсом для связи с внешними устройствами (управляющей вычислительной машиной и т.п.),имеющими приемо-передатчик преобразующими передаваемую информацию в виде последовательного кода (биты) в параллельный код (байты).Обмен
информацией осуществляются только в цифровой форме.
Алгоритмические блоки
В исходном состоянии алгоритмические блоки как физическое устройство отсутствуют и ни какие функции по обработке сигналов контроллером не выполняются. Они появляются только тогда , когда в процессе технологического программирования в процессор записывается алгоритм
(программа) обработки сигналов.
Библиотека алгоритмов
Контоллер содержит обширную библиотеку алгоритмов (программ),обработки информации достаточную для реализации сравнительно сложных задач автоматического регулирования и
программного управления. Помимо алгоритмов автоматического регулирования и логико-программного управления в библиотеке имеется большой набор алгоритмов статического, математического, логического и аналого-дискретного преобразования сигналов.
3.2. Общие свойства алгоритмов и алгоблоков.
Входы-выходы алгоритма
В общем случае алгоритм обработки информации характеризуется входными и выходными величинами и может быть представлены в виде.
Рис. 1.2.
При этом в алгоритме различают два вида входов: а) сигнальные – по которым подается информация подлежащая обработке; б) настроечные - определяющими параметры настройки алгоритмов. Так, например, алгоритм интегрирования входного сигнала по времени может представлен в виде .
Рис. 1.3.
Число входов и выходов алгоритма не фиксируется и определяется, в первую очередь, алгоритмом настройки. Число входов любого алгоритма не может превышать 99,а число выходов 26.В частном случае алгоритм может не иметь входов и выходов. Все входе и выходы могут подвергаться конфигурированию. В ряде случаев, некоторые алгоритмы имеют неявные входы и выходы, имеющие специальное назначение и недоступные для конфигурирования. К таким алгоритмам относят алгоритмы ввода-вывода, приемо-передачи оперативного управления.
Например, при программировании какого-либо алгоблока алгоритмом ввода информации, его неявные входы подключаются к АЦП, обрабатывающим сигналом группы А ,а на выходах будут сформированы общедоступные сигналы. Поэтому, если на вход какого-либо функционального алгоритма нужно подать аналоговый сигнал, то этот вход при программировании
следует соединить с соответствующим выходом алгоритма аналогового ввода.
Алгоритм "Ввод аналоговой группы А"
с неявным входом
Рис. 1.4.
Входы 01-04 - сигналы калибровки.
Выходы 01 и 03 сигналы эквивалентны (с учетом калибровки)
сигналом на аналого вх. вых. Неявные входы обозначаются тонкими линиями.
Все входы, как сигнальные, так и настроечные имеют сквозную нумерацию
от 01 до 99. Выходы алгоритма также нумеруются двузначной цифрой от 01 до 25.
Реквизиты алгоритма.
В общем случае описание алгоритма в библиотеке имеет три реквизита:
1) библиотечный номер;
2) модификатор;
3) масштаб времени. Библиотечный номер представляет собой двух
значную десятичную цифру и является основным параметром, характеризующим свойства алгоритма. В библиотеке есть номера, которые не соответствуют не одному из алгоритмов. Такие номера называются "пустыми", а алгоритм соответствующий этому номеру "пустой". Алгоблок с "пустым" алгоритмом не имеет входов-выходов и никакой работы не выполняет, а также не влияет на работу других алгоблоков, но в ОЗУ занимает определенное место и требует некоторого
времени на обслуживание. Модификатор задает дополнительные свойства алгоритма. Обычно модификатор задает число однотипных операций. Например, в сумматоре модификатор задает число суммируемых входов; в программном задатчике - число участков программы и т.п. В отдельных случаях модификатор задает набор определенных параметров, в алгоритме
контроля контура регулирования модификатор задает параметры контура, локальный контур или каскадный контур, аналоговым или импульсным регулятором и т.д.
Масштаб времени
Масштаб времени имеется только в алгоритмах, чья работа связана с реальным временем, например, в таких как регулирование, программный задатчик, таймер и т.д. Масштаб времени задает одну из двух размерностей для временных сигналов или параметров. Если контроллер в
целом настроен на младший диапазон, то масштаб времени индивидуально в каждом алгоблоке задает масштаб "секунды" или "минуты". Для старшего диапазона масштаб времени задает "минуты" или "часы". Алгоритмы с одним и тем же номером, помещаемые в различные алгоблоки,
могут иметь индивидуальные в каждом алгоблоке модификатор и масштаб времени. Наличие модификатора и масштаба времени существенно расширяет возможности алгоритмов. Например, в одном алгоблоке может размещаться программный задатчик, имеющий несколько участков
программы протяженностью несколько секунд.
3.3. Ресурсы требуемые алгоритмом.
При программировании контроллера следует помнить, что каждый алгоблок использует определенные ресурсы контроллера. К ним относятся время, затрачиваемое на обслуживание, и объем занимаемой памяти. Время, затрачиваемое на обслуживание, зависит от вида алгоритма,
помещенного в алгоблок, и уставного модификатора. В общем случае время, затрачиваемое на обслуживание алгоритма можно определить из соотношения Та=Тб+m*Tm (1.1.) где
Та-время, затрачиваемое на обслуживание алгоритма Тб-базовое время, затрачиваемое на обслуживание алгоблока при значении модификатора m=0 . Тm-дополнительное время, затрачиваемое на обслуживание алгоритма при каждом приращении модификатора на
единицу.
Найденное время Та является определяющим при определении и установлении времени цикла Тц обработки информации. Общее время Таб должно быть меньше Тц. Общее время Таб, затрачиваемое на обслуживание всей алгоритмической структуры, запрограммированной
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
