ЭВМ-а апарат енгізуді рылымды схемасы
Управление системами на базе ЭВМ. Использование ЭВМ в контуре управления динамиче- скими автоматическими системами связано с решением ряда проблем, вытекающих из особенностей ЭВМ как дискретной системы. В САУ с ЭВМ необходимо решать вопросы связи ЭВМ с объектом управления и работы ЭВМ в реальном масштабе времени, в ритме работы объекта управления. Связь ЭВМ с объектами управления усложняется при использовании цифровых машин для управления не- прерывными автоматическими системами. ЭВМ в системе автоматиче- ского управления осуществляет обработку информации о состоянии объекта, обеспечивает программное и оптимальное управление объек- том. На рис. 7.2.1 приведен пример схемы автоматического управления технологическим процессом на базе ЭВМ. Вся совокупность устройств, подсоединенная к интерфейсу Б, образует систему связи ЭВМ с объ- ектом. Состояние объекта характе- ризует информация, поступающая от датчиков физических величин (ДФВ). Эта информация после преобразования в соответствующих звеньях системы связи с объектом поступает в ЭВМ и составляет поток измерительной информации. От ЭВМ на входы исполнительных устройств (ИУ), приводящих объект в требуемое состояние, посту- пает поток управляющей информации в виде цифровых или аналоговых сигналов. Управляющая ин- формация с каналов ввода-вывода (КВВВ) поступает в коммутатор цифровых управляющих сигналов (КЦУС), с которого передается либо непосредственно на исполнительные устройства дискретного ти- па, либо в цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) для преобразования и последующей передачи на входы аналоговых исполнительных устройств. К интерфейсу А вместе с каналами ввода-вывода подключен блок внешних прерываний (ВВП) процессора (П) и устройство текущего времени (УТВ). ВВП по сигналам от датчиков прерывания Рис. 7.2.1. 6 (ДП), связанных с объектом управления, и сигналам от УТВ формирует различные циклы обработки информации и управления объектом. Коммутатор аналоговых сигналов (КАС) и коммутатор цифровых сигналов (КЦС), связанный с устройством приема цифровой информации (УПЦИ), составляют входной коммутатор системы управ- ления, который осуществляет раздельное во времени подключение датчиков. Коммутатор цифровых управляющих сигналов (КЦУС) является выходным коммутатором, осуществляющим раздельное во времени подключение входов исполнительных устройств. Исполнительные устройства используют либо аналоговые сигналы, либо дискретные, причем длительность дискретных сигналов обычно значительно превышает длительность сигналов управ- ляющей информации. В связи с этим система связи ЭВМ с объектом управления должна содержать технические средства, запоминающие управляющую дискретную информацию до замены ее новой информацией или формирующие управляющие воздействия, воспринимаемые входами исполнитель- ных устройств. Связь ЭВМ с объектом в системе автоматического управления может быть синхронной, асин- хронной и комбинированной. При синхронной связи процесс управления с помощью тактовых сигналов устройства текущего времени (УТВ) разбивается на циклы одинаковой продолжительности. Каждый цикл начинается с по- явлением тактового сигнала на входе блока прерывания. Вначале цикла осуществляется последова- тельный опрос датчиков, контролирующих состояние объекта управления. Сигналы датчиков преобра- зуются в форму, необходимую для ввода этих сигналов в ЭВМ. Поступившая в ЭВМ информация об- рабатывается, и формируются управляющие воздействия на объект, которые после соответствующего преобразования в системе связи ЭВМ с объектом передаются на исполнительные устройства. Затем ЭВМ либо останавливается, либо выполняет другие программы, не связанные с системой автоматиче- ского управления. Выполнение этих программ прерывается следующим тактовым сигналом УТВ. Управляющие воздействия, сформированные в начале цикла, остаются неизменными в течение всего цикла. При асинхронной связи с объектом ЭВМ реагирует на сигналы прерывания, поступающие от датчиков прерывания, непосредственно связанных с объектом. Каждому сигналу прерывания соответ- ствует переход ЭВМ к выполнению соответствующей программы, определяемой характером прерыва- ния. Сигналы прерывания отрабатываются ЭВМ с учетом уровня приоритета. При комбинированной связи ЭВМ с объектом управление осуществляется как по тактовым сиг- налам УТВ, так и по сигналам прерывания, например по сигналам аварийного режима объекта управ- ления. В ряде случаев целесообразно использовать прямое цифровое управление объектом на базе ЭВМ. В этих случаях ЭВМ выполняет функции регулятора контура управления. Датчик заданных зна- чений величин, сложение задающих сигналов, сигналов обратных связей и регулятора реализуются в виде программных алгоритмов, а устройство сбора и регистрации переменных состояния и выдачи управляющих воздействий - в виде программируемого функционального устройства. Алгоритмы пря- мого цифрового управления могут быть построены подобно алгоритмам аналогового регулирования. Существенно расширяются возможности управления в системах, функционирующих на базе микро-ЭВМ. Здесь становится возможным использовать все преимущества микропрограммирования, позволяющего реализовать набор машинных команд стандартных ЭВМ, а также специальные наборы команд для определенных областей управления. Кроме того, можно реализовать конструкции языка программирования высокого уровня, ядро операционной системы реального времени, диагностические функции для быстрого обнаружения ошибок и сбоев. Возможность распараллеливания на микропро- граммном уровне отдельных элементарных операций позволяет значительно повысить быстродействие исполнения алгоритмов. 7