Структурная схема автоматизированного технологического процесса
| Вид материала | Документы |
- 2. Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера и их функции. Структурная, 33.23kb.
- Отчёт по преддипломной практике, 219.94kb.
- Автоматизированного управления процессом сушки керамической продукции, 72.23kb.
- Схема технохимического контроля продукции по ходу технологического процесса (сметано, 84.76kb.
- 3 5 Разработка маршрутного технологического процесса, 138.63kb.
- 1 Фильтрование хвостов флотации. Теоретические основы процесса фильтрования, 41.14kb.
- Анализ заводского технологического процесса, 10.4kb.
- Лекция Элементы технологического процесса, 65.91kb.
- Планирование складских помещений 17 основные показатели складской деятельности 20 организация, 820.23kb.
- Курсовая работа по дисциплине «организация и планировнаие производства» на тему: «Организация, 272.28kb.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
Технологическое оборудование оснащено информационными устройствами, с помощью которых система управления собирает информацию о состоянии технологического оборудования.
Технологическое оборудование оснащено исполнительными устройствами, с помощью которых система управления управляет работой оборудования и ходом технологического процесса.
Система управления:
- получает информацию о состоянии технологического процесса;
- обрабатывает полученные данные по определенному алгоритму;
- определяет параметры и состояние технологического процесса;
- формирует и выдает команды управления ходом технологического процесса и изменяет режимы работы технологического оборудования.
В настоящее время почти 90% систем управления представляют собой электрические (цифровые) системы управления, где вся информация представляется в виде электрических (цифровых) сигналов. Подавляюще большинство таких систем оснащаются вычислительной техникой (как правило, микроконтроллерами).
Когда невозможно применение электрических систем управления (взрывоопасная и пожароопасная обстановка), применяют пневматические, механические или гидравлические системы.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ОДНОМАШИННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
Микро-ЭВМ – управляющая Микро-ЭВМ (обычно строится на базе микропроцессорных систем) включает в себя: процессор, память, шинные формирователи и т.д.
МВВ ЦС – модуль ввода вывода цифровых сигналов (цифровой сигнал – дискретный сигнал с четко различимыми уровнями).
МВВ АС – модуль ввода вывода аналоговых сигналов (аналоговый сигнал – непрерывный сигнал, представленный функциональной зависимостью).
АЦП – аналогово-цифровой преобразователь.
ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь.
ДША ВУ – дешифратор адреса внешних устройств.
ВУ – внешние устройства
В состав системы управления, при необходимости, могут быть включены:
- таймер, который используется для создания различных временных “картин”, необходимых для работы технологического комплекса.
- последовательный интерфейс, который позволяет передавать данные в последовательном формате.
- контроллер приоритетных прерываний – позволяет организовать работу микропроцессора в режиме прерываний (от 8 до 64 запросов)
- контроллер прямого доступа к памяти – позволяет осуществить высокоскоростной обмен между памятью микропроцессора и памятью внешних устройств.
МОДУЛЬ ВВОДА-ВЫВОДА ЦИФРОВЫХ СИГНАЛОВ.
Позволяет загрузить в микропроцессор дискретные сигналы и выдать на внешние устройства дискретные команды (типа «да» - «нет», «включено» - «выключено», «0» - «1»).
Чаще всего такой модуль строится на базе программируемого параллельного интерфейса (ППИ) КР 580 ВВ55. Он предназначен для организации процедуры ввода – вывода параллельной информации и позволяет и позволяет организовать большинство известных протоколов ввода – вывода. Может использоваться для сопряжения с различными периферийными устройствами.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОГРАММИРУЕМОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА КР 580 ВВ55
Блоки:
ВМД – внутренняя магистраль данных.
DB – 8-ми разрядный двунаправленный буфер данных.
RWCU – блок управления чтение-запись – обеспечивает управление внешними и внутренними передачами данных, управляющих слов и информации о состоянии ППИ.
CUA – схема управления группой А (PORT A и старшие разряды PORT C)
CUB – схема управления группой B (PORT B и младшие разряды PORT C)
PORT A, PORT B, PORT C – 8-ми разрядные порты ввода-вывода.
| Имя регистра | Адрес регистра | |
| А1 | А0 | |
| PORT A | 0 | 0 |
| PORT B | 0 | 1 |
| PORT C | 1 | 0 |
| Регистр управляющего слова | 1 | 1 |
RD – чтение – 0 на этом входе разрешает считать информацию с одного из регистров ППИ на шину данных, адрес регистров определяется состоянием входов А0 и А1.
WR – запись – 0 на этом входе разрешает запись информации с шины данных (D0 –D7) в один из регистров ППИ, адрес регистров определяется состоянием входов А0 и А1.
А0 и А1 – входы для адресации внутренних регистров ППИ.
RESET – сброс – 1 на этом входе очищает регистр управляющего слова и устанавливает все порты в режим ввода.
CS – выбор микросхемы. 0 на этом входе активизирует ППИ и подключает его к системным магистралям микропроцессора.
PORT A(7-0) – входы-выходы порта A.
PORT B(7-0) – входы-выходы порта B.
PORT C(7-0) – входы-выходы порта C.
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ППИ К СИСТЕМНЫМ МАГИСТРАЛЯМ МИКРОПРОЦЕССОРА
Примечание: при обращении к внешним устройствам командами IN и OUT, однобайтный адрес внешнего устройства дублируется в младшем и в старшем байтах шины адреса.
Дешифратор К 555 ИД7 – применяется в качестве дешифратора адреса внешних устройств (ДША ВУ). Данный дешифратор позволяет сформировать уровень логического 0 на одном из своих 8-ми выходов. Номер активного выхода определяется состоянием входов 1,2,4.
S1, S2, S3 – разряды, разрешающие работу дешифратора. Работа дешифратора будет разрешена при S1= 0, S2 = 0, S3 = 1.
| Разряды шины адреса | | | |||||||
| А7 | А6 | А5 | А4 | А3 | А2 | А1 | А0 | Имя регистра | Адрес |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | Порт А | 80H |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | Порт В | 81H |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | Порт С | 82H |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | Регистр управляющего слова | 83H |
| Входы дешифратора | Входы ППИ | | | ||||||
| S3 | S2 | S1 | 4 | 2 | 1 | А1 | А0 | | |
| Разрешают работу дешифратора | Задают номер требуемого выхода дещифратора | Задают адрес требуемого регистра | | ||||||
Программируемый параллельный интерфейс при приведенной схеме подключения занимает в адресном пространстве 4 адреса (80 H, 81 H, 82 H, 83H).
Если вход CS ППИ подключить к другому выходу дешифратора, то, соответственно, изменятся адреса портов и регистра управляющего слова ППИ.
ПРОГРАММИРОВАНИЕ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОГРАММИРУЕМОГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА (ППИ)
Программируемый параллельный интерфейс может работать в одном из нескольких режимах:
- «0» - режим «0» - основной режим ввода-вывода.
- «1» - режим «1» - стробируемый ввод–вывод.
- «2» - режим двунаправленной передачи информации.
Режим работы ППИ устанавливается с помощью управляющего слова. Одним управляющим словом можно задать различные режимы работы для каждого канала ППИ.
Порт А может работать в любом режиме (0,1,2).
Порт В может работать в 2-х режимах (0,1).
Порт С может работать на передачу данных только в режиме «0» - в остальных режимах служит для передачи управляющих сигналов, которые сопровождают обмен данными по каналам А и В.
Формат управляющего слова для ППИ
При D7= 1 ППИ можно настроить на работу в одном из режимов (0,1,2).
При D7= 0 ППИ будет переведен в режим установки нуля или единицы в требуемом разряде канала С. В этом режиме управляющее слово будет выглядеть следующим образом:
-
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
0
x
x
x
1
1
0
1
№ требуемого разряда порта С что установить(0 или 1)
(задан в двоичной форме номер
шестого разряда канала С)
При подаче такого управляющего слова в шестом разряде канала С установится единица.
РЕЖИМЫ РАБОТЫ ПРОГРАММИРУЕМОГО
ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ИНТЕРФЕЙСА
Режим 0 – в этом режиме каждый порт ППИ работает автономно и может быть настроен на ввод или вывод информации. Порт С дополнительно разделен на два порта по четыре разряда, при этом эти половины также могут быть настроены на ввод или вывод информации
Режим 1 – в этом режиме ППИ обеспечивает стробируемый однонаправленный обмен информацией с внешних устройств (ВУ). Передача данных осуществляется по портам А и В, а линии порта С являются служебными и управляют процессом передачи информации. В этом режиме предусмотрены три варианта настройки:
ввод данных.
И
нформация принимается по портам РА и РВ, а разряды порта РС управляют процессом передачи данных путем генерации следующих сигналов:STB – строб приема – входной сигнал от ВУ, указывает на готовность ВУ передать информацию;
INTR (запрос прерывания) – выходной сигнал на микропроцессор, позволяющий вызвать подпрограмму (в режиме прерывания) для приема данных от внешнего устройства.
IBF – подтверждение приема – выходной сигнал на ВУ, указывающий на окончание приема данных.
вывод данных.
И
нформация выдается по портам РА и РВ, а разряды порта РС управляют процессом передачи данных путем генерации следующих сигналов:ОBF – выходной сигнал на ВУ, указывающий на готовность вывода информации от микропроцессора.
INTR - выходной сигнал на микропроцессор, вызывающий подпрограмму в режиме прерывания для выдачи данных.
ACK - входной сигнал от ВУ, подтверждающий прием данных.
в
вод /вывод данных.Информация выдается по порта РА и принимается по порту РВ, а разряды порта РС управляют процессом передачи данных путем генерации сигналов, аналогичных предыдущим вариантам настройки.
Режим 2 – в этом режиме ППИ обеспечивает двунаправленную передачу информации по порту РА. Управление такой передачей осуществляется разрядами порта РС. Свободные линии остальных портов, могут работать в нулевом или в первом режиме.
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ
(ДАТЧИКОВ) К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ.
Дискретные информационные устройства (дискретные датчики) могут подключаться непосредственно к выводам портов ППИ тремя способами.
Первым способом подключен дискретный датчик S1. При этом способе подключения при разомкнутом датчике S1 на входе А0 формируется уровень логического нуля за счет того, что вход А0 соединен с общим проводом через резистор R. При замыкании датчика на входе А0 формируется уровень логической единицы.
В
торым способом подключен дискретный датчик S2. При этом способе подключения при разомкнутом датчике S2 на входе А2 формируется уровень логической единицы за счет подачи напряжения +5 вольт на вход датчика. При замыкании датчика на входе А2 формируется уровень логического нуля. Резистор R в этом случае служит для ограничения тока проходящего через замкнутые контакты датчика. Недостатком этих двух способов является необходимость в источнике питания ( +5вольт) датчиков. При этих двух способах Порт РА должен быть настроен на ввод информации.
Третьим способом подключен датчик S3. При этом способе источник питания не нужен, а датчики питаются от выхода порта В1. В этом случае порт РВ должен быть настроен на вывод информации, а порт РА на ввод информации.
Общим недостатком первых двух способов подключения дискретных датчиков является то, что для подключения каждого дискретного датчика необходимо занимать отдельный вход ППИ.
При реализации третьего способа для подключения одного дискретного датчика необходимо занимать два вывода ППИ.
При такой схеме подключения количество подключаемых дискретных датчиков ограничено количеством свободных выходов ППИ и с увеличением требуемого количества датчиков, необходимо увеличивать количество ППИ в системе управления. По этой причине в большинстве случаев датчики подключаются через мультиплексоры
СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИСКРЕТНЫХ
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ.
И
сполнительные устройства технологического оборудования должны подключаться к выходам ППИ через усилители, это объясняется тем, что исполнительные устройства (реле, электроклапаны и т.п.) при срабатывании потребляют значительный ток (от 0,5 до 2 А), а выходы ППИ имеют малую нагрузочную способность (около 10 мА). При такой схеме подключения количество подключаемых исполнительных устройств ограничено количеством свободных выходов ППИ и с увеличением требуемого количества исполнительных устройств, необходимо увеличивать количество ППИ в системе управления. По этой причине в большинстве случаев исполнительные устройства подключаются через дешифраторы. СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ МУЛЬТИПЛЕКСОРА И ДЕШИФРАТОРА
К ПРОГРАММИРУЕМОМУ ПАРАЛЛЕЛЬНОМУ ИНТЕРФЕЙСУ.
Для увеличения требуемого количества каналов ввода системы управления, т.е. при большом количестве дискретных датчиков можно использовать мультиплексор (к примеру К155КП1), который позволяет один из множества входов (0….15) соединить с одним выходом (Y).
На входы 1,2,4,8 мультиплексора необходимо в двоичном коде подать номер входа (0 - 15), который будет соединен с выходом (Y). Вход А - разрешает работу мультиплексора (0 на этом входе разрешает работу мультиплексора).
Для увеличения требуемого количества каналов вывода системы управления, т.е. при большом количестве исполнительных устройств можно использовать дешифратор (к примеру К155ИД3), который позволяет на одном из множества выходов (0….15) сформировать уровень логического нуля.
На входы 1,2,4,8 мультиплексора необходимо в двоичном коде подать номер выхода (0 - 15), на котором будет формироваться 0. Вход А1 - разрешает работу дешифратора (0 на этом входе разрешает работу дешифратора).
В предложенной схеме подключения дискретных датчиков и дискретных исполнительных устройств применены блоки оптронной развязки, в которых электрический канал связи заменен оптическим каналом связи. Эти блоки обеспечивают повышенную защищенность за счет разделения общего провода системы управления и общего провода внешних устройств.
| ;программа опроса состояния датчика S1 и управления ; исполнительными устройствами | ||
| OPROS: | MVI A, 8ВН | ;подача управляющего; слова для настройки ;программируемого ;параллельного интерфейса ( порт РА на вы;дачу порты РВ и РС на прием) |
| | OUT 83 Н | |
| | MVI A,10Н | ;включение мультиплексора и задание адреса ;датчика S1 |
| | OUT 80 Н | |
| L1: | IN 81 Н | ;прием состояния порта РВ |
| | ANI 01Н | ;выделение разряда В0 |
| | JNZ L1 | ;возврат на повторный опрос, если датчик не ;замкнут |
| ;программа продолжает работу после срабатывания датчика S1 | ||
| | ||
| | MVI A, 41 Н | ;включение исполнительного |
| | OUT 80 Н | ; устройства №1 |
| | ….. | |
| | MVI A,40Н | ;выключение исполнительного |
| | OUT 80Н | ; устройства №1 |