Математическое обеспечение АСУТП. Алгоритмы в АСУТП
Алгоритм - совокупность операций, реализуемых в строго определенной последовательности, выполнение которых приводит к решению конкретной задачи или достижению конкретного результата в соответствии с заданными критериями. Алгоритм должен обладать следующими свойствами: - однозначность; - непротиворечивость; - конечность (результат должен был получен за конечное число шагов); - массовость (независимость от исходных данных).
В АСУТП существуют алгоритмы реализации основных функций АСУТП: - алгоритмы сбора и первичной обработки первичной информации; - алгоритмы сигнализации; - алгоритмы автоматического регулирования; - алгоритмы логического управления; - алгоритмы технологических и аварийных защит; - алгоритмы отображения информации; - алгоритмы мат. моделирования; - алгоритмы расчета технико-экономических показателей.
Алгоритмы реализации конкретных функций в АСУТП формируются на основе библиотеки элементарных алгоритмических модулей. В состав такой библиотеки входят: - модули контроля достоверности информации; - модули масштабирования входных сигналов; - модули фильтрации входных сигналов; - модули восстановления информации от конкретных типов датчиков; - модули реализации элементарных функций; - модули моделирования динамических звеньев (усилительного, дифференциального, интегрирующего звеньев); - модули нелинейных элементов (зона нечувствительности, зона ограничения, релейные элементы); - модули интерполяции нелинейных функций; - модули логических операций; - модули автоматического регулирования; - модули метрологического обеспечения (вычисление мат. ожидания, дисперсии). Пользуясь библиотекой можно сконструировать нужный алгоритм.
13. Микропроцессоры, их структура
Структурная схема микропроцессора.
Микропроцессором (МП) называют функционально законченное устройство, предназначенное для автоматической обработки информации по заданной программе, реализованное в виде одной или нескольких БИС. МП по назначению делятся на универсальные (общего назначения) – для решения задач широкого применения и специализированны е - для решения конкретных задач по определённой программе. Являясь "мозгом" компьютера, он осуществляет выполнение программ, работающих на компьютере, и управляет работой остальных его устройств. Скорость работы МП в основном определяет быстродействие компьютера. Структурно МП включает три основных узла: • АЛУ -арифметико-логическое устройство, ядро, МП, осуществляет обработку данных, выполняя арифметические и логические операции над числами в двоичном коде; • УУ - управляющее устройство, которое управляет работой АЛУ и внутренними регистрами, извлекая из регистра команд очередную команду, дешифрирует её, т.е. определяет какая операция должна осуществляться, и обеспечивает её выполнение в АЛУ; • узел регистров: - буферные регистры (операндов); - накопительный регистр (накопитель, аккумулятор); - счётчик команд; - регистр признаков (флажковый регистр); - регистр состояний; - регистры общего назначения; - стековые (stack – штабель) регистры. Указатель стека хранит адрес ячейки (регистра) стека с последней командой, при записи её в стек увеличиваясь на 1, а при выборке из стека – уменьшаясь на 1. Взаимодействие и координация узлов МП осуществляется генератором тактовых импульсов, формирующим циклы команд, передаваемых по шинам управления, данных и адреса. Мощность МП определяется размером его информационного слова и частотой его тактового генератора (размер информационного слова –ширина тракта передачи данных, например 8-разрядный МП – ширина слова равна 8 бит.). МП выполняет функции в соответствии с программами и данными,записанными в памяти микро-ЭВМ.
14.Программируемые микропроцессорные контроллеры
На базе МП разрабатываются контроллеры (устройства управления), предназначенные для построения систем управления объектом с различным числом каналов ввода/вывода. Конструктивно контроллеры оформляются в модули (модуль процессора, модули ввода/вывода, модули питания, модули интерфейса)и компонуются в блоки. Контроллеры могут иметь централизованную конфигурацию – все модули в одном месте, либо децентрализованную, при которой модули расширения устанавливаются возле датчиков или исполнительных устройств. Несколько контроллеров могут быть объеденены в сеть (Profibus, Modbus). В контроллерах используются специализированные языки программирования, на которых через устройства программирования (программаторы) можно изменять или корректировать выполняемую программу пользователя, записываемую в модули памяти (внутреннюю– RAM,или внешнюю – EPROM, EEPROM). Информация (программы и данные),которые не меняются в процессе работы хранится в ПЗУ. ППЗУ – используется для хранения данных, определяющих структурную схему и постоянные параметры настройки системы регулирования. Содержимое ППЗУ может меняться в период ввода системы регулирования в промышленную эксплуатацию, когда еще не точно определены структура и параметры настройки системы регулирования. Для хранения информации изменяющейся в процессе работы используют - ОЗУ. Операционная система (программа управления контроллером), хранящаяся в памяти операционной системы контроллера, управляет работой микропроцессора, который обрабатывает программу пользователя с данными из каналов ввода и выдаёт результат обработки в каналы вывода. Кроме этого ОС тестирует устройства контроллера на правильность работы и производит их диагностику. Свойство программируемости контроллеров, используемых в системах управления, позволяет гибко, обычно без перемонтажа технологического объекта ввести в систему структурные изменения, переналадить её, подогнать к объекту.
|
