Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Введение. Двухкоординатная система числового программного управления базе IBM-PC.




Двухкоординатная система числового программного управления базе IBM-PC.

 

 

АННОТАЦИЯ.

 

Представленное пособие отражает пример разработки компьютерной системы управления автономными следящими электроприводами. Рассмотрены вопросы программного управления двух[координатным автономным электроприводом с управлением от микро-ЭВМ типа IBM-PC, его взаимодействия с микро-ЭВМ.

Основная часть проекта посвящена разработке системы управления электроприводом через параллельный порт (LPT-порт) микроЭВМ, а также разработке алгоритмов программного управления электроприводом и разработке программного обеспечения для микроЭВМ. Одновременно рассматриваются вопросы перевода оборудования электроприводов на современную элементную базу.

Введение

 

Появление в 1971 году первого микропроцессора ознаменовало собой начало новой эры не только в вычислительной технике, но и в области систем встроенного управления оборудованием — эры высокопроизводительных и надежных цифровых, микропроцессорных систем управления, интегрированных в рабочую машину, механизм, прибор, изделие — станок, робот, стиральную машину, принтер, плоттер, радиотелефон, автомобиль и т.д.

Компьютерная и связанная с ней микропроцессорная техника развиваются столь стремительно, что производительность процессоров удваивается каждые 8-10 месяцев при значительном росте степени интеграции, снижении габаритов, энергопотребления и цены.

Революция в управляющей электронике сопровождается революцией и в силовой электронике, что позволяет создавать интегрально-гибридные, интеллектуальные электронные модули, а также конструктивно интегрировать в одном изделии рабочий орган механизма, силовой преобразователь, устройство управления, источник питания и датчики.

Вместо традиционного термина «электромеханика» постепенно начинают применять термин «механотроника», означающий конструктивное объединение механики и электроники на принципиально новом уровне. Рост управляющих вычислительных ресурсов при использовании больших интегральных схем (БИС) сопровождается значительным повышением надежности оборудования, главным образом, за счет резкого уменьшения монтажных соединений и расширением функциональных возможностей изделия в сторону автоматической адаптации к условиям эксплуатации и интерактивного обучения в процессе диалога с оператором. Встроенной системой управления будем называть систему управления, конструктивно интегрированную в оборудование. Так, система управления, встроенная в статический преобразователь частоты для асинхронных двигателей, может представлять собой одно- или много платную микроЭВМ с необходимым набором интерфейсов для обеспечения как непосредственного управления инвертором и приводом в целом, так и взаимодействия с человеком-оператором, включая, например пульт оперативного управления с дисплеем и клавиатурой. Обязательным компонентом такой системы является интерфейс с системой управления более высокого уровня (промышленным программируемым контроллером или компьютером в промышленном исполнении), что позволяет решать задачи комплексной автоматизации с использованием заданного числа единиц технологического оборудования, объединяя это оборудование в единую распределенную систему управления.

В зависимости от сложности решаемой задачи встроенная система управления может быть однопроцессорной или многопроцессорной (мультимикропроцессорной), одноуровневой или многоуровневой. В последнем случае на нижнем уровне управления решаются задачи непосредственного у правления отдельными компонентами оборудования (например, отдельными осями привода, узлами автомобиля), а на следующем, более высоком, — задачи совместного управления в реальном времени, связи с оператором, системой верхнего уровня и т.д. Типичными примерами являются станки с числовым программным управлением, роботы-манипуляторы, изделия автомобильной и авиационной электроники, системы связи.

Индустриальные компьютеры имеют, как правило, развитый набор стандартных устройств сопряжения с объектом (УСО), делающий их универсальными средствами управления для широкого круга применений. Тем не менее, на нижнем уровне управления двигателями, статическими преобразователями и др. требуется в большинстве случаев разработка встроенных специализированных контроллеров, причем эту разработку могут выполнить только специалисты в данной предметной области, хорошо разбирающиеся в особенностях объекта управления, способные предложить и реализовать весь комплекс необходимых алгоритмов оптимального управления объектом.

Встраиваемое управляющее устройство является микропроцессорной системой управления, в состав которой кроме центрального процессора на базе однокристального микропроцессора и микроконтроллера входят необходимые дополнительные элементы памяти и периферийные интерфейсные БИС для организации сопряжения с датчиками, объектом управления и системой управления более высокого уровня.

С точки зрения производителей микропроцессорной техники все задачи, решаемые системами встроенного управления, делятся на два больших класса: управление событиями в реальном времени и управление потоками данных. Каждый класс задач предъявляет свои специфические требования к микропроцессору или микроконтроллеру, что отражается, прежде всего в наборе функций, реализуемых на кристалле, а также в системе команд.

К первому классу относятся задачи, требующие быстрой реакции микропроцессорной системы на изменение внешних условий (на срабатывание технологических датчиков, изменение параметров и т.д.). Как правило, системы управления приводами, энергетическими установками, роботами, а также системы распределенной автоматизации относятся к системам первого класса. Эти задачи требуют применения микроконтроллеров с большим объемом интегрированной на кристалл периферии, включая реализацию на кристалле памяти программ, памяти данных и устройств ввода-вывода, что сокращает аппаратные затраты и удешевляет изделие со встроенной системой управления. Чаще всего в системах управления этого класса для реализации алгоритма управления требуется память относительно небольшого объема (до 32 Кбайт).

Ко второму классу относятся задачи, требующие быстрой обработки значительных объемов информации, например: в микропроцессорных системах поддержки компьютерных сетей, в системах управления летательными аппаратами, подвижным составом, в системах обработки видео изображений. Когда встроенный процессор должен выполнять множество различных вычислительных операций, в том числе операций с плавающей запятой. Как правило, для решения таких задач требуется уже высокопроизводительный 32- или 64-разрядный процессор. В соответствии с упомянутыми выше классами задач, продукция фирмы Intel для встроенных применений может быть разделена на следующие группы:

8-битовые микроконтроллеры первого поколения (семейство MCSR-48).

Современные 8-разрядные микроконтроллеры (MCSR-51, MCSR-51, MCSR-251).

Современные 16-разрядные микроконтроллеры для управления в реальном времени (MCSR-96, MCSR-196, MCSR-296). ,

Встраиваемые 16-разрядные и 32-разрядные микропроцессоры PC-подобной архитектуры (80С186, 386ЕХ и др.).

Высокопроизводительные микропроцессоры, построенные по RISC-технологии (i960).

Основной базой для построения встроенных систем управления нижнего уровня являются именно однокристальные микроЭВМ и микроконтроллеры, могут применяться также и законченные одноплатные системы управления на их основе, выпускаемые рядом фирм в качестве контроллеров-прототипов. Долгое время в нашей стране были доступны в основном только освоенные отечественной промышленностью младшие модели 8-разрядных микропроцессоров и микроконтроллеров фирмы Intel, совместимые с изделиями MCS-80, MCS-48, MCS-51, а также 16-разрядные процессоры собственной разработки, система команд которые совместимы с процессорами фирмы DEC (1816BM1,1816BM2). B настоящее время ситуация резко изменилась, и вся самая передовая продукция ведущих фирм мира стала доступна отечественному разработчику и производителю.

Разработка мощной микропроцессорной системы управления является сложным делом. Для этого необходим штат высококвалифицированных инженеров-схемотехников и программистов, а также соответствующее оборудование, а именно комплект аппаратных и программных средств разработки (кстати, для каждого набора микропроцессорных БИС—свой). Современные микропроцессоры и микроконтроллеры имеют высокие тактовые частоты и требуют исключительной тщательности как при проектировании печатной платы, включая разводку, так и при ее изготовлении.

Прогресс в развитии человеческой цивилизации немыслим без постоянного совершенствования машин и механизмов, которые становятся все «умнее», производительнее и удобнее в использовании за счет применения встроенных цифровых систем управления. Сегодня никого не удивляет кондиционер, автоматически создающий заданный микроклимат в помещении, сборочный робот, самостоятельно рассчитывающий оптимальную стратегию сборки, автомобиль с бортовым компьютером и десятком подчиненных ему микропроцессорных систем управления: впрыском топлива, тормозной системой, антиблокировкой колес (АБС), схема стабилизации (ESP – Electronic Stability Program), аудиосистемой и т.д.

Ряд ведущих мировых фирм, таких как Intel, Motorola, Siemens и др. уже более 10 лет разрабатывают и активно продвигают на рынке электронных компонент серии специализированных однокристальных микропроцессоров и микроконтроллеров, специально предназначенные для встраивания в оборудование и отвечающие жестким условиям промышленной эксплуатации.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 300. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия