Utilizarea calculatoarelor în sistemele de control - studopediya

Versatilitatea computerelor digitale ca mijloc de a rezolva o varietate de probleme, volumul mare de date prelucrate și stocate într-un calculator, un puternic capabilități algoritmice făcut calculatoare un mijloc eficient de rezolvare a sarcinilor moderne de management.

În teoria modernă a sistemelor dinamice și a practicilor de management utilizate calculatoare electronice (calculatoare) de diferite tipuri, principii diferite de acțiune, compoziția de bază elementul, utilizarea sistemelor de control.

calculatoare de uz general. Este această arhitectură de calcul hardware și software care vă permite să rezolve în mod constant cele mai multe probleme tehnice aparute, inclusiv probleme de cuplare cu o gamă largă de periferice pentru computere și senzori.

Utilizarea de calculatoare de uz general simplifică și accelerează procesul de proiect de dezvoltare standard, în domeniul de automatizare, dar decizia finală nu este de obicei optimă. calculatoare de uz general includ un set standard de componente:

- Unitatea centrală de prelucrare (una sau mai multe) și o coprocessor aritmetică.

- memorie rapidă.

- Dispozitive de stocare externe de natură diferită.

- Multimedia (grafică și audio) dispozitivului.

- Terminalul de utilizator (ecran, tastatură, mouse, etc.).

- Suport de rețea.

- Abilitatea de a conecta dispozitive suplimentare de interfață, inclusiv sub forma unui controler de a fi conectat la un calculator de autobuz.

- Capacitatea de a instala o varietate de software.

Ultimele două proprietăți sunt extrem de importante, deoarece ele corespund pentru a deschide arhitectura unui astfel de calculator. Acesta este deschis arhitectura PC calculatoare compatibile din anii '80 ai secolului 20 a jucat un rol decisiv în diseminarea pe scară largă a acestei tehnologii. Proprietăți de arhitectură deschisă este indispensabilă pentru o versatilitate larga utilizare.

Până în prezent, aceste cerințe îndeplinesc în general, calculatoare și controlere compatibile PC cu caracter personal pe baza arhitecturii lor. Pe baza unui astfel de sistem de automatizare a clădirii, în cazul în care nu au crescut cerințele. PC-urile sunt adesea utilizate în etapa inițială a sistemului de proiectare, atunci când accelerația necesară pentru a obține o versiune a sistemului viabil, necesar pentru dezvoltarea în continuare. De obicei astfel de dezvoltări are următoarele dezavantaje sunt tipice:

- fiabilitate scăzută, atât hardware cât și software;

- un interval de temperatură îngust, în special în direcția temperaturi negative;

- placi de plăci de bază și controler de performanță de slabă calitate;

- zgomot și unda a crescut pe șine de alimentare.

Cu toate acestea, PC-urile sunt folosite cu succes ca instrumente inteligente. De exemplu, un osciloscop bazat pe PC-ul permite, în plus față de afișajul convenabil și intuitiv de procese, țin evidența acestora pe disc pentru a vă conecta și de a transmite informații de rețea rezumând pentru controlul de supraveghere a unui nivel mai ridicat.

calculatoare și sisteme de calcul speciale. Acesta este un calculator cu caracteristicile de funcționalitate și design, care permit să le folosească pentru a aborda în mod eficient o clasă limitată de probleme în anumite medii. Spre deosebire de calculatoarele de uz general poate fi variată, de exemplu, un procesor cu un sistem special de comenzi. Un exemplu tipic - procesoare de semnal digital (DSP), eficiente în probleme de filtrare digitale in cadrul datelor complexe de localizare cu ultrasunete.

Calculare complexă (VC) - un set de instrumente BT rezolva problemele aplicate. VC poate include componente eterogene. De obicei, trebuie să utilizeze resursele de calcul specializate sau orientate pe probleme pentru a optimiza decizia finală în proiectarea de sisteme de control automat.

calculatoare de control (UVM), manageri VC (CRM), și PC-uri industriale. UVM și TEC se caracterizează printr-un set de oportunități de locuri de muncă în timp real. Aceste oportunități se referă atât la subsistemul de intrare-ieșire, și proprietăți ale sistemului de operare. De asemenea, de remarcat este posibilitatea de detectare a defecțiunilor și de recuperare rapidă după. PC (industrială) industrial - un PC special conceput, compatibil cu arhitectura standard si software-ul, dar diferă în construcții. Scopul - crește fiabilitatea, imunitatea la zgomot și extinderea gamei de funcționare normală a parametrilor de mediu (interval de temperatură și altele asemenea). Avantajul unei astfel de PC - abilitatea de a software-ului de depanare de pe un PC standard.

Stații de lucru. De obicei este calculatoarele personale la locul de muncă al angajaților, pentru a rezolva problemele specifice cu un calculator. Prin urmare, stațiile de lucru sunt dotate cu toate dispozitivele de intrare și de ieșire necesare. De obicei, stații de lucru fac parte din rețea, care are, de asemenea, servere puternice, care furnizează resurse de informații și software-ul necesar pentru rețea, care este depus pe stațiile de lucru inadecvate. Stațiile de lucru nu sunt proiectate pentru funcționarea în timp real și sunt utilizate în nivelul camerei de control și dezvoltarea la locul de muncă.

Sisteme de control bazate pe calculator. Utilizarea calculatoarelor în sistemele dinamice de control al circuitului de frânare referitoare la soluția unui număr de probleme care decurg din caracteristicile calculatorului ca un sistem discret. ACS cu un calculator este necesar pentru a rezolva problemele cu o gestionare a instalației de conectare a calculatorului și operarea unui computer în timp real la ritmul obiectului de control. Conexiune calculator cu facilități de management este complicată prin utilizarea calculatoarelor digitale pentru a controla sistemele automate continue.

în sistemul de control automat al computerului procesează informația despre starea obiectului, oferă software și gestionarea optimă a instalației. Fig. 7.2.1 este un exemplu de control automat al unei diagrame de flux de proces de calculator bazate pe.

Întregul set de dispozitive conectate la interfața B, forme de sistem de comunicare de calculator cu obiectul. Stare de proprietate caracterizate prin informații provenind de la senzorii de cantități fizice (DFV). Aceste informații după conversia la link-urile corespunzătoare ale unui sistem de comunicație cu un obiect intră în calculator și un flux de informații de măsurare. De la calculator la intrările dispozitivului executiv (DUT) conducând la starea obiectului dorit, intră informația de control al fluxului sub formă de semnale digitale sau analogice. Informația de control din canalele IO (KVVV) intră în digitale semnalele de control comutator (KTSUS) din care este transmisă fie direct pe elementele de acționare de tip discrete, sau un convertor digital la analog convertor (DAC) pentru conversia și transmiterea mai departe la intrările actuatoare analogice.

Interfață cu unitatea de canale A IO conectată întrerupere externă (PIB) al procesorului (P) și unitatea de timp curentă (PTS). Semnalele de întrerupere a PIB de la senzori (PD) asociate cu obiectul de control și semnale de la diferite forme de PTS cicluri de prelucrare a informațiilor și obiectul de control.

Semnalele analogice comutator (CAS) și semnalul digital de comutație (RCC), asociat cu un dispozitiv digital de informații care primesc (UPTSI) constituie sistemul de control comutator de intrare care realizează o separare în legătură senzor timp. Comutarea semnalelor digitale de control (KTSUS) este un comutator de ieșire, controlate separat în timp servomotoare de intrare de conectare.

Servomotoarele folosesc fie semnale analogice sau semnale digitale discrete, iar durata este de obicei considerabil mai lungă decât durata semnalelor de informație de control. În acest sens, sistemul de comunicare cu un obiect controlat de calculator ar trebui să cuprindă hardware, informații de control de stocare discretă să-l înlocuiască cu noi informații sau acțiuni de control care fac percepute intrări actuatori.

Computer Comunicarea cu un obiect în sistemul de control automat poate fi sincron, asincron și combinate.

Când procesul de control de comunicare sincron cu curent dispozitive de ceas de timp (PTS) este împărțit în cicluri de durată egală. Fiecare ciclu începe cu apariția semnalului de ceas la intrarea blocului de întrerupere. Inițial, ciclul se efectuează senzori de votare în serie care monitorizează starea obiectului de control. Semnalele senzorilor sunt convertite într-o formă necesară pentru introducerea acestor semnale la computer. Informațiile primite sunt procesate de calculator, iar acțiunile de control sunt generate asupra obiectului, care, după conversia corespunzătoare a sistemului de comunicații de calculator cu obiectul este transmis la actuatoare. Computer și apoi fie se oprește sau execută alte programe care nu sunt legate de sistemul de control automat. Punerea în aplicare a acestor programe este întreruptă în urma unui PTS semnal de ceas. Acțiuni de control, formate la începutul ciclului rămân neschimbate pe tot parcursul ciclului.

În comunicarea asincronă cu entitatea computerul răspunde la semnalele de întrerupere de la senzorii de întrerupere asociate direct cu obiectul. Fiecare semnal corespunde unei tranziții întrerupe computerul pentru a efectua un program adecvat, definit întrerupe caracterul. Semnalele de întrerupere sunt procesate cu computerul ținând cont de nivelul de prioritate.

Atunci când sunt combinate cuplarea unui calculator la un obiect este controlat de semnale de ceas ca PTS, și pentru semnale de întrerupere, cum ar fi semnale de la obiect de gestionare modul de urgență.

În unele cazuri, este recomandabil să se folosească de control digital direct al unui obiect bazat pe un computer. În aceste cazuri, calculatorul acționează ca un circuit de control de reglementare. Setul senzor indică valori, semnale de adiție cu specificarea, semnale de feedback și de reglementare sunt implementate ca algoritmi de software, un dispozitiv pentru colectarea și înregistrarea variabilelor de stare și acțiunile de control - un dispozitiv funcțional programabil. algoritmi de control digital direct pot fi construite ca algoritmii de control analogic.

extinde în mod semnificativ capacitățile de control în sistemele care operează pe baza micro-calculator. Aici este posibil să se utilizeze toate avantajele de microprogramare care să permită punerea în aplicare a unui set de instrucțiuni mașină de calculatoare standard, precum și seturi de instrucțiuni speciale pentru anumite domenii de gestionare. În plus, este posibil să se realizeze construcția unui limbaj de programare de nivel înalt, sistemele de operare de nucleu în timp real, funcții de diagnosticare pentru detectarea erorilor și rapid eșec. Abilitatea de paralelizare firmware-ului la nivelul operațiunilor elementare individuale pot crește în mod semnificativ viteza de execuție a algoritmului.