Негізгі терминдер мен анықтамалар
Басқару мен бақылау сигналдарын енгізу/шығару модульдері
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
Лекция- каз
| 4.2 Басқару мен бақылау сигналдарын енгізу/шығару модульдері
Өндірістік компьютерлер мен жұмыс станциялары негізінде орталықтандырылған ТП АБЖ құрау кезінде компьютер жадысына берілгендерді енгізу/шығару (немесе жұмыс станцияларымен) жергілікті немесе жүйелі шиналарға енгізілетін модульдер арқылы іске асады. Жүйелік шинаның негізгі міндеті болып негізгі микропроцессор мен басқа да компьютердің электронды бөлшектері арасында ақпаратты тасымалдау табылады. Осы шина бойынша тек қана ақпарат тасымалдау емес, сонымен қатар құрылғыларды адрестеу, және де арнайы қызмет сигналдарымен алмасу да жүзеге асады. Осылайша, қарапайымдатылған жүйелі шинаны қызметі бойынша (берілгендер, адрестер, басқару) біріктірілген сигналды желілер тобы ретінде көруге болады. 4.2 сурет - Жүйелік шина Шина бойынша ақпаратты тасымалдауды оған қосылған бір құрылғы немесе арнайы сол үшін алынған шина арбитрі деп аталатын желі басқарады. Жүйелік шина микропроцессор, жедел жады мен периферийлі құрылғыларды біріктіру каналы болып табылады. Жүйелік шина тікелей аналық платада орналасады. Жады мен енгізу/шығару құрылғыларымен берілгендермен алмасу үшін түрлі шина бөлшектері пайдаланылады. Микропроцессор мен енгізу/шығару құрылғылар байланысы берілгендер шинасымен жүзеге асады, ал жадыны пайдалану («дұрыс» термин – жады адресациясы) адресті шиналар арқылы жүзеге асады. 1982 жылы IBM фирмасы 16-разрядты жиілігі 8 МГц болатын жүйелі шина ISA (Industry Standard Architecture – архитектураның өндірістік стандарты) стандартын енгізді. Басқа IBM РС-үйлесімді компьютер өндірушілер әдетте ISA стандартын қабылдап отырған. 1989 жылы 32-разрядты EISA (Extended Industry Standard Architecture – кеңейтілген өндірістік стандарт архитектурасы) шина стандарты енгізілді. EISA шинасы 8-10 МГц тактті жиілігімен жұмыс атқарады. EISA-да компьютердің жүйелік платасындағы слот (разъем) EISA-платаларынан басқа, ISA қарапайым шинасына арналған немесе 8- немесе 16- разрядты платаға салына алады. Ол қарапайым құрамдық шешіммен қамтамасыз етіледі. ЕISA-разъемдарда екі байланыс қатары бар, оның бірі (жоғарғы) ISA шина сигналын пайдаланады, ал екіншісі (төменгі) - EISA-ны. EISA біріктіргіштеріндегі байланыс әрбір сигналды байланыс жанында «жер» байланысы орналасытандай етіп жасалған. Соның арқасында электромагнитті кедергілер туу ықтималдылығы азаяды, сонымен қатар, оларға сезгіштік те кемиді. Компьютерде ISA-шинасынан басқа РС/104 жүйелік шинасы да пайдаланыла алады. Осы шинаға қосылатын құрылғылар өте кішкене өлшеммен(9096 мм) және аз энергопайдаланғыштығымен сипатталады. Компьютерлердің өнімділігінің алдағы дамуы жергілікті шинаны пайдаланушы жүйелерді енгізумен байланысты. Жергілікті шина — қосымша шина, ол процессор мен периферийлі құрылғылар контроллерлерін тікелей байланыстырады, сыртқы құрылғылармен (дисплей, дисктер, жергілікті жүйе, енгізу/шығару модульдері және т.б.) алмасуды жылдамдата отырып, жүйенің жалпы жылдамдығын арттырады. Соңғы дара компьютерлерде Pentium микропроцессорлар негізінде PCI (Peripheral Component Interconnect – периферийлі бөлшектер байланысы). Ол 132 МГц және одан жоғары такттілік жиілікпен жұмыс істейді. PCI жергілікті шинасы үшін көптеген құрал адаптерлері шығарылады – видеоплаталар, ақпаратты енгізу/шығару модульдері, жүйелік адаптерлер, дисктер конроллерлері және т.б. Бүгінгі офистік жеке компьютерлерде әдетте ISA (EISA) шина разъемдері болмайды, өйткені ол «баяу» шина деп есептеледі, алайда өндірістік компьютерлерде және жұмыс станцияларында ISA (EISA) бар, себебі өндірістік орталарда жақсы кедергіге қарсылығымен көзге түскен. Мысалы, өнд. компьютерде ISA-құрылғыларын қосу үшін үш разъем, РСI үш разъемы және бір аралас, яғни немесе ISA, немесе РСI-құрылғыларын қосатын разъем болуы мүмкін. Офистік жеке компьютерлер PCI жергілікті шиналарымен шығарылады. Ақпаратты енгізу/шығарудың кіріктірілген модульдері келесі типті болуы мүмкін: а) ISA шиналарына енгізілетін модульдер. Қазіргі кезде ең кең таралған. Типтік мөлшерлер мен қызметтік мүмкіндіктері бойынша кеңейтілген номенклатура. Қатысты қымбат емес баға. Ақпаратты өңдеудің жоғарғыемес жылдамдығы, салыстырмалы энергоэнергиясын көп пайдалану. Мысал: PCL модульдері (фирма ADVANTECH), М5600 (фирма OCTAGON SYSTEMS); б) АТ96 шиналарына кіріктірілетін модульдер (“Евромеханика”құраған 16-разрядты ISA шиналар нұсқасы Батыс Еуропада кең тараған). Мысал: LIPPERT фирмасының модульдері; в) PCI шиналарына кіріктірілетін модульдер. Шамамен барлық үлкен фирмаларда – кіріктірілген модульдерді шығарушыларда жасалады, қазіргі таңда ең жоғары өнімді кіріктірілген модульдер; г) РС/104 шиналарына кіріктірілетін модульдер. Өте кішкене өлшемді, энергия тұтынушылығы аз, орташа өндіруші. Мысал: AMPRO, DIAMOND SYSTEMS фирмалар модульдері және т.б.; д) MicroPC формат модульдері. Кішкене өлшемді, жоғары өнімді, жұмыс температурасының кең диапазонымен, виброшыдамды. Салыстырмалы қымбат. Мысал: Octagon Systems фирма модульдері. Ескерту: VME, STD, STD32 т.б.шиналарды қосу үшін қолданатын модульдер ТМД-да кеңөріс алмаған. Сигналдарды енгізу/шығару модульдері ЭЕМ жадысына аналогты және дискретті сигналдарды енгізу, басқарушы сигналдарды орындаушы механизмге шығару және басқа да АБЖ-мен байланыс үшін қолданылады. Сигналдарды енгізу/шығару модульдері (жергілікті немесе жүйелік шиналарға кіріктірілген) келесі қызметтерді атқарады: - аналогты-сандық түрлендіру (АЦП); - сандық-аналогты түрлендіру (ЦАП); - дискретті кіріс/шығыс; - интерфейстер түрленуі (RS232/RS422/RS485/”токты ұшқын”/CAN); - гальваникалық шешім; - сигналды күшецту; - берілгендерді буферлеу және уақытша сақтау; - өндіріс желілеріне берілгендерді тасымалдау шлюзі; - видеоконтроллерлер. Модульдерді таңдау төмендегі критерийлер бойынша жүзеге асады: - Кіріс және шығыс каналдар типі мен саны. Ең аз қажетті канал саны бар модуль таңдалады. Алайда 1 – 3 резервті канал болғаны жөн. Себебі жобаны тәжірибе жүзінде іске қосқанда қосымша датчик немес орындаушы механизмді қосу қажет болуы мүмкін. - Аналогты кірістер типі (дифференциалды немесе жалпы кірісті). Ортақ келтірмелі аналогты кірістер жақын арада кедергі көздерінің байланыс каналдары (қуатты күш жабдықтары) жоқ болғанда, сонымен қатар аралық фильтр пайдаланылғанда және сигнал сапасына аздаған талаптар болғанда пайдаланылады. Ортақ келтірмелі кірістерді пайдалану дұрыс, себебі бұл жағдайда кіріс каналдар саны екі есе артады және қосымша модуль мен мультиплексорларға қажеттілік жиі болмай қалады. Жақын арада қуатты кедергі көздері желісінің болуы және сигналдардың сапасына жоғары талап болған жағдайда дифференцмалды кірістер пайдаланылады, бұл орташа кедергі амплитудасын 5 есе азайтуға мүмкіндік береді. - АСТ/САТ мүмкіндіктері (разрешение). Түрлендіру дәлдігіне талап бойынша таңдалады. 12 битке рұқсаты бар стандартты модульдер толық диапазонның 0,01%-на дейін түрлендірудің дәлдігін қамтамасыз етеді. Көпшілік жағдайларда осы дәлдік артығымен жетеді. 16 биттік рұқсаты бар қымбатырақ модульдерді пайдалану автоматтандырылған технологиялар көзқарасы тұрғысынан ақталуы тиіс. Мысал: он екі битті АСТ пайдаланылғанда 100 °С –ға сәйкес аналогты сигналды сандау (оцифровка) кезіндегі дискретизация қателігі 100 град/2*12=100/4096=0,024 градусты құрайды. 12 биттік рұқсат САТ-ты сервоприводтармен ПИД-реттеу және бсқару контурларын құру үшін артығымен жетілікті (0,012%-ға дейінгі дәлдік). - Берілгендерді өңдеу жылдамдығы. (АСТ үшін таңдама жиілігі, берілгендерді тасымалдау жылдамдығы және САТ пен дискретті кіріс/шығыс модульдері үшін сигналды қоюуақыты). АСТ үшін таңдама жиілігі кіріс сигналының қажетті квантталу периодымен тікелей байланысты. АСТ модулінің таңдма жиілігі бойынша мүмкіндігі талап етілетін квантталу периодымен салыстырғанда үлкен немесе тең болуы тиіс. Уақыт бойынша кванттау эффектісі сандық реттеу жүйесінің динамикасына аз әсер ету үшін кванттау периодын мына қатынастан таңдау керек: (1) мұнда: - бұл объект кірісіне басқышты сигнал берілгенде бекітілген мәннің деңгейінің 95%-ын шығыс сигналы қамтитын уақыт. Егер объект бірінші ретті болса, онда: Басқа бір кванттау периоды өлшемін таңдаудың жолы американдық ғалымдар Зинглер мен Николь ұсыныстарына негізделген, оларға сәйес: Мұндағы - басқару объектісінің критикалықтолқу периоды. Нақты ортада жағдайында инерционды процестерін басқару кезінде мәні 1 секундтан бірнеще минутқа дейін алынады. Аз инерционды процестерді реттеу кезінде (мысалы, сұйықтық шығыны) мәні секундтың оннан бір бөлігін құрай аллады. Бақылаудың (опрос) үлкен периодтарын (АСТ таңдамасының төмен жиілігін)таңдауға болмайды, әсіресе жауапты процесстер үшін, өйткені бұл жағдайларда апаттық жағдайлардың себептерін табу мен олардың алдын алу тым ақырын өтеді. Сонымен қатар, бақылаудың тым аз периоды кезінде (таңдаманың жоғарғы жиілігі) ЭЕМ-ның жылдамдығына талап та өсіп, шулар әсері қатаяды. Дискретті кіріс/шығыс модульдері үшін берілгендерді тасымалдау жылдамдығы технологиялық параметр өзгерісіне жүйенің жауап беруінің талап етілетін жылдамдығымен, яғни технологиялық параметрдің өзгерісінің максималды жылдамдығымен анықталады. Тасымалдау жылдамдығы материалды ағымдарды реттеуші датчиктің сезімтал элементінен орындаущы механизм органына дейін барлық ТП АБЖ-нің тізбектей байланысқан элементтеріндегі ақпаратты тасымалдау, өңдеу және қабылдауы кезіндегі реттеу мен басқару жүйесінің жалпы инетрттілігін ескеруі қажет. Егер технологиялық параметрдің критикалық өзгерісінің ең аз уақыты 10 с болса, онда АБЖ-нің барлық буындарында ақпаратты тасымалдау және өңдеу жылдамдығы 50 с аспауы керек. САТ үшін сигналды қою уақыты реттегіщтер мен аралық коммутациялық аппаратуралардың сипаттамасына байланысты таңдалады. Құжаттық берілгендерде бұл құжаттарға қосу/өшірудің ең кіші уақыты және уақыт аралығындағы қосу/өшірудің ең көп саны көрсетіледі. Ереже бойынша бұл құрылғылар САТ бойынша (САТ сигналдарын қою уақыты шамамен 70-100 мкс.). - Модуль бойынша орындалатын функциялар. Функцияның ең кішкене қажет тобымен модуль таңдалады. Мысалға, егер кіріс тізбектерінің гальваникалық шешілуі мен сигнал қатаюы күшейткіш/мультиплексор арқылы орындалса, онда сорл функцияларды орындайтын кірістірілген модуль таңдаудың мәні жоқ. - Сенімділік. Кейбір модульдер өздерінің кіріс/шығыстарында ЭЕМ-ның істен шығуында немесе орталық ЭЕМ-ғы қолданбалы программалар мен операциялық жүйенің «тоқтап қалуында» сигналдың соңғы мәндерін сақтап қалады. Бұл модульдердің пайдаланылуы сенімділікке қосымша талаптары бар жүйелерді жобалауда ақталынып алынады. Сонымен қатар, фирма-өндірушілер құжаттарда жөндеу жұмыстары арасындағы период (MTBF) немесе «тоқтауға» дейінгі жұмыс уақыты модульдеріне сілтеме жасайды. Басқа тең сыртқы орта жағдайларында апатсыз жұмыстың үлкен қоры бар жабдықтар таңдалады. - Қолдануда қойылатын талаптары (жұмыс температура диапазоны, ылғалдылық, вибрация, агрессивті орта болуы). Орналастыру орнының қоршаған орта параметрлерімен анықталады. - Улкен өлшемдер мен энерго-тұтыну. Жеке қоректенуі бар АБЖ немесе элементтерінің өлшемі тым үлкен АБЖ жобалауда қатал шектеледі, одан да MicroPC немесе РС/104 форматындағы модульдерді таңдаған жөн. - Программалық қолдау. Модульдерді программалық конфигурациялық мүмкіндіктері (dip-ауыстырып-қосқыштары немесе ұстатқыштарға қарағанда ыңғайлырақ). «Жоғары» дәрежелі программалық қамтамасыз етілуімен драйверлер үйлесімділігі. Олардың «жоғары» деңгейлі кең тараған тілдердегі қосымшаларды жасау кезінде пайдалану мүмкіндігі. - Дистрибьюторлық қолдау мен сервистік қызмет. Аймақта ресми дилерлері бар фирмалар жабдықтарын таңдаған дұрыс. - Бар модульдер. Егер бар модульдер өздерін жұмыс барысында жақсы көрсете білсе және техникалық параметрлер бойынша сәйкес келсе, онда жүйені кеңейту кезінде аналогты немесе дәл сол өндіргіш фирмалардың құрылғыларын таңдаған жөн болады. Ықшамдау мен жүйені реттеуде қиындықтар аз болады. - Құны. Модульдің өзінің ғана емес, оны жеткізу мен сервистік қызмет бағасы да есепке алынуы тиіс. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|