Построение системы управления на базе микропроцессорного комплекта К1810.

       Цель данного раздела: разработать структурную схему контроллера технологического оборудования и программное обеспечение, обслуживающее этот контроллер.

       В проектировании системы управления (СУ) можно выделить три параллельных процесса: 1) предъявление требований к аппаратной реализации устройства; 2) разработка УП на языке ассемблера или в машинных кодах; 3) аппаратная реализация устройства.

       Требования предъявляются сначала с точки зрения программиста, т.е. из расчета удобного программирования, и впоследствии корректируются при аппаратной реализации, т.к. часто могут быть найдены более простые схемотехнические решения без ущерба правильному функционированию СУ.

 

Требования к аппаратной реализации устройства.

1. Информация, поступающая из вне в УП представляется в цифровом (дискретном) виде. Контроллер технологического оборудования (ТО) должен позаботиться о преобразовании информации с ТО в цифровой вид. Если сигнал аналоговый (например сигнал с датчика, измеряющего температуру в зоне резания), должен быть предусмотрен аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Если сигнал поступает с путевого выключателя, необходимо предусмотреть схему, сопоставляющую значение 1 сработавшему выключателю и значение 0 отключенному.

2. Аналогично нужно преобразовать информацию, поступающую из УП на ТО в тот вид, в котором ТО её ожидает получить, либо, если ТО ещё не спроектировано, предъявить соответствующие требования к ТО.

3. Определить, каким образом будет реализовано взаимодействие микропроцессорной системы и контроллера. Подробно об этом рассказано в части 2 данного пособия. Конкретно необходимо определить, через какие порты, при помощи каких прерываний будет осуществлено взаимодействие. Также определить, какие биты конкретного порта соответствуют определенным сигналам с ТО; в каких пределах варьируются оцифрованные аналоговые сигналы с ТО и т.п.

4. Оговорить, способы ввода УП в память микропроцессорной системы; осуществить аппаратную реализацию устройства ввода УП и разработать программное обеспечение данного устройства (задача, аналогичная построению СУ, поскольку и ТО, и устройство ввода УП являются внешними устройствами и взаимодействуют с микропроцессорной системой одинаково).

 

Разработка УП на языке ассемблера.

УП посредством контроллера должна посылать управляющие сигналы на ТО. Эти управляющие сигналы вырабатываются как на основе технологического процесса обработки, так и на основе информации поступающей с ТО. Таким образом может быть реализована как сложная СУ со множеством обратных связей, так и простая, отслеживающая лишь состояние путевых выключателей и принимающая соответствующие решения.

Разработка УП осуществляется в соответствии с выработанным алгоритмом и реализуется при помощи инструкций ассемблера, основные из которых описаны в части 3.5. данного пособия.

 

Аппаратная реализация.

При проектировании контроллера возможно два подхода. Первый общепринят среди радиолюбителей: на основе входной и выходной информации интуитивно синтезируется устройство. При наличии опыта, полученное таким образом схемотехническое решение не нуждается в упрощении и прекрасно работает. Однако для начинающих конструкторов этот подход не годится. На основе метода, изложенного в [2], предлагается второй подход:

1. Для проектируемого устройства (или его части) составляется таблица истинности. В качестве входной и выходной информации могут быть как отдельные сигналы, так и совокупность сигналов, а также целые процессы (например преобразования сигнал-цифра или цифра-сигнал).

2. Для каждого выходного сигнала составляется СовДНФ [2]. Процессы могут представлены также двумя состояниями – есть процесс или нет процесса (1 или 0).

3. Полученные структурные формулы упрощаются как методами логики, так и заменой очевидных комбинаций входных сигналов на более простые.

4. На основе структурной формулы строится устройство.

 

Примеры построения СУ.

В данном разделе рассмотрена реализация систем управления сверлильным автоматом и манипулятором, которые были подробно рассмотрены в главе[2, стр.53, табл. 3.3 и 3.6].