Что такое “программируемые контроллеры”? Это контроллеры в смысле автоматики, но программируемые, если использовать терминологию информатики. Это “гибридное” понятие возникло недавно в результате пересечения направлений исследований двух дисциплин . Через 10 лет после появления в 50-х годах первых электронных вычислительных машин была создана мини-ЭВМ, с 1974 года это понятие вышло за пределы узкого круга специалистов.

Образно говоря, ПК являются своего рода интерфейсом между автоматикой и информатикой. Характерным свойством ПК является быстрый циклический характер работы, который определяет их способность вести обработку данных в “реальном масштабе времени”. Этим определяется целесообразность использования ПК в качестве инструмента для управления различными процессами. Применять их в этом случае гораздо легче, чем другие средства, например, такие более совершенные, как ЭВМ и мини ЭВМ, или менее совершенные, как микроЭВМ и жесткие логические схемы.

Программируемый контроллер – это устройство, предназначенное для автоматизации наиболее часто встречающихся в промышленности комбинаторных и последовательных процессов, поэтому он представляет интерес практически для любого случая автоматизации.

Он заполняет собой пробел в гамме устройств автоматического управления, которые могут оказаться слишком сложными, чтобы применять в них жесткую логику, а использование в них мини-ЭВМ может оказаться неоправданным по экономическим соображениям.

Будучи специфичным по архитектуре и программному обеспечению, ПК доступен в эксплуатации персоналу, не имеющему знаний в области программирования.

Программируемые контроллеры находят применение в различных отраслях промышленности. Их используют также в области просвещения и в системе постоянной профессиональной подготовки.

Черная и цветная металлургия. Особое значение в этих отраслях имеют требования безопасности. Программируемые контроллеры применяются для управления транспортными операциями на коксовых батареях, загрузке доменных печей, для автоматизации литейных цехов. Их используют также для решения задач, связанных с анализом газов и с контролем качества.

Металлообработка и автомобильная промышленность. Это как раз те отрасли, где ПК нашли широкое применение. Их можно встретить на автоматических линиях и сборочных конвейерах, на стендах для испытания двигателей, а также на прессах, токарных автоматах, шлифовальных и агрегатных станках, сварочных установках , автоматических станках для разрезки.

Химическая промышленность. В настоящее время ПК используются для управления технологическими установками, устройствами дозирования и смешивания продуктов, очистки отходов химического производства, а также на установках по переработке пластмасс и некоторых агрегатах в производстве резины.

Нефтедобыча. Кроме областей применения, аналогичных предыдущей отрасли, ПК используется на перекачивающих и распределительных станциях, для управления работой и наблюдения за магистральными трубопроводами.

Транспортные и погрузочно-разгрузочные операции. Программируемые контроллеры используются при сортировке посылок, почтовых отправлений, механизированном управлении складскими операциями, упаковке, конвейерной пересылке, комплектовании изделий на поддонах, в лифтовом хозяйстве, грузоподъемных механизмах и др.

Другие области применения. Все случаи использования ПК перечислить невозможно. В текстильной промышленности они могут применяться для управления операциями автоматического раскроя тканей и контроля нитей, на транспортных конвейерах. В стекольной промышленности, в производстве хрусталя ПК управляют операциями отрезки и упаковки. Устройства логического управления используются при решении задач, связанных с охраной (зданий, заводов) и обеспечении безопасности (ядерная энергетика). Функциональные возможности и легкость внедрения позволяют использовать ПК как учебное пособие. Возможно использование ПК в системе образования.

1.3.1 Микросхема К145ИК1906

Микросхема К145ИК1906 может использоваться в составе систем автоматического управления (САУ) и регулирования параметров (режимов) объекта с привязкой к временному параметру.

Микросхема управляется клавиатурой. Имеется возможность визуального контроля режимов и параметров с помощью индикаторных устройств.

Частное применение микросхемы К145ИК1906 — для контроля и управления режимами работы лентопротяжного механизма (ЛПМ) в бытовых магнитофонах.

Микросхема обеспечивает:

синхронное переключение всех узлов управления с организацией необходимых временных задержек;

переключение режимов работы двигателей.

Микросхема может применяться как основной логический элемент в манипуляторах, управляющих дозированной загрузкой произвольных емкостей некоторым веществом.

Условное графическое обозначение микросхемы К145ИК1906 и типовая

Микросхема К145ИК1807 по математическому обеспечению ориентирована на решение задач управления технологическими процессами, манипуляторами, электробытовыми приборами и т.п. Она выполняет следующие функции:

прием программы управления и исходных данных о времени и состоянии датчиков управляемого объекта;

работy в режиме таймера;

обращение к внешнему запоминающему устройству и последовательную выборку команд ЗУ для их исполнения;

автоматический поиск программы во внешнем ЗУ по номеру, набранному на клавиатуре;

выполнение заданной программы.

Для хранения программ управления используется внешнее ЗУ (ОЗУ, ППЗУ, ПЗУ), "ходящее в состав модуля управления.

При длительном пользовании отлаженной программой управления в модуле применяется ПЗУ. На этапе отладки программы управления, функции носителя информации может выполнять оперативное или полупостоянное ЗУ.

Функциональные возможности микросхемы К145ИК1807 позволяют строить программы управления внешним объектом:

с организацией множества циклов повторений тех или иных операций (блока операций);

с остановом и возвратом на начало программы;

с возможностью прерывания программы и выходом на программу продолжения или ос. та нова;

с изменением управляющих воздействий по условию состояния датчиков внешних объектов.

Минимальный период коммутации исполнительных устройств 40±2 мс.

Доступ пользователя к модулю управления осуществляется через устройство ввода/ вывода, которое имеет в своем составе клавиатуру и индикаторные устройства.

Условное графическое обозначение микросхемы К145ИК1807 приведено на рис. 2, назначение выводов в табл. 2, структурная схема модуля управления на базе К145ИК1807 . на рис. 3.

Систему команд К145ИК1807 можно разделить на три группы:

команды внешнего управления: КУ и выполняемые только после КУ - НВ, ВВм, ВВс. ПВ, ОД;

команды управления программой: БП, Цикл, ПП, ВП, Стоп.

Система команд приведена в табл. 4. Время считывания однобайтовой команды 14 мс, двухбайтовой 19 мс. Временной интервал между опросами датчиков 20 мс, длительность опроса датчиков 0,8 мс.

Состав МПК серии КР580 приведен в табл. 4, основные стыковочные параметры даны в табл. 5.

Микросхемы серии КР580 по входам и выходам совместимы с микросхемами ТТЛ серии К133 н К155.

Микросхема КР580ВМ80А — функционально законченный однокристальный параллельный 8-разрядный микропроцессор с фиксированной системой команд, применяется в качестве центрального процессора в устройствах обработки данных и управления. Микропроцессор имеет раздельные 16-разрядный канал адреса и 8-разрядный канал данных. Канал адреса обеспечивает прямую адресацию внешней памяти объемом до 65536 байт, 256 устройств ввода и 256 устройств вывода.

Условное графическое обозначение микросхемы приведено на рис. 4, назначение выводов — в табл. 6, структурная схема показана на рис. 5.

Рис. 4. Условное графическое обозначение КР580ВМ80А

Восьмиразрядное арифметико-логическое устройство микропроцессора обеспечивает выполнение арифметических и логических операций над двоичными данными, представленными в дополнительном коде, а также обработку двоично-десятичных упакованных чисел.

Микропроцессор выполняет команды по машинным циклам. Число циклов, необходимое для выполнения команды, зависит от ее типа и может быть от одного до пяти. Машинные циклы выполняются по машинным тактам. Число тактов в цикле определяется кодом выполняемой команды и может быть от трех до пяти. Длительность такта равна периоду тактовой частоты и при частоте 2,0 МГц составляет 500 нс.

Микропроцессорный комплект (МПК) серии КР581 предназначен для построения микро-ЭВМ типа “Электроника-60”, программно совместимой с мини-ЭВМ семейства СМ ЭВМ.

Микросхемы серии КР581 представляют собой функционально законченные узлы и блоки микропроцессора.

Разрядность обрабатываемых данных ………………... 8,16 бит

Управление …………………………. Микропрограммный способ

Число типов команд, включая команды с плавающей запятой.…72

Объем адресуемой памяти ……………………………….. 64К байт

Число способов адресации ………………………………………… 8

Число уровней прерывания………………………………………… 4

Шина адреса и данных………………………………. Совмещенная

Быстродействие ………………………………. 250 тыс. операций/с

Система команд …………………………...Типа “Электроника-60”

Для всех типов ИС МПК серии К581 статические параметры приведены в табл. 8, динамические — в табл. 9.

Таблица 9: Динамические параметры

Микропроцессорный комплект серии К588, выполненный по низкопороговой КМДП-технологии, предназначен для построения встраиваемых и автономных микро-ЭВМ, совместимых по системе команд с микро-ЭВМ “Электроника-60”, а также для распределенных систем управления объектами.

Состав комплекта микросхем серии К588 приведен в табл. 11.

Микросхема К588ВС2 — арифметическое устройство микропроцессора (АУ), предназначено для применения совместно с микросхемами К588ВУ2 и К588ВГ1 в процессоре

16-разрядной микро-ЭВМ и может быть использовано для построения операционных блоков различных цифровых средств.

Арифметическое устройство является 16-разрядным автономным, асинхронным, микропрограммно управляемым модулем обработки цифровой информации, представляемой в двоичном коде.

Условное графическое обозначение микросхемы приведено на рис. 7, назначение выводов — в табл. 12.

Микросхема К588ВС2 состоит из следующих основных блоков:

блока управления (БУ), предназначенного для дешифрации кодов микрокоманд и выработки управляющих сигналов к блокам схемы;

блока регистров общего назначения (РОН) 16Х16;

арифметико-логического устройства (АЛУ), предназначенного для выполнения арифметических и логических операций;

регистра микрокоманд (РМ), предназначенного для хранения 12-разрядного управляющего слова во время цикла выполнения микрокоманды;

блока синхронизации (БС), предназначенного для формирования цикла работы микросхемы;

блока формирования признаков состояний (БФПС), предназначенного для формирования признаков результата выполнения операции;

буфера магистрали признаков состояний (БМПС), предназначенного для временного хранения и выдачи в однонаправленную магистраль состояний старшего полубайта регистра состояний;

аккумулятора (А), предназначенного для временного хранения 16-разрядного слова;

схемы обмена (СО), определяющей асинхронный обмен по магистрали данных;

регистра управляющего слова (РУС), служащего для хранения дешифрированного набора управляющих сигналов.

В табл. 14 приведены эксплуатационные значения параметров микросхем серии К1800.