Полная версия

Главная arrow Техника arrow АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ НА ТЭС

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ В СИСТЕМАХ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТОМ ОТ УВК. СТРУКТУРА КОМАНД И ОБЩИЙ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭВМ

Схема АСУ ТП с УВК в замкнутом контуре управления представлена на рис. 3.1. Здесь yl9 у..., уп - регулируемые параметры технологического объекта управления (ТОУ); z,, z2,zn - сигналы с выхода датчиков (D); с1? с2,...»си - сигналы измерительной информации, поступающие с выходов нормирующих преобразователей (НП); /j,/2,...,/w - возмущающие воздействия на объект управления; м,, и2,..., ик - регулирующие воздействия на объект управления, поступающие с выходов регулирующих органов (РО); <Х|, а2,..., ак - величины перемещений регулирующих органов (положения исполнительных механизмов (ИМ)); р,, р2,..., рА. - командные сигналы на включение исполнительных механизмов.

Принципиальная схема управления объектом

Рис. 3.1. Принципиальная схема управления объектом

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует аналоговый сигнал на выходе нормирующего преобразователя в двоичный код, поступающий на вход управляющей вычислительной машины (УВМ). Результат вычисления управляющего воздействия с выхода УВМ в виде двоичного кода поступает на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), где преобразуется в аналоговый сигнал управления исполнительным механизмом. Коммутаторы осуществляют подключение выбранного измерительного канала к УВМ и канала управления ИМ от УВМ по командам УВМ.

Для обеспечения выполнения задач управления в нужной временной последовательности служат таймер (электронные часы) и устройство прерывания. Например, при аварийной ситуации на объекте управления необходимо прервать выполнение текущей программы и запустить на выполнение предусмотренную на этот случай программу аварийной ситуации. Прерывание текущей программы в этом случае осуществляется при поступлении сигнала от датчика прерывания (ДП) на ус тройство прерывания.

Типовая ЭВМ включает в себя процессор, память и устройства ввода-вывода (рис. 3.2).

Схема действия ЭВМ

Рис. 3.2. Схема действия ЭВМ

В состав процессора входят:

  • • устройство управления (УУ), обеспечивающее выборку команд и их выполнение;
  • • арифметико-логическое устройство (АЛУ), выполняющее операции над данными;
  • • регистры, необходимые для временного хранения данных и состояний процессора;
  • • схемы, необходимые для управления и обеспечения связи с подсистемами памяти и ввода-вывода.

Устройства ввода-вывода (УВВ) обеспечивают:

  • • устройства ввода - считывание информации (исходные данные и программы решения задач) с определенных носителей информации (клавиатур, магнитных лент, лазерных дисков и т. п., датчиков параметров объектов контроля и управления) и представление этой информации в виде сигналов, которые могут восприниматься другими устройствами ЭВМ (памятью или процессором);
  • • устройства вывода - передача результатов обработки информации на исполнительные органы управляемых объектов или представление результатов в виде, удобном для зрительного восприятия (экраны дисплеев, печатающие устройства, индикаторы, графопостроители). Если необходимо, они могут обеспечить запись результатов на носители (магнитные ленты и диски, лазерные диски и т. п.). В дальнейшем эти результаты могут быть вновь введены с этих носителей в ЭВМ для последующей обработки.

Память ЭВМ (запоминающее устройство - ЗУ) обеспечивает хранение данных и команд. ЗУ представляет собой совокупность ячеек памяти, каждая из которых предназначена хранить одно слово информации (рис. 3.3, а). В свою очередь, ячейка памяти содержит ряд элементов памяти, причем состояние каждого из элементов памяти соответствует либо цифре 0, либо цифре 1. Последовательность нулей и единиц, хранимых в ячейке памяти, и представляет собой одно слово информации.

Каждую ячейку памяти нумеруют. Номер ячейки представляет собой ее адрес, по которому в ячейку можно записать или считать из ячейки информацию. Предположим, что требуется записать в ячейку с адресом А слово. Для этого нужно подать на шину адреса памяти (рис. 3.3, 6) сигналы, которые соответствуют адресу ячейки А, и подать нужное слово на шину записи. Поданное на шину записи слово будет помещено в ячейку с заданным адресом и сможет там храниться, сколько это необходимо. Содержимое ячейки памяти можно получить в любой момент времени, если в память послать адрес ячейки, в которой хранится требуемое слово и по шине чтения получить копию этого слова. Копию однажды записанного в ячейку памяти слова можно получать сколько угодно , т. к. при считывании информации из ячейки ее содержимое не изменяется. На рис. 3.3, а представлена память в объеме 4096 байт информации или 4096 = 2,~ 8-разрядных слов.

Организация памяти ЭВМ

Рис. 3.3. Организация памяти ЭВМ

Цифровая вычислительная машина выполняет необходимую операцию под воздействием команды - закодированного приказа устройству управления. Команды, как и числа, записываются в двоичном коде и хранятся в памяти машины. Команда содержит код операции, например сложения, умножения, и адреса чисел, над которыми производится действие. Количество двоичных разрядов команды соответствует разрядности данной ЭВМ.

По структуре команды могут быть различных видов: четырех-, трех-, двух-, одноадресные и безадресные. На рис. 3.4 приведена структура команды трехадресной ЭВМ.

Структура команды трехадресной ЭВМ

Рис. 3.4. Структура команды трехадресной ЭВМ

Последовательность команд, с помощью которых вычислительная машина выполняет решение задачи, называется программой. Команды помещаются в ячейки памяти в той же последовательности, в которой они записаны в программе. Выполнив очередную команду, ЭВМ выбирает из памяти следующую по адресу ячейку с командой. Это последовательное выполнение команд программы нарушается только с помощью специальных команд условного или безусловного перехода.

Как уже отмечалось, требуемая по алгоритму совокупность команд (программа) хранится в ЗУ (см. рис. 3.3, а), куда она вводится перед началом работы через устройство ввода-вывода (УВВ). Реализация программно-адресного принципа управления вычислительным процессом в ЭВМ осуществляется устройством управления (УУ). Выводится информация по предусмотренным в программе командам на соответствующие устройства УВВ.

Рассмотрим взаимодействие основных устройств для трехадресной ЭВМ для пояснения ее принципа действия (см. рис. 3.2). Управляющее устройство посылает в запоминающее адрес очередной команды и, получив ее, выделяет операционную и адресную части. Код операции посылается в АЛУ (или, если это операция ввода или вывода данных, в УВВ), а адреса из адресной части команды посылаются в ЗУ. Арифметико-логическое устройство подготавливается к выполнению требуемой операции. Из ЗУ сначала по первому, а затем по второму полученным адресам выдаются в АЛУ числа, участвующие в операции. После выполнения операции результат засылается в ЗУ по третьему адресу команды.

Для выбора очередной команды согласно программе УУ должно сформировать ее адрес. Чтобы выполнить эту задачу, команды располагают в порядке их выполнения в ячейках памяти с соседними адресами (естественный порядок). Тогда для формирования адреса очередной команды адрес предыдущей нужно увеличить на единицу.

В ходе расчетов часто возникает необходимость изменять порядок вычислений в зависимости от получаемых результатов. Для этого служит команда условного перехода. Из АЛУ в УУ передается сигнал «признак результата», и в зависимости от значения этого сигнала при наличии команды перехода УУ может либо продолжить естественный порядок выполнения программы, либо перейти к другому ее участку. Адрес первой команды этого участка указан в адресной части команды перехода.

С помощью различных сочетаний нулей и единиц можно в закодированном виде представить любую информацию (числа, команды, различные символы). Рассмотрим, каким же образом записываются числа в ячейки памяти ЭВМ (в дальнейшем этому будет дано более подробное пояснение). Двоичное число может быть записано в виде числа с фиксированной или плавающей запятой. Число с фиксированной запятой представляется в ЭВМ в виде последовательности цифр с жестким положением запятой, стоящей, как правило, после знакового разряда (рис. 3.5, а). Поэтому при операциях над числами больше единицы применяются масштабные коэффициенты, учитывающие размерность величин, участвующих в расчете. Знак числа хранится в знаковом разряде (например, 1, если число отрицательное, и 0, если число положительное).

Форматы представления чисел в 16-битовой ЭВМ

Рис. 3.5. Форматы представления чисел в 16-битовой ЭВМ: а - числа с фиксированной запятой; б - числа с плавающей запятой

Числа с плавающей запятой представляются в виде N = ±М • 2±р, где М - мантисса числа, а Р - его порядок. При этом часть разрядов ячейки отводится для записи мантиссы числа и часть - для записи порядка (рис. 3.5, 6).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>