Обобщенная архитектура микропроцессорных средств управления

Самая простая МПС содержит устройства: 1 – ввода исходной информации, 2, 3 – управления и арифметических действий, составляющих центральный процессор (ЦП), 4 – памяти и 5 – вывода информации.

Эти физические устройства, приведенные на рис. 1.1, являются аппаратными средствами.

Но вся структура может работать только под действием занесенной в память программы. Перечислим некоторые этапы работы этой структуры.

Программирование – это подготовка списка команд. Этот подготовленный список команд представляет собой программу, которая временно или постоянно размещается в программной памяти. Программы перерабатывают информацию, называемую общим термином данные.

Программные средства, помещенные постоянно в программную память, называются микропрограммными средствами.

МПС действует в следующем порядке: программа и данные загружаются в ЦП и размещаются в предназначенной для них области памяти. Затем ЦП считывает из памяти первую команду и выполняет ее; команды могут быть простыми, например, сложить два числа, передать данные, ввести или вывести данные, перейти в другую область программы.

Как только обработка всех данных закончится, результат передается на выход МПС.

Архитектура МПС (функциональная схема) расшифровывает связи между устройствами цифровой техники и состоит из пяти основных элементов: 1 – устройства ввода, 2 – устройства управления, 3 – устройства арифметических действий, которые входят в собственно микропроцессор, 4 – памяти, 5 – устройства вывода (рис. 1.2).

Рис. 1.1. Общая структура МПС

Как работает архитектура? МП контролирует все устройства и управляет ими посредством линий управления и контроля. Адресная шина (ША) однонаправленная выбирает ячейки памяти данных, команд, порты ввода или вывода данных.

Рис. 1.2. Обобщенная архитектура МПС

Шина данных (ШД) является двунаправленной и служит для передачи данных в ЦП обработки информации или из него. Таким образом, видно, что ЦП может пересылать данные в память и получать их из нее посредством шины данных.

Когда программа помещается в памяти постоянно, она располагается в устройстве, называемом постоянным запоминающим устройством (ПЗУ). Ее невозможно изменить. Память изменяющихся данных, называемая оперативным запоминающим устройством (ОЗУ), также является отдельной интегральной схемой.

Программы пользователя, которые по своей природе изменяемы, также помещаются в ОЗУ вместе с данными.

Большинство микропроцессорных систем содержат эти характерные устройства, а также многие другие.

84. Конструктивные исполнения контролеров: моноблочные, модульные, распределенные.

Моноблочные контроллеры

Конструкция моноблочных контроллеров подразумевает установку в одном корпусе всех необходимых элементов ПЛК. Для использования такого устройства достаточно подключить к нему входные и выходные цепи и задать алгоритм работы. В моноблочном варианте выпускаются все наноконтроллеры, микроконтроллеры и программируемые реле. Для реализации большого количества точек ввода/вывода, большинство из моделей позволяет использовать модули расширения. Обладая простотой внедрения, низкой стоимостью и высокой надежностью, данные устройства проигрывают в гибкости адаптации под конкретный процесс.

Моноблочный

Модульные контроллеры

Принципы модульной архитектуры позволили разделить ПЛК по функциональному признаку на отдельные устройства. Центральной частью такой системы будет являться процессорный модуль, к которому присоединяются необходимые элементы расширения. В число последних обычно входят разнообразные варианты модулей входов и выходов, модули ЦАП и АЦП, интерфейсы и специализированные устройства. Выбирая только необходимые изделия можно получить систему, наиболее оптимально реализующую задачи технологического процесса.

Модульный ПЛК

Распределенные контроллеры

Распределенные контроллеры представляют собой устройства, элементы которых расположены на значительном удалении друг от друга. Связь между отдельными устройствами выполняется по интерфейсу RS485. Такие системы напоминают модульные контроллеры и часто реализуются на их базе. Для этого к процессорному модулю подключают только модуль промышленных интерфейсов. Устройства связи с объектом располагают в нужных местах и связывают по одному из вариантов промышленной шины.