Устройства сопряжения эвм с объектом управления

Для ввода непрерывных сигналов от датчиков в регулятор, по­етроеннъiй на базе ЭВМ, и для передачи цифрового управляюще­го воздействия на привод системы управления, требующий обыч­но сигнала в аналоговой форме, используются аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи. В специали­зированных ЭВМ АЦП и ЦАП располагают непосредственно в ЭВМ.

ЭВМ общего назначения должна быть оснащена дополнитель­ным внешним устро~ством связи с обьектом (УСО), предназна­ченным для сбора сигналов от датчиков и rтреобразования их в цифровую форму, а также для преобразования управляющих воз­действий в аналоговую форму. Дополнителъно в функции УСО может нходить коррекция нелинейности характеристик датчиков, устранение систематических погрешностей и первичная обработ­ка данных. В этом случае главной функцией ЭВМ является записъ данных от УСО на магнитный диск и обслуживание дисплея.

Различают пассивные УСО, работающие под контролем цент­ральной ЭВМ, простые, дешевые, но еравнительно медленные, так как их быстродействие ограничивается быстродействием са-

мой ЭВМ, и активные УСО, построенные на базе отдельной мик­роЭВМ, практически не требующие ресурса центральной вычис­лительной машины, в которую они входят, по быстродействик~ часто ее превосходящие и пригодные для сложной обработки дан­ных. Иногда обработка данных в УСО настолько сложна~, что УС(> представляет собой специализированную ЭВМ, по сложности пре­восходящую ЭВМ, для которой применяется данное УСО.

Алгоритм работы активных УСО определяется программамьn загружаемыми в УСО из ЭВМ, что повышает гибкость УСО. Пере­дача слабых сигналов от датчиков по ддинным линиям связи к ЭВМ нежелательна в связи с искажающим действием помех, поэтом~ часто используют удаленное (от центральной ЭВМ) УСО, пре дельно приближенное к датчикам и соединенное с центральноi~ ЭВМ, сетью или цифровой линией связи, значительно превосходящей по помехоустойчивости аналоговые линии связи с датчика ми. Удаленное УСО - обязательно активное, так как для обслужия вания цифровой линии передачи требуется микропроцессор.

Обычно УСО способны обрабатывать следующие виды вхол ных сигналов:

аналоговый, при этом измеряемая величина кодируется урон нем напряжения с датчика. Сигнал подвержен влиянию помехn меняющей уровень напряжения, поэтому чем короче линия cвsi зи между датчиком и УСО, тем меньше влияние помехи и точнс~ данные. Сигнал в УСО проходит через АЦП для преобразования v цифровую форму;

импульсный последовательный, в этом случае измеряемая в~ личина кодируется серией импульсов постоянного уровня (обыо но 5,12 В), например сигнал от фотодатчика перемещения. Эле". тромагнитные помехи незначительно изменяют амплитуду импулv. сов, не изменяя их числа, поэтому помехоустойчивость такоi ~ ~ сигнала выше и линии связи могут быть длиннее. Сигнал не прг~ пускается через АЦП;

импульсный параллельный, измеряемая величина котороi~~ кодируется набором импульсов (8 ... 12 шт.) напряжением око_ n ~ 5 В, поступающим параллельно одновременно, например, с циу рового вольтметра. Сигнал помехоустойчив, не требует преобразот~ ния в цифровую форму;

инициативный импульсный сигнал, например аварийный си~ нал от конечного выключателя.

Виды выходных сигналов УСО:

дискретный импульсный последовательный сигнал, напримri~ импульсы, подаваемые ка шаговый двигатель или реле; аналоговый сигнал, например, поступающий на вход усилиn ~ ля для управления электродвигателем.

Подсистема аналогового ввода УСО предназначена для дисг ретизации входных аналоговых сигналов по времени и уровЕ-i n а также кодирования результатов обычно целым числохт. Подсис­тема включает в себя (рис. 3.59, а):

• устройство управления, которое получает из ЭВМ номер оп­рашиваемого канала (номер датчика), выдает на коммутатор но­мер канала, а на преобразователь - коэффициент усиления длsi масштабирования сигнала, принимает от АЦП иифровой код за­мера и передает код в ЭВМ;

• коммутатор (мультиплексор или переключатель), выполняе­мый обычно на быстродействующих полупроводниковых ключах (время переключения, включая времп стабилизации выходного сигнала, составляет 1...3 мкс) и соединяюи~ий заданный датчик с преобразователем;

• преобразователь, приводящий сигналы от разных датчикои Д к стандартному интервалу входных напряжений АЦП для уменьше­ния погрешности АЦП;

• спеииальный АЦП, преобразующий аналоговый сигнал в циф­ровой код, поступаюиlий на объект управления ОУ.

Подсистема аналогового вывода предназначена цля преобразо­вания серии чисел Х;, поступающих из ЭВМ на УСО, в непре­рывный аналоговый сигнал Х(t) путем экстраполяции уровня выходного сигнала по времени до прихода следуюит,его входного числа Х;+,. Подсистема (рис. 3.59, б) состоит:

• из устройства управления, принимающего от ЭВМ номер вы­ходного канала и код уровня ситнала, передающего код на ЦАП и номер выходного канала на коммутатор;

• экстраполяторов, прогнозируюших по истории сигнала Х;_~, Х,-_,, Х; его изменение для времени после прихода последнего кода Х,(часто вместо прогноза интерполятор поддерживает на выходе постоянное напряжение, соответствующее последнему коду Х;, при этом на каждый выхопной канал нужен сво4т экстра­полятор.

цасто используют пары ЦАП-экстраполятор (рис. 3.59, в). Встроенные УСО подключаются через контроллер кепосред­ственно к шине ЭВМ, чем обеспечивается высокая скорость пе­редачи данных между УСО и ЭВМ (порядка 5 Мбайт/с). Удален­ные УСО подключаются к ЭВМ через цифровую линию евязи и так называемый последовательный интерфейс ЭВМ, когца биты передаются последовательно по 3- или 4-жильному кабелю (1 или 2 жилы используются для управления передачей) со скоростью порядка 1 ...2 Кбайт/с на расстояние до 15 м.