Одноплатные объектно-программируемые контроллеры (ОПОПК)

 

Появление однокристальных микроконтроллеров (ОМК) и микроЭВМ позволило создать на их основе средства прямого цифрового управления техническими объектами (высоконадежные, малогабаритные и с низким энергопотреблением) в виде одноплатных контроллеров. Эти ОПОПК конструктивно объединяют на одной плате вычислительный блок, интерфейсные модули, модули УСО и т. д.

Программирование ОПОПК выполняется обычно с помощью внешнего пульта или на специальном инструментальном вычислительном комплексе. Разработанная и отлаженная программа заносится в ПЗУ или ППЗУ ОПОПК.

Принципиально возможно два решения задачи автоматизации ТО с помощью ОПОК:

· разработка под конкретный объект индивидуально ориентированного контроллера;

· выбор из ряда универсальных ОПОПК контроллера, наименее избыточного с точки зрения задач АИУС.

В первом случае аппаратная часть ОПОПК создается только с учетом требований конкретного объекта автоматизации и имеет средства индикации и управления, ориентированные на особенности объекта. Выбор аппаратуры для управления некрупными и несложными объектами приводит к необходимости:

1. в небольшом числе входов/выходов дискретного типа и аналогового типа;

2. наличия интерфейса для связи с АСУ верхнего уровня;

3. схем согласования с датчиками и исполнительными устройствами.

Требования к АСУ определяют тип и разрядность МК, объем ОЗУ и ПП. Обычно, в качестве основы ОПОПК выбирают ОМК.

· семейство MCS-51/151/251 (фирма Intel, фирма Atmel, российский аналог – К1816ХХ51,К1830);

· семейство PIC: PIC12CXX, PIC14000, PIC16C15X, PIC16C5X, PIC16C6X, PIC16C7X, PIC16C8X, PIC16C9X, PIK 17C*, PIK 18C* фирмы MicroChip;

· семейство М16С (32 бита) фирмы Mitsubishi Electric;

· семейство С167 фирмы Siemens и т.д

После выбора МК на уровне стандартизированных схемных решений осуществляется дополнение функциональными и коммуникационными элементами, а также элементами интерфейса пользователя. Примером, иллюстрирующим такой подход, может служить структурная схема ОПОПК на базе МК фирмы Intel 80C51GB, имеющего встроенный 8-канальный АЦП.

Рис.5.6.2.1. Структурная схема ОПОК ввода и преобразования сигналов и управления.

 

РО – шина данных,

Р1,Р2 – шина адреса.

Шина адреса к портам Р1 и Р2, шина управления к порту Р3. В качестве системного интерфейса используется шина данных, подключенная к порту Р0. Локальный интерфейс связи контроллера RS 485 подключен через модуль согласования уровней к линиям встроенного интерфейса последовательного обмена RXD, TXD. Аналоговые датчики подключены через МСУ к линиям порта Р4 (АСН0, АСН1).

Все более жесткие требования к программному обеспечению (в смысле универсализации объему программ) сужают область применения ОПОПК на базе ОМК и они в основном применяться для управления несложными объектами.

Их место на рынке ОПОПК занимает ОПК, собираемые на ИС с высокой степенью интеграции, имеющие широкие функциональные возможности, соответствующие возможностям современных компьютеров. Их относят к ряду универсальных одноплатных ОПК (УОПОПК).

На плате УОПОПК обычно находятся (на примере контроллера ЕРС-6 фирмы Radisys на базе шины VME):

-   процессор 80386SX – 20 МГц;

-   память емкостью до 4Мб (динамическая схема);

-  статическая ОЗУ (8кб);

-   ППЗУ емкостью 512кб на схемах FLASH-памяти;

-   блок сопряжения с шиной VME;

-  гнездо шины расширения ЕХМ вариант ISA (можно использовать для подключения сетевого адаптера или же адаптера VGA, модема и т. д.)

- вариант одноплатного промышленного контроллера РСМ-3860 (Advantech)

УОПОПК позволяет решать все задачи управления: сбор, контроль, индикация, сигнализация, регулирование, стабилизация, оптимальное управление и т. д.

При этом аппаратурная часть ЦСОИ АСУ практически универсальна, реализация же необходимых алгоритмов управления для каждого конкретного объекта происходит на программном уровне с записью в энергонезависимое ПЗУ.