Пример разработки МПСУ грузовым лифтом

6.1 Краткое описание объекта автоматизации (грузового лифта) и устройства управления им.

Грузовой лифт (рис.1) предназначен для поднятия или опускания грузов. Лифт приводится в движение при помощи электродвигателя. Управление электродвигателем осуществляется при помощи кнопок Sl, S2, S3, связанных с устройством управления.

Устройство управления должно вырабатывать сигналы "Движение вверх" или "Движение вниз" в зависимости от нажатой кнопки. Если нажата кнопка "Стоп", то двигатель заторможен.

Крайние положения лифта контролируются конечными выключателями S4 и S5. Состояние лифта индицируется при помощи лампочек Н1…Н5. Сигналы на лампочки подаются от устройства управления.

6.2 Разработка алгоритма функционирования устройства управления

Словесный алгоритм работы грузового лифта показан на рис.2.

Для разработки алгоритма функционирования проектируемого устройства управления лифтом определим взаимное соответствие внешних сигналов датчиков и сигналов управления разрядам портов ввода-вывода. В микропроцессорной системе используем микросхему программируемого параллельного интерфейса (ППИ) типа КР580ВВ55, которая содержит 3 порта ввода-вывода - РА, РВ и РС. Порт РА используем для ввода информации, а порт РВ - для вывода управляющих сигналов. Взаимное соответствие сигналов и разрядов портов сведем в таблицу 4.

Таблица 4

Контакт разъема	Наименование сигнала	Порт	Разряд
	Кнопка пуска "Вверх" нажата	РА	D0
	Кнопка пуска "Вниз" нажата	РА	D1
	Лифт находится вверху	РА	D2
	Лифт находится внизу	РА	D3
	Включить электродвигатель вверх	РВ	D1
	Включить электродвигатель вниз	РВ	D2
	Включена лампа "Лифт вверху"	РВ	D3
	Включена лампа "Лифт внизу"	РВ	D4
	Кнопка "Стоп" нажата	РА	D4
	Включена лампа "Стоп"	РВ	D5

Используя табл.4, можно построить сигнальный алгоритм работы устройства управления, который должен быть реализован программой, записываемой в ПЗУ микропроцессорною устройства управления. Граф-схема сигнального алгоритма программы приведена на рис.3. Видно сходство и различие словесного и сигнального алгоритмов. На сигнальном алгоритме обязательна простановка номеров блоков. Эти номера будут затем использованы в качестве меток программы.

6.3 Выбор структурной схемы микропроцессорной системы управления

Для построения микропроцессорной системы управления необходимы следующие основные функциональные узлы:

1. Контроллер системы, имеющий три шины: шину адреса, шину данных и шину управления (рис.7…9).

2. Постоянное запоминающее устройство ПЗУ, в котором хранится программа работы устройства управления.

3. Оперативное запоминающее устройство ОЗУ, предназначенное для хранения промежуточных результатов и адресов подпрограммы.

4. Интерфейс ввода-вывода, связывающий микропроцессорную систему с объектом управления.

5. Дешифраторы адреса для синхронизации работы узлов микропроцессорной системы.

6. Программируемый интегральный таймер для реализации выдержек времени.

7. Контроллер прерываний, обслуживающий срочные запросы системы, например, от датчиков аварийных сигналов, кнопки "Стоп" и т.д.

На выбор структурной схемы влияет тип интерфейса, используемый в МПСУ, а также емкость микросхем ОЗУ и ПЗУ и количество входных и выходных сигналов.

В нашем случае для размещения программы и хранения промежуточных результатов достаточно иметь емкость ОЗУ и ПЗУ по 1 Кбайт. Количество входных сигналов - 5, выходных сигналов - 5, поэтому в качестве параллельного интерфейса можно использовать микросхему К580ВВ55 содержащую 24 разряда ввода-вывода.

В соответствии с заданными областями адресов (табл.1) необходимо разработать дешифраторы микросхем памяти и внешних устройств ввода-вывода.

Задаемся адресами 0800Н…0FFFH области памяти. Область адресов портов ввода-вывода в системе с изолированной шиной принимаем А8…AF, в системе с общей шиной - 9060…9067.

6.3 1 Разработка дешифраторов адреса памяти и УВВ.

Заданную область памяти МП - системы 0800 - 0FFF емкостью 2 Кб распределим, ориентируясь на выпускаемые микросхемы памяти емкостью 1 Кбайт, следующим образом:

0800 - 0BFF - ОЗУ емкостью 400H = 1 Кбайт

0С00 - 0FFF - ПЗУ емкостью 400H = 1 Кбайт

Такой емкости памяти с большим запасом хватит для размещения нашей программы в ПЗУ и промежуточных результатов в ОЗУ.

Разряды шины адреса для заданных областей памяти сведем в таблицу 5.

Таблица 5