Лабораторна робота №1
Тема: Технічні засоби контролера на базі -мікропроцесорного набору К580.
Мета: Ознайомитися зі структурою та основними принципами роботи мікропроцесорних засобів автоматизації зварювального виробництва на прикладі контролера на базі МКП К580.
КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Загальний опис технічних засобів мікропроцесорних систем
Сучасні засоби автоматизованого керування зварювальними процесами будуються на основі мікропроцесорних систем (МПС).
Мікропроцесорна система - це цифрова система керування та обробки числової інформації, функціональні можливості якої визначаються програмним забезпеченням, а взаємозв'язок з технологічним обладнанням забезпечується пристроями вводу (виводу) інформації.
В залежності від виконуваних функцій та області застосування МПС умовно діляться на контролери та мікро-ЕОМ. Мікро-ЕОМ в свою чергу діляться на спеціалізовані і універсальні.
Для контролерів основними в функції керування, тоді як функції обробки інформації в другорядними (підготовчими). Для них характерні висока швидкодія і широкий набір портів вводу (виводу) для зв'язку з зовнішніми пристроями (давачами параметрів технологічного процесу, вимірювальними приладами, виконавчими органами об'єктів керування і т.п.). Для мікро-ЕОМ основним є обробка інформації, одним з видів якої є обчислення. Для них найхарактернішими є великий об'єм пам'яті і набір програм для обробки великих масивів інформації.
Мікропроцесорні засоби (МПЗ), призначені для побудови МПС, складаються з технічного і програмного забезпечення (ТЗ і ПЗ).
Елементною базою ТЗ МПС в мікропроцесорні комплекти (МПК), до складу яких входять програмно і апаратно сумісні великі і надвеликі інтегральні схеми (ВІС і НВІС). Для зберігання ПЗ використовуються ВІС запам'ятовуючих пристроїв (ЗП). Для обміну інформацією між окремими модулями МГС використовують інтерфейси і ВІС. Розрізняють модульні МПК, МПК з однокристалевими мікропроцесорами (МП) і МПК однокристалевих мікро-ЕОМ (1).
Модульні МПК призначені для побудови МПС, структура і система команд яких орієнтована на певний клас задач, завдяки чому досягається висока швидкодія. До їх складу входить декілька мікропрограмованих ВІС, які реалізують окремі функціональні вузли МП. Типовими модулями таких МПК є ВІС арифметико-логічного пристрою, пристрою мікропрограмного керування, регістрів загального призначення та інтерфейсів призначених для побудови мікропроцесора.
Найпоширенішими модульними МПК є 2-, 4- і 8-ми розрядні сімейства комплектів К589, К584, К18026 та К1800.
МПК К589 виконаний за ТТЛШ технологією з циклом 100 мс і призначений для побудови спеціалізованих контролерів і мікро-ЕОМ з розрядністю кратною 2. Комплект К584 орієнтований на побудову контролерів середньої продуктивності з розрядністю кратною 4. Виконаний за технологією ІЛ э циклом 1 мкс МПЖ К1804 призначений для побудови контролерів і мікро-ЕОМ підвищеної продуктивності з розрядністю кратною чотирьом. На відміну від К1804 комплект К1802 містить секції, кратні восьми. МПК К1800 виконаний по ЕЗЛ технології і призначений для побудови високопродуктивних МПС з частотою синхронізації ЗО мГц і розрядністю кратною чотирьом.
МПК з однокристалевими мікропроцесорами містять функціонально закінчений МП з фіксованою архітектурою і системою команд у вигляді однієї ВІС. До складу такого МПК крім однокристалевого МП входять ВІС генератора тактових імпульсів, інтерфейсів і контролерів системної шини, контролерів переривань, таймера, портів вводу (виводу) та iн. До цих МПК відносяться 8-ми розрядний комплект серії К580 і 16-ти розрядні K1810, К1801, К1809, К1806, К1818, які містять широкий набір ВІС для побудови багатофункціональних контролерів і персональних ЕОМ.
МПК однокристалевих мікро-ЕОМ містять функціонально закінчену ЕОМ з фіксованою системою команд і архітектурою у вигляді однієї або двох ВІС, призначених для обробки інформації та керування обладнанням. Такі ВІС крім МП містять також внутрішню пам'ять обмеженого об'єму. Розширення пам'яті і каналів вводу (виводу) здійснюється з допомогою зовнішніх ВІС пам'яті.
До МПК однокристалевих мікро-ЕОМ відносяться сімейства 4-розрядних комплектів К1814, К1820 і 8-розрядних К1616 і К1813. Однокристалева мікро-ЕОМ К1813 містить в своїй структурі також 10-розрядні АЦП і ЦАП.
ВІС ЗП призначені для організації пам'яті МПС і діляться на ВІС оперативних запам'ятовуючих пристроїв (ОЗП) і постійних запам'ятовуючих пристроїв (ПЗП). ОЗП призначені для оперативного запису, зберігання і зчитування в процесі роботи МПС інформації у вигляді двійкових кодів. ПЗП призначені для зберігання попередньо записаної інформації і зчитування її в процес і роботи системи.
У ВІС ОЗП статичного типу для запам’ятовування інформації у вигляді двійкового коду використовуються тригери, в ОЗП динамічного типу – конденсатори. Найпоширенішими ОЗП статичного типу, які використовуються при побудові МПС, є такі (2): К561РУ2А обсягом 256 біт, К132РУ4А, КР565РУ2А обсягом 1 Кбіт, КР1232РУ5А, К537РУ2А обсягом 4 Кбіт, КР132РУ6А, КР537РУ8А обсягом 16Кбіт. Динамічні ОЗП: КР565РУ1А (4Кбіт), КР565РУ6Б (16Кбіт), КР565РУ5Б (64Кбіт), КР565РУ97В (256Кбіт).
ВІС ПЗП в залежності від способу запису в них інформації діляться на такі типи:
А) маскові ПЗП, в які інформація записується на стадії виготовлення ВІС;
Б) програмовані (ППЗП), в які інформація записується на стадії проектування МПС шляхом їх однократного програмування;
В) ре програмовані (РПЗП), які можна багатократно програмувати, стираючи попередньо записану інформацію ультрафіолетовими променями (УФРПЗП) або електричними сигналами (ЕРПЗП).
АЦП перетворюють у цифровий код для вводу в МПС сигнали, які поступають від керованого технологічного обладнання і пропорційні напрузі електричної дуги, струму зварювання, струму емісії вторинних електронів, швидкості зварювання, швидкості подавання електродного дроту, зусиллям стаскання деталей, електричному опору деталей і т.п.
ЦАП перетворюють цифрові коди з виходу МПС в аналогові сигнали для подання їх на входи керованого технологічного обладнання і задання необхідного значення параметрів режимів зварювання.
