微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分所組成。
?。ㄒ唬┯布糠诛暳仙a(chǎn)過程微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件一般由計(jì)算機(jī)主機(jī),接口電路,常規(guī)外圍設(shè)備和中央操作控制臺(tái)等組成。
1.主機(jī)微處理器或稱中央處理單元(cpu)與內(nèi)存儲(chǔ)器(rom,ram)一起稱作主機(jī)。中央處理單元(cpu)和內(nèi)存儲(chǔ)器都是由一塊或投塊大規(guī)模集成電路芯片制成。cpu主要由運(yùn)算(alu),寄存器組和內(nèi)部控制器組成。內(nèi)存儲(chǔ)器通常包括只讀存儲(chǔ)器(rom)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(ram),rom的信息,在使用時(shí)是不可改變的,亦即是不可寫入的,它只能讀出,故一般用來(lái)存放固定的程序,如微機(jī)的管理,監(jiān)控程序等。而ram主要用來(lái)存放各種現(xiàn)場(chǎng)的輸入、輸出數(shù)據(jù),中間計(jì)算結(jié)果,以及與外存交換信息和作堆棧用,它的存貯單元的內(nèi)容既可讀出,也可寫入或改寫。
當(dāng)主機(jī)接收到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)被控對(duì)象送來(lái)的各種工況參數(shù)后,主機(jī)自動(dòng)完成分析、計(jì)算等各種處理,再將處理結(jié)果和相應(yīng)控制決策輸出,及時(shí)地指示過程狀況并向控制對(duì)象發(fā)出控制命令。簡(jiǎn)言之,主機(jī)的工作過程就是微處理器逐條執(zhí)行存儲(chǔ)器中各條指令的過程。由此可知,主機(jī)是控制系統(tǒng)的指揮中心。
2.接口電路聯(lián)接主機(jī)與外圍設(shè)備的電路稱作接口電路。它們是各種信息和指令輸入和輸出的窗口。接口電路通常也制成集成電路芯片。
控制系統(tǒng)在工作時(shí),計(jì)算機(jī)不斷地輸入各種外設(shè)及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種信息、參數(shù),經(jīng)主機(jī)迅速處理并將結(jié)果及時(shí)地輸送給輸出設(shè)備進(jìn)行顯示、報(bào)警或打印記錄,或者輸出指令去控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。外圍設(shè)備種類繁多,作用和工作原理各異,但它們的工作速度一般都比cpu慢得多。顯然,主機(jī)與外設(shè)不能直接連接,為了實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)之間工作的匹配和同步,提高輸入輸出過程的效率,就要根據(jù)外設(shè)種類和作用的不同,在主機(jī)與外設(shè)之間配置不同的接口板。
3.系統(tǒng)總線采用總線結(jié)構(gòu)的微機(jī)自控系統(tǒng),主機(jī)與接口之間是通過系統(tǒng)總線聯(lián)接起來(lái)的,系統(tǒng)總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線,一條總線實(shí)際上是一束多根導(dǎo)線所組成的信息公共流通線。
總線可掛上多個(gè)存儲(chǔ)器芯片以及輸入輸出接口(即i/o接口)芯片。在任一時(shí)刻,cpu只能與一個(gè)部件打交道(交換信息),而信息流通道是公共的(即系統(tǒng)總線),所以各存儲(chǔ)器芯片及各接口等部件需通過三態(tài)門掛接在總線上,以便cpu與部件的流通道在某一時(shí)刻只為某一特定的部件開通。
總線結(jié)構(gòu)便于通過在其上掛接更多的存儲(chǔ)器和接口電路而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展,也可提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。
4.常規(guī)外部設(shè)備常規(guī)外部設(shè)備是指一類常用的輸入、輸出設(shè)備以及外存儲(chǔ)器。輸入輸出設(shè)備的作用是作為人(操作員)一機(jī)(計(jì)算機(jī))“對(duì)話”的工具。外存儲(chǔ)器則增加了系統(tǒng)的容量。一套控制系統(tǒng)要配置多少外設(shè)需視具體情況確定。
5.中央操作控制臺(tái)中央操作控制臺(tái)把計(jì)算機(jī)、外圈設(shè)備及被控對(duì)象聯(lián)系起來(lái)。飼料機(jī)械生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)的中央操作控制臺(tái)還配置一塊反映實(shí)際生產(chǎn)流程工作狀態(tài)的模擬顯示屏。中央操作控制臺(tái)通常設(shè)有各種一次儀表的指示,ltd七段數(shù)碼管數(shù)字顯示,被控系統(tǒng)生產(chǎn)流程顯示,各種聲、光報(bào)警裝置和手動(dòng)控制開關(guān)、按鈕等。繼電器柜(強(qiáng)電柜)也可采用適當(dāng)?shù)母綦x措施后與中央操作控制臺(tái)聯(lián)為一體。加上常規(guī)外部設(shè)備中的標(biāo)準(zhǔn)鍵盤和crt顯示器一起構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng)指揮和監(jiān)視中心。
除了上述主要硬件外,還需為計(jì)算機(jī)配以專用穩(wěn)壓電源。有些廠家還要求配備不斷電電源以及其他一些必要的輔助設(shè)備。
?。ǘ┸浖糠钟?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件相當(dāng)于系統(tǒng)的軀干,即實(shí)際的裝置和設(shè)備,如前述的微處理器、存儲(chǔ)器、接口電路及輸入輸出設(shè)備等,僅有硬件的計(jì)算機(jī)是不能工作的,計(jì)算機(jī)要知道做什么和怎樣做,就必須配備相應(yīng)的軟件。軟件在系統(tǒng)中起指揮和管理計(jì)算機(jī)工作的作用,在各種軟件的指揮下,計(jì)算機(jī)就能有條不紊地接程序工作。實(shí)質(zhì)上,軟件就是計(jì)算機(jī)所使用的各種程序的總稱。
有兩種類型的軟件。其中有一類軟件的通用性較強(qiáng),通常為某種機(jī)型常備的軟件,例如編譯軟件、管理計(jì)算機(jī)及磁盤運(yùn)行的操作系統(tǒng)軟件、檢測(cè)計(jì)算機(jī)故障的診斷軟件和程序開發(fā)軟件等,統(tǒng)稱它們?yōu)橄到y(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件一般由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家提供。另一類軟件是專為某一特定用途而設(shè)計(jì)編制的,其專用性很強(qiáng),這類軟件應(yīng)根據(jù)應(yīng)用單位和部門對(duì)系統(tǒng)的具體功能要求來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和編制,故稱為應(yīng)用軟件。較大型或具有共性的應(yīng)用軟件,例如飼料廠自動(dòng)控制管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件,亦應(yīng)由從事軟件開發(fā)的專業(yè)人員承擔(dān)設(shè)計(jì),這樣不僅可使系統(tǒng)開發(fā)的周期縮短、盡快受益,同時(shí)避免重復(fù)勞動(dòng),節(jié)省投資,而且專業(yè)人員憑著他們較多的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)的系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高。
為操作方便,常將應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)成分割明析的功能模塊結(jié)構(gòu),每一個(gè)模塊就是為專門完成生產(chǎn)中某一過程所縮寫的程序。采用模塊化結(jié)構(gòu)后,也有利于系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試和檢修。
飼料廠飼料機(jī)械自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì),不論是硬件配置,還是應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和編制,控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的專業(yè)人員必須與工藝及管理工程師密切配合,切實(shí)明確所設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng)的各種功能要求和實(shí)際條件,合理地配置和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件和軟件。