Эксплуатация микропроцессоров для автоматизации технологических процессов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Объяснить назначение и принцип работы счетчика команд и буферного регистра микропроцессора А

Микропроцессор - функционально законченное ‚(устройство обработки информации, управляемое хранимой в памяти программой. Микропроцессор функциональный блок микросхемотехники, выполненный, как правило, на одной СБИС и предназначенный для цифровой обработки информации и управления ходом этой обработки на основе кодов команд программы, считываемых из запоминающих устройств. “ А " i 3

По конструктивному признаку МП можно разделить на однокристальные МП с фиксированной длиной (разрядностью) слова и определенной системой команд; многокристальные (секционированные) МП с наращиваемой разрядностью слова и микропрограммным управлением (они составляются из Двух СБИС и более).

Архитектура многокристального MIT с микропрограммным управленим позволяет достичь гибкости в его применении и сравнительно простими средствами организовать выполнение отдельных машинных операций, что повышает производительность ЭВМ на таких MIL

Несмотря на то, что возможности многокристальных MIT существенно выше, чем у однокристальных, многие прикладные задачи успешно решаются

На основе использования однокристального микропроцессора.

В a состав микропроцессора (рис. 1) входят арифметико-логическое устройство, устройство управления и блок внутренних регистров.

Блок внутренних регистров (БВР), расширяющий возможности АЛУ, служит внутренней памятью MU и используется для временного хранения данных и команд. Он также выполняет некоторые процедуры обработки информации.

На рис. 2 приведена - более подробная структурная схема

однокристального МП. Здесь блок внутренних регистров содержит регистры общего назначения и специальные регистры: регистр-аккумулятор, буферный регистр адреса, буферный регистр данных, счетчик команд, регистры команд, стека, признаков.

Регистры общего назначения (РОН), число которых может изменяться от 4 до 64, в значительной мере определяют вычислительные возможности МП.

Их основная функция - хранение операндов. Но они могут выполнять и роль специальных регистров. Все РОН доступны программисту, который их- рассматривает как сверхоперативное запоминающее устройство. Попарное расположение регистров В и С, В и Е, Н и Ъ дает возможность проводить обработку двухбайтовых слов, называемую обработкой «удвоенной точности».

Обмен данными сРОН (считывание и запись информации) осуществляетсячерез мультиплексор, причем требуемый регистр вибирается спомощью селектора регистров по сигналуУУ.

Буферный регистр адреса служит для приема И хранения адресной части исполняемой команды. Иначе говоря, в нем содержится адрес слова до выдачи на адресную шину. Возможное количество адресов, т. е. непосредственно адресуемых слов памяти, определяется разрядностью этого регистра. Так, в 16- тре, изменяя значения разрядов двухбайтового слова, можно помешать любое из 2¹⁶= 65536 адресов ячеек (слов) памяти.

Буферный регистр данных используется для временного хранения выбранного из памяти слова перед выдачей его во внешнюю шину данных. Его разрядность определяется количеством байтов информационного слова.

Счетчик команд содержит адрес ячейки памяти, в которой помещены байты выполняемой команды. Обычно команды определенной Программы находятся в последовательно расположенных ячейках памяти: число, указывающее адрес каждой последующей ячейки, на единицу больше числа, отмечающего адрес данной ячейки, поэтому переход к следующей команде достигается увеличением числа, содержащегося в счетчике команд, на единицу.

В ходе выполнения текущей команды, т. е. при передаче команды из памяти в МП, содержимое счетчика команд увеличивается на единицу и образуется адрес очередной команды. Если после данной команды требуется использовать команду, хранимую не в соседней, а в другой, например удаленной, ячейке памяти, то по сигналу УУ в счетчик команд заносится адрес удаленной ячейки.

Счетчик команд это один из наиболее важных регистров микропроцессора. Как известно, программа-это последовательность команд, хранимых в памяти микро-ЭВМ и предназначенных для того, чтобы инструктировать машину, как решать поставленную задачу. Для коректного выполнения последней команды должны поступать в строго определенном порядке. На счетчике команд лежит ответственность следить за тем, какая команда выполняется, а какая подлежит выполнению следующей. Часто счетчик команд имеет намного больше разрядов, чем длина слова даннях микропроцессора. Так, в большинстве 8-разрядных микропроцессоров, адресующихся к памяти объемом 65К, число разрядов счетчика команд равно 16. И на это имеются достаточно веские основания. В любой из 65 536 областей памяти микро-ЭВМ общего назначения может находиться информация на том или ином шаге программы, т.е. в пределах Диапазона значений адресов от О до 65 535 программа может начаться и закончиться в любом месте. Чтобы обратиться по любому из этих адресов, счетчик команд должен располагать шеснадцатьми двоичными разрядами.

Счетчик команд соединен с внутренней шиной данных микропроцессора.

Когда микропроцессор начинает работать, по команде, начальной установки в счетчик команд загружаются данныеиз области памяти, заданной проектировщиком микропроцессора. Перед пуском программы не обходимо поместить начальный адрес для программы в область памяти, указанную проектировщиком. Когда программа начинает выполняться, первым значеним содержимого счетчика команд является этот, заранее определенный адрес.

Адрес области памяти, содержащей первую команду программы, посылается из счетчика команд в регистр адреса памяти, после чего содержимое обоих регистров становится одинаковым.

Адрес местоположения первой команды программы посылается по адресной шине к схемам управления памятью, в результате-чего считывается содержимое области с указанным адресом. Этим содержимым должна бать команда. Память пересылает эту команду в специальный регистр блока микропроцессора, называемый регистром команд.

После извлечения команды из памяти микропроцессор автоматически дает приращение содержимому счетчика команд. Это приращение счетчик команд получает как раз в тот момент, когда микропроцессор начинает выполнять команду, только что извлеченную из памяти. Начиная с этого монта, счетчик команд «указывает», какой будет следующая команда.

Счетчик ‚ команд может быть загружен иным содержимым при выполнении особой группы команд. Может возникнуть необходимость выполнить часть программы, которая «выпадает» из последовательности

команд основной, или главной, программы. Например, такую часть программы, которую следует многократно повторять в процессе выполнения всей программы. Вместо того чтобы писать эту часть программы каждый раз, корда в ней возникает необходимость, такую запись можно сделать лишь один раз и возвращаться к ее повторному выполнению, отступая от указанной последовательности. Часть программы, выполняемая путем отступления от строгой последовательности команд главной программы, называется подпрограммой. После того как в счетчик команд записан начальный адрес подпрограммы, счетчик получает приращения по мере выполнения команд этой. подпрограммы.

Так продолжается до тех пор, пока не встретится команда возврата в главную программу.

2. Объяснить производительность автоматического оборудования и пути ее повышения

В машиностроении эксплуатируется много различных сборочных машин полуавтоматического и автоматического действия. Конструктивные особенности таких машин зависят от характеристик собираемого изделия и технического уровня каждого вида производства. Исходя из этого автоматическое сборочное оборудование подразделяют на две классификационные группы: 1) однопозиционные сборочные автоматы и полуавтоматы; 2) многопозиционное автоматизированное сборочное оборудование, в том числе автоматы и полуавтоматы с поворотным столом, автоматические и полуавтоматические линии с периодическим прямолинейным перемещением объекта сборки, автоматизированное сборочное оборудование с совмещением сборки и транспортировки. Однопозиционные сборочные автоматы и полуавтоматы отличаются друг от друга тем, что в полу автоматах часть деталей (хотя бы одна) устанавливается в сборочное приспособление или на базовую деталь вручную. Это детали сложной формы, корпусные детали, хрупкие, сцепляющиеся детали (например, типа пружин) и др. То же относится и к многопозионному оборудованию. Однопозиционные сборочные полуавтоматы применяют для сборки сборочных единиц, состоящих из небольшого числа деталей. На однопозиционных сборочных автоматах (полностью автоматизированных станках) собирают изделия и сборочные единицы, состоящие, как правило, из двух-трех, реже четырех деталей. При этом габариты сборочных единиц редко превышают 50 мм. Многопозиционные сборочные станки применяют как в полуавтоматическом варианте, когда на какой-либо из рабочих позиций сохраняется ручной труд, так и в полностью автоматизированном варианте, когда все операции удается автоматизировать.

Многопозиционное сборочное оборудование выполняют, как правило, на базе поворотных столов, диаметр которых может достигать 3 м, а число позиций от 6 до 36. Точность поворотных столов может быть «довольно высокой, погрешность поворота некоторых конструкций столов составляет 0,05- 0,02 мм.

В последние годы в промышленности получили применение сборочные автоматы, в которых сборка совмещается с транспортировкой. Это так называемые роторные автоматы, имеющие непрерывно вращающийся поворотный стол (колонну) со смонтированными на нем несколькими инструментальными блоками, в которых происходит сборка. Здесь детали подаются на сборку транспортными роторами, которые, в свою очередь, получают детали из бункерно-загрузочных устройств.

При сборке крупногабаритных ивделий, которые нельзя собирать на автоматах с поворотным столом (вследствие того, что требуется стол больших габаритов), применяют автоматические сборочные линии. Их подразделяют налинии с периодической транспортировкой (с шаговым транспортером), на которых сборка осуществляется во время остановки собираемого объекта, и линии с совмещением транспортировки и сборки (роторные и роторно-цепные линии).

Автоматические линии являются основой комплексной автоматизации производства. Линия может состоять из станков томатов, специальных машин и установок, расположенных в последовательности, соответствующей технологическому процессу, и связанных автоматическим транспортом и единым управлением. В ней могут быть печи, ванны, красильные и сушильне камеры, прессы, сборочные автоматы и т. п. все, что нужно для законченного технологического процесса. Автоматические линии могут работать синхронно, когда все части сблокированы, или несинхронно, корда линии расчленены. Расположение станков и установок линии может бать последовательным, Г-образным, П-образным, круговым, овальным. В современном производстве широко используют телемеханический метод, который обеспечивает централизованное управление линиями на расстоянии.

Развитие автоматизации характеризуется рядом крупных достижений.

Одним, из первых было внедрение, сборочных конвейеров Генри Форда в процесс производства. Значительный переворот в автоматизации производства произвели промышленные роботы и персональные компьютеры. Всё это подтолкнуло наше общество на путь нового автоматизированного управления процессом производства.

В автоматизированном производстве работа оборудования, агрегатов, аппаратов, установок происходит автоматически по заданной программе, а рабочий осуществляет контроль за их работой, устраняет отклонения от заданного процесса, производит наладку автоматизированного оборудования.

Автоматические линии представляют собой систему согласованно работающих и автоматически управляемых станков (агрегатов), транспортних средств и контрольных механизмов, расположенных по ходу технологического процесса, с помощью которых обрабатываются детали или собираются изделия, накапливаются заделы, удаляются отходы по заранее заданному технологическому процессу. Роль рабочего на АЛ сводится к наблюдению за работой линии, наладке отдельных механизмов, а иногда подаче заготовки на первую операцию и снятию готового изделия с последней операции. микропроцессор автоматический суппорт токарный

Производительность АЛ зависит от времени, затрачиваемого на непосредственное осуществление рабочего процесса, времени на выполнение вспомогательных перемещений (не совмещённые транспортные операции, закрепление и открепление обрабатываемого изделия, отвод подвод рабочих органов), времени « на переналадку, наладку и восстановление работоспособности линии. Сокращение времени рабочего процесса достигается применением высокопроизводительной технологии. Уменьшение времени на вспомогательные перемещения достигается сокращением числа холостих перемещений или увеличением их скорости, совмещением во времени холостых перемещений с рабочим процессом. Для оценки производительности АЛ важен показатель цикловой непрерывности работы, который определяется (для дискретных процессов) отношением времени выполнения рабочего процесса к общему времени цикла. Время на подналадку, переналадку и ремонт сокращается при использовании автоматического регулирования, повышении стабильности рабочих инструментов и своевременной их замене.

Разновидностью комплексных автоматических линий являются роторне автоматические линии, разработанные инженером Л.Н.Кошкиным.

Автоматическая роторная линия - комплекс и рабочих машин, транспортных устройств; приборов, объединённых единой системой автоматического управления, в котором одновременно с обработкой заготовки перемещаются по дугам окружностей совместно с воздействующими на них орудиями. Наиболее распространены автоматические роторные линии для операций, выполняемых посредством прямолинейного рабочего движения (штамповка, вытяжка, прессование, сборка, контроль).

Вал двигателя постоянного тока серии 4П

Di, li-диаметр и длина вала под посадку сердечника якоря;

D1, l1-диаметр и длина выводного конца вала;

D2, l2-диаметр и длина шейки вала под посадку подшипников качения;

D3, l3-диаметр и длина вала под размещение лобовых частей обмотки якоря;

D4, l4-диаметр и длина вала под посадку коллектора;

D6, l5-диаметр и длина шейки вала под посадку подшипника качения;

Список источников информации

1. Макаров И.М. и др. Основы автоматизации управления производства. М.:

ВЫСШ. шк.‚1983.

2.Вершинин О.Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических прцессов. - Л.: Энергия, 1986.

3. Раппорт Г .И. Применение промышленных роботов. М.:Высш.шк.‚1985

4. Костюк ВИ. и Др. Промышленные роботы в сборочном производстве. К.:

Техника, 1983.

5. Петренко Н.Я. Конспект лекций «Автоматизация производственных

процессов с применением роботов и микропроЦессоров»

6. Ковалевский В.В. Автоматизированные системы управления

технологическим процессом на автоматизированных линиях и станках.

Учебное пособие, Омск, 1982.

Размещено на Allbest.ru