Функции распределенной обработки данных

Они заключаются в том, что вычислительные функции распределяются между микропроцессорами системы. Возможность распределённой обработки данных обеспечивает высокую скорость обработки информации и надёжность управления измерительной системой.

Типовая функциональная структура конфигурации программируемого микроконтроллера показана на рис. 2.3.

Микроконтроллер выполняет следующие функции (ГОСТ Р 51 840−2001, МЭК 61 131−1-92):

• — обработки сигналов;
• — интерфейса с датчиками и исполнительными механизмами;
• — передачи данных;
• — человеко-машинного интерфейса;
• — программирования, отладки, тестирования и документирования;
• — обеспечения электропитанием.

Рис. 2.3. Типовая функциональная структура конфигурации микроконтроллера

В табл. 2.2 приведены программируемые функции контроллера.

Функция обработки сигналов охватывает процессы хранения прикладной программы и данных, операционную систему, выполнение прикладных программных функций. Она заключается в обработке сигналов, полученных от датчиков, а также из области хранения внутренних данных, формировании сигналов для исполнительных механизмов и для записи в ПЗУ или ОЗУ.

Операционная система. Функция операционной системы заключается в управлении внутренними взаимозависимыми функциями микропроцессора (управление конфигурацией, диагностика, управление памятью, управление исполнением прикладной программы, связь с периферийными устройствами и с интерфейсными функциями датчиков и приводов и т. п.

Прикладная программа (программа пользователя) представляет собой логическое множество всех элементов конструкций языка программирования для обработки сигналов, которые требуются для управления установкой или процессом с использованием микропроцессора. Она хранится в ЗУ, в котором записаны инструкции (команды), исполнение которых периодически или по прерыванию определяет работу установки или процесса.

Хранение прикладных данных обеспечивает ЗУ, в котором записывают таблицы состояния входов и выходов, а также данные, необходимые для выполнения прикладной программы.

Функция интерфейса с датчиками и исполнительными механизмами преобразует:

• — входные или выходные данные, полученные от установки (процесса), в соответствующие уровни для последующей обработки;
• — выходные сигналы или данные, полученные в результате выполнения функции обработки сигналов, в соответствующие стандартные уровни, обеспечивающие управление исполнительными механизмами или дисплеями.

Информация о состоянии и данных от установки или процесса, а также управляющие воздействия и данные передаются в Таблица 2.2.

Обобщённые функциональные группы программируемых функций контроллера.

систему ввода-вывода данных с помощью двоичных, цифровых или аналоговых сигналов.

Функция передачи данных заключается в обмене данными с другими системами или устройствами. Она обеспечивает обмен программами и данными между внешними устройствами и блоком обработки сигналов для того, чтобы реализовать такие функции, как передача программ, файлов данных, мониторинг и диагностирование.

Функция человеко-машинного интерфейса (см. разд. 2.1) состоит в обеспечении взаимодействия человека-оператора с данными, получаемыми в результате выполнения функции обработки сигналов, а также поступающими от установки или процесса.

Функции человеко-машинного интерфейса обеспечивают:

• — оператора информацией, необходимой для мониторинга функционирования установки или процесса;
• — взаимодействие оператора с конкретной конфигурацией микропроцессора и его прикладной программой для принятия решений и выполнения настроек вне зависимости от индивидуальных возможностей.

Функция программирования, отладки, тестирования и документирования заключается в загрузке и генерации прикладной программы, её мониторинге, тестировании и отладке, а также документировании и архивации. Данные функции реализуются либо как интегрированные, либо как независимые части микропроцессора. Они обеспечивают генерацию кодов и хранение прикладных программ и данных в ЗУ, а также их повторное считывание.

Прикладная программа может быть введена с помощью алфавитно-цифровой или символьной, клавиатуры, а также в случае использования дисплеев с управляемым меню — с помощью ключей курсора, джойстика, мыши и т. д. Ввод всех программ обычно проверяют на обоснованность и внутреннюю согласованность с целью минимизировать ввод некорректных программ и данных.

В течение запуска или операций по устранению сбоев область памяти прикладной программы и прикладных данных должна быть доступна инструментальным средствам программирования и отладки, а также процессорному блоку для мониторинга, модификации и коррекции программы.

При адаптации контроллера к системе или средству измерений типовыми функциями являются:

• — тестирование, которое контролирует датчики и приводы, например, перегрузка выходов контроллера;
• — тестирование, которое проверяет работу программных последовательностей, например, установка флажков и перегрузка входов;
• — установка и переустановка констант, например, таймеров и счётчиков.

Возможность представления информации об установке или процессе, внутреннем состоянии контроллера и его прикладной программе позволяет существенно облегчить запуск и отладку контроллера. К типичным средствам представления такой информации относятся:

• — индикация состояния всех входов и выходов;
• — индикация и запись изменений состояний внешних сигналов и внутренних данных;
• — мониторинг времени сканирования (времени исполнения);
• — отображение в реальном масштабе времени исполнения программ и обработки данных;
• — индикация состояния устройств защиты.

Функции тестирования необходимы пользователю при написании, отладке и контроле прикладной программы.

Типичными функциями тестирования прикладной программы являются:

• — контроль состояния входов и выходов, а также внутренних функций (таймеров, счётчиков);
• — контроль программных последовательностей, например, пошаговые операции изменения времени программных циклов, команды останова;
• — моделирование функций интерфейса (перегрузка входов и выходов обмениваемой информацией между задачами или модулями конфигурации контроллера.

Комплект документов должен состоять из следующих разделов:

а) описания аппаратных средств с проектно-зависимой системой обозначений;

• б) документов на прикладную задачу:
  • — листинг программы с возможными мнемоническими обозначениями для сигналов и обрабатываемых данных;
  • — таблиц перекрестных ссылок для всех обрабатываемых данных (входов и выходов, внутренних функций);
  • — комментариев;
  • — описания модификаций.

в) руководства по обслуживанию.

Функция обеспечения электропитанием заключается в преобразовании напряжений и изоляции цепей микропроцессора от сети электроснабжения.