Виды электронно-вычислительных машин, применяемых в системах автоматизации
Электронно-вычислительные машины способны хранить и перерабатывать огромные объемы информации, а мощные алгоритмические возможности сделали их эффективным средством решения поставленных задач. В современных системах автоматизации используются следующие виды электронно-вычислительных машин:
- Электронно-вычислительные машины общего назначения. Такая архитектура вычислительных средств и программного обеспечения позволяет единообразно решать большинство технических задач, в том числе задачи сопряжения с электронно-вычислительной машиной широкой номенклатуры внешних устройств и датчиков. Использование машин общего назначения упрощает и ускоряет процесс разработки стандартного проекта в области автоматизации, но конечное решение, как правило, не является оптимальным. В состав электронного вычислительной машины общего назначения входят: центральный и арифметический процессор; запоминающее устройство; различные внешние накопительные устройства; мультимедийные устройства; терминал пользователя; средства сетевой поддержки; контроллеры; интерфейсные средства. Данные машины используются на начальном этапе проектирования системы, когда нужно быстро получить работоспособную версию системы.
- Специализированные электронно-вычислительные машины и вычислительные комплексы. Такие машины обладают функциональными возможностями и конструктивными особенностями, которые позволяют использовать их для эффективного решения ограниченного класса задач при определенных условиях. Вычислительный комплекс представляет собой совокупность средств вычислительной техники, которые решают прикладную задачу. В состав вычислительного комплекса могут входить разнородные компоненты. Как правило, специализированные и проблемно-ориентированные вычислительные средства применяются для оптимизации окончательного решения.
- Управляющие вычислительные комплексы, электронно-вычислительные машины и промышленные компьютеры. Управляющие машины и комплексы характеризуются набором возможностей в режиме реального времени, а также возможностью обнаружения сбоев и быстрого восстановления после них. Промышленные компьютеры специально спроектированы и предназначены для увеличения надежности, помехозащищенности и расширения диапазона параметров окружающей среды нормального функционирования.
- Рабочие станции. Как правило рабочими станциями являются персональные компьютеры на рабочих местах сотрудников, решающие конкретную задачу.
Управление системами на базе электронно-вычислительных машин
Использование электронно-вычислительных машин в контуре управления автоматическими системами связано с решением ряда проблем, которые возникают из-за особенностей электронно-вычислительных машин, как дискретной системы. В системах автоматического управления с электронно-вычислительными машинами необходимо решать вопросы связи их с объектом управления и ее работы в реальном масштабе времени, в ритме работы объекта управления. Связь электронных машин с объектами управления усложняется в случае использования цифровых машин для управления непрерывными автоматическими системами. Электронно-вычислительная машина в системе автоматического управления осуществляет обработку информации о состоянии объекта, обеспечивает программное и оптимальное управление объектом. Связь электронно-вычислительной машины с объектом в системе автоматического проектирования может быть:
- Синхронной.
- Асинхронной.
- Комбинированной.
В случае синхронной связи процесс управления разбивается на циклы одинаковой продолжительности. Каждый такой цикл начинается с появлением тактового сигнала на входе блока прерывания. Вначале цикла происходит последовательный опрос датчиков, которые контролируют состояние объекта управления. Сигналы датчиков преобразуются в форму ввода этих сигналов в машину. Поступившая информация обрабатывается, а затем формируются управляющие воздействия на объект, которые после соответствующего преобразования передаются на исполнительные устройства. В случае асинхронной связи машина реагирует на сигналы прерывания, которые поступают от датчиков прерывания, о связанных с объектом. Каждому сигналу прерывания соответствует переход электронно-вычислительной машины к выполнению соответствующей программы. При комбинированной связи электронно-вычислительной машины с объектом управление осуществляется по тактовым сигналам и по сигналам прерывания.
