Применение микроконтроллеров в системах автоматизированной обработки информации и управления — это использование универсальных инструментов, какими являются микроконтроллеры, для реализации процессов управления различным электронным оборудованием.
Введение
Автоматизация различных технологических процессов выполняется при помощи микроконтроллеров, то есть модулей, встраиваемых в производственную архитектуру предприятия. Они превращаются в её составной компонент и формируют независимую систему управления информационной обработкой. Сегодня программируемые логические микроконтроллеры являются нормой в автоматизированных системах. Основным смыслом автоматизации на производстве является контроль изменения состояния определённых объектов и возможность управлять этими процессами. Уменьшение колебаний ведёт к росту производительности и эффективности.
Микроконтроллеры объединяют внутри себя технологические возможности переработки смешанных сигналов и вычислительные мощности, причём производительность микроконтроллеров и их функциональные возможности непрерывно возрастают.
Применение микроконтроллеров в системах автоматизированной обработки информации и управления
Очевидно, что микроконтроллеры останутся бесполезными, если не будет обеспечена их связь с внешним реальным окружением. Они разрабатывались как концентраторы для систем входа и выхода, решая задачи условных переходов и осуществляя управление процессами последовательного и параллельного типа. Их исполняемая функция должна определяться управлением, но при этом имеется возможность перепрограммирования, и это значит, что характеристики управления определяются логикой.
Но при этом, микроконтроллеры вначале проектировались для получения интерфейса связи с аналоговым оборудованием, и это означает, что при функционировании микроконтроллеров, они базируются на процессах аналого-цифровых преобразований. Обычно это выражение аналоговых параметров в цифровом формате, как правило, поступающих от каких-либо датчиков, на базе которых формируется управляющие процедуры. То есть главное использование микроконтроллеров предусматривается в системах автоматизированного или автоматического управления.
Возможность осуществлять управление механическими системами повышенной сложности и размеров, применяя маленький и сравнительно дешёвый микроконтроллер, привело к тому, что микроконтроллеры считаются наиболее значимыми компонентами промышленных автоматизированных систем. И вполне естественно, что ведущие мировые корпорации начали выпуск специализированных семейств микроконтроллеров.
Коммерческая необходимость предполагает, что процесс информационного преобразования, в качестве базовой функции микроконтроллеров, обязан экономически эффективно внедряться в микроконтроллеры. Это ведёт к росту степени функциональной интеграции с целью переработки смешанного сигнала.
Небольшая стоимость и гибкие функциональные возможности микроконтроллеров предполагают их обширное использование в самых разных приложениях. Однако компании, выпускающие сегодня микроконтроллеры, стараются объединить весь функциональный набор в одном микроконтроллере, что повышает его экономическую эффективность. Ранее требовалось использовать в одном устройстве целый набор микроконтроллеров, состоящий из десятков устройств, а сегодня достаточно одного. Объединить процессорное ядро с высокой производительностью и прецизионный аналоговый функциональный набор, обладающий прецизионной стабильностью, является очень непростой задачей.
Одной из фирм, которые имеют огромный опыт в этой сфере, является Analog Devices. Спроектированное этой фирмой семейство целиком интегрированных систем по сбору информационных данных ADuCM, служит для прямого взаимодействия с набором прецизионных аналоговых датчиков. С таким подходом становится меньше число внешних элементов, а также обеспечивается требуемая точность выполнения преобразований и измерений.
Компании, производящие микроконтроллеры, понимают важнейшую роль, которую играют датчики в системах автоматизированной информационной обработки и управления, и поэтому разрабатывают оптимизированные входные аналоговые схемы, обеспечивающие специальный интерфейс для индуктивных, емкостных и резистивных датчиков.
Использование нового мощного интерфейса датчиков и исполнительных механизмов даёт возможность отдельным фирмам продлевать жизненный цикл своих микроконтроллеров на рынке разнообразных систем автоматизации. Данный протокол интерфейса трансляции информационных данных называется IO-Link и он был поддержан лидерами в сфере промышленной автоматизации, а также компаниями, выпускающими микроконтроллеры.
Трансляция информационных данных с использованием протокола IO-Link выполняется по трёх проводному кабелю на дистанцию до двадцати метров, что даёт возможность внедрения интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов в уже действующие системы.
Данный протокол предполагает, что все датчики или исполнительные механизмы считаются интеллектуальными. Говоря по-другому, все точки исполнены на основе микроконтроллеров, но логика протокола очень простая, что позволяет использовать для данных целей восьмиразрядные микроконтроллеры. Это обстоятельство используют сегодня очень многие компании. Идея интерфейса IO-Link изображена на рисунке ниже:
Рисунок 1. Интерфейс IO-Link. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Международный консорциум производителей, применяющих IO-Link, полагает, что имеется возможность существенно понизить сложность систем, и, помимо этого, добавить различные полезные функции. К примеру, это может быть диагностика в реальном масштабе времени при помощи параметрического мониторинга.
Ряд производителей микроконтроллеров объединились с консорциумом IO-Link, который уде преобразовался в Технический Комитет (ТС6). Фактически IO-Link установил стандартизированную методику для контроллеров и микроконтроллеров в том числе, для информационного обмена с датчиками и другими механизмами, использующими данный протокол.
