Racunari u sistemima upravljanja

Ra

č

unari 

u sistemima 

upravljanja 

Luka Ljuboja

Ra

č

unari u sistemima upravljanja 

Sadržaj 

1

Opšte osnove primene ra

č

unara ____________________________________________1

1.1

Ra

č

unarski upravljan sistem _______________________________________________1

1.1.1

Na

č

in povezivanja ra

č

unara sa procesom ___________________________________________ 3

1.1.2

Sistem za rad u realnom vremenu _________________________________________________ 5

1.1.3

Programski zadaci _____________________________________________________________ 6

1.2

Operativni sistem za rad u realnom vremenu__________________________________7

2

Osnove upravlja

č

kih sistema ______________________________________________8

2.1

Osnovne funkcije ra

č

unara u upravljanju procesom____________________________8

2.2

Otvoreni sistem upravljanja ________________________________________________9

2.3

Zatvoreni sistem upravljanja _______________________________________________9

2.3.1

Direktno digitalno upravljanje ___________________________________________________ 11

2.4

Adaptivno upravljanje ___________________________________________________12

2.5

Sekvencijalno upravljanje_________________________________________________13

2.6

Nadzor nad procesom ____________________________________________________13

3

Osnovne karakteristike mikrora

č

unara _____________________________________14

3.1

Hardverska organizacija PC ra

č

unara ______________________________________14

3.2

Procesni ulazno/izlazni ure

đ

aji_____________________________________________17

3.3

Tehnike prenosa podataka ________________________________________________18

3.3.1

Programsko ispitivanje statusa___________________________________________________ 18

3.3.2

Sistem prekida _______________________________________________________________ 19

3.3.3

Direktan pristup memoriji ______________________________________________________ 19

3.4

Serijski prenos informacija________________________________________________20

3.4.1

Asinhroni prenos _____________________________________________________________ 21

3.4.2

Sinhroni prenos ______________________________________________________________ 22

3.4.3

Univerzalni sinhrono/asinhroni prijemnik i predajnik (USART)_________________________ 23

4

Mikrokontrolerski sistemi________________________________________________24

4.1

Mikrokontroler PIC16F84 ________________________________________________24

4.1.1

CPU _______________________________________________________________________ 26

4.1.2

Memorija ___________________________________________________________________ 26

4.1.3

U/I jedinica _________________________________________________________________ 27

4.1.4

Serijska jedinica ______________________________________________________________ 27

4.1.5

A/D konvertor _______________________________________________________________ 28

4.1.6

Tajmerska jedinica ____________________________________________________________ 28

4.1.7

Sigurnosni tajmer _____________________________________________________________ 28

4.1.8

Primene mikrokontrolera PIC16F84 ______________________________________________ 28

4.2

Arhitektura mikrokontrolera PIC16F84_____________________________________29

4.2.1

Centralna procesorska jedinica __________________________________________________ 30

4.2.2

Aritmeti

č

ko logi

č

ka jedinica ____________________________________________________ 32

4.3

Organizacija memorije ___________________________________________________33

4.3.1

Programska memorija _________________________________________________________ 34

4.3.2

Memorija za podatke __________________________________________________________ 35

4.3.3

Registri specijalne namene______________________________________________________ 36

4.4

Na

č

ini adresiranja _______________________________________________________37

4.4.1

Direktno adresiranje___________________________________________________________ 37

4.4.2

Indirektno adresiranje _________________________________________________________ 38

© 2005 Luka Ljuboja, dipl.ing.el.   Tehni

č

ka škola – Kikinda.   All Rights Reserved. 

1

Ra

č

unari u sistemima upravljanja 

1  Opšte osnove primene ra

č

unara 

1.1 Ra

č

unarski upravljan sistem 

Upravljati zapravo zna

č

i birati izme

đ

u razli

č

itih mogu

ć

nosti, na osnovu prikupljenih 

informacija. Osobina ra

č

unara da prihvata, analizira i prenosi veliku koli

č

inu informacija 

velikom brzinom i ta

č

noš

ć

u je od izuzetnog zna

č

aja pri upravljanju. 

Sistem je skup jedinica (elemenata, delova, ure

đ

aja, organa, podsistema) funkcionalno 

povezanih u jednu celinu radi ostvarivanja odre

đ

enog cilja koriš

ć

enjem, pretvaranjem i 

razmenom energije, materije i/ili informacija. 

Sistem 

č

ije su sve izlazne veli

č

ine – upravlja

č

ke veli

č

ine je upravlja

č

ki sistem. 

Sistem sastavljen iz objekta i upravlja

č

kog sistema, koje povezuje vektor upravljanja, 

je sistem upravljanja. 

Proces koji se odvija u sistemu upravljanja, a 

č

iji je zadatak da se ostvari željeno 

dinami

č

ko ponašanje objekta, je proces upravljanja. 

Sistem koji treba da ostvari odre

đ

eno propisano (zadato, nominalno) kretanje 

(ponašanje, rad, proces) je objekat. 

One ulazne veli

č

ine objekta koje izazivaju odstupanje njegovog stvarnog od željenog 

ponašanja, a nastale su bez koriš

ć

enja informacija o tom željenom ponašanju, su poreme

ć

ajne 

veli

č

ine – poreme

ć

aji. 

Primena ra

č

unara u upravljanju procesima radi pove

ć

anja efikasnosti proizvodnje 

uklju

č

uje ra

č

unar kao sastavni deo sistema koji upravlja procesom. 

Prve ideje o primeni ra

č

unara u upravljanju procesima javljaju se tokom 1950-tih god.: 

•

Prvi ra

č

unarski sistem u upravljanju procesima 1954 godine, koriš

ć

en je za 

upravljanje letilicom (vojna primena). 

•

Prva primena ra

č

unara u industriji 1958 godine, pra

ć

enje rada elektri

č

ne centrale. 

•

Prvo ra

č

unarsko upravljanje nekim postrojenjem 1959 godine, ostvareno upravljanje u 

zatvorenoj sprezi. 

© 2005 Luka Ljuboja, dipl.ing.el.   Tehni

č

ka škola – Kikinda.   All Rights Reserved. 

1

Ra

č

unari u sistemima upravljanja 

Svaki proces uklju

č

uje tri vrste protoka: 

1.

Protok materijala. 

2.

Protok energije. 

3.

Protok informacija. 

Slika 1.1 

Blok šema sistema. 

Ulaz u proces: (informacija, materijal, signal) menja se u okviru procesa i napušta ga u 

izmenjenoj formi (izlaz procesa). 

Upravlja

č

ki sistem usmerava proces, mora da poznaje njegovo stanje, na osnovu koga 

odlu

č

uje kakva uputstva treba dati za njegov dalji rad. Uloga upravlja

č

kog sistema sastoji se u 

obradi informacija. 

U okviru ra

č

unarskog upravljanja sistemom izdvajaju se ulazni, izlazni, upravlja

č

ki i 

komunikacioni programski zadaci. 

U odnosu na primenu pa

č

unara u upravljanju procesima posebno su važni procesni U/I 

ure

đ

aji preko kojih se ostvaruje razmena podataka izme

đ

u procesa i mikrora

č

unara. Procesni 

U/I obuhvataju: digitalne paralelne i serijske ure

đ

aje, A/D i D/A konvertore za prenos 

analognih signala, kao i broja

č

e i generatore impulsa. 

© 2005 Luka Ljuboja, dipl.ing.el.   Tehni

č

ka škola – Kikinda.   All Rights Reserved. 

2 

Ra

č

unari u sistemima upravljanja 

Primeri primene off-line sprege su: 

•

Eksperimentalna analiza rada procesa. 

•

Ispitivanje mogu

ć

ih upravlja

č

kih algoritama. 

•

Periodi

č

no izveštavanje o stanju na procesu. 

b)

On-line

 „na liniji“ 

Postoji 

č

itav niz procesa kod kojih su zahtevi u pogledu dinamike prenosa informacija 

mnogo strožiji i gde kašnjenje do koga dolazi pri posrednom prenosu dovode u pitanje 

mogu

ć

nost ra

č

unarskog upravljanja. 

On-line sprega ra

č

unara sa procesom se odlikuje time što je ra

č

unar fizi

č

ki vezan za 

proces. 

Ra

č

unar ima sposobnost da prima signale direktno sa mernih instrumenata 

postavljenih na procesu i da ih transformiše u formu pogodnu za ra

č

unarsku obradu. Ovakavi 

ra

č

unari nazivaju se procesni ili upravlja

č

ki ra

č

unari – ra

č

unari za rad u realnom vremenu. 

Na

č

in sprezanja odražava se kako na ra

č

unarsku opremu za prihvat i prenos 

informacija tako i na ra

č

unarsko vreme u kome je potrebno da se te operacije obave. 

Slika 1.4 

Posredna povratna sprega. 

Otvorena sprega (posredna povratna sprega) – uloga ra

č

unara u ovim slu

č

ajevima je 

informativnog karaktera. 

Slika 1.5 

Automatska povratna sprega. 

Zatvorena povratna sprega (automatska povratna sprega) – na osnovu obrade 

informacija primljenih iz procesa dobijaju se uputstva u pogledu daljnjeg rada procesa. 

© 2005 Luka Ljuboja, dipl.ing.el.   Tehni

č

ka škola – Kikinda.   All Rights Reserved. 

4