Модуль обработки телесигнализации на PIC-контроллере

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова

Факультет информатики и управления

Кафедра «Автоматизированные системы обработки информации»

Курсовой проект

на тему: «МОДУЛЬ ОБРАБОТКИ ТЕЛЕСИГНАЛИЗАЦИИ НА PIC- КОНТРОЛЛЕРЕ»

Нальчик 2007

ВВЕДЕНИЕ

Система телеуправления и телесигнализации предназначена для управления объектами и для контроля исполнения команд на расстоянии. Кроме сигнализации оповещения, в системах ТУ - ТС может передаваться информация о состоянии контролируемых объектов системы, а также сигнализация о выходе контролируемых параметров за обусловленные пределы - аварийная сигнализация, информация о работоспособности самого телемеханического устройства и т.п.

Телесигнализация (ТС)- раздел телемеханики, к которому относятся передача на расстояние дискретной информации о состоянии контролируемого объекта и представление её в виде, наиболее удобном для непосредственного восприятия оператором, ввода в управляющую машину или автоматические регистрации. ТС предназначен для оперативного контроля за переключениями на контролируемом пункте и исполнением команд оператора, оповещения оператора о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы или об аварии на контролируемом объекте. ТС обеспечивает оператора исходными данными для принятия решения по управлению объектом и выработки управляющих воздействий.

Аппаратура ТС в простейшем случае состоит из передающего и приёмного полукомплектов, с помощью которых осуществляется передача телемеханической информации. ТС часто включают в себя автоматические устройства, облегчающие работу оператора или повышающие надёжность и эффективность передачи информации по каналу связи.

Основные характеристики ТС: набор выполняемых функций и видов информации, тип расположения объектов, дальность действия, число обслуживаемых объектов, быстродействие, достоверность передачи информации, надёжность, структура и тип каналов связи.

1. АНАЛИЗ ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1 Классификация систем управления

Энергетическое хозяйство современного промышленного предприятия представляет собой совокупность сложных и развитых энергетических систем, от надежной работы которых в значительной степени зависят бесперебойная работа предприятия, качество выпускаемой продукции и выполнение плановых показателей. Даже кратковременные перерывы энергоснабжения влекут за собой нарушения технологических процессов, брак продукции, значительные убытки, а в некоторых случаях могут привести к выходу из строя технологического оборудования и серьезным авариям.

Характерными для систем энергоснабжения промышленного предприятия являются рассредоточенность входящих в них энергетических объектов по территории предприятия, а в ряде случаев и далеко за его пределами (например, головные водозаборные сооружения). Значительная протяженность и разветвленность энергетических сетей и при этом тесная технологическая АСУЭ представляет собой систему управления более высокого класса, в состав которой в качестве одной из ее подсистем, а именно информационно-управляющей подсистемы, включается АСДУ.

Как видно из сказанного выше, каждая последующая система управления является дальнейшим развитием предыдущей в части расширения ее функций, числа и вида решаемых системой задач, повышения ее технико-экономической эффективности. Достигается это путем использования в системе управления дополнительных специальных технических средств и экономико-математических методов обработки информации, усложнения ее структуры. Соответственно при этом увеличивается стоимость оборудования системы, разработки ее математического обеспечения, эксплуатации. Поэтому выбор наиболее рациональной системы управления энергоснабжением для промышленного предприятия должен производиться на основании технико-экономических обоснований с учетом конкретных особенностей и условий эксплуатации энергетического хозяйства данного предприятия.

Расчеты и практика показывают, что системы оперативного управления (СОУ), как правило, целесообразно использовать для управления энергетическим хозяйством небольших промышленных объектов, использующих ограниченное число энергоносителей, а также для цеховых пунктов управления энергоснабжением.

Автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ) энергоснабжением рационально внедрять на средних и крупных по масштабам потребления энергии предприятиях, а также для программного управления освещением спортивных уникальных и зрелищных сооружений.

Автоматизированные системы управления энергоснабжением (АСУЭ) целесообразно предусматривать на крупных промышленных предприятиях, комбинатах, потребляющих в большом количестве различные виды энергии, имеющих развитое и сложное энергетическое оборудование.

При наличии на предприятии автоматизированной системы управления предприятием (АСУП) АСУЭ является составной частью этой системы.

1.2 Информация в системах управления электроснабжением

Характер, содержание и объем передаваемой информации определяются задачами, решаемыми системой управления, принятым на контролируемых объектах энергоснабжения уровнем автоматизации, функциональными возможностями используемых в системе управления технических средств и зависят также от вида и структуры системы управления, особенностей каждого контролируемого объекта, условий эксплуатации данного энергетического хозяйства и поэтому устанавливаются в каждом конкретном случае на основании обследования всех сооружений энергетического хозяйства, изучения режимов их работы и опыта эксплуатации. Как уже отмечалось, в системах централизованного управления энергоснабжением передача информации осуществляется на значительные расстояния и в большинстве случаев выполняется с помощью средств телемеханики.

По своему характеру информация, передаваемая в системах управления промышленным энергоснабжением, может рассматриваться как:

оперативная, предназначенная для постоянного контроля за состоянием системы энергоснабжения и непосредственного управления ею с пункта управления;

статистическая, предназначенная для обработки, обобщения и анализа результатов эксплуатации системы энергоснабжения, планирования и нормирования производства и потребления энергии;

отчетная, используемая для составления отчетных документов.

По своему назначению используемая в системе управления энергоснабжением информация разделяется на распорядительную (управляющую, командную, регулирующую), сигнальную (о положении и состоянии контролируемых объектов, о ходе производственного процесса, об отклонении контролируемых параметров от нормы, предупреждающую и аварийную), измерительную (измерение текущих и интегральных значений контролируемых параметров).

Определение рационального объема телемеханизации для каждого объекта является важной и ответственной задачей и должно проводиться с учетом следующих основных принципов телеуправления, телесигнализации и телеизмерения.

Телеуправление (ТУ) - это управление положением или состоянием дискретных объектов и объектов с непрерывным множеством состояний методами и средствами телемеханики.

Телесигнализация (ТС) - это получение информации о состоянии контролируемых и управляемых объектов, имеющих ряд возможных дискретных состояний, методами и средствами телемеханики.

Объем телесигнализации должен обеспечить передачу на пункт управления предупреждающих и аварийных сигналов и, когда это необходимо, отображение состояния и положения основных элементов системы энергоснабжения и состояния устройств телемеханики.

Сигналы, поступающие на пункт управления, можно разделить на две группы. Сигналы первой группы не требуют прихода персонала на контролируемый объект. К этой группе относятся сигналы о положении оборудования, о перегрузках, о предельных значениях контролируемых параметров и т.п. На основании этих сигналов диспетчерский персонал осуществляет централизованный контроль и управление системой энергоснабжения. Сигнализация этого вида должна быть достаточно подробной и четкой, для того чтобы диспетчер мог правильно ориентироваться в складывающейся обстановке и эффективно управлять контролируемой системой.

Сигналы второй группы требуют прихода обслуживающего персонала непосредственно на контролируемое сооружение (подстанцию, насосную, компрессорную) для выполнения там определенных действий. К этой группе относятся сигналы о срабатывании различных защит, о повреждении изоляции, о неисправностях в оперативных цепях и т.п. Сигналы этой группы, приходящие на ПУ с одного контролируемого сооружения, целесообразно объединить в один или два общих вызывных сигнала. Действительно, независимо от характера отдельных сигналов, относящихся к этой группе, действия диспетчера должны быть всегда одинаковыми - необходимо направить персонал на объект для принятия мер по устранению неисправности. При получении общего вызывного сигнала персонал, придя на место, определяет характер неисправности по положению указателей местной сигнализации.

Информация может иметь качественный или количественный характер. Информация первого вида характеризует качественные изменения состояния контролируемого объекта (например, включение или отключение масляного выключателя) или хода технологического процесса, построена по типу да - нет, и носит дискретный характер.

Количественная информация содержит текущие значения контролируемых величин или параметров, определяющих ход технологического процесса. Количественная информация характеризует только непрерывные во времени сообщения (например, величину электрического тока, напряжения, мощности, давления, расхода жидкости или газа и других физических или химических величин).

Качественная информация обеспечивает функции телесигнализации и телеуправления, количественная телеизмерения и телерегулирования.

Опыт показывает, что в промышленных системах управления энергоснабжением используются следующие основные виды и примерные объемы информации (суммарно для всех видов энергоснабжения предприятия) (табл. 1).

Таблица 1 - Основные виды и объемы информации

	Общее число объектов информации до
Вид системы управления	ТУ	ТР	ТС	ТИТ	ТИИ	ТС (диагностика)
СОУ АСДУ АСУЭ	200 400 600	50 100 150	1000 2000 3500	300 500 1500	___ 200 800	___ 1000 6000

Естественно, что с усложнением системы управления и увеличением объема передаваемой информации возникает проблема автоматизации обработки и оптимального использования больших потоков информации.

Перечисленные выше принципы позволяют в каждом конкретном случае установить рациональный объем телемеханизации, руководствуясь изложенными ниже основными положениями.

В системах диспетчерского управления энергоснабжением, как правило, может предусматриваться:

а) в системах электроснабжения:

телеуправление;

телерегулирование;

телесигнализации:

1. положения всех телеуправляемых объектов. Для каждого телеуправляемого объекта предусматривается двухпозиционная телесигнализация (включен, отключен), которая: информирует диспетчерский персонал о состоянии объекта и подтверждает; выполнение приказа на его включение или отключение;

2. положения не телеуправляемых выключателей вводов, секционных, шиносоединительных, и обходных выключателей силовых трансформаторов и других электроприемников (при напряжении выше 1 кВ), которые по характеру эксплуатации находятся в ведении цеха сетей и подстанций или электросилового цеха предприятия. Обычно эти выключатели оборудуют устройствами АВР, поэтому телеуправление ими не предусматривается. В то же время диспетчеру необходимо знать, включены эти выключатели или отключены, так как их положение определяет работу всей системы электроснабжения;

3. срабатывания устройств автоматической частотной разгрузки (один общий сигнал с контролируемого пункта);

4. замыкания на землю в сетях напряжением выше 1 кВ (один общий сигнал с каждой головной подстанции);

5. положения отделителей на вводах при напряжении 35 кВ и выше;

6. положения выключателей крупных токоприемников, существенно влияющих на распределение мощности, которые по характеру эксплуатации должны управляться с места, из цеха;

7. аварийного отключения любого выключателя (один общий сигнал с контролируемого пункта). Независимо от того, какой выключатель отключился, необходимо направить на подстанцию персонал для выяснения причин срабатывания защиты и для выполнения необходимых переключений. Поэтому сигнал аварийного отключения выключателей и выполняется общим для подстанции;

8. неисправности телеуправляемого трансформатора или преобразовательного агрегата - индивидуальный сигнал для каждого агрегата. Этот сигнал является по своему характеру предупреждающим. Он сигнализирует диспетчеру о том, что необходимо принять меры для устранения, причин, вызывающих ненормальные режимы работы оборудования. Если такие меры не будут своевременно приняты, через некоторое время агрегат будет отключен защитой. Такой сигнал образуется при внутренних повреждениях, например при перегрузке, перегреве или срабатывании первой ступени газовой защиты трансформаторов.

9. в некоторых случаях этот сигнал выполняется также и для не телеуправляемых агрегатов, например для мощных трансформаторов главных понизительных подстанций;

10. отключения телеуправляемого трансформатора или преобразовательного агрегата от внутренних повреждений (вторая ступень газовой защиты, дифференциальная защита, замыкание на землю на стороне постоянного тока тяговой подстанции и т.п.). Этот сигнал, так же как и аварийный, выполняется общим для контролируемого пункта, так как независимо от того, какой агрегат отключился, необходимо направить персонал на подстанцию для выяснения причин срабатывания защиты и принятия необходимых мер по устранению повреждений;

11. неисправности на КП. Этот сигнал также выполняется общим для КП и включает в себя все виды неисправностей, которые не охватываются другими сигналами, передаваемыми с КП. Содержание этого сигнала зависит от назначения, ответственности КП, его места в системе электроснабжения и объема телемеханизации, принятого для этого объекта. Обычно этот сигнал включает в себя замыкания на землю в цепях оперативного тока, повреждения в цепях трансформаторов напряжения, обрыв оперативных цепей управляемых объектов, переключение питания цепей телемеханики на резервный источник и т.п.

В ряде случаев, когда на КП отсутствуют телеуправление и телеизмерения, вся телесигнализация может свестись к одному общему вызывному сигналу. По своему содержанию этот сигнал извещает о неисправности на КП и расшифровывается как вызов персонала на КП. Такие сигналы на практике предусматриваются для комплектных трансформаторных подстанций, не имеющих шин на стороне высшего напряжения и оборудованных АВР (для двухтрансформаторных подстанций) на стороне низшего напряжения. Эти подстанции отличаются высокой надежностью, что позволяет ограничиться для них одним вызывным сигналом. По прибытии на подстанцию персонал определяет характер неисправности по указателям местной сигнализации. Для этой цели местную сигнализацию на необслуживаемых объектах выполняют с помощью сигнальных реле, а не сигнальных ламп;

12. возникновения пожара на необслуживаемых объектах (при появлении дыма). Этот сигнал предусматривается в некоторых случаях при наличии особых требований или отсутствии специальной системы пожарной сигнализации;

13. открывания дверей на необслуживаемых объектах системы. Этот сигнал имеет охранное назначение, информирует диспетчера о приходе на объект обходчиков или персонала аварийных служб, направленного на подстанцию диспетчером после получения вызывного или аварийного сигнала с подстанции.

телеизмерение текущих значений параметров;

телеизмерение интегральных значений параметров;

б) в системах водоснабжения:

телеуправление;

телесигнализация:

положения всех телеуправляемых объектов;

положения отдельных не телеуправляемых объектов, существенно влияющих на распределение воды, которые по характеру эксплуатации должны управляться с места, из цеха.

Для агрегатов, состоящих из нескольких сблокированных элементов (например, насос и напорная задвижка), предусматривается обычно один общий сигнал положения агрегата в целом. В отдельных случаях, когда это обусловлено задачами диспетчерского управления, допускается выполнять телесигнализацию положения некоторых отдельных элементов автоматизированного агрегата;

аварийного отключения любого насоса во время его работы или в процессе запуска, при заклинивании какой-либо задвижки (телеуправляемой или работающей в автоматизированной схеме) и т.д. Как правило, здесь предусматривается общий сигнал с контролируемого пункта, но иногда количество аварийных сигналов увеличивают, учитывая различную специализацию персонала, который необходимо направить на аварийный объект. Так, например, иногда различают повреждения механические и электрические;

электрической неисправности на контролируемом пункте (один общий сигнал, включающий в себя: замыкание на землю и исчезновение напряжения в главных и оперативных цепях контролируемых объектов, переключение питания цепей телемеханики на резервный источник и др.);

неэлектрической неисправности на контролируемом пункте (один общий сигнал, включающий в себя: понижение температуры в помещении насосной, нарушение вентиляции машин, нарушение работы очистных сооружений, неисправность работы ферм радиальных отстойников и т.п.);

наличие максимального уровня дренажных вод в помещении насосной, свидетельствующего о затоплении насосной, вследствие прорыва водовода или неисправности дренажных насосов;

максимального уровня воды в отстойниках;

максимального и минимального уровней воды в водонапорных башнях и различных резервуарах;

минимального давления в контрольных точках сети водоснабжения;

минимальных или максимальных значений технологических параметров, характеризующих работу системы водоснабжения, при которых требуется оперативное вмешательство диспетчерского персонала, например при ухудшении вакуума в постоянно работающей вакуумной магистрали, при минимально допустимом расходе воды на доменной печи и в других случаях;

загрязнения фильтров на автоматизированных очистных сооружениях;

максимальной температуры охлажденной воды в системах оборотного водоснабжения;

минимального давления на напорных трубопроводах нагретой и охлажденной воды в системах оборотного водоснабжения;

возникновения пожара на необслуживаемых объектах;

открывания дверей на необслуживаемых объектах;

телеизмерение текущих значений параметров;

телеизмерение интегральных значений параметров;

в) в системах газоснабжения

телеуправление;

телесигнализация:

положения всех телеуправляемых объектов;

2) положения основных не телеуправляемых объектов [например, электрофильтров, механизмов утилизационных турбин (ГУБТ), газорасширительных турбин доменного цеха и пр.], существенно влияющих на работу системы газоснабжения.

Для объектов, состоящих из нескольких сблокированных элементов (например, газодувный агрегат), предусматривается один общий сигнал положения агрегата. В некоторых случаях в виде исключения допускается телесигнализация положения отдельных элементов автоматизированного агрегата;

аварийного отключения или останова любого агрегата во время работы или в процессе запуска устройств, для сжигания избытков газа, электрофильтров, останова ГУБТ и т.д. (один или; несколько общих сигналов с контролируемого пункта);

неисправности электрической на контролируемом пункте (замыкание на землю и исчезновение напряжения в главных и оперативных цепях электропитания контролируемых объектов, переключение питания цепей телемеханики на резервный источник и т.п.) - один общий сигнал с контролируемого пункта;

5)неисправности технологической (заклинивание задвижек, отклонение технологических параметров от заданных условий и.т.п.)- один общий сигнал с контролируемого пункта;

6) загазованности помещений газоочистки, газорегуляторных пунктов (ГРП), газоповысительных станций (ГПС), газосмесительных станций (ГСС), утилизационных турбин (ГУБТ) и других объектов;

7) крайних и промежуточных положений телеуправляемых задвижек;

8) работы ГУБТ в системе автоматического регулирования давления газа под колошником доменной печи;

9) постановки воздухонагревателей доменных печей в положение газ- воздух;

10) хода доменных печей: полный - тихий - остановка - выпуск;

11) перелива фенольных вод из водоотводчиков газопроводов;

12) максимального и минимального давления газа в, контрольных точках газовой сети и после ГРП;

13) максимальной и минимальной температуры газа в контрольных точках газовой сети;

14) пожарной опасности на контролируемых объектах;

15) открывания дверей на необслуживаемых объектах;

телеизмерение текущих значений параметров;

телеизмерение интегральных значений параметров;

г) в системах теплоснабжения и пароснабжения:

телеуправление;

телерегулирование;

телесигнализация:

1) положения телеуправляемых объектов;

2)состояния паровых и водогрейных котлов (работает - не работает);

состояния бойлеров (работает - не работает);

положения не телеуправляемых сетевых и питательных насосов;

состояния установок вторичных энергоресурсов (работает - не работает);

аварийного отключения механизмов и агрегатов на установках теплосилового хозяйства (один общий сигнал с контролируемого объекта);

неисправности электрической (отсутствие напряжения в оперативных цепях, срабатывание электрических защит и пр.) - один общий сигнал с контролируемого объекта;

неисправности неэлектрической (заклинивание задвижек и. пр.) - один общий сигнал с контролируемого объекта;

отклонения технологических параметров от нормы (температуры, давления, уровня, расхода и т.п.);

предельного содержания соли в паре;

максимального значения жесткости конденсата после конденсатных баков;

пожарной опасности на необслуживаемых контролируемых объектах;

13)открывания дверей на необслуживаемых объектах; телеизмерение текущих значений параметров;

телеизмерение интегральных значений параметров;

д) в системе воздухоснабжения:

телеуправление;

телесигнализация:

положения телеуправляемых компрессорных агрегатов;

крайних и промежуточных положений телеуправляемых задвижек;

аварийного отключения компрессорного агрегата;

неисправности технологической (один общий сигнал с КП, включающий в себя отклонения технологических параметров от заданных условий, неисправности механизмов и пр.);

неисправности электрической (один общий сигнал с КП, включающий в себя замыкание на землю; исчезновение напряжения в оперативных цепях и цепях сигнализации);

максимальной температуры воздуха в коллекторе компрессорной;

минимального давления воздуха в коллекторе компрессорной и у потребителей;

пожарной опасности на необслуживаемых объектах;

открывания дверей на необслуживаемых объектах;

телеизмерение текущих значений параметров;

телеизмерение интегральных значений параметров;

1.3 Системы телесигнализации

Системы телесигнализации обеспечивают передачу с контролируемых пунктов на диспетчерский пункт различных видов телесигнализации (ТС):

О положении или состоянии контролируемых объектов или производственных процессов, получаемой по запросу с ПУ. Такая сигнализация в устройствах ТС всегда является адресной;

о выходе контролируемых параметров за допустимые пределы или о нарушении работы объектов. Сигнализация данного вида передается автоматически, независимо от действий диспетчера (предупреждающая или аварийная сигнализация);

связанной с учетом продукции, ходом производственного процесса;

о подтверждении выполнения на КП заданной диспетчером операции ТУ;

о работе телемеханического оборудования и состоянии каналов связи (служебная сигнализация).

Телесигнализация может передаваться на ПУ автоматически в результате изменения положения или состояния любого из контролируемых объектов или поступать на пункт управления по вызову (запросу) диспетчера, т. е. по команде, поступающей на КП через систему ТУ. Телесигнализация по запросу в свою очередь может быть единичной, когда в ответ на запрос приходит интересующий диспетчера конкретный сигнал, или циркулярной, когда за один цикл передачи на ПУ передаются сигналы последовательно от всех контролируемых объектов вызванного КП.

В системах телесигнализации передается дискретная информация.

Телемеханические системы предназначаются для обслуживания сосредоточенных или рассредоточенных объектов. В первом случае все обслуживаемые системой объекты сосредоточены в одном или нескольких (немногих) пунктах. При этом связь между объектами в пределах одного пункта осуществляется без помощи средств телемеханики. Во втором случае обслуживаемые системой объекты рассредоточены по одному или небольшими группами (по два-три объекта) во многих пунктах, обслуживаются отдельными устройствами телемеханики и подключены к общей линии связи.

На рис. 1 приведена классификация телемеханических систем.



Рис. 1

2. АНАЛИЗ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ТС

2.1 Принципы построения систем ТУ-ТС

Так как телеуправление и телесигнализация неразрывно связаны между собой, а для их передачи используются одни и те же методы и средства, они объединяются в единую систему ТУ - ТС.

В современных системах ТУ - ТС в условиях дефицита каналов связи выбор способов разделения сигналов необходимо производить в соответствии с методами разделения сигналов, теорией кодирования, помехоустойчивости и эффективности передачи.

Рис. 2 - Структурная схема системы ТУ-ТС для сосредоточенных объектов



Рис. 3 - Классификация систем ТУ-ТС по методам передачи, режимам передачи, кодам и основным методам защиты

Наибольшее распространение к настоящему времени получили частотные, временные и кодовые системы ТУ - ТС.

В основе построения систем телемеханики, и в частности систем ТУ - ТС, лежат следующие принципы: временное разделение сигналов; циклическая передача, в которой для увеличения надежности за один цикл может передаваться не более одной команды; двухступенчатый выбор объекта; сигнализация по методу мимического щита; выполнение схем на бесконтактных элементах, за исключением выходных исполнительных устройств, где применены электромагнитные реле. Для временных систем ТУ-ТС предусматривают синфазирование и синхронизацию. В основе построения частотных систем ТУ - ТС лежат принципы, описанные при рассмотрении частотного разделения сигналов.

Частотные системы ТУ - ТС. В частотных системах ТУ - ТС основные функции ТУ и ТС выполняют частотные избиратели. В частотных диапазонах есть полоса не используемых частот. Резонансные частоты этих диапазонов служат для передачи сообщений. Эти системы отличаются простотой и применяются при управлении, когда сигнализация о выполнении команды может быть получена визуально или по показаниям телеизмерений. Для получения сигнализации о выполнении приказа или об изменении состояния объекта необходимо наличие двух систем: одна - для передачи ТУ и другая (точно такая же) - для передачи ТС. Если в этом случае применять одночастотный код, то, как было указано выше, это увеличивает число частот и элементов аппаратуры.

Для экономии полосы частот используют узкополосные избиратели, сложное кодирование передаваемого сигнала. Системы со сложным кодированием называют системами с частотным разделением и кодовым или комбинационным избиранием, т. е. разделение сигналов - частотное, а выбор объекта - кодовый. Обычно применяют двухчастотные коды: с параллельной или с последовательной посылкой частот.

Временные системы ТУ-ТС. Принцип действия систем с временным разделением сигналов основан на поочередном синхронном и синфазном подключении канала связи к индивидуальным командным и сигнальным цепям на ДП и КП при помощи распределителей, автоматически переключающих соответствующие цепи

Кодовые системы ТУ-ТС. В основу таких систем положены временные системы, частотный принцип используют для обработки ЛС и выбора КП. Кодовые временные системы ТУ-ТС, называемые также цифровыми, обладают более высокой помехоустойчивостью, лучшим использованием канала связи, большими возможностями унификации массового производства. К кодовым (цифровым) системам телемеханики относятся: системы с временным разделением сигналов, двухпозиционными кодами, адресными передачами сигналов или с преобладанием адресных передач над многоканальными. Скорость передачи информации в цифровых системах может изменяться в широких пределах путем переключения тактовой частоты и ограничивается в основном полосой частот канала связи.

Цифровые устройства телемеханики могут работать по телеграфному и телефонному каналам. Все элементы сигналов приводят к двум значениям (0 и 1), т.е. применяют двухпозиционные коды, которые передаются через канал связи методом частотной модуляции. Предусматривается передача двумя, реже - тремя частотами. При двух частотах в канале связи частоте f1 соответствует 0, а частоте f2 соответствует 1. Две частоты применяют в телеграфных каналах, три - в телефонных.

Для кодовых систем ТУ-ТС используют различные защитные средства для повышения достоверности передачи информации (циклический опрос для сигналов ТС по изменяемой программе, защита кодов ТС от помех, двукратная передача каждого сообщения, применение обратного канала и др.).

Каждое сообщение ТУ имеет при передаче адрес и текст.

Для ТС может быть один адрес для группы сигналов, передаваемых многоканально с временным разделением. Адресная часть кодовой комбинации может состоять из адреса КП назначения или отправки сообщения, номера программы, определяющей вид сообщения (подготовительная или исполнительная команда, запросы ТС и т.д.), текста каждого из сообщений.

Структурные схемы передающих и приемных цифровых систем изменяются в широком диапазоне в зависимости от технических требований и выбранных решений. Однако общие принципы построения цифровых систем ТУ-ТС близки к принципам построения многоканальных цифровых (кодоимпульсных) систем телеизмерения.

3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ МОДЕЛИ

3.1 Блок-схема алгоритма

Блок 1

- запрет всех прерываний;

- сброс всех регистров портов;

- установка значений регистров портов в исходное состояние.

Блок 2

- тестирование процессора;

- тестирование ОЗУ;

- тестирование ПЗУ;

- разрешение всех прерываний;

- тестирование цепей сигнализации;

- тестирование таймерной системы;

- тестирование канала RS-485.

Блок 3

- тестирование входных и выходных ключей модуля;

- диагностика каналов измерения;

- включение сигнализации (авария/норма);

- заполнение буфера результатов тестирования и байта состояния модуля.



1

2

3

3.2 Симулятор МП 85

П.1.1. Запуск программы

Запуск программы осуществляется из командной строки DOS следующей командой:

avsim85 -с1 [param],

где -c1 определяет режим дисплея, совместимый с EGA (цветной режим),

param - последовательность символов, которая определяет режим работы имитатора:

A - режим "голого" МП 8085; B - режим МП 8085 с микросхемой 8155 (ПЗУ с портами ввода/вывода); C - режим МП 8085 с микросхемой 8355 (параллельный интерфейс); D - режим МП 8085 вместе с ИМС 8155 и 8355.

П.1.2. Режимы работы имитатора

Имитатор может находиться в любой момент времени в одном из двух основных режимов: работа с меню (режим меню) и работа с экраном имитатора (режим экрана).

Режим меню определяет режим выбора команд из меню имитатора. Выбор команды меню осуществляется клавишами курсора или по "горячей" клавише, символ которой показан прописной буквой, например: "Quit" - символ "Q", "setUp" - символ "U". Если таких в названии несколько, то выбор по первой букве. Отказ от выбора пункта меню (в любом месте) производится по сочетанию [Ctrl-C], что приводит к выходу в главное меню.

Режим экрана позволяет изменять любые доступные значения окон трассировки. Под окном трассировки понимается любая ячейка памяти, регистр или флаг, находящийся в данный момент на экране. Все значения, которые можно изменять, подсвечены (здесь есть небольшой нюанс: в окнах фрагментов памяти можно менять лишь те значения, которые определены как доступная память). Выбор окна трассировки производится клавишами курсора или горячими клавишами.

Память имитатора имеет адреса с 0000h по FFFFh. Любая ячейка может быть описана как доступная для записи/чтения (ОЗУ), как доступная лишь для чтения (ПЗУ), или быть недоступной, т.е. по данному адресу в физической ЭВМ отсутствует любое ЗУ. В последнем случае в части экрана, где отражаются операции, будет строка no memory. На фрагментах памяти будет отражено значение FFh для этих ячеек, но изменить содержимое таких ячеек с помощью фрагмента памяти нельзя. Объявление памяти как доступной осуществляется или заданием областей памяти из меню, или вводом команды/значения по адресу ячейки (также с помощью меню).

На работу имитатора влияют и некоторые функции, значения которых отображаются на экране. Изменять их значения можно с помощью горячих клавиш. Рассмотрим эти функции.

СКОРОСТЬ эмулирования. Может принимать одно из значений: высокая (HI), средняя (MID), низкая (LOW). Значения переключаются клавишей [F5] и отображаются в области режимов эмуляции (значение SPD).

ПОКАЗ МЕТОК. Данная опция определяет, показываются ли в области операций адреса ячеек памяти (опция имеет значение ADDR) или название метки, соответствующие данному адресу (значение LABEL). В последнем случае метка отображается лишь в том случае, когда она определена в символьной таблице (можно загрузить из файла с расширением SYM). Если метки не определены, показывается адрес ячейки. Значения переключаются клавишами [Alt-F5] и отображаются в области операций над значениями адресов.

ОБНОВЛЕНИЕ ЭКРАНА. Данная опция отвечает за обновление окон трассировки во время прогона программы. Значение ее отображается в области режимов эмуляции (DSP) и принимает значения включено (ON) или выключено (OFF). Переключение осуществляется клавишей [F6]. При включенном режиме обновления все окна трассировки непрерывно обновляют свои значения во время прогона программы, а также курсор в окне операций указывает всегда на текущую операцию (ячейку памяти, куда указывает счетчик команд PC), а остальные обновляются лишь при останове выполнения программы. При выключенной опции обновляются лишь те окна трассировки, для которых трассировка включена.

ТРАССИРОВКА ОКНА. Данная опция устанавливается для каждого окна трассировки отдельно. Переключение осуществляется клавишами [Alt-F6], значение отображается в строке состояния в области меню. Значение можно менять лишь в режиме экрана. Отображение осуществляется после каждого изменения. Если опция включена (Trace ON), то обновление данного окна трассировки будет непрерывно вестись во время прогона программы вне зависимости от значения опции обновления экрана. При отключенном значении (Trace OFF), используемом по умолчанию при запуске программы, обновление зависит от опции обновления экрана.

ПРОПУСК ВЫЗОВА ПОДПРОГРАММ. Эта опция переключается клавишей [F8] и принимает значение включено (ON) или выключено (OFF), которое отображается в области режимов эмуляции (SKP). Включение данной опции позволяет форсировать вызов подпрограмм (CALL ADDR). Форсирование заключается во включении режима прогона с установкой точки останова на следующей команде, следующей за вызовом. Данное форсирование осуществляется лишь при пошаговом выполнении программы.

РЕЖИМ СКРОЛЛИРОВАНИЯ. Данный режим определяет, будет осуществляться прокрутка окон трассировки (скроллирование) клавишами курсора или нет. Режим может быть включен (ON) или выключен (OFF), что отображается в области режимов эмуляции (SCL). Переключение осуществляется с помощью комбинации [Ctrl-PageUp] только в режиме экрана. При включенном режиме клавиши курсора осуществляют прокрутку окна трассировки, при выключенном - переход между окнами.

ТИП КУРСОРА. Данный режим определяет, какой тип курсора установлен в данный момент. Тип курсора может иметь значения MENU (выбор команды меню), HEX (16-ричное значение), BINARY (двоичное значение), ASCII (символ). Эти значения отображаются в области режимов эмуляции (CURSOR). Переключение осуществляется клавишей [F7]. Значение MENU курсор имеет при работе с меню. В этом режиме его смена невозможна. При переходе в режим экрана значение курсора можно менять (меняются оставшиеся три значения). Смена типа курсора приводит к смене позиции курсора, если это возможно (например, курсор на аккумуляторе будет переходить между двоичным, 16-ричным и символьным представлением его содержимого). ВНИМАНИЕ! Смена значения курсора происходит даже в случае, когда нет других представлений значения окна трассировки (например, во фрагментах памяти установка режима бинарного курсора не приводит ни к каким изменениям). Также значение курсора не меняется автоматически при переходе между вариантами представления значения ячейки в окне трассировки. Установка типа курсора предназначена только для быстрого перехода между типами представления ячейки.

П.1.3. Меню имитатора

Содержит следующие пункты:

Меню Memory Меню Patch Меню Quit Меню Reset Меню Set Меню setUp Меню View Меню eXecute Меню Dump Меню Expression Меню commandFile Меню Help Меню IO Меню Load

Меню имитатора состоит из команд, большинство которых содержат в себе подменю. Рассмотрим работу каждого пункта в отдельности (в описании меню принято следующее обозначение: жирным строчным шрифтом обозначаются пункты меню и пункты подменю, относящиеся к данному меню, светлым строчным - другие меню, а светлым прописным шрифтом обозначаются значения, которые необходимо ввести, что отображается в строке состояния при вводе). Все имена файлов вводятся с расширением (кроме особо оговоренных случаев).

Меню Memory. Работа с памятью. Включает подменю:

Clear. Очистка памяти. Заполнение нулями памяти с начального адреса (LOWER ADDRESS) по конечное значение (UPPER ADDRESS). Работает только с доступной памятью.

Fill. Заполнение памяти с адреса LOWER ADDRESS по адрес UPPER ADDRESS значением FILL VALUE. Работает только с доступной памятью.

Move. Перемещение области памяти с адреса LOWER ADDRESS по адрес UPPER ADDRESS, начиная с адреса DESTINATION ADDRESS. Также работает только с доступной памятью.

Search. Поиск в памяти с адреса LOWER ADDRESS по адрес UPPER ADDRESS значения SEARCH DATA. В случае успеха курсор в области операций устанавливается на ячейку с первым значением. Это значение заносится и в регистр счетчика команд PC.

SearchNext. Поиск следующего значения с параметрами из предыдущего пункта меню.

Меню Patch. Ввод команд ассемблера. Включает подменю:

Patch code. Ввод команд. Команды ассемблера вводятся последовательно в ячейку памяти, на которую указывает курсор в области операций (или счетчик команд). После ввода курсор перемещается на ячейку, следующую за введенной командой. Команда вводится в формате: [метка:] операция [;комментарий]. Если при вводе указана метка, она заносится в таблицу символов и может быть использована в дальнейшем вместо адреса ячейки (имя метки будет отражено вместо адреса, если включен показ меток в области операций).

Open output file. Открывает на запись файл, в который будут заноситься все введенные команды. Если файл существовал, он перезаписывается. После открытия файла автоматически вызывается предыдущий пункт меню для ввода директив ассемблера. ВНИМАНИЕ! Уже введенные до открытия файла в память команды в файл не записываются.

Close file. Закрывает открытый для записи команд файл. Последующие вводимые команды в файл заноситься не будут до тех пор, пока заново не будет открыт файл (его содержимое будет уничтожено).

Меню Quit. Выход из программы. Содержит лишь один пункт:

Exit. Подтверждение выхода из программы.

Меню Reset. Сброс параметров имитатора. Содержит подменю:

Cpu. Сброс процессора. Означает переход к нулевому адресу в памяти (в счетчик команд заносится 0).

Disptrace. Сброс режима трассировки окна для всех окон трассировки. Это означает, что для всех окон трассировки устанавливается режим TRACE OFF, т.е. обновление их не происходит при выключенном режиме обновления экрана в процессе прогона программы.

cYcles. Установка счетчика тактов МП в выключенное состояние. Счет тактов не будет производиться пока счетчик не будет включен командой меню Set.

Меню Set. Установка точек останова, памяти и др. параметров имитатора. Содержит подменю:

Memory-map. Настройка карты памяти. Объявление памяти как доступной. Можно объявить память как ОЗУ (random-Access) или как ПЗУ (read-Only). Объявление памяти осуществляется по областям с адреса UPPER ADDRESS до адреса LOWER ADDRESS.

Passpoint. Установка точек слежения. При обращении по указанному адресу (или адресам) или к заданному регистру в счетчике фиксируется количество обращений к данному адресу. Общее число обращений ко всем точкам можно увидеть с помощью меню View. Для каждой ячейки памяти или регистра (регистровой пары) можно установить фиксирование чтения/записи (A-R/W point) или только записи (C-Write point). Значение адреса (можно указать метку) или название регистра (например, аккумулятор АСС или регистровая пара HL) указывается вводом R/W PASS ADDRESS OR REGISTER. Также можно установить слежение за областью памяти. Установка также может быть произведена на чтение/запись (B-R/W range) или только на запись (D-Write range). Область памяти задается от LOWER ADDRESS до UPPER ADDRESS.

Примечание 1. В счетчике учитывается и чтение очередной команды по заданному адресу, т.е. любая операция чтения, производимая МП, будь то чтение следующей команды или загрузка значения в регистр.

Примечание 2. Счетчик не сбрасывается командами меню Reset.

opTions. Позволяет устанавливать соединение между выводами МП и выводами порта С и таймера МС 8155. Позволяет установить соединение между выводом 0 порта С (1: A INTR), выводом 3 порта С (2: B INTR) и выходом таймера (3: TIMER OUT) с одним из входов МП: Trap, RST 7.5 (7), RST 6.5 (6), RST 5.5 (5), INTR или отключить (/). При выборе вывода МП в строке состояния будет указано, куда подсоединен в настоящее время выбранный выход МС 8155.

cYcles. Запуск счетчика тактов МП. Счет будет вестись до тех пор, пока не будет останов командой меню Reset. Счетчик тактов отражает количество тактов МП, прошедших с момента его установки до текущего момента. Увеличение его происходит после выполнения очередной команды.

V-drive. Задает диск, на котором будет отражена виртуальная память имитатора. После выбора меню выводится список доступных дисков (включая НГМД).

Conditional. Задает условную точку останова (breakpoint). Возможно четыре варианта. Косвенная (Indirect) означает прерывание, если с указанным значением (VALUE OF BYTE) совпадет значение байта по адресу точки прерывания + смещение (OFFSET VALUE). Далее предлагается выбор типа точки останова: точка слежения (Passpoint), что аналогично по типу точке слежения Passpoint из предыдущего меню; динамическая (Dynamic), что означает ее сброс после выполнения останова (прерывание выполняется по адресу лишь однажды); постоянная (Sticky), которая очищается лишь командой из меню Reset. После выбора типа точки останова появляется приглашение на ввод адреса точки типа обращения к ячейке (может быть указана группа ячеек), аналогичное меню Passpoint предыдущего меню. Поясним на примере работу этого типа точки останова. Пусть введено значение байта: - 5, смещение - 3, тип - динамический, тип обращения - только на запись, адрес точки - 20h. Тогда останов процесса прогона осуществиться при записи в память по адресу 20h в случае, если по адресу 20h+3=23h находится значение, равное 5.

Следующим вариантом условной точки останова является совпадение значения по маске (Mask). После выбора команды появится приглашение для ввода маски. Маска представляет собой набор символов 1,0 и Х, которые определяют значение бита (Х - произвольное число бит, имеющих любое значение). Маска является битовым представлением содержимого ячейки или регистра (регистровой пары) и состоит из 16 битов (для регистра или ячейки памяти первые 8 должны быть нулевыми или Х, т.е. задаваться максимум 8 символами). При вводе маски считается, что введена младшая часть слова, дополняемая справа Х. Останов происходит, когда при операции чтения или записи в ячейку (регистр или регистровую пару) ее значение подходит под введенную маску. После ввода маски появляется выбор типа точки останова, аналогичный предыдущему пункту.

Третий тип условной точки - попадание значения в интервал (Range). Останов происходит, если значение в ячейке (регистре) при чтении или записи попадает в границы указанного интервала. Границы интервала вводятся после выбора команды меню: нижняя граница (LOW LIMIT VALUE OF BYTE), затем верхняя (HIGH LIMIT VALUE OF BYTE). После ввода интервала появляется запрос на ввод типа точки и типа обращения к ячейке (см. предыдущие пункты).

Последний тип условной точки - совпадение по значению (Value). Останов происходит, когда значение в ячейке или регистре при записи или чтении из нее совпадает с введенным. Ввод значения осуществляется после выбора команды меню (VALUE OF BYTE). Далее появляется запрос на ввод типа точки, а затем типа обращения (см. выше).

Dynamic. Ввод динамической точки останова. Это означает сброс этой точки останова после первого прерывания на ней. После выбора пункта меню появляется запрос на ввод типа обращения к ячейке или регистру (регистровой паре). Запрос аналогичен запросу при выборе меню Passpoint.

Opcode. Означает прерывание при выполнении определенной инструкции ассемблера. После выбора меню появится запрос на ввод директивы ассемблера (ENTER MNEMONIC:). При каждом выполнении в программе введенной директивы будет происходить останов.

Sticky. Установка постоянной точки прерывания. При каждом обращении к указанной ячейке будет происходить останов. Ввод типа обращения к ячейке полностью аналогичен меню Passpoint или Dynamic.

Меню setUp. Предназначен для установки истории команд. Имеет один пункт

Undo. Настройка числа команд (HISTORY HOLDS xxx STEPS), которые будут сохранены в памяти для возврата по ним операцией Undo (клавиша [F9]). Кратность установки - 20 команд.

Меню View. Просмотр настроек, точек останова и т.д. Если список занимает несколько экранов, переход к следующему осуществляется по нажатию любой клавиши. Возврат в меню по комбинации [Ctrl-C]. Содержит подменю.

Bkpts. Просмотр всех точек останова.

IO-files. Просмотр параметров файлов ввода и вывода.

Memory-map. Просмотр карты памяти, т.е. всех доступных в данный момент ячеек памяти.

Opc-traps. Просмотр всех точек останова по команде (см. Set/ Opcode). Выводится окно со списком всех инструкций ассемблера, при выполнении которых произойдет останов прогона программы.

Passpts. Выводится список всех точек слежения (см. Set/ Passpoint). Отражается адрес (название регистра), тип доступа к ячейке, число зафиксированных обращений.

Symbols. Просмотр таблицы символов, доступных в данный момент. Доступен вывод списка всех названий (меток), сопоставленных определенным ячейкам памяти и адресам ввода/вывода (меню Alphabetic); вывод всех названий регистров (Registers); вывод всех названий констант, объявленных через EQU (или подобные команды) (Numbers); вывод всех названий меток адресов памяти (Memory); вывод всех названий адресов портов ввода/вывода (IO).

Меню eXecute. Команда выполняет директиву ассемблера, введенную с клавиатуры без заноса в память. Ввод осуществляется сразу после выбора пункта меню (Execute Instruction).

Меню Dump. Настройка окон фрагментов памяти. После выбора команды необходимо выбрать номер окна (1 или 2). Настройки аналогичны. Можно указать отображение в окне фрагмента участка памяти (Absolute), начиная с указанного адреса, который вводится по приглашению START ADDRESS. Или косвенное отображение (Indirect), т.е. отражение участка, где находится ячейка с определенным адресом, значение которого считывается либо из памяти, либо с регистра. Значение адреса ячейки памяти, из которой будет браться адрес для отображения, или название регистра (регистровой пары) вводится по приглашению INDIRECT ADDRESS OR REGISTER. Затем необходимо ввести и смещение (INDEX OFFSET), которое будет прибавлено к значению, взятому из указанной ячейки. После установки косвенного отображения его значение будет выведено в названии окна фрагмента памяти.

Меню Expression. Ввод значения по курсору. По этой команде введенное значение (число) будет выведено в ячейку, на которую указывает курсор в режиме экрана. Т.е. при переключении клавишей [Esc] режимов экрана и меню запоминается последнее местонахождение курсора при выходе из режима экрана. Название ячейки или регистра (регистровой пары) будет отражено в приглашении на ввод значения: EXPRESSION WILL BE STORED AT XXXX, где ХХХХ означает название ячейки.

Меню commandFile. Работа с командным файлом. Командным файлом называется файл, содержащий в себе последовательность кодов клавиш, которые будут нажаты (были нажаты) при работе имитатора. Содержит подменю.

Load. Загружает и выполняет командный файл. На приглашение необходимо указать имя файла.

Open. Открывает файл на запись. На приглашение необходимо ввести имя файла. Все последующие нажатия на кнопки будут зафиксированы в этом файле до тех пор, пока файл не будет закрыт (см. ниже) или будет произведен выход из программы.

Close. Закрывает командный файл. Прекращается фиксация в файле вводимых команд.

Restart. Начинает заново процесс фиксирования команд. Все предыдущие стираются. ВНИМАНИЕ! Файл должен быть открыт. С закрытым файлом данная команда не производит изменений.

Меню Help. Вывод различной помощи, справки и информации. Содержит подменю:

Commands. Вывод справки по режиму меню. Здесь доступна информация о клавишах управления и форматах записи (например, двоичные числа можно отображать как %111 или 111B; 8-ричные - @377 или 377Q; 16-ричные - $FF или FFH).

Display. Справка по режиму дисплея. Описание режима см. выше.

Simulation. Справка по выполнению эмуляции и установке ее режимов горячими клавишами. Описание см. ниже.

Avocet. Информация о производителе имитатора.

Меню IO. Настройка файлов ввода и вывода. Содержит подменю:

Open. Открытие файла ввода и/или вывода. Осуществляет настройку файлов на передачу информации. Отказ от ввода того или иного типа файла - ввод пустого имени. Смысл файлов ввода и вывода в том, что они присоединяются к ячейке памяти, порту ввода/вывода или регистру; значения из входного файла последовательно считываются в ячейку, а в выходном файле они фиксируются. Чтение/запись значений производится либо циклично, через заданное число тактов, либо при обращении к ячейке для записи или чтения значения. Последовательность ввода следующая. Вначале задается входной файл (INPUT FILE), указывается, повторять ли ввод файла сначала при достижении его конца (REPLAY INPUT FILE AT EOF Yes - да, No - нет). Затем указывается имя выходного файла (OUTPUT FILE). Можно задать лишь один тип файла, тогда на другом файле просто нажмите [Enter], введя пустое имя. После ввода имен файлов предлагается выбрать тип передачи информации: циклично (Cycles) или по обращению к ячейке (Opcode access). При цикличной передаче требуется затем ввести число тактов, через которые будет осуществляться передача данных (CYCLES PER TRANSFER). Затем необходимо выбрать тип настройки передачи данных: настройка каждого бита (Mapbits) или передача целого байта (mapByte). В случае побитового задания передачи появится приглашение на ввод настройки передачи бита (IO BIT, MEMORY BIT, ADDRESS, DIR:IN/OUT) формата: