1 / 18

Informatica Industriala

Informatica Industriala. Cursul 3 Componente utilizate in sistemele digitale de control (continuare). Procesoare digitale de semnal (DSP – Digital Signal Processors). Procesoare specializate pentru aplicatii in care domina operatiile de prelucrare a semnalelor Necesitatea :

palila
Télécharger la présentation

Informatica Industriala

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Informatica Industriala Cursul 3 Componente utilizate in sistemele digitale de control (continuare)

  2. Procesoare digitale de semnal (DSP – Digital Signal Processors) • Procesoare specializate pentru aplicatii in care domina operatiile de prelucrare a semnalelor • Necesitatea: • procesoarele uzuale nu satisfac cerintele de viteza pentru semnale de frecventa mai mare • schemele analogice au limitari de performanta, de complexitate • Avantaje ale procesarii digitale a semnalelor: • imunitate mai mare la zgomot (datorită diferenţei relativ mari între cele două stări logice, zero şi unu) • precizie mai mare • rezultatul prelucrării nu depinde de variaţiile de mediu (temperatură, umiditate) sau de variaţii ale tensiunilor de alimentare • pot fi implementate procedee complexe de prelucrare (exemplu: filtre cu un număr mare de poli), a căror implementare analogică este dificilă sau chiar imposibilă datorită preciziei limitate a componentelor • repetabilitatea în timp a procedeelor de prelucrare • modificarea procedeului de prelucrare nu implică modificarea schemei hardware (modificarea se face prin rescrierea programului de prelucrare)

  3. Operatii specifice de prelucrare a semnalelor • Tipuri de operatii: • filtrare, amplificare, atenuare • convolutie • transformate: Fourier, Laplaze, Z • Din punct de vedere matematic: • integrala de convolutie intre semnalul de prelucrat si functia de prelucrare + y(t)=  f()x(t-)d - Unde: -x(t) – functia de intrare -y(t) – functia de iesire -f(t) – functia de transformare (prelucrare)

  4. In domeniul digital + y(nT)=f(kT)* x(nT-kT) k=- unde: - y(nT) – semnalul discret de ieşire (eşantionul n) - x(nT) – semnalul discret de intrare - f(kT) – funcţia discretă de transformare - T – perioada de esantionare • interpretare: iesirea y la momentul nT este o suma ponderata a intrarii x la momente in jurul momentului nT • functia de transformare f are valori diferite de 0 in jurul originii (k=0) • practic, suma de convolutie are un numar finit de termeni • daca T se considera unitatea de timp atunci se poate omite

  5. Exemple: • Filtru “trece jos” – mediere, eliminare zgomote y(n) =(1/3)*[x(n-1)+x(n) +x(n+1)] – media aritmetica a intrarilor din jurul momentului n 1/3 pt. k=-1, 0, 1 f(k) = 0 in rest • Filtru “trece sus” – gradient y(n) =x(n)-x(n-1) – diferenta intre doua valori consecutive ale intrarii 1 pt. k=0 f(k) = -1 pt. k=-1 0 in rest

  6. Magistrala de program Magistrala de date 16 biţi Deplasare MUX Multiplicator paralel 32 biţi Deplasare MUX UAL Acumulator Deplasare Caracteristici arhitecturale ale procesoarelor de semnal • asigura executia in timpul cel mai scurt a sumei de convolutie • Caracteristici arhitecturale: • existenta unei Unitatea de multiplicare şi acumulare repetitivă (eng. MAC – Multiply and Accumulate)

  7. Caracteristici arhitecturale: • Instrucţiuni complexe de multiplicare şi acumulare • mai multe variante posibile • Magistrale interne multiple • magistrala de date • magistrala de cod • Memorie internă pentru date şi pentru program • arhitectura Harvard • Seturi multiple de registre interne • timp de acces mai bun • instructiuni mai scurte • Moduri de adresare orientate pe şiruri • adresare indexata (cu incremetarea automata a indecsilor) • adresare circulara – buffer circular

  8. Structura interna a unui procesor de semnal (exemplu TMS320C25) Magistrala de program Controlor de magistrală PC Comenzi Mem. de program ROM Stiva Adrese Date Reg. spec Magistrala de date AR0-7 DP ARP MAC B1 B0 RAM RAM B2 RAM

  9. Componentele procesorului TMS320C25 • RAM – blocuri de memorie RAM: • B0 - 256x16 biţi – memorie pentru date şi program; • B1 - 256x16 biţi – memorie pentru date • B2 - 32x16 biţi – memorie pentru date • ROM – memoria internă pentru program (memorie nevolatilă) • MAC – modul de multiplicare şi adunare • AR0-7- registre auxiliare (registre generale) • ARP – indicator către registru auxiliar • DP – indicator de domeniu • PC – numărător de instrucţiuni (Program Counter)

  10. Familii de procesoare de semnal: • procesoare pe 16 biţi în virgulă fixă: TMS320C10, TMS320C20 şi TMS320C50 • procesoare pe 32 de biţi în virgulă flotantă: TMS320C30 şi TMS320C40 • arhitectură multiprocesor orientată către aplicaţii multimedia: TMS320C80

  11. Aplicatii ale procesoarelor de semnal • in domeniul industrial: • acţionări electrice şi controlul motoarelor • instrumente de măsură şi analiză • spectrometre • analizoare de vibratii • aparate de masura complexe • Telecomunicatii • centrale telefonice • filtrare, codare/decodare on-line • telefonie mobila • modemuri Divertisment • instrumente muzicale, • jucării electronice • sintetizatoare de sunet, efecte speciale • Aplicatii grafice • acceleratoare grafice 3D, • prelucrarea primară şi recunoaşterea imaginilor,

  12. Calculatoare de proces • sisteme de calcul cu caracteristici adecvate mediului industrial: • dimensiuni si forme specifice • fiabilitate ridicata, toleranta la defecte • rezistente la socuri mecanice, vibratii • tolerante la variatii de temperatura, umiditate • tolerant la personal necalificat • tolerant la influente electromagnetice • Touch-screen, butoane functionale

  13. Caracteristici – calculatoare de proces • structură compactă, modularizată, de dimensiuni minime • robusteţe şi fiabilitate ridicată obţinute prin componente mecanice solide, conectori rezistenţi la vibraţii, praf şi coroziune, componente electronice testate în condiţii de mediu extreme • interfaţă utilizator adaptată funcţiei pe care o îndeplineşte şi care rezistă în mediile industriale (taste funcţionale, tastatură protejată la praf şi umiditate, touch-screen, afişaj LCD, dispozitive de navigare fără componente mecanice, ecran protector rezistent la şocuri, etc.) • memorii externe pe suport semiconductor (EEPROM, FLASH, CMOS) în locul celor magnetice şi optice care au anduranţă mică în prezenţa prafului industrial şi a vibraţiilor • prezenţa unor interfeţe pentru adaptarea semnalelor digitale şi analogice provenite de la procesul controlat; în multe cazuri se impune izolarea galvanică a acestor semnale de partea de calculator propriu-zis • se înlocuieşte structura “placă de bază şi plăci de extensie” tipică pentru calculatoarele de birou, cu o structură alcătuită dintr-un set de conectori (“fund de sertar”) şi plăci funcţionale, inclusiv placă procesor; o astfel de structură permite înlocuirea şi reactualizarea (up-grade-ul) diferitelor componente, chiar şi a plăcii de procesor

  14. sisteme modulare PC/104 PLC (Programable Logic Controller)– Programatoare logice programabile Alte sisteme de calcul industriale • regulatoare PID

  15. PLC • control secvential • logica binara – inlocuitor pentru schemele de interconditionare cu relee • programare (standard IEC 61131 ): • Ladder diagram (LD), graphical • Function block diagram (FBD), graphical • Structured text (ST), textual – limbaj de nivel inalt • Instruction list (IL), textual – tip asamblare • Sequential function chart (SFC ) – programare concurenta

  16. Lader Diagram (LD) Function Block Diagram (FBD) S = X AND ( Y OR Z ) ----[ ]---------|--[ ]--|------( ) X | Y | S | | |--[ ]--| Z --+----[ ]--+----[\]----( ) | start | stop run | | +----[ ]-- + run -------[ ]--------------( ) run motor FTJ Amp. FTS Logica Start/Stop

  17. Sisteme de stocare a datelor (memorii) • Obiective: • stocarea programului de aplicatie • stocarea datelor de proces: • parametri de proces • starea procesului • Limitari si restrictii: • dimensiuni reduse: • pentru program 1k-64k • pentru date: 128-512 octeti • se evita folosirea memoriilor externe pe suport magnetic sau optic (cele care au componete mecanice in miscare) • se evita utilizarea memoriilor cache sau a memoriilor virtuale deoarece introduc nedeterminism

  18. Memorii – limitari si restrictii (cont.) • utilizarea memoriilor nevolatile – pentru evitarea pierderii datelor si a programelor • PROM, EPROM – pentru program • EEPROM, Flash – pentru date nevolatile (scrieri repetate) • memorii CMOS cu baterie - pastrarea datelor la tensiuni mici (1,5V) si consum infim • utilizarea memoriilor RAM statice pt. simplitate si pt. viteza • circuite specializate pentru detectarea caderii de tensiune si comutarea memoriei in regim de stocare (ex: MAX 6340, MAX 6381 ) • pentru microcontroloare, extensii de memorie pe canal serial (I2C) • memorii seriale • memorii externe pe suport semiconductor (ex. memory stick)

More Related