Wyjaśnij działanie schematu obwodu sterującego silnika indukcyjnego. Typowe schematy układów sterowania silnikami elektrycznymi w pętli otwartej. Główne elementy obwodu i ich przeznaczenie

Do sterowania urządzeniami elektrycznymi w obwodach elektrycznych stosuje się różnorodne urządzenia do zdalnego sterowania, zabezpieczeń, telemechaniki i automatyki, wpływające na urządzenia przełączające w celu ich włączania i wyłączania lub regulacji.

Rysunek 5.4 przedstawia schemat ideowy sterowania asynchronicznego silnika elektrycznego z wirnikiem klatkowym. Schemat ten jest szeroko stosowany w praktyce przy sterowaniu napędami pomp, wentylatorów i wielu innych.

Przed rozpoczęciem pracy należy włączyć wyłącznik QF. Po naciśnięciu przycisku SB2 włącza się rozrusznik KM i uruchamia się silnik M. Aby zatrzymać silnik, należy nacisnąć przycisk SB1, który wyłącza rozrusznik KM i silnik M.

Ryc.5.4. Schemat podłączenia asynchronicznego silnika elektrycznego z wirnikiem klatkowym

W przypadku przeciążenia silnika elektrycznego M załącza się przekaźnik elektrotermiczny KK, otwierając styki KK:1 w obwodzie cewki KM. Rozrusznik KM jest wyłączony, silnik M zatrzymuje się.

W ogólnym przypadku obwody sterujące mogą hamować napęd elektryczny, odwracać go, zmieniać prędkość obrotową itp. Każdy konkretny przypadek wykorzystuje własny schemat kontroli.

Połączenia blokujące są szeroko stosowane w układach sterowania napędami elektrycznymi. Blokowanie zapewnia ustalenie określonego stanu lub położenia części roboczych urządzenia lub elementów obwodu. Blokada zapewnia niezawodną pracę napędu, bezpieczeństwo obsługi, niezbędną kolejność włączania i wyłączania poszczególnych mechanizmów, a także ogranicza ruch mechanizmów lub organów wykonawczych w obszarze roboczym.

Istnieją blokady mechaniczne i elektryczne.

Przykładem najprostszej blokady elektrycznej, stosowanej w prawie wszystkich schematach sterowania, jest blokowanie przycisku „Start” SB2 (ryc. 5.4.) za pomocą styku KM2. Blokada tym stykiem pozwala na zwolnienie przycisku SB2 po włączeniu silnika bez przerywania obwodu zasilania cewki rozrusznika magnetycznego KM, która przechodzi przez styk blokujący KM2.

W obwodach nawrotnych silników elektrycznych (przy zapewnieniu ruchu mechanizmów do przodu i do tyłu, w górę i w dół itp.), a także podczas hamowania stosuje się odwracalne rozruszniki magnetyczne. Odwracalny rozrusznik magnetyczny składa się z dwóch nieodwracalnych rozruszników. Podczas obsługi rozrusznika nawrotnego należy wykluczyć możliwość ich jednoczesnego włączenia. W tym celu obwody zapewniają blokady elektryczne i mechaniczne (rys. 5.5). Jeżeli odwracanie silnika odbywa się za pomocą dwóch nieodwracalnych rozruszników magnetycznych, wówczas rolę blokady elektrycznej pełnią styki KM1:3 i KM2:3, a blokadę mechaniczną zapewniają przyciski SB2 i SB3, z których każdy składa się z dwóch styków połączonych mechanicznie . W tym przypadku jeden ze styków jest stykiem zwiernym, drugi rozwiernym (blokada mechaniczna).

Schemat działa w następujący sposób. Załóżmy, że po włączeniu rozrusznika KM1 silnik M obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, gdy jest włączony KM2. Po naciśnięciu przycisku SB3 najpierw zestyk otwierający przycisku przerwie obwód zasilania rozrusznika KM2, a dopiero potem zestyk zwierny SB3 zamknie obwód cewki KM1.

Ryc.5.5. Blokady mechaniczne i elektryczne podczas cofania napędu

Rozrusznik KM1 włącza się, a silnik M uruchamia się z obrotami zgodnymi z ruchem wskazówek zegara. Styk KM1:3 otwiera się, zapewniając blokadę elektryczną, tj. Gdy KM1 jest włączony, obwód zasilania rozrusznika KM2 jest otwarty i nie można go włączyć. Aby cofnąć silnik, należy go zatrzymać przyciskiem SВ1, a następnie naciskając przycisk SВ2 uruchomić go w przeciwnym kierunku. Po naciśnięciu SB2 styk rozwierny SB2 najpierw rozłącza obwód zasilania cewki KM1, a następnie zamyka obwód zasilania cewki KM2 (blokada mechaniczna). Rozrusznik KM2 włącza i odwraca kierunek działania silnika M. Styk KM2:3, po otwarciu, blokuje elektrycznie rozrusznik KM1.

Częściej odwracanie silnika odbywa się za pomocą jednego nawrotnego rozrusznika magnetycznego. Taki rozrusznik składa się z dwóch prostych rozruszników, których ruchome części są połączone ze sobą mechanicznie za pomocą urządzenia w postaci wahacza. Takie urządzenie nazywa się blokadą mechaniczną, która nie pozwala, aby styk mocy jednego rozrusznika KM1 zamykał jednocześnie styki mocy innego rozrusznika KM2 (rys. 5.6).

Ryż. 5.6. Mechaniczne blokowanie za pomocą „wahacza” ruchomych części dwóch rozruszników jednego odwracalnego rozrusznika magnetycznego

Obwód elektryczny do sterowania biegiem wstecznym silnika za pomocą dwóch prostych rozruszników pojedynczego nawrotnego rozrusznika magnetycznego jest taki sam, jak obwód elektryczny do sterowania biegiem wstecznym silnika za pomocą dwóch nienawracalnych rozruszników magnetycznych (rys. 5.5), wykorzystując te same blokady elektryczne i mechaniczne w obwód elektryczny.

Przy automatyzacji napędów elektrycznych linii produkcyjnych, przenośników itp. Stosowana jest blokada elektryczna, która zapewnia uruchomienie silników elektrycznych linii w określonej kolejności (ryc. 5.7). W tym schemacie np. włączenie drugiego silnika M2 (ryc. 5.7) jest możliwe dopiero po włączeniu pierwszego silnika M1, włączenie silnika M3 jest możliwe po włączeniu M2. Tę kolejność rozruchu zapewnia blokowanie styków KM1:3 i KM2:3.

Ryc.5.7. Schemat obwodu sekwencyjnego silnika

Przykład 5.1. Wykorzystując obwód elektryczny (ryc. 5.4) do sterowania asynchronicznym silnikiem elektrycznym z wirnikiem klatkowym, należy włączyć do tego obwodu dodatkowe styki, które zapewnią automatyczne zatrzymanie silnika elektrycznego mechanizmu roboczego w jednym lub dwóch określonych punktach .

Rozwiązanie. Wymóg zadania zapewnienia zatrzymania silnika elektrycznego w określonym punkcie może być spełniony przez wyłącznik krańcowy SQ1 ze stykiem normalnie zwartym zamontowanym szeregowo ze stykiem blokowym KM2, który omija przycisk SB2. Aby zatrzymać silnik elektryczny mechanizmu roboczego, styk drugiego wyłącznika krańcowego SQ2 łączy się szeregowo ze stykiem wyłącznika krańcowego SQ1 w dwóch określonych punktach. Na ryc. Rysunek 5.8 przedstawia schematy elektryczne zatrzymywania silnika elektrycznego w jednym i dwóch określonych punktach. Po uruchomieniu silnika mechanizm zaczyna się poruszać i po osiągnięciu punktu zatrzymania naciska wyłącznik krańcowy np. SQ1 i silnik elektryczny zatrzymuje się. Po zakończeniu wymaganej operacji technologicznej należy ponownie nacisnąć przycisk SB2, a mechanizm kontynuuje ruch aż do kolejnego wyłącznika krańcowego SQ2, gdzie kończy się operacja technologiczna.

Ryż. 5.8 Na przykład 5.1

Przykład 5.2. Do obwodu elektrycznego (rys. 5.5) należy wprowadzić elementy sygnalizacji świetlnej, służące do sterowania biegiem wstecznym silnika asynchronicznego klatkowego za pomocą połączeń blokujących, służących do sterowania kierunkiem obrotu silnika.

Rozwiązanie. Układ sygnalizacji świetlnej monitorujący kierunek obrotów silnika podczas biegu wstecznego, w połączeniu z obwodem sterującym biegiem wstecznym silnika, pokazano na rys. 5.9. Kiedy silnik obraca się np. w prawo zapala się lampka HL1 załączona stykiem KM1.4 rozrusznika magnetycznego KM1, natomiast lampka HL2 gaśnie, gdyż rozrusznik magnetyczny KM2 nie jest włączony. Gdy silnik obraca się w lewo, zapala się lampka HL2, włączana stykiem KM2.4 rozrusznika magnetycznego KM2. Zatem lampka HL1 sygnalizuje, że silnik obraca się w prawo, a lampka HL2 sygnalizuje, że silnik obraca się w lewo. Dzięki połączeniom blokującym sygnalizacja świetlna zapewnia kontrolę kierunku obrotów silnika podczas jazdy na biegu wstecznym.

Ryż. 5.9 Na przykład 5.2

Pytania kontrolne

1. Jak dzielimy obwody elektryczne na rodzaje i typy?

2. Jakie są podstawowe zasady budowy obwodów elektrycznych?

3. Podaj przykłady oznaczeń literowych elementów elektrycznych.

4. Podaj przykłady oznaczeń graficznych elementów elektrycznych.

5. Narysuj schematy przełączania silników pokazane na ryc. 5.1, 5.2 i 5.4.

6. Wyjaśnij działanie obwodów na ryc. 5.5 i 5.7.

Do sterowania urządzeniami elektrycznymi w obwodach elektrycznych stosuje się różnorodne urządzenia do zdalnego sterowania, zabezpieczeń, telemechaniki i automatyki, wpływające na urządzenia przełączające w celu ich włączania i wyłączania lub regulacji.

Rysunek 5.4 przedstawia schemat ideowy sterowania asynchronicznego silnika elektrycznego z wirnikiem klatkowym. Schemat ten jest szeroko stosowany w praktyce przy sterowaniu napędami pomp, wentylatorów i wielu innych.

Przed rozpoczęciem pracy należy włączyć wyłącznik QF. Po naciśnięciu przycisku SB2 włącza się rozrusznik KM i uruchamia się silnik M. Aby zatrzymać silnik, należy nacisnąć przycisk SB1, który wyłącza rozrusznik KM i silnik M.

Ryc.5.4. Schemat podłączenia asynchronicznego silnika elektrycznego z wirnikiem klatkowym

W przypadku przeciążenia silnika elektrycznego M załącza się przekaźnik elektrotermiczny KK, otwierając styki KK:1 w obwodzie cewki KM. Rozrusznik KM jest wyłączony, silnik M zatrzymuje się.

W ogólnym przypadku obwody sterujące mogą hamować napęd elektryczny, odwracać go, zmieniać prędkość obrotową itp. Każdy konkretny przypadek wykorzystuje własny schemat kontroli.

Połączenia blokujące są szeroko stosowane w układach sterowania napędami elektrycznymi. Blokowanie zapewnia ustalenie określonego stanu lub położenia części roboczych urządzenia lub elementów obwodu. Blokada zapewnia niezawodną pracę napędu, bezpieczeństwo obsługi, niezbędną kolejność włączania i wyłączania poszczególnych mechanizmów, a także ogranicza ruch mechanizmów lub organów wykonawczych w obszarze roboczym.

Istnieją blokady mechaniczne i elektryczne.

Przykładem najprostszej blokady elektrycznej, stosowanej w prawie wszystkich schematach sterowania, jest blokowanie przycisku „Start” SB2 (ryc. 5.4.) za pomocą styku KM2. Blokada tym stykiem pozwala na zwolnienie przycisku SB2 po włączeniu silnika bez przerywania obwodu zasilania cewki rozrusznika magnetycznego KM, która przechodzi przez styk blokujący KM2.

W obwodach nawrotnych silników elektrycznych (przy zapewnieniu ruchu mechanizmów do przodu i do tyłu, w górę i w dół itp.), a także podczas hamowania stosuje się odwracalne rozruszniki magnetyczne. Odwracalny rozrusznik magnetyczny składa się z dwóch nieodwracalnych rozruszników. Podczas obsługi rozrusznika nawrotnego należy wykluczyć możliwość ich jednoczesnego włączenia. W tym celu obwody zapewniają blokady elektryczne i mechaniczne (rys. 5.5). Jeżeli odwracanie silnika odbywa się za pomocą dwóch nieodwracalnych rozruszników magnetycznych, wówczas rolę blokady elektrycznej pełnią styki KM1:3 i KM2:3, a blokadę mechaniczną zapewniają przyciski SB2 i SB3, z których każdy składa się z dwóch styków połączonych mechanicznie . W tym przypadku jeden ze styków jest stykiem zwiernym, drugi rozwiernym (blokada mechaniczna).

Schemat działa w następujący sposób. Załóżmy, że po włączeniu rozrusznika KM1 silnik M obraca się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara, gdy jest włączony KM2. Po naciśnięciu przycisku SB3 najpierw zestyk otwierający przycisku przerwie obwód zasilania rozrusznika KM2, a dopiero potem zestyk zwierny SB3 zamknie obwód cewki KM1.

Ryc.5.5. Blokady mechaniczne i elektryczne podczas cofania napędu

Rozrusznik KM1 włącza się, a silnik M uruchamia się z obrotami zgodnymi z ruchem wskazówek zegara. Styk KM1:3 otwiera się, zapewniając blokadę elektryczną, tj. Gdy KM1 jest włączony, obwód zasilania rozrusznika KM2 jest otwarty i nie można go włączyć. Aby cofnąć silnik, należy go zatrzymać przyciskiem SВ1, a następnie naciskając przycisk SВ2 uruchomić go w przeciwnym kierunku. Po naciśnięciu SB2 styk rozwierny SB2 najpierw rozłącza obwód zasilania cewki KM1, a następnie zamyka obwód zasilania cewki KM2 (blokada mechaniczna). Rozrusznik KM2 włącza i odwraca kierunek działania silnika M. Styk KM2:3, po otwarciu, blokuje elektrycznie rozrusznik KM1.

Częściej odwracanie silnika odbywa się za pomocą jednego nawrotnego rozrusznika magnetycznego. Taki rozrusznik składa się z dwóch prostych rozruszników, których ruchome części są połączone ze sobą mechanicznie za pomocą urządzenia w postaci wahacza. Takie urządzenie nazywa się blokadą mechaniczną, która nie pozwala, aby styk mocy jednego rozrusznika KM1 zamykał jednocześnie styki mocy innego rozrusznika KM2 (rys. 5.6).

Ryż. 5.6. Mechaniczne blokowanie za pomocą „wahacza” ruchomych części dwóch rozruszników jednego odwracalnego rozrusznika magnetycznego

Obwód elektryczny do sterowania biegiem wstecznym silnika za pomocą dwóch prostych rozruszników pojedynczego nawrotnego rozrusznika magnetycznego jest taki sam, jak obwód elektryczny do sterowania biegiem wstecznym silnika za pomocą dwóch nienawracalnych rozruszników magnetycznych (rys. 5.5), wykorzystując te same blokady elektryczne i mechaniczne w obwód elektryczny.

Przy automatyzacji napędów elektrycznych linii produkcyjnych, przenośników itp. Stosowana jest blokada elektryczna, która zapewnia uruchomienie silników elektrycznych linii w określonej kolejności (ryc. 5.7). W tym schemacie np. włączenie drugiego silnika M2 (ryc. 5.7) jest możliwe dopiero po włączeniu pierwszego silnika M1, włączenie silnika M3 jest możliwe po włączeniu M2. Tę kolejność rozruchu zapewnia blokowanie styków KM1:3 i KM2:3.

Ryc.5.7. Schemat obwodu sekwencyjnego silnika

Przykład 5.1. Wykorzystując obwód elektryczny (ryc. 5.4) do sterowania asynchronicznym silnikiem elektrycznym z wirnikiem klatkowym, należy włączyć do tego obwodu dodatkowe styki, które zapewnią automatyczne zatrzymanie silnika elektrycznego mechanizmu roboczego w jednym lub dwóch określonych punktach .

Rozwiązanie. Wymóg zadania zapewnienia zatrzymania silnika elektrycznego w określonym punkcie może być spełniony przez wyłącznik krańcowy SQ1 ze stykiem normalnie zwartym zamontowanym szeregowo ze stykiem blokowym KM2, który omija przycisk SB2. Aby zatrzymać silnik elektryczny mechanizmu roboczego, styk drugiego wyłącznika krańcowego SQ2 łączy się szeregowo ze stykiem wyłącznika krańcowego SQ1 w dwóch określonych punktach. Na ryc. Rysunek 5.8 przedstawia schematy elektryczne zatrzymywania silnika elektrycznego w jednym i dwóch określonych punktach. Po uruchomieniu silnika mechanizm zaczyna się poruszać i po osiągnięciu punktu zatrzymania naciska wyłącznik krańcowy np. SQ1 i silnik elektryczny zatrzymuje się. Po zakończeniu wymaganej operacji technologicznej należy ponownie nacisnąć przycisk SB2, a mechanizm kontynuuje ruch aż do kolejnego wyłącznika krańcowego SQ2, gdzie kończy się operacja technologiczna.

Ryż. 5.8 Na przykład 5.1

Przykład 5.2. Do obwodu elektrycznego (rys. 5.5) należy wprowadzić elementy sygnalizacji świetlnej, służące do sterowania biegiem wstecznym silnika asynchronicznego klatkowego za pomocą połączeń blokujących, służących do sterowania kierunkiem obrotu silnika.

Rozwiązanie. Układ sygnalizacji świetlnej monitorujący kierunek obrotów silnika podczas biegu wstecznego, w połączeniu z obwodem sterującym biegiem wstecznym silnika, pokazano na rys. 5.9. Kiedy silnik obraca się np. w prawo zapala się lampka HL1 załączona stykiem KM1.4 rozrusznika magnetycznego KM1, natomiast lampka HL2 gaśnie, gdyż rozrusznik magnetyczny KM2 nie jest włączony. Gdy silnik obraca się w lewo, zapala się lampka HL2, włączana stykiem KM2.4 rozrusznika magnetycznego KM2. Zatem lampka HL1 sygnalizuje, że silnik obraca się w prawo, a lampka HL2 sygnalizuje, że silnik obraca się w lewo. Dzięki połączeniom blokującym sygnalizacja świetlna zapewnia kontrolę kierunku obrotów silnika podczas jazdy na biegu wstecznym.

Ryż. 5.9 Na przykład 5.2

Aby zapewnić skuteczną kontrolę pamięci, system operacyjny musi wykonywać następujące funkcje:

• wyświetlacz przestrzeń adresowa proces do określonych obszarów pamięci fizycznej;
• dystrybucja pamięci pomiędzy konkurującymi procesami;
• kontrola dostępu do przestrzenie adresowe procesy;
• rozładowywanie procesów (w całości lub w części) do pamięci zewnętrznej, gdy pamięć o dostępie swobodnym niewystarczająco miejsca;
• rozliczanie wolnej i używanej pamięci.

W kolejnych częściach wykładu omówiono szereg konkretnych schematów zarządzania pamięcią. Każdy schemat obejmuje określoną ideologię sterowania, a także algorytmy i struktury danych i zależy od cech architektonicznych używanego systemu. Najpierw rozważone zostaną najprostsze schematy. Dominująca dziś konstrukcja pamięci wirtualnej zostanie opisana w kolejnych wykładach.

Najprostsze schematy zarządzania pamięcią

Pierwsze systemy operacyjne wykorzystywały bardzo proste techniki zarządzania pamięcią. Początkowo każdy proces użytkownika musiał w całości zmieścić się w pamięci głównej, zajmując ciągły obszar pamięci, a system akceptował dodatkowe procesy użytkownika, dopóki wszystkie nie zmieściły się w pamięci głównej w tym samym czasie. Potem pojawiła się „prosta zamiana” (system nadal umieszcza każdy proces w całości w pamięci głównej, ale czasami, w oparciu o jakieś kryterium, całkowicie zrzuca obraz jakiegoś procesu z pamięci głównej do pamięci zewnętrznej i zastępuje go w pamięci głównej obrazem innego proces). Schematy tego rodzaju mają nie tylko wartość historyczną. Obecnie stosowane są w systemach operacyjnych o charakterze edukacyjnym i badawczym, a także w systemach operacyjnych dla komputerów wbudowanych.

Naprawiono schemat partycji

Najłatwiejszy sposób kontroli Baran to jego wstępny (najczęściej na etapie generowania lub startu systemu) podział na kilka sekcji o ustalonym rozmiarze. Procesy przychodzące są umieszczane w tej lub innej partycji. W tym przypadku warunkowy podział fizyczny przestrzeń adresowa. Powiązanie adresów logicznych i fizycznych procesu następuje na etapie ładowania go do określonej sekcji, czasami na etapie kompilacji.

Każda partycja może mieć własną kolejkę procesów lub może istnieć kolejka globalna dla wszystkich partycji (patrz rys. 8.4).

Schemat ten został zaimplementowany w IBM OS/360 (MFT), DEC RSX-11 i wielu innych systemach.

Podsystem zarządzania pamięcią szacuje wielkość przychodzącego procesu, wybiera dla niego odpowiednią partycję, ładuje proces do tej partycji i konfiguruje adresy.

Ryż. 8.4.

Oczywistą wadą tego schematu jest to, że liczba jednocześnie uruchomionych procesów jest ograniczona liczbą partycji.

Kolejną istotną wadą jest to, że proponowany program bardzo cierpi fragmentacja wewnętrzna– utrata części pamięci przydzielonej procesowi, ale przez niego niewykorzystanej. Fragmentacja występuje, ponieważ proces nie zajmuje całkowicie przydzielonej mu partycji lub dlatego, że niektóre partycje są zbyt małe dla uruchomionych programów użytkownika.

Jeden proces w pamięci

Szczególny przypadek obwodu z stałe sekcje– praca menedżera pamięci jednozadaniowego systemu operacyjnego. W pamięci znajduje się jeden proces użytkownika. Pozostaje określić, gdzie znajduje się program użytkownika w stosunku do systemu operacyjnego - w górnej części pamięci, w dolnej lub w środku. Ponadto część systemu operacyjnego może znajdować się w pamięci ROM (na przykład BIOS, sterowniki urządzeń). Głównym czynnikiem wpływającym na tę decyzję jest lokalizacja wektora przerwań, który zwykle znajduje się na dole pamięci, więc system operacyjny również znajduje się na dole. Przykładem takiej organizacji jest system operacyjny MS-DOS.

Ochrona przestrzeń adresowa System operacyjny z programu użytkownika można zorganizować przy użyciu pojedynczego rejestru granicznego zawierającego adres granicy systemu operacyjnego.

Struktura nakładki

Ponieważ rozmiar logiczny przestrzeń adresowa proces może być większy niż rozmiar przydzielonej mu partycji (lub większy niż rozmiar największej partycji), czasami przy użyciu techniki zwanej organizacją struktury nakładki lub nakładania się. Główną ideą jest przechowywanie w pamięci tylko tych instrukcji programu, które są w danej chwili potrzebne.

Potrzeba tej metody ładowania pojawia się, jeśli jest to logiczne przestrzeń adresowa system jest mały, na przykład 1 MB (MS-DOS) lub nawet tylko 64 KB (PDP-11), a program jest stosunkowo duży. W nowoczesnych systemach 32-bitowych, w których są wirtualne przestrzeń adresowa mierzone w gigabajtach, problemy z niewystarczającą ilością pamięci rozwiązuje się w inny sposób (patrz sekcja „Pamięć wirtualna”).

Kody oddziałów struktura nakładki programy znajdują się na dysku jako obrazy pamięci bezwzględnej i w razie potrzeby są odczytywane przez sterownik nakładki. Do opisu struktura nakładki Zwykle używany jest specjalny, prosty język (język opisu nakładki). Zestaw plików programu wykonywalnego uzupełniany jest plikiem (zwykle z rozszerzeniem .odl) opisującym drzewo wywołań w programie. Dla przykładu pokazanego na ryc. 8.5 tekst tego pliku może wyglądać następująco:

Składnia takiego pliku może zostać rozpoznana przez moduł ładujący. Łączyć z Pamięć fizyczna następuje w momencie kolejnego załadowania jednej z gałęzi programu.

Nakładki można wdrożyć całkowicie na poziomie użytkownika w systemach o prostej strukturze plików. W tym przypadku system operacyjny wykonuje tylko nieco więcej operacji we/wy. Typowym rozwiązaniem jest generowanie przez linker specjalnych poleceń, które włączają moduł ładujący za każdym razem, gdy wymagane jest wywołanie jednej z nakładających się gałęzi programu.

Staranny projekt struktura nakładki zajmuje dużo czasu i wymaga znajomości struktury programu, jego kodu, danych i języka opisu struktura nakładki. Z tego powodu zastosowanie nakładek ogranicza się do komputerów z małą liczbą logiczną przestrzeń adresowa. Jak zobaczymy później, problem segmentów nakładek kontrolowanych przez programistę nie stanowi już problemu wraz z pojawieniem się systemów pamięci wirtualnej.

Należy pamiętać, że możliwość organizowania struktur z nakładaniem się wynika w dużej mierze z właściwości lokalności, która pozwala przechowywać w pamięci tylko te informacje, które są potrzebne w konkretnym momencie obliczeń.

Dystrybucja dynamiczna. Zamiana

Do czynienia z systemy pakietowe, możesz sobie poradzić stałe sekcje i nie używaj niczego bardziej skomplikowanego. W systemach z współdzieleniem czasu może się zdarzyć, że pamięć nie będzie w stanie pomieścić wszystkich procesów użytkownika. Musimy uciekać się do zamiany - przenoszenia procesów z pamięci głównej na dysk i całkowicie z powrotem. Częściowe odciążenie procesów na dysk odbywa się w systemach ze stronicowaniem i zostanie omówione poniżej.

Zrzucony proces można przywrócić do tego samego stanu przestrzeń adresowa lub do innego. To ograniczenie jest podyktowane metodą wiązania. W przypadku schematu powiązania w czasie wykonywania można załadować proces do innego miejsca w pamięci.

Zamiana nie jest bezpośrednio związana z zarządzaniem pamięcią, ale raczej jest powiązana z podsystemem planowania procesów. Oczywiście zamiana zwiększa czas przełączania kontekstu. Czas rozładunku można skrócić organizując specjalnie przydzieloną przestrzeń dyskową (partycję wymiany). Wymiana z dyskiem odbywa się w większych blokach, czyli szybciej niż poprzez standardowy system plików. W wielu wersjach Uniksa zamiana ma zastosowanie tylko wtedy, gdy istnieje potrzeba zmniejszenia obciążenia systemu.

Zmienny schemat podziału

Zasadniczo można opierać się na systemie wymiany stałe partycje. Bardziej efektywny wydaje się jednak schemat alokacji dynamicznej lub schemat ze zmiennymi partycjami, który można zastosować także w przypadkach, gdy wszystkie procesy mieszczą się w całości w pamięci, czyli przy braku zamiany. W takim przypadku początkowo cała pamięć jest wolna i nie jest z góry dzielona na partycje. Nowo przybyłemu zadaniu przydzielana jest ściśle wymagana ilość pamięci, nie więcej. Po zwolnieniu procesu pamięć jest tymczasowo zwalniana. Po pewnym czasie pamięć składa się ze zmiennej liczby sekcji o różnych rozmiarach (rysunek 8.6). Istnieje możliwość łączenia sąsiadujących działek.

Symulacja wykazała, że ​​udział pamięci użytecznej w dwóch pierwszych przypadkach jest większy, natomiast w pierwszej metodzie jest ona nieco szybsza. Na marginesie zauważamy, że wymienione strategie są szeroko stosowane przez inne komponenty systemu operacyjnego, na przykład do umieszczania plików na dysku.

Typowy cykl pracy menedżera pamięci polega na analizie żądania przydzielenia wolnego obszaru (partycji), wybraniu go spośród dostępnych zgodnie z jedną ze strategii (pierwsza odpowiednia, najbardziej odpowiednia i najmniej odpowiednia), załadowaniu procesu do wybraną partycję i późniejsze zmiany w obszarach wolnych i zajętych tabel. Podobne korekty są konieczne po zakończeniu procesu. Łączenie adresów można przeprowadzić na etapie załadunku i wykonania.

Ta metoda jest bardziej elastyczna w porównaniu do metody stałe partycje jest to jednak wrodzone fragmentacja zewnętrzna– obecność dużej liczby obszarów nieużywanej pamięci, która nie jest przydzielona żadnemu procesowi. Wybór strategie rozmieszczania proces pomiędzy pierwszym dopasowaniem a najlepszym dopasowaniem ma niewielki wpływ na wielkość fragmentacji. Co ciekawe, metoda najlepiej dopasowana może być najgorszą, ponieważ pozostawia wiele małych, nieprzydzielonych bloków.

Analiza statystyczna pokazuje, że średnio 1/3 pamięci zostaje utracona! Jest to dobrze znana zasada 50% (można połączyć dwa sąsiednie wolne obszary, w przeciwieństwie do dwóch sąsiadujących ze sobą procesów).

Jedno rozwiązanie problemu fragmentacja zewnętrzna– zorganizować kompresję, czyli ruch wszystkich zajętych (wolnych) obszarów w kierunku rosnących (malejących) adresów, tak aby cała wolna pamięć tworzyła ciągły obszar. Ta metoda jest czasami nazywana projektem pływającej partycji. W idealnym przypadku po kompresji nie powinno być fragmentacji. Kompresja jest jednak kosztowną procedurą, algorytm wyboru optymalnej strategii kompresji jest bardzo trudny i z reguły kompresja odbywa się w połączeniu z przesyłaniem i pobieraniem na inne adresy.

Pierwsze systemy operacyjne wykorzystywały bardzo proste techniki zarządzania pamięcią. Początkowo każdy proces użytkownika musiał w całości zmieścić się w pamięci głównej, zajmując ciągły obszar pamięci, a system akceptował dodatkowe procesy użytkownika, dopóki wszystkie nie zmieściły się w pamięci głównej w tym samym czasie. Potem pojawiła się „prosta zamiana” (system nadal umieszcza każdy proces w całości w pamięci głównej, ale czasami, w oparciu o jakieś kryterium, całkowicie zrzuca obraz jakiegoś procesu z pamięci głównej do pamięci zewnętrznej i zastępuje go w pamięci głównej obrazem innego proces). Schematy tego rodzaju mają nie tylko wartość historyczną. Obecnie stosowane są w systemach operacyjnych o charakterze edukacyjnym i badawczym, a także w systemach operacyjnych dla komputerów wbudowanych.

Naprawiono schemat partycji

Najprostszym sposobem zarządzania pamięcią RAM jest najpierw (zwykle na etapie generowania lub podczas uruchamiania systemu) podzielenie jej na kilka sekcji o stałym rozmiarze. Procesy przychodzące są umieszczane w tej lub innej partycji. W takim przypadku następuje warunkowa partycja fizycznej przestrzeni adresowej. Powiązanie adresów logicznych i fizycznych procesu następuje na etapie ładowania go do określonej sekcji, czasami na etapie kompilacji.

Każda partycja może mieć własną kolejkę procesów lub może istnieć kolejka globalna dla wszystkich partycji (patrz rys. 8.4).

Schemat ten został zaimplementowany w IBM OS/360 (MFT), DEC RSX-11 i wielu innych systemach.

Podsystem zarządzania pamięcią szacuje wielkość przychodzącego procesu, wybiera dla niego odpowiednią partycję, ładuje proces do tej partycji i konfiguruje adresy.

Ryż. 8.4. Schemat z przegrodami stałymi: (a) – ze wspólną kolejką procesów, (b) – z oddzielnymi kolejkami procesów

Oczywistą wadą tego schematu jest to, że liczba jednocześnie uruchomionych procesów jest ograniczona liczbą partycji.

Kolejną istotną wadą jest to, że proponowany schemat jest bardzo dotknięty fragmentacją wewnętrzną - utratą części pamięci przydzielonej procesowi, ale przez niego niewykorzystanej. Fragmentacja występuje, ponieważ proces nie zajmuje całkowicie przydzielonej mu partycji lub dlatego, że niektóre partycje są zbyt małe, aby mogły działać programy użytkownika.

Jeden proces w pamięci

Szczególnym przypadkiem schematu partycji stałych jest praca menedżera pamięci w jednozadaniowym systemie operacyjnym. W pamięci znajduje się jeden proces użytkownika. Pozostaje określić, gdzie znajduje się program użytkownika w stosunku do systemu operacyjnego - w górnej części pamięci, w dolnej lub w środku. Ponadto część systemu operacyjnego może znajdować się w pamięci ROM (na przykład BIOS, sterowniki urządzeń). Głównym czynnikiem wpływającym na tę decyzję jest lokalizacja wektora przerwań, który zwykle znajduje się na dole pamięci, więc system operacyjny również znajduje się na dole. Przykładem takiej organizacji jest system operacyjny MS-DOS.

Ochronę przestrzeni adresowej systemu operacyjnego przed programem użytkownika można zorganizować przy użyciu pojedynczego rejestru granicznego zawierającego adres granicy systemu operacyjnego.

Układy sterowania i automatyki napędów elektrycznych są z reguły opracowywane w projektach zasilania urządzeń elektrycznych i zasilania przedsiębiorstw przemysłowych. Jednak automatyzacja większości obiektów jest nierozerwalnie związana ze sterowaniem mechanizmami technologicznymi za pomocą napędów elektrycznych. W takim przypadku konieczne jest opracowanie odrębnych obwodów sterujących dla tych napędów elektrycznych w ramach projektu automatyzacji procesu
procesy.

Jako napędy elektryczne do zautomatyzowanych urządzeń procesowych (pompy, wentylatory, zasuwy itp.) stosuje się głównie odwracalne i nienawracalne asynchroniczne silniki elektryczne z wirnikiem klatkowym, których obwody sterujące zostaną omówione w przyszłości. Budowa tych obwodów sterujących odbywa się głównie w oparciu o urządzenia stykowe przekaźnikowe. Jest to uzasadnione obecnością ogromnego wyboru produkowanych na rynku urządzeń stykowych przekaźników z urządzeniami stykowymi o różnych konstrukcjach i uzwojeniami pracującymi przy różnych napięciach.

Wskazuje na to analiza obwodów sterujących, także tych najbardziej skomplikowanych schemat
sterowanie napędami elektrycznymi urządzeń technologicznych to pewne kombinacje ograniczonej liczby typowych węzłów i prostych układów elektronicznych łączących te węzły. Znajomość typowych rozwiązań znacznie ułatwia odczytanie niektórych schematów sterowania.

Lekturę schematów sterowania napędami elektrycznymi urządzeń technologicznych należy rozpocząć od zbadania wymagań technicznych dla obwodu oraz ustalenia kryteriów i kolejności działania obwodu. W tym wszystkim ważne miejsce zajmuje badanie przyjętego schematu organizacji sterowania napędami elektrycznymi, na którym ma się na celu ostrożniejsze hamowanie.

Schemat organizacji sterowania napędem elektrycznym

Schemat organizacji sterowania napędem elektrycznym może zapewniać sterowanie lokalne, zdalne i automatyczne. Wykorzystywane są wszystkie trzy rodzaje kontroli
we wszystkich możliwych kombinacjach. Do najbardziej rozpowszechnionych struktur sterowania zalicza się: sterowanie lokalne i zdalne; sterowanie lokalne i automatyczne; lokalne, zdalne i

Automatyczna kontrola. W niektórych przypadkach, zwykle przy znacznych odległościach od obiektu sterującego, stosuje się sterowanie telemechanizowane.
Lokalne sterowanie napędem elektrycznym realizowane jest przez operatora za pomocą elementów sterujących, np. przycisków przyciskowych umieszczonych w bliskiej odległości od mechanizmu. Sterowanie pracą mechanizmu odbywa się wzrokowo lub słuchowo, a w obszarach produkcyjnych, gdzie taka kontrola nie jest możliwa, stosuje się świetlną sygnalizację położenia.

Przy zdalnym sterowaniu napęd elektryczny mechanizmu jest uruchamiany i zatrzymywany ze stanowiska sterującego. Obiekt znajduje się poza polem widzenia operatora, a jego położeniem sterują sygnały: „Włączony” – „Wyłączony”, „Otwarty” – „Zamknięty” itp.

Automatyczne sterowanie odbywa się za pomocą środków automatyzacji charakterystyk technologicznych (sterowniki lub alarmy temperatury, ciśnienia, przepływu, poziomu itp.), a także przy użyciu różnych urządzeń programowych, które zapewniają automatyczne sterowanie napędami elektrycznymi urządzeń urządzeń procesowych zgodnie z tymi wielofunkcyjnymi zależnościami (jednoczesność, zdefiniowane sekwencje, itp.).

Wybór rodzaju sterowania napędem elektrycznym (lokalne, automatyczne lub zdalne) wybierany jest za pomocą przełączników obwodów (przełączników typu sterowanie), które instaluje się na panelach lokalnych, jednostkowych i dyspozytorskich oraz na pulpitach sterowniczych.

Kontynuując czytanie schematu, dowiedzą się, jaka nieznana automatyka i sprzęt elektryczny są zaangażowane w pracę i przestudiują zasadę ich działania.

Szczególną uwagę należy zwrócić na uwzględnienie schematów i tabel styków przełączających urządzeń i urządzeń elektronicznych, objaśniających schematów technologicznych, schematów zależności blokujących działania urządzeń technologicznych, tabel stosowalności i innych napisów objaśniających. Zależy od tego, jak skrupulatnie i poważnie będziesz przestrzegać powyższych wskazówek
powodzenia wszystkich nadchodzących prac nad wyjaśnieniem zasady działania przedmiotowego programu.