微机电力自动装置原理课件 第0章 续论.ppt

1 1 电力系统自动装置原理的主要内容是什么 1 电网缺电时同步发电机如何安全并入电网 2 电网电量太多时同步发电机如何安全从入电网中拆下来 3 有多台发电机的发电站 场 当电网负荷增加时 如何合理分派每台发电机的发电量 去实现最佳的经济效益 减少耗煤量 4 实现以上目标需要什么样的自动控制装置 5 实现以上目标需要建立什么样的数学 物理 控制 模型 2 2 如何学习这门课程 1 抓住以上5大内容进行重点学习 2 繁杂模型了解一下就可以了 不要求死记硬背 3 自动装置的原理要求搞清楚 4 合闸时间参数 低频减载参数 最佳负荷分配参数要求会计算 5 作好作业 搞好毕业设计题的准备 3 3 成绩的评定 1 考试成绩80 70 2 作业 考勤 纪律20 3 其它0 10 4 1 自动同步并列装置 2 发电机的励磁装置 3 发电机的励磁控制 调节装置 4 发电机的原动机调速器装置 5 PSS 电力系统稳定器 6 自动调频装置 7 自动低频减载装置 8 工业控制计算机 4 自动装置有哪些 5 1 自动同步并列模型 2 励磁控制 调节器模型 及无功功率分配模型 3 励磁控制系统动态频率体现模型 4 电力系统稳定器模型 5 发电机组功率频率特性模型 6 电力系统频率特性模型 7 电力系统自动低频减载模型 8 电力系统自动经济调度模型 5 主要模型有 6 6 电力系统的组成 由图0 1可知 它是由火电厂 输电线路 变电所 控制中心 远动通信等组成 发电厂主要生产电能 它分火电厂和水电厂 核电厂 太阳能发电厂等 输电线路将发电厂发出的电力送往用户 变电所将110KV变为10KV380V 220V送往用户 控制中心对电能进行合理分配 维护电网安全 7 远动通信 为发电工厂 火电厂 输电线路 变电所 控制中心 提供通信服务 二 电力系统自动控制的划分1 电力系统自动监视和控制 目的是提高系统的安全和经济运行水平 对火电厂 输电线路电压 频率负荷平衡情况进行随时监视和控制 2 电厂动力机械自动控制 励磁 稳压 稳频 调速等控制 3 电力系统自动装置 发电厂 变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置 8 4 电力安全装置发电厂 变电所等电力系统运行操作的安全装置 9 8237的性能概述 6 允许用EOP输入信号来结束DMA传送或重新初始化 7 8237可以级连以增加通道数 10 8237的内部组成与结构 1 四个独立的DMA通道每个通道包含一个16位的基地址寄存器 一个16位的基字节数计数器 一个16位的当前地址寄存器 一个16位的当前字节数计数器 一个8位的方式寄存器 方式寄存器接收并保存来自于CPU的方式控制字 使本通道能够工作于不同的方式下 11 8237的内部组成与结构 2 定时及控制逻辑电路在DMA请求服务之前 根据初始化编程时设置的工作方式寄存器的内容及命令 在输入时钟的定时控制下 产生8237A的内部定时信号和外部控制信号 12 8237的内部组成与结构 3 优先级编码逻辑对通道进行优先级编码 确定在同时接收到不同通道的DMA请求时 能够确定相应的先后次序 通道的优先级可以通过编程确定为是固定的或轮流的 13 8237的内部组成与结构 4 共用寄存器除每个通道中的寄存器外 还包含一些共用的寄存器 1个16位的地址暂存寄存器 1个16位的字节数暂存寄存器 1个8位的状态寄存器 1个8位的命令寄存器 1个8位的暂存寄存器 1个4位的屏蔽寄存器和1个4位的请求寄存器等 14 8237的内部组成与结构 15 8237的内部组成与结构 5 8237的数据引线 地址引线都有三态缓冲器 因而可以接也可以释放总线 16 8237具有两种主要的工作周期 即空闲周期和有效周期 每个周期由若干时钟周期所组成 8237的工作时序 17 1 空闲周期当8237的任一通道均无DMA请求时 则处于空闲周期或称为SI状态 8237的工作时序 18 空闲周期由一系列的时钟周期组成 在每一个时钟周期 8237只做两项工作 1 采样各通道的DREQ请求输入线 只要无DMA请求 则其始终停留在SI状态 8237的工作时序 19 2 由CPU对8237进行读 写操作 只要CS信号有效 则表明CPU要对8237进行读 写操作 当8237采样CS为低电平而DREQ也为低 则进入CPU对8237的编程操作状态 8237的工作时序 20 CPU对8237进行读 写操作时 由地址信号A3 A0选择8237的内部寄存器 组 由读 写控制信号控制读 写操作 8237内部地址寄存器和字节数计数器为16位 而数据线仅为8位 8237内部有一个高 低字节触发器 称为字节指针寄存器 可以控制8位信息是写入16位寄存器的高8位还是低8位该触发器的状态交替变化 当其状态为0时 进行低字节的读 写操作 而当其状态为1时 则进行高字节的读 写操作 8237的工作时序 21 2 有效周期 ActiveCycle 当处于空闲状态的8237的某一通道接收到外设提出的DMA请求DREQ时 它立即向CPU输出HRQ有效信号 在未收到CPU回答时 8237仍处于编程状态 又称初始状态 记为S0状态 经过若干个S0状态后 当8237收到来自于CPU的HLDA应答信号后 则进入工作周期 或称为有效周期 或者说8237由S0状态进入了S1状态 8237的工作时序 22 2 有效周期 ActiveCycle S0状态是DMA服务的第一个状态 在这个状态下 8237已接收了外设的请求 向CPU发出了DMA请求信号HRQ 但尚未收到CPU对DMA请求的应答信号HLDA 而S1状态则是实际的DMA传送工作状态 当8237接收到CPU发来的HLDA应答信号时 就可以由S0状态转入S1状态 开始DMA传送 8237的工作时序 23 2 有效周期 ActiveCycle 在内存与外设之间进行DMA传送时 通常一个S1周期由4个时钟周期组成 即S1 S2 S3 S4 但当外设速度较慢时 可以插入SW等待周期 而在内存的不同区域之间进行DMA传送时 由于需要依次完成从存储器读和向存储器写的操作 所以完成每一次传送需要8个时钟周期 在前四个周期S11 S12 S13 S14完成从存储器源区域的读操作 后四个时钟周期S21 S22 S23 S24完成向存储器目的区域的写操作 8237的工作时序 24 8237的外部结构 8237的引线及功能1 A0 A3 双向地址线 CPU输出的A0 A3用于选择8237的内部寄存器 8237输出的A0 A3是地址的最低4位 2 A4 A7 三态输出线 在DMA时用来输出地址的A4 A7 25 8237的外部结构 续 3 DB0 DB7 双向数据线 CPU用其对8237内部寄存器进行读写 DMA传送开始时 高位地址的A15 A8经过DB0 DB7线送出锁存 在同时利用通道0和通道1进行存储器到存储器的传送时 从原存储单元读出的数据经数据线进入8237内部暂存 然后经数据线写入目的存储单元 26 8237的外部结构 续 4 IOR 双向 I O读信号 低电平有效 8237作为从属器件时 IOR信号为输入 配合片选信号CS 由CPU读8237内部寄存器 8237作为主控器件时 输出IOR信号 以读取外设的数据而写入存储器 5 IOW 双向 低电平有效 和IOR类似 信号传送方向视8237在总线上的地位而定 27 8237的外部结构 续 6 MEMW 输出 低电平有效 DMA存贮器写信号 7 MEMR 输出 低电平有效 DMA存贮器读信号 28 8237的外部结构 续 8 ADSTB 输出 地址选通 高电平有效 8237的数据线DB0 DB7供DMA地址信号A15 A8分时使用 当ADSTB信号有效时 DB0 DB7上出现的是DMA地址高字节 被此信号选通进入外部锁存器 如LS373 29 8237的外部结构 续 9 AEN 输出 DMA地址允许信号 高电平有效 有效时 允许DMA控制器送出地址信号而禁止CPU地址线接通系统总线 只有当其为低电平时 才允许CPU控制系统总线上的地址信号 30 8237的外部结构 续 10 CS 输入 片选信号 低电平有效 CPU控制总线时 用该信号选中8237进行I O读写操作 11 RESET 输入 复位信号 高电平有效 复位后屏蔽寄存器置1 其余寄存器均清0 31 8237的外部结构 续 12 READY 准备好输入信号 表示进入DMA的外设已为读写准备好 否则在总线周期中需插入等待状态SW 32 8237的外部结构 续 12 HRQ 输出 8237对CPU的总线请求信号 连接到CPU的HOLD信号 用于请求系统总线的控制权 13 HLDA 输入 CPU应答8237的总线响应信号 33 8237的外部结构 续 14 DREQ0 DREQ3 输入 外设对8237四个通道分别提出的DMA请求信号 其有效极性可编程设定 DREQ信号须保持到相应信号DACK有效后方可撤销 复位后规定高电平有效 34 8237的外部结构 续 15 DACK0 DACK3 输出 8237给外部的响应信号 其有效极性可编程设定 复位后规定低电平有效 16 CLK 时钟输入 35 8237的外部结构 续 17 EOP 双向 DMA过程结束信号 低电平有效 若8237中任一通道进入DMA过程 当其字节计数结束时 即输出EOP有效 若DMA计数未完 但外部输入有效EOP信号 则强制结束DMA过程 只要EOP有效 即复位内部寄存器 36 8237的每个通道均有自身的方式寄存器 从而可独立的选择不同的工作方式和操作类型 8237的工作方式 37 每次DMA过程仅传送一个字节数据 当前字节数计数器减1 当前地址寄存器加1或减1 然后向CPU交换总线控制权 单字节传输方式 38 DMA过程一直将数据传送完才结束 块传输方式 39 DMA过程一直将数据传送完才结束 但每传一个字节 即检查DREQ是否有效 若有效 则继续 否则 停止 请求传输方式 40 为扩展DMA通道数 可将一片主8237和几片从8237进行级联 级联方式 41 图5 348237级联方式工作框图 图5 348237级联方式工作框图 42 1 接口到存贮器的传送 2 存贮器到接口 3 存贮器到存贮器 传送类型 43 8237的优先级 1 固定优先级 通道0最高 通道3最低2 循环优先级 优先级 44 8237有4个独立的DMA通道及若干内部寄存器 8237的内部寄存器 45 基地址寄存器 当前地址寄存器 存放起始地址 工作过程中 基地址寄存器不变 而当前地址寄存器在每次传送后自动加1或减1 8237的内部寄存器 续 46 其中 自动预置 自动预置起始地址和字节数 校验传送只产生地址并响应EOP 8237的内部寄存器 方式寄存器 47 8237的内部寄存器 命令寄存器 48 8237的内部寄存器 请求寄存器 相当于外部产生一个有效的DREQ请求信号 49 8237的内部寄存器 屏蔽寄存器 8237的单通道屏蔽字 50 8237的内部寄存器 屏蔽寄存器 续 8237的四通道屏蔽字 51 8237的内部寄存器 状态寄存器 52 8237占用16个连续的I O端口地址 由地址信号A3 A0选择内部寄存器 8237的内部寄存器的寻址 53 8237的内部寄存器的寻址 续 54 8237的内部寄存器的寻址 续 55 1 8237的寻址及连接各通道的寄存器通过和地址线A3 A0规定不同的地址 高低字节由字节指针触发器来决定 方式寄存器每通道一个 但仅分配一个端口地址 靠方式控制字的D1和D0位来区分不同通道 8237的编程及应用 56 2 8237在系统中的典型连接8237只能输出A0 A1516位地址信号 在8086 88系统中 地址线有20条 即A0 A19 为了在8086 88系统中使用8237实现DMA 需要用硬件提供一组4位的页寄存器 8237的编程及应用 57 2 8237在系统中的典型连接通道0 1 2 3各有一个4位的页寄存器 在进行DMA传送前 可利用I O地址来装入和读出页寄存器 进行DMA传送时 DMAC将A0 A15放在系统总线上 同时页寄存器把A16 A19也放在系统总线上 形成A0 A19这20位地址信号实现DMA传送 8237的编程及应用 58 20位地址的产生 页寄存器 59 PC机中8237的连接 利用74LS138译码器产生8237的CS 8237的接口地址可定为000H 00FH 注 在译码时XA4未用 8237利用页寄存器74LS670 三态锁存器74LS373和三态门74LS244形成系统总线的地址信号A0 A19 60 PC机中8237的连接 8237的部分控制信号接到74LS245上 当芯片8237空闲时 CPU可对其编程 加控制信号到8237 而在DMA工作周期 8237的控制信号又会形成系统总线的控制信号 同样 数据线XD0 XD7也是通过双向三态门74LS245与系统数据总线相连接 61 对8237初始化之前 必须对8237进行复位 利用RESET信号或软件命令均可使8237复位 复位后 8237内部的屏蔽寄存器被置位而其它所有寄存器被清0 复位操作使8237进入空闲状态 这时才可对8237进行初始化操作 8237的初始化 62 我们抽出PC机中BIOS对8237初始化部分进行说明 1 为了对DMAC8237初始化 首先进行总清 总清时只要求对总清地址进行写操作并不关心写入什么数据 8237的初始化 63 2 对8237的4个通道的基地址寄存器与当前地址寄存器 基字节数寄存器及当前字节数寄存器先写入FFFFH 再读出比较 看读写操作是否正确 若正确 再写入0000H 同样读出校验 若仍正确则认为DMAC工作正常 就开始对其初始化 若比较时发现有错 则执行停机指令 8237的初始化 64 3 程序对8237的通道0初始化 在PC机中 通道0用于产生对动态存储器的刷新控制 利用可编程定时器8253每隔15 0857 s向DMAC提出1次请求 DMAC响应后向CPU提出DMA请求 获得总线控制权后 使CPU进入总线放弃状态 在此DMA期间 DMAC送出刷新行地址 并利用DACK0控制产生各刷新控制信号 对DRAM一行进行刷新 一行刷新结束 HRQ变为无效 退出DMA 8237的初始化 65 OUTDMA 0DH AL 总清8237MOVDS BXMOVES BX 初始化DS和ESMOVAL 0FFHOUTDMA 1 ALOUTDMA 1 AL 通道0的传送字节数为 64K字节 先写低位 后写高位MOVDL 0BH 使DX 000BH 方式字地址 8237的初始化 66 MOVAL 58HOUTDX AL 写方式字 单字节传送方式 每次传送行地址MOVAL 0 尔后地址自动加1 允许自动预置