книги / Программирование задач автоматического управления объектами на различных алгоритмических языках

Шаг Step3 еще раз меняет значение этих переменных. Подпрограмма этого шага уже записана на языке ST:

Y:= T#2500MS; X:=5;

Таким образом, при выполнении подпрограммы каждого SFCшага параметры Y и X приобретают новые значения.

Подпрограммы шагов языка SFC могут быть составлены из операторов других алгоритмических языков с использованием сложных алгоритмических структур.

Язык Continuous Function Chart (CFC)

Язык CFC – это графический язык, который позволяет описать структуру программы в виде последовательных взаимосвязанных функциональных блоков. В отличие от языка FBD эти блоки функционируют как отдельные подпрограммы, которые не только обеспечивают структурную взаимосвязь всех внутренних компонентов, но и обладают возможностью для информационного обмена между всеми структурными блоками самой программы.

Примером программы, записанной на языке CFC, может быть фрагмент, показанный на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Фрагмент CFC-программы

11

В этом программном фрагменте представлены три независимые подпрограммы (структурные блоки), в которых входные и выходные параметры описаны как глобальные переменные. Каждая из подпрограмм выполняет определенную функцию в зависимости от значения входных параметров, сформированных в других подпрограммах и передаваемых по каналам информационного обмена. В CFC- программе при создании каждой из подпрограмм может быть использован различный тип алгоритмического языка.

В представленном фрагменте CFC-программы функциональный блок В0 (LIFT) имитирует работу пассажирского лифта совместно с блоком пусковых кнопок В1 (KBLOK) и блоком путевых датчиков В2 (BDS). Сигналы от кнопок выбора этажа поступают с элементов ЕТ1, ЕТ2, ЕТ3. Пространственное положение лифта контролируется выходными параметрами X и Y, которые передаются на блок В2 (BDS). В свою очередь, этот блок подает сигнал на разрешение пуска лифта только на этажах, определенных датчиками и кнопками выбора. В управлении работой лифта используются и другие сигналы, формируемые блоками программы CFC.

12

2. ПРОГРАММИРОВАНИЕ РАБОТЫ ЛОКАЛЬНЫХ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕРИИ LOGO ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕКТАМИ ПО ЗАДАННОМУ АЛГОРИТМУ

Лабораторная работа № 1

2.1. Цель работы

Целью этой лабораторной работы является знакомство студентов с устройством и принципом работы локальной микропроцессорной системы, предназначенной для управления положением задвижки. В состав этой системы входят микроконтроллер серии LOGO фирмы Siemens и регулируемая задвижка фирмы Neptronic, положение которой программно меняется микроконтроллером.

2.2. Описание стенда

Локальный микроконтроллер LOGO фирмы Siemens, входящий в состав лабораторного стенда, представляет собой программно управляемое микропроцессорное устройство. В этом контроллере имеется восемь дискретных входов, два из которых могут принимать сигналы как дискретного, так и аналогового типа. На четырех его дискретных выходах формируются сигналы, работающие по принципу включено-выключено. Состояние каждого из этих выходов обеспечивается программой управления микроконтроллером.

На лицевой панели микроконтроллера LOGO расположены следующие органы управления:

Четырехстрочный дисплей предназначен для вывода информации в процессе его программирования или для контроля его работы (имеет 12 символов).

Клавиши «», «», «», «» – для перевода курсора по полю экрана дисплея и выбора направления поиска нужного элемента логической схемы.

Клавиша Esc – для отмены предшествующих действий контроллера или оператора.

13

Клавиша ОК – для выбора необходимого элемента логической схемы или действия оператора.

КонтактыL+, M- – дляподключенияблока питанияконтроллера. Контакты I1, I2, I3, I4, I5, I6 – для подключения дискретных

датчиков.

Контакты I7, I8 – двойного назначения для подключения дискретных и аналоговых датчиков.

Выходные контакты Q1, Q2, Q3, Q4 – для подключения исполнительных устройств.

Внешний вид лицевой панели стенда для управления регулируемой задвижкой фирмы Neptronic показан на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Лицевая панель стенда микроконтроллера серии LOGO

На рис. 2.2 представлена функциональная схема стенда, предназначенного для исследования принципов программирования работы микроконтроллера LOGO в составе системы автоматического управления работой регулируемой задвижки.

В состав этого стенда, кроме микроконтроллера LOGO, входят два источника постоянного напряжения 24 и 10 В и управляемая задвижка фирмы Neptronic. Привод этой задвижки дискретно открывает ее соответственно на ¼, ½, ¾ или полностью, в зависимости от того, какой из

14

дискретных выходов микроконтроллера Q1, Q2, Q3 или Q4 будет программно активизирован. В стенде используются дискретные входы микроконтроллера, к которым подключены соответствующие кнопки К1, К2, К3, К4, К5, К6. С помощью этих кнопок эмитируется работа соответствующих дискретныхдатчиковсистемы автоматики.

Рис. 2.2. Схема подключения микроконтроллера LOGO

в структуре системы управления работой регулируемой задвижки

Степень открытия задвижки (угловое положение вентиля) зависит от уровня сигнала, подаваемого на ее блок управления. Уровень этого сигнала может меняться в диапазоне от 2 до 10 В. Если сигнал управления находится в диапазоне от 0 до 2 В, то задвижка полностью закрыта. Если этот сигнал равен или превышает уровень 10 В, то задвижка всегда полностью открыта. В диапазоне изменения входного сигнала от 2 до 10 В угол открытия задвижки пропорционален значению сигнала в этом диапазоне его изменения.

Приводом задвижки фирмы Neptronic является двигатель постоянного тока с напряжением питания в 24 В. Система управления

15

электроприводом задвижки построена по замкнутому типу. В обратную связь этой системы встроен датчик углового положения задвижки (ДПЗ). Система управления задвижки сравнивает значение задающего сигнала, подаваемого на ее вход, с величиной сигнала обратной связи, формируемого датчиком ДПЗ. Система управления задвижкой всегда включает в работу электродвигатель в сторону уменьшения рассогласования этих сигналов.

В стенде система управления работой задвижки построена по дискретному варианту управления, при котором управляющий сигнал дискретно меняется по уровню в соответствии с включением соответствующих выходных каналов микроконтроллера. Уровень каждой ступени сигнала управления определяется значением соответствующего сопротивления R1, R2, R3 или R4 (см. рис. 2.2), которые представляют собой делители напряжения. Каждое из этих сопротивлений программно включается в работу выходными контактами Q1, Q2, Q3 или Q4 микроконтроллера. При этом соответствующий делитель формирует сигнал, открывающий задвижку соответственно на ¼, ½, ¾ или на 1. При нулевом сигнале управления на каждом из портов микроконтроллера приводзадвижки всегда работаетв сторону еезакрытия.

Таким образом, степень открытия задвижки определяется величиной управляющего дискретного сигнала, подаваемого с соответствующих выходов (Q1, Q2, Q3, Q4) микроконтроллера LOGO. Включение определенного выходного канала микроконтроллера всегда обеспечивает открытие задвижки на заданный угол независимо от последовательности включения портов.

2.3. Порядок включения в работу микроконтроллера LOGO

Для включения микроконтроллера в работу необходимо стенд подключить к электросети и включить тумблер К10. После некоторой паузы на экране микроконтроллера появится набор следующих команд:

м1

> Program Card Clock Start

16

Команда Program предназначена для обеспечения программирования работы микроконтроллера на основе внутренних команд.

По команде Card устанавливается связь микроконтроллера с компьютером. Командой Clock устанавливаются параметры времени. Запуск микроконтроллера в работу производится командой Start.

Программирование работы микроконтроллера LOGO может выполняться двумя способами:

–с помощью внутренних символов (команд);

–с помощью программного пакета LOGO Soft-Comfort V6.0 на персональном компьютере.

При этом второй способ является менее трудоемким, но требует последующей передачи составленной программы из компьютера

вконтроллер по линии связи. На нашем стенде мы используем второй метод программирования.

Программы, написанные на языке LOGO Soft-Comfort V6.0, созданные на персональном компьютере, могут быть перенесены в оперативную память микроконтроллера LOGO только с помощью специального кабеля, соединяющего порты ЭВМ и микроконтроллера.

2.3.1. Описание программного пакета

LOGO Soft-Comfort V6.0

Программный пакет LOGO Soft-Comfort V6.0 является программным приложением операционной системы Windows. Запуск в работу этого пакета производится пиктограммой, расположенной на рабочем столе компьютера стенда. После двойного щелчка мыши по пиктограмме этого пакета произойдет его запуск. Вслед за появлением фирменной заставки раскрывается рабочее окно этого пакета (рис. 2.3). В верхней части этого окна расположено главное меню следующего содержания:

File, Tools, Help.

При раскрытии позиции File главного меню открывается подменю с позициями: New (новый), Open (открыть), Exit (выход).

Позиция New используется для создания нового файлаприложения (программы). При этом можно использовать два варианта алгоритмического языка программирования:

17

–язык функциональных блоков (FBD);

–язык релейных схем (LADDER).

Позицией Open вызывается существующий в памяти программный файл. Позиция Exit используется для выхода из программы.

Рис. 2.3. Вид рабочего окна программного пакета LOGO Soft-Comfort V6.0 при раскрытии позиций главного меню

При раскрытии позиции Tools в главном меню открывается подменю с позициями: Transfer, Options. Позиция Transfere используется для пересылки программы из компьютера в модуль контроллера или наоборот.

При раскрытии этой позиции всплывает следующее меню: LOGO!-> PC, Set Clock, Summer time\..., Hours counter. Подробно на каждой из позиций этого подменю мы остановимся при изучении принципов программирования в этом пакете.

2.3.2.Порядок составления программы управления задвижкой

спомощью микроконтроллера LOGO

Для составления программы управления микроконтроллером на рабочем поле пакета LOGO Soft-Comfort V6.0 нужно раскрыть в главном меню этого пакета позицию File, а затем в раскрывшемся

18

подменю выбрать позицию New. После этого на экране появится окно выбора варианта языка программирования. В наших программах мы будем использовать язык функциональных блоков (FBD), который упрощает процесс создания необходимых программ. После выбора этого варианта языка программирования раскрывается рабочее окно пакета, показанное на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Вид рабочего окна программного пакета LOGO Soft-Comfort V6.0 для создания программы в варианте алгоритмического языка FBD

В верхней части этого окна размещены следующие позиции главного меню: Файл(F), Правка(E), Формат(O), Вид(V), Сер-

вис(T), Окно(W), Справка(H).

Ниже располагается строка функциональных клавиш, назначение которых мы рассмотрим в порядке знакомства с методами программирования на языке FBD. Слева от рабочего поля расположено меню выбора (дерево) рабочих функциональных блоков пакета LOGO Soft-Comfort V6.0, которые объединены в группы.

Группа «Постоянные» предназначена для использования в программе структурных блоков ввода-вывода, которые делятся на

19

две группы: «Цифровые» и «Аналоговые». Каждая из этих групп содержит набор блоков ввода-вывода различного типа. В группе «Базовые функции» располагаются структурные блоки логического типа. В разделе меню «Специальные функции» расположены структурные блоки таймеров и счетчиков различного типа. Структурные блоки релейных элементов помещены в раздел «Прочие».

Программа, составленная из набора структурных блоков, должна помещаться на наборном поле, расположенном справа от меню выбора структурных блоков.

Принцип составления программы на языке функциональных блоков (FBD) рассмотрим на конкретном примере.

Задача: Составить программу на языке функциональных блоков (FBD), по которой включение одной из кнопок К1, К2, К3 или К4 обеспечивает перемещение вентиля задвижки соответственно на ¼, ½, ¾ или на полный угол ее открытия.

Схема программы этой задачи показана на рис. 2.5. Для составления программы этой задачи нужно установить курсор на позиции «Вход» в разделе меню «Цифровые» и, нажав левую клавишу мы-

20