Аппаратные и программные средства систем управления

Тип работы:
Курс лекций
Предмет:
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Иркутский государственный технический университет

Краткий конспект лекций

для студентов специальности «Металлорежущие станки и комплексы»

АППАРАТНЫЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Иркутск 2006

Обозначения, принятые по тексту

ОЗУ

Оперативное запоминающее устройство

ПЗУ

Постоянное запоминающее устройство

ППЗУ

Перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство

РОН

Регистр общего назначения

СК

Счётчик команд

ССП

Слово состояния процессора

СУ

Система управления

УПО

Устройство последовательного обмена

УС

— указатель стека;

srs

— операнд источника;

dst

— операнд приемника;

=

— разряд, устанавливается в «1» для байтовых операций и в «0» для операций со словами;

SS

— поле адресации операнда источника;

DD

— поле адресации операнда приемника;

х х х

— смещение (8 разрядов);

х х

— смещение (6 разрядов);

— становится равным;

— запись в стек;

— выборка из стека;

+

— состояние разряда изменяется в зависимости от результатов операции;

— состояние результата не изменяется;

0

— разряд очищается;

1

— разряд устанавливается в «1»;

N

— признак отрицательности результата;

Z

— признак равенства нулю результата;

V

— признак арифметического переполнения;

С

— признак переноса из старшего разряда;

(В)

— байтовая команда;

()

— содержимое ячейки;

Лекция 1. Предмет и задачи курса. Классификация систем управления (СУ) машиностроительным оборудованием

Признаки классификации:

— аппаратная база;

— закон управления;

— функциональные возможности.

Лекция 2. Архитектура типовой СУ на базе микропроцессорных комплектов фирм DEC и Motorola

Структурная схема типовой системы управления на базе микроЭВМ «Электроника 60М» представлена на рис. 1.

Рис. 1. Архитектура С У на базе микроЭВМ «Электроника 60М»

МикроЭВМ представляют собой систему функциональных блоков, связь между которыми реализуется через единый системный канал обмена информацией (системные шины). Связь между устройствами, подключенными к каналу, осуществляется по принципу «активный — пассивный». В любой момент времени только одно устройство является активным и управляет циклами обмена информацией в канале. Передача данных через канал выполняется по асинхронному принципу при помощи специальных сигналов синхронизации, т. е. на инициализирующий обмен данными от активного устройства должен поступить ответный сигнал от назначенного пассивного устройства. Канал позволяет адресоваться к 32К 16 разрядных слов или к 64К байт.

Процессор выполняет все необходимые операции по приему команд, их исполнению, по обработке внешних и внутренних прерываний программы, а также по управлению каналом. Формат параллельной обработки данных 16-разрядное слово или 1 байт. Процессор выполнен на основе БИС 1801ВМ1 и подключается к каналу через корректор сигналов управления канала.

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) предназначено для оперативного хранения данных и программ. Емкость ОЗУ 56 Кбайт (28 К слов), выполнено на основе микросхем К565РУЗ. ОЗУ динамического типа и требует периодической регенерации.

Постоянное запоминающее устройство предназначено для хранения следующих программ:

программа режима начального пуска микроЭВМ;

программа пультового режима работы;

программа начального загрузчика с накопителя на гибких магнитных дисках;

ПЗУ выполнено на основе интегральной схемы 1801РЕ1−000;

ППЗУ предназначено для хранения программ пользователя, позволяет осуществлять многократное программирование.

Устройство последовательного обмена (УПО) предназначен для связи микроЭВМ с внешними устройствами по асинхронному последовательному каналу ввода. УПО осуществляет обмен информацией с каналом микроЭВМ с помощью четырех регистров, может производить прерывание программы с выдачей адреса вектора прерывания, как от приемника, так и от передатчика, обеспечивает обмен с внешними устройствами. Связь с внешними устройствами (в данном случае — дисплеем) УПО осуществляет через узел оптронной развязки.

Лекция 3. Программное обеспечение типовой СУ. Система команд центрального процессора. Режимы адресации. Слово состояния процессора

Процесс ввода и отладки управляющих программ в системы управления (СУ), построенные на базе микроЭВМ «Электроника 60М» осуществляется при помощи системного программного обеспечения, основным ядром которого является монитор.

Монитор — программа, которая находится в ПЗУ СУ и начинает свою работу сразу после включения питания. Монитор обеспечивает чтение информации, содержащейся в регистрах общего назначения и в ячейках ОЗУ, ввод в них новой информации, запуск и пошаговую отладку прикладных программ. Команды монитора приведены в табл. 1.

Табл. 1

Имя команды

Назначение команды

/

< Ввод>

< ПС> - перевод строки

Ri, где i=0…7

G

P

Открыть ячейку или регистр общего назначения

Закрыть ячейку или регистр общего назначения

Закрыть текущую ячейку или регистр и открыть следующую

Закрыть текущую ячейку или регистр и открыть предыдущую

Регистр общего назначения

Запустить программу с выбранного адреса

Продолжить выполнение программы в пошаговом режиме

МЕТОДЫ ПРЯМОЙ АДРЕСАЦИИ

Адрес регистра общего назначения или ячейку ЭВМ можно указать в команде различными способами, в зависимости от формата команды. Микропроцессор ВМ1801 имеет три формата команд — безадресные (стековые), одноадресные, двухадресные. В безадресных командах код команды содержит код операции. В одноадресных и двухадресных командах содержится код операции, номер регистра общего назначения (РОН) и метод адресации. Прямой метод адресации имеет четыре режима. Команды микропроцессора могут быть записаны с помощью цифр (в кодах) и с помощью символического языка (Ассемблера). С увеличением длины программы трудно запоминать коды различных операций, поэтому намного легче писать программу на символическом языке, например, Ассемблере.

МЕТОДЫ КОСВЕННОЙ АДРЕСАЦИИ

В отличие от методов прямой адресации режим косвенной адресации в регистрах общего назначения содержит адрес адреса операнда

МЕТОДОВ АДРЕСАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЧЁТЧИКА КОМАНД

Седьмой регистр, называемый программным счетчиком команд (РС-Program Counter), содержит адрес очередной команды, подлежащей выборке. Когда центральный процессор использует счетчик команд при выборке слова из памяти, его содержимое автоматически увеличивается на два. Новое содержимое счетчика, является адресом следующей команды, которую необходимо выполнить. Счетчик команд может применяться во всех режимах адресации процессора, однако наиболее удобным являются следующие четыре режима: непосредственный, абсолютный, относительный и косвенно-относительный. Непосредственный режим адресации позволяет поместить операнд в ячейку памяти вслед за словом команды. Абсолютный режим адресации отличается тем, что адрес операнда является абсолютным адресом, т. е. остается постоянным независимо от места расположения программы в памяти. Адрес (адреса) располагается во втором и третьем словах команды.

Относительный режим адресации позволяет, когда программа располагается в различных местах памяти. Адрес операнда (операндов) фиксируется относительно счетчика команд и вычисляется как содержимое счетчика команд плюс индексное слово — смещение, которое следует за командным словом.

Косвенно-относительный режим адресации аналогичен относительной адресации, только сформированный адрес является указателем адреса операнда (операндов).

Номера и характеристика режимов адресации приведена в таблице 2.

Табл. 2. Методы адресации

Код адресации

Наименование

Символическая запись

Содержимое регистра

0R

Регистровый

R

В регистре содержится операнд

1R

Косвенно-регистровый

®

В регистре содержится адрес операнда

2R

Автоинкрементный

®+

В регистре содержится адрес операнда. После операции содержимое регистра увеличивается на 1 при работе с байтами и на 2 при работе со словами.

3R

Косвенно-автоинкрементный

@ ® +

В регистре содержится адрес адреса операнда. После операции содержимое регистра увеличивается на 2

4R

Автодекрементный

— ®

Содержимое регистра уменьшается на 1 или 2 (байт, слово) и является адресом операнда.

5R

Косвенно-автодекрементный

@ - ®

Содержимое регистра уменьшается на 2 и является адресом операнда.

6R

Индексный

А ®

Содержимое регистра +А является адресом операнда.

7R

Косвенно-индексный

@А®

Содержимое регистра +А является адресом адреса операнда.

27

Непосредственный

#A

Операнд находится в следующем слове после команды.

37

Абсолютный

@#A

Адрес операнда, А находится в следующем слове команды.

67

Относительный

А

Адрес операнда есть величина А, которая следует за командой, плюс содержимое счетчика команд.

77

Косвенно-относительный

Адрес адреса операнда есть величина А, которая следует за командой, плюс содержимое счетчика команд.

СЛОВО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОРА И КОМАНДЫ ВЕТВЛЕНИЯ

ССП содержится в регистре состояния процессора (РСП), формат которого представлен на рис. 2.

Рис. 2. Регистр состояния процессора

Разряды 0−3 (C, V, Z, N) определяют коды условий ветвления и содержат информацию о результате последней выполненной процессором команды. Кроме того, установка или очистка этих разрядов может быть непосредственно произведена соответствующими командами в программном или пультовом режиме командами терминала. Установка разрядов по результатам операции в состояние «1» выполняется в следующих случаях: Z — результат операции равен 0; V — в результате операции произошло арифметическое переполнение; C — в результате операции произошёл перенос из самого старшего разряда либо при сдвиге вправо или влево из самого старшего или младшего разряда была выдвинута «1»; N — результат операции отрицателен. Состояние разряда 4 (Т) устанавливается при выборке из стека нового содержимого РСП и затем используется в различных отладочных программах для такого режима выполнения отлаживаемой программы, когда выполнение интересующих пользователя команд вызывает прерывание этой программы и переход на программу связи с оператором. Разряды 5, 6, 7 определяют приоритет процессора, более подробно изучаются в лабораторной работе № 7.

Системное программное обеспечение «Электроники 60М» не даёт возможности пользователю непосредственно обращаться к РСП как к регистру общего назначения или к ячейке памяти. Для записи/чтения РСП существуют специальные одноадресные команды MTPS и MFPS. По команде MTPS восемь разрядов указанного операнда замещают содержимое ССП (кроме разряда Т). По команде MFPS восемь разрядов ССП пересылаются по указанному адресу.

Команды ветвления вызывают ветвление по адресу, являющемуся суммой смещения (умноженного на 2) и текущего содержимого счётчика команд (СК), если условие ветвления выполняется.

Смещение показывает, на сколько ячеек нужно перейти относительно текущего содержимого СК в ту или другую сторону. Так как слова имеют чётные адреса, то для получения истинного исполнительного адреса смещения необходимо умножить его на два перед прибавлением к СК, который всегда указывает на слово. Старший разряд смещения (7) является знаковым разрядом. Если он установлен, смещение отрицательное, ветвление происходит в сторону уменьшения адреса (в обратном направлении). Если в разряде 7 содержится 0, смещение положительное и ветвление происходит в сторону увеличения адресов (в прямом направлении).

Алгоритм работы всех команд условного ветвления (приложение 1) следующий: (СК)?(СК)+2ХХХ, при выполнении условия, (СК)? (СК)+2, если условие не выполняется.

Восьмиразрядное смещение позволяет производить ветвление в обратном направлении максимально на 200 слов от слова, на которое указывает текущее содержимое СК, и на 177 слов в прямом направлении.

Преодолеть это ограничение позволяет команда JMP — безусловный переход. Она обеспечивает возможность перехода на любую ячейку памяти с использованием всех режимов адресации, за исключением регистрового. При этом адрес перехода равен адресу операнда.

Лекция 4. Внешние устройства СУ. Программирование операций ввода-вывода. Режим прерывания

управление микропроцессорный программный контроллер

Каждое медленное внешнее устройство микроЭВМ «Электроника 60М» имеет два регистра — регистр состояния (РС) и регистр данных (РД). Типовая структура РС приводится на рис. 3.

Рис. 3. Структура РС

Разряд 06 — «Разрешение прерывания» — состояние разряда устанавливается ЦП для управления работой в режиме прерывания по готовности. Доступен Ц П по записи и чтению.

Разряд 07 — «Сделано», если ВУ является передатчиком информации в ЭВМ, — устанавливается схемой в состояние «1», если прием информации закончен и РД заполнен, обнуление разряда производится после считывания РД или сигналом канала магистрали Сброс; «Готов», если ВУ является приёмником информации из ЭВМ, — устанавливается в состояние «1», если РД свободен от информации, сбрасывается в нуль после загрузки РД и вновь устанавливается сразу после начала передачи. Доступен Ц П только по считыванию. Содержимое разряда устанавливается сигналом Сброс.

Разряд 15 — «Ошибка» — устанавливается в состояние «1», если ВУ не исправно.

Кроме перечисленных выше разрядов в РС могут находиться и другие значащие разряды, назначение которых зависит от типа конкретного ВУ.

ПРОГРАММИРОВАНИЕ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ ПО ОПРОСУ ГОТОВНОСТИ

Примеры простейших программ приведены в табл. 3−5.

Табл. 3

Язык Ассемблера

Адрес

Машинный код

M: TSTB @#177 560

BPL M

MOV @#177 562,R0

HALT

1000

1004

1006

1012

105 737 177 560

100 375

13 700 177 562

0

В табл.3 приведён пример ввода символа с клавиатуры.

Табл. 4

Язык Ассемблера

Адрес

Машинный код

M: TSTB @#177 564

BPL M

MOV R0,@#177 566

HALT

2000

2004

2006

2012

105 737 177 564

100 375

10 037 177 566

0

В табл.4 приведён пример вывода символа на экран.

Табл. 5

Язык Ассемблера

Адрес

Машинный код

M: TSTB @#177 560

BPL M

M1: TSTB @#177 564

BPL M1

MOV@#177 562,@#177 566

BR M

3000

3004

3006

3012

3014

3022

105 737 177 560

100 375

105 737 177 564

100 375

13 737 177 562 177 566

766

В табл.5 приведёна программа ввода символа с клавиатуры в «эхо-режиме».

СИСТЕМА ПРЕРЫВАНИЙ МИКРОЭВМ «ЭЛЕКТРОНИКА 60М»

Прерывание программы — это временное прекращение текущей программы и переход к выполнению программы обслуживания устройства, требующего прерывания. Каждое внешнее устройство, способное вызвать прерывание, должно иметь регистр состояния, содержащий разряд разрешения прерывания. Этот разряд должен быть программно установлен в состояние < 1>, если устройству разрешается прерывание программы. Кроме того, центральный процессор (ЦП) будет предоставлять прерывание и, следовательно, выполнять программу обслуживания устройства только в том случае, если уровень приоритета ЦП ниже, чем уровень приоритета внешнего устройства, требующего прерывания.

Каждое устройство, требующее прерывание, имеет программу обслуживания, вход в которую осуществляется автоматически с помощью вектора прерывания.

Для выполнения процесса внешнего прерывания, порожденного одним или несколькими устройствами ввода/вывода, должны быть предприняты следующие шаги.

1. Устройство ввода/вывода выставляет сигнал требования прерывания к ЦП.

2. Происходит проверка приоритетного ранга прерывания.

3. Если устройство имеет более высокий уровень приоритета, чем ЦП, то ЦП формирует сигнал «предоставление прерывания».

4. ЦП выполняет до конца текущую команду, проталкивает в стек содержимое регистра состояния процессора и счетчика команд.

5. Внешнее устройство выставляет на магистраль код вектора прерывания.

6. ЦП переходит к выполнению программы обслуживания устройства.

7. ЦП возвращается к главной программе, выталкивая назад из стека старое содержимое регистра состояния процессора и счетчика команд.

Адреса векторов прерывания некоторых устройств приведены в табл. 6.

Табл. 6. Вектора прерывания и приоритеты внешних устройств

Внешнее устройство

Адрес вектора

Приоритет

Клавиатура

Экран

Сетевой таймер

Печать

60

64

100

200

4

Лекция 5. СУ на базе программируемых контроллеров (ПК). Комплект ПК SIMATIC S7−300

В состав ПК Simatic S7−300 в общем случае входят:

Профильная шина (Rack);

Блок питания (PS 307);

Процессор CPU 314 c интерфейсным кабелем;

Сигнальные модули (SM);

Функциональные модули (FM);

Коммуникационный процессор (CP);

Соединитель (Simatic Top connect);

Интерфейсный модуль (IM);

Кабель шины ProfiBus;

Повторитель RS-485;

Программатор с пакетом программ (PG или PC);

Операционный дисплей (OP);

Модуль памяти (FEPROM).

Профильная шина (Rack) — является носителем модулей для S7−300 и служит для прокладки экрана, проводов и крепления в стойках в цехах.

Блок питания (PS 307) - преобразует напряжение сети (AC 120/220В) в рабочее напряжение (DC 24В) для питания модулей S7−300, а также для электропитания цепей нагрузки сигнальных модулей.

CPU 314 — центральное процессорное устройство. Исполняет программу пользователя; даёт питание 5 В на расположенную с задней стороны модулей шину S7−300; при помощи интерфейса MPI обменивается информацией с другими абонентами сети MPI. Оно может быть разных моделей и выступать в качестве ведущего или ведомого устройства: CPU — 312/312IFM/313/314/315/315−2DP.

Сигнальные модули (SM) — адаптируют различные уровни технологического сигнала к требованиям контроллера S7−300.

SM — 321/322/323 — модули цифрового ввода (вывода).

SM — 331/332/334 — модули аналогового ввода (вывода).

SM — 374 — имитаторный модуль (для отладки и теста программ).

Функциональные модули (FM) — автономно работающие модули для критичных ко времени и требующих много памяти задач обработки сигнала процесса (задачи позиционирования и регулирования).

Коммуникационный процессор (CP) — разгружает CPU от задач, связанных с коммуникациями по внешней шине ProfyBus и других.

Соединитель (Simatic Top connect) — для электромонтажа имитаторного и сигнальных модулей на профильной шине (Rack).

Интерфейсный модуль (IM) — соединяет отдельные ряды друг с другом, если не хватает длины профильной шины (Rack).

IM — 360/361/365 — интерфейсные модули.

Кабель шины ProfiBus — соединяет пользователей подсети MPI или ProfiBus друг с другом.

Повторитель RS-485 — для усиления сигналов в подсети MPI или ProfiBus, если длина кабеля превышает предельно допустимую.

Программатор с пакетом программ (PG или PC) — для конфигурирования, параметризации, программирования и тестирования.

Операционный дисплей (OP) — включается в сеть ProfiBus и позволяет без участия PG контролировать технологический процесс, корректировать и исправлять непредвиденные ошибки непосредственно на месте рядом с технологическим оборудованием. OP — ½/3 — операционные дисплеи

Модуль памяти (FEPROM) — для расширения рабочей памяти CPU. В нём хранится прикладная программа, параметры для CPU, параметры, определяющие поведение модулей. Устанавливается в слот корпуса CPU.

Все перечисленные компоненты имеют статус: минимально необходимые для работы или дополнительные функциональные.

ПОСТРОЕНИЕ КОНТРОЛЛЕРА SIMATIC S7−300

Самый простой вариант конфигурации контроллера это: PG, один CPU, интерфейсный кабель PG-CPU, несколько сигнальных модулей, блок питания (всё это установлено на одной профильной шине). Такая минимальная конфигурация позволяет составлять программы, отлаживать их, и с помощью набора имеющихся модулей управлять каким-либо технологическим процессом (в пределах их возможности). Для расширения числа объектов управления, если не хватает модулей, установленных на одной шине, предусмотрена сеть в пределах одного предприятия — MPI (Multi Point Interface — многоточечный интерфейс). К этой шине через интерфейсный модуль подключаются дополнительные профильные шины. Их максимальное количество зависит от типа установленного процессора, самого интерфейсного модуля и мощности блока питания. При расширении производственной мощности, при потребности к повышенной производительности и связи между отдельными процессорами в общей технологической цепи обмена информацией есть возможность подключения к этой сети дополнительных процессорных блоков. При значительных расстояниях ставят повторители.

Цифровые, аналоговые и интеллектуальные модули, а также широкий спектр полевых устройств (привода, вентили и т. п.), могут быть удалены от контроллера на расстояние до 23 км. Модули и полевые устройства при этом соединяются с системой автоматизации через полевую шину ProfiBus-DP, и обращение к ним происходит как к централизованной периферии. Каждый абонент в сети (любое устройство) имеет свой адрес, который присваивается программатором. Одним абонентам присваиваются высшие адреса, а остальным — простые в роли Slave-устройств.

БЛОК ПИТАНИЯ PS 307, 2А

Осуществляет питание всего контроллера напряжением 24 В при токе 2А. Представляет собой высокочастотный преобразователь переменного напряжения сети в постоянное. Сначала напряжение сети выпрямляется, затем сглаживается LC-фильтром и затем подаётся на преобразователь. В состав его входят микросхемный (транзисторный или тиристорный) ключ и высокочастотный трансформатор. При его работе ключи по очереди с высокой частотой переключают первичные обмотки трансформатора, при этом во вторичной обмотке возникает переменная ЭДС, которая выпрямляется и сглаживается. После стабилизации на выходе получаем постоянное напряжение 24 вольта.

Такая двойная стабилизация и высокочастотное преобразование позволяют устранить сетевые помехи, повысить надёжность и КПД БП.

Внутри находятся предохранители по сети и по выходному напряжению.

Внешний вид блока приведён на рисунке 4.

Рис 4. Блок питания

ПРОЦЕССОР CPU 314

Характеристика:

рабочая память — 24Кб, (8 разрядов)

загрузочная память — 40Кб (расширяется до 512Кб)

скорость — 0. 3мс на 1000 двоичных команд

цифровые входы/выходы — 512

аналоговые входы/выходы — 64

отображение процесса (I/O) — 128 байт

адресное пространство — фиксировано

меркеры — 2048

счётчики — 64

таймеры — 128 макс.

тактовые меркеры — 8(1 байт)

локальные данные — 1536 байт (256 на класс приоритета)

количество блоков (макс.) — OB, FB, FC, DB, SFC, SFB 13, 128, 128, 127, 48, 7

часы — аппаратные, питание от батареи

счётчик рабочего времени — 1

интерфейс MPI: скорость — 187.5 Кбод;

расстояния — без повторителя 50 м

2 повторителя 1100 м

10 повторителей 9100 м

прерывания оборудования — по времени, циклические, по ошибке

максимальная конфигурация — 32 модуля на 4х носителях

питание — 24 В, 0. 7А на холостом ходу

Процессор имеет 4 режима работы (одинаковые для всех CPU) переключаемые ключом на передней панели CPU.

Режимы:

RUN-P — CPU обрабатывает прикладную программу, ключ нельзя вынуть, программы могут считываться из CPU и записываться в него.

RUN — CPU обрабатывает прикладную программу, ключ можно вынуть (защита режима работы), программы могут быть считаны, но не могут быть изменены.

STOP — CPU не обрабатывает программу, ключ может быть вынут, можно писать и считывать программу из CPU.

MRES - общее стирание памяти (кроме реманентной).

На передней панели ряд индикаторов режимов работы CPU:

SF (красный) — светится при сбоях аппаратуры

BATF (красный) — светится если неисправна батарея

DC5V (зелёный) — питание 5 В на внутренней шине S7−300 в порядке

FRCE (желтый) — резерв

RUN (зелёный) — мигает при запуске и светится при работе

STOP (жёлтый) — процессор в режиме 'STOP'. Если мигает, то CPU требует стирания.

Внешний вид процессорного модуля с описанием передней панели показан на рис. 5.

Рис. 5. Центральный процессор CPU 314

Работает CPU как процессор обыкновенной ЭВМ, но внешними устройствами для него являются модули ввода/вывода, к которым он обращается в процессе работы программы по заданному алгоритму. Рис. 2. Процессор.

ИМИТАТОРНЫЙ МОДУЛЬ SM 374

Позволяет в условиях отладки программы без подключения к технологическому оборудованию проверить правильность и корректность работы контроллера, имитируя другие работающие блоки, для чего необходимо конфигурировать его соответствующим образом.

Характеристика:

питание — 5 В по внутренней шине, при токе 0. 08А

входы — 8 или 16

выходы — 8 или 16

входы/выходы — 8 входов и 8 выходов устанавливаются переключателем на корпусе (рис. 3).

Имитаторный модуль работает без подключения к нему каких либо устройств. Он может работать в 3-х режимах:

16 входов — имитация 16-и входового цифрового модуля. Переключатели имитируют входные сигналы (0 или 1);

16 выходов — имитация 16-и выходного модуля, наличие сигнала на выходе индицируется соответствующим светодиодом на передней панели модуля (светится = 1, погашен = 0);

8 входов/ 8 выходов — верхние 8 индикаторов работают как выходные (их выключатели неактивны), а нижние выключатели — как 8 входных данных (их индикаторы показывают наличие сигнала на входе).

Номера элементов соответствуют разрядам байта, получаемого или выдаваемого в коммутационный порт модуля.

Внешний вид модуля показан на рис. 6.

Рис. 6. Имитаторный модуль

МОДУЛЬ ЦИФРОВОГО ВВОДА SM 321

Этот модуль предназначен для подключения к нему датчиков технологического оборудования и цепей сигналов управления.

Характеристика:

питание — 5 В по внутренней шине, 0. 025А

24 В по внешней шине, 0. 025А

входы — 16

входные уровни — '0' = от -3 В до +7В

'1' = от +14 В до +30 В, ток 7мА

защита входов — оптронная с питанием от 24В

крепление проводов — на фронтштекере винтами

длина проводов — в экране 1000 м, без экрана 600 м.

Электрическая принципиальная схема модуля и схема входа представлена на рис. 7.

Рис. 7. Модуль цифрового ввода

Работает модуль следующим образом: при подачи на вход (ключ К) сигнала «1», резисторный делитель R1 и R2 уменьшает его значение с 24 В до 3 В и он поступает на светодиод VD2 и транзисторный оптрон Т1. Диоды начинают светиться. VD2 находится на корпусе модуля, и по нему мы судим о наличии входного сигнала, а диод в оптроне своей ЭДС открывает транзистор и уже с него сигнал уходит во внутреннюю шину модуля. Диоды VD1, VD3 и VD4 защищают вход от неправильной подачи питания Е и от отрицательного напряжения на входе.

Крепёжные винты необходимы для крепления проводов с входными сигналами. Винты находятся на съёмном фронтштекере. Такая его конструкция облегчает подвод проводов и их крепление.

МОДУЛЬ РЕЛЕЙНОГО ВЫВОДА SM 322

Выходной сигнал формируется замыканием контактов реле, к которым подведено какое-либо напряжение. Реле выступает в качестве ключа для подачи питания в управляемую схему. Характеристика модуля:

питание — 5 В по внутренней шине, 0. 04А

24 В по внешней шине, 0. 11А

выходы — 8

выходные уровни — переменный или постоянный ток 230В/2А,

защита выходов — оптронная с питанием от 24 В реле.

Рис. 8. Модуль релейного вывода

Работа модуля: при поступлении сигнала от CPU в модуль начинает работать оптрон. Транзистор Т1 открывается и подаёт питание на реле Р1 и на индикаторный светодиод VD2. Они включаются от напряжения Е 24 В. Если светодиод светится на модуле, значит, сигнал прошел на выход. Контакт реле Р1 замыкается и подаёт питание Ер на реле Р2. Силовое реле Р2 шунтировано бареттером U. Диод VD1 защищает от неправильного подключения питания. Конденсатор С гасит просадку напряжения при включении реле Р1 и является фильтром питания для него. Резистор R1 задаёт рабочий ток индикаторному светодиоду.

МОДУЛЬ АНАЛОГОВОГО ВВОДА SM331

Для анализа линейно-изменяемой величины (t, U, I) предназначены модули аналогового ввода. Они позволяют в любой момент времени снять параметры сигнала и, преобразовав его в цифровой вид передать его управляющей программе.

Характеристика:

питание — 5 В по внутренней шине, 0. 06А

24 В по внешней шине, 0. 08А

входы — 2 по 12 бит, отдельно входы по току и по напряжению на каждый из двух.

входные уровни:

по напряжению — 80мв/ 10 МОм

250мв/10 МОм

500мв/10 МОм

1в/10 МОм

2. 5в/100 МОм

5в/100 МОм

1 bit 5v

10в/100 Мом

по току — 10ма/25 Ом

3. 2ма/25 Ом

20ма/25 Ом

0 bit 20ма

4 bit 20ма

Диапазоны работы переключаются на боковой (скрытой) стороне модуля и в процессе работы неизменны. Программно диапазон меняется в конфигурации модуля через «Simatic Manager — HW Config».

защита — повторитель, потенциальная развязка

длина кабеля — 200 м (50м при U=80мв)

погрешность преобразования — 1% потенциальный,

0. 8% токовый

температурный дрейф — 0. 08%

прерывания — не обслуживается

Внешний вид модуля и схема подключения показаны на рис. 9.

Рис. 9. Модуль аналогового ввода

Лекция 6. Программное обеспечение ПК. Программная оболочка STEP5. Создание проекта

Войти в систему можно через программу менеджера — Simatic Manager S7. SIMATIC Manager — графическая платформа для всех приложений STEP 7.

Из него можно войти во все приложения системы: создать новый проект, сконфигурировать модули и начать программирование контроллера. В каждое приложение можно войти отдельно через кнопку «Пуск», выбрать вверху всплывшего меню пункт «Simatic» и в новом всплывшем меню можно выбрать необходимую программу. Войти в окошко «CPU314», двойным щелчком левой кнопки мыши открыть файл OB1. Появится пример программы. Выбрать в верхнем меню пункт «PLC» и его верхнюю команду «Download». При этом сам контроллер должен находится во включенном состоянии и процессор в состоянии «STOP». После выполнения этой функции перевести ключ процессора в положение «RUN».

Лекция 7. Языки программирования ПК. Релейно-контактный язык KOP. Язык Ассемблера AWL. Типы данных. Режимы адресации

LAD (Ladder Diagram) используется как обозначение контактного плана. LAD — это графический язык программирования. Синтаксис операторов языка похож на коммутационную электрическую схему, с которой начиналась кибернетика. LAD позволяет легко проследить поток сигналов в цепях между токовыми шинами через входы, выходы и прямоугольники операций. LAD предоставляет в распоряжение пользователя все элементы, которые требуются для создания полноценной прикладной программы. LAD имеет мощный набор команд. К нему относятся различные основные и второстепенные операции с обширной палитрой операндов и их адресацией. Применяемые функции и функциональные блоки позволяют синтезировать в интерактивном редакторе, как прозрачные линейные программы, так и эффективные структурированные многоблочные комплексы программ.

Компоненты языка LAD — встроенная составная часть базового программного обеспечения STEP 7.

Прикладная программа состоит из кодовых блоков и блоков данных. К кодовым блокам относятся все блоки с операторной частью, в частности организационные блоки, функциональные блоки и функции (стандартные и оригинальные).

Организационные блоки (ОВ) представляют собой мост между операционной системой и прикладной программой, количество ОВ может быть один или несколько в зависимости от решаемой задачи. В простейшем случае организационные блоки предназначаются для:

— запуска чего-либо (ОВ 100, ОВ 101);

— размещения главной циклической программы (ОВ 1);

— обработки ошибок (ОВ 80… ОВ 87) в том случае, если процессор контроллера S7 не должен переходить в режим останова (прерывания процесса).

Кроме того, имеются также организационные блоки для обработки прерывания CPU или процесса. Какие задания соответствуют каждому организационному блоку можно узнать в справочной литературе по контроллеру SIMATIC S7.

Функциональные блоки (FB) — кодовые блоки «с памятью». В качестве памяти служит соответствующий функциональному блоку экземпляр блока данных, в котором хранятся фактические (числовые) параметры и статические данные функционального блока.

Функции (FC) — кодовый блок «без памяти». Выходные параметры после обработки в FC содержат в себе расчетные значения функции, которые при выходе из программы не сохраняются.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой