метод_к лаб раб по ПРССУ-от Егорова (методическое обеспечение от аспиранта Егорова Дмитрия Владиславовича)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Московский государственный технический университет «МАМИ»

Кафедра «Автоматика и микропроцессоры»

Одобрено методической комиссией факультета «Автоматизация и управление»

Веденов В.М.

Сиротский А.А.

Системы автоматического программного управления технологическим оборудованием и промышленными роботами

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ для выполнения лабораторных работ и изучения курса «Системы автоматического управления» для студентов седьмого семестра.

Москва 2000

Веденов В.М., д.т.н., профессор, Сиротский А.А.

С. 65, Рис. 21, Таблиц 16, Библ. 6, МАМИ, 2000 г.

В пособии в доступной форме представлен основной теоретический материал по курсу «Системы автоматического управления», раздел «системы программного автоматического управления», знание которого необходимо для успешного самостоятельного решения теоретических и лабораторных задач студентами дневного и вечернего отделения факультета «АиУ».

Освещаются вопросы автоматизации технологических процессов внедрением систем автоматического программного управления на основе микроконтроллера типа МКП-1.

В данном пособии рассматриваются принципы программного управления станками и роботами, способы задания программного управления, составления алгоритмов и циклограмм. Полностью представлена система команд программируемого микроконтроллера типа МКП-1, рассмотрены вопросы написания программ для микроконтроллера, работающего в составе систем автоматического управления.

Материал изложен последовательно по степени усложнения, таким образом, чтобы у изучающего при изучении каждой темы максимально полно формировалась картина восприятия, а последующий материал гармонично дополнял и углублял постепенно осваиваемые знания.

Кроме того, последовательность расположения тем в данном пособии полностью соответствует параллельным методическим указаниям [1] с практическими лабораторными заданиями и упражнениями.

© Московский государственный технический университет «МАМИ»

2000 г.

ВВЕДЕНИЕ

Данный раздел курса «Системы автоматического управления» изучает основы построения систем автоматического программного управления промышленным технологическим оборудованием и принципы задания программного управления.

Рассматриваются вопросы автоматизации технологических процессов, внедрения электронных и автоматических систем в управление операциями технологического процесса, способы объединения в систему станков, роботов и другого оборудования, а также изучаются принципы задания программного управления для различных видов технологических процессов и различного по назначению и принципу действия станочного оборудования.

На примере микроконтроллера программируемого типа МКП-1 рассматривается система команд языка программирования роботов, методика составление циклограмм, алгоритмов и программ для автоматического программного управления производственным процессом.

1. Краткие сведения о микроконтроллере МКП-1.

Программируемый микроконтроллер типа МКП-1 предназначен для циклового двухпозиционного программного управления манипуляторами и промышленным технологическим оборудованием.

Областью наиболее эффективного применения микроконтроллера МКП-1 является управление робототехническими комплексами и автоматическими линиями при автоматизации и технологических процессов в условиях серийного и мелкосерийного производства, когда требуется развитое программно-логическое управление, оперативная смена управляющих программ и когда использование стандартных средств вычислительной техники экономически нецелесообразно ввиду их высокой стоимости и сложности.

Ввод и отладка программ в микроконтроллер, а так же управление режимами работы осуществляется с клавиатуры встроенного пульта управления, состоящей из 17 клавиш, одна из которых, обозначенная буквой «Р», является клавишей режима работы, а остальные клавиши – от «0» до «F» - информационные, предназначенные для ввода кодов в шестнадцатеричной системе счисления.

Вся информация вводится с клавиатуры и выводится на встроенный однострочный цифровой дисплей в шестнадцатеричной системе счисления.

На лицевой панели модуля процессора микроконтроллера находится кнопка «СБРОС», при нажатии которой осуществляется установка внутренних устройств микроконтроллера в исходное состояние.

Питание микроконтроллера осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 вольт, однако, ввиду необходимости сохранения рабочих программ в памяти микроконтроллера в выключенном состоянии, предусмотрена установка элементов питания типа А316, которые обеспечивают сохранение информации в памяти при выключении основного источника питания.

В каждый текущий момент времени микроконтроллер может находиться в одном из пяти возможных режимов работы:

• автоматическом (А),

• ручном (Р),

• шаговом (Ш),

• ввода программы (ВП),

• просмотра программы (ПП).

На передней панели микроконтроллера имеются красные светодиодные индикаторы А, Р, Ш, ВП, и ПП, которые отображают текущий режим работы. Поскольку в каждый момент времени микроконтроллер может находиться в одном из пяти возможных режимов работы, то в каждый момент времени должен гореть один из пяти светодиодов.

Непосредственно после включения питания микроконтроллера автоматически устанавливается ручной режим работы.

2. Распределение информации на дисплее.

Дисплей микроконтроллера представляет собой линейную цифровую панель на восемь знакомест, общий вид которой представлен на рис. 1.

0…7 – разряды знакомест на дисплее, БА – поле базового адреса, СК – поле счетчика команд, КОП – поле кода операции, ОП – поле операнда.

3. Режимы работы микроконтроллера МКП-1.

3.1 Ручной режим работы.

Ручной режим работы обеспечивает возможность выполнения команды сразу после её ввода с клавиатуры пульта управления без запоминания кода этой команды в энергонезависимом запоминающем устройстве (ЭНЗУ) микроконтроллера. Это дает возможность реализовать оперативную отладку и настройку управляемого оборудования, проверять работу отдельных команд и проводить вспомогательные контрольные операции, в том числе по проверке работы микроконтроллера.

Для включения ручного режима работы необходимо нажать клавишу режима работы «Р», и, не отпуская её, нажать клавишу «1». После этого микроконтроллер перейдет в ручной режим работы и загорится светодиодный индикатор «Р». Дисплей должен быть погашен.

При нажатии кнопки «СБР» микроконтроллер также переходит в ручной режим работы.

После перехода микроконтроллера в ручной режим работы можно осуществлять ввод кода команды.

Для ввода команды необходимо последовательно нажать четыре цифровые клавиши, символически обозначающие код команды. Вводимая команда размещается на дисплее на знакоместах с 0 по 3, таким образом можно проконтролировать визуально правильность набора команды. В процессе ввода команды должен гореть индикатор «ОЖ», показывающий, что микроконтроллер находится в состоянии ожидания ввода с клавиатуры.

В случае неправильного введения кода команды для отмены неверно введенной информации следует заново включить текущий режим работы (при вводе команды в ручном режиме работы и совершении ошибки, для сброса неверно введенной информации необходимо заново включить ручной режим работы).

По окончании ввода команды необходимо убедиться в правильности ввода, а затем запустить команду на исполнение, для чего следует нажать любую информационную клавишу на клавиатуре микроконтроллера.

После окончания работы команды дисплей снова погаснет.

3.2. Ввод программы.

Режим ввода программы используется для записи в энергонезависимое ОЗУ кодов команд управляющей программы, вводимых с клавиатуры.

Для включения режима ввода программы необходимо нажать клавишу режима работы «Р», и, не отпуская её, нажать клавишу «3». После этого микроконтроллер перейдет в режима ввода программы и загорится светодиодный индикатор «ВП», а на дисплее появляются значения регистров базового адреса (БА) и счетчика команд (СК). Остальные зоны дисплея должны быть погашены.

После этого микроконтроллер готов к принятию кода команды. В случае ошибки при вводе следует ещё раз включить режим ввода программы и повторить ввод кода команды. При повторном включении текущего режима работы значения базового адреса и счетчика команд не изменяются, и предыдущая введенная информация не теряется.

Убедившись в правильности набора текущей команды, необходимо нажать любую информационную клавишу на клавиатуре, при этом код текущей команды записывается в ЭНЗУ по адресу, определяемому значениями регистров БА и СК.

После записи в ЭНЗУ очередной команды, значение СК автоматически увеличивается на единицу и выводится на дисплей в соответствующей зоне. Остальные зоны дисплея погашены, и микроконтроллер находится в ожидании ввода очередного кода следующей команды.

3.3. Просмотр программы.

Режим просмотра программы позволяет визуально просмотреть содержимое ЭНЗУ и находящуюся там управляющую программу. Возможен последовательный просмотр кодов команд как в направлении увеличения, так и в направлении уменьшения адресов (значения СК). Таким образом, существует два режима просмотра: в сторону увеличения адресов и в сторону их уменьшения.

Для включения режима просмотра программы в сторону увеличения адресов, требуется нажать клавишу режима работы «Р», и, не отпуская её, нажать клавишу «4».

Для включения режима просмотра программы в сторону уменьшения адресов, требуется нажать клавишу режима работы «Р», и, не отпуская её, нажать клавишу «5».

При включении любого вида просмотра должен загореться светодиодный индикатор «ПП», показывающий, что микроконтроллер перешёл в режим просмотра программы, а на дисплее в зоне адреса отображаются значения БА и СК, а в зонах кода операции и операнда (КОП и ОП) отображается содержимое ячеек памяти по данному адресу, т.е. команда, находящаяся по данному адресу в ЭНЗУ.

Для перехода к просмотру следующей команды следует нажать любую информационную клавишу, при этом значение СК увеличится на единицу, если просмотр идет в сторону увеличения адресов, и уменьшится на единицу, если просмотр идет в сторону уменьшения адресов, а на дисплей будет выведено вместе со значениями БА и СК код следующей команды.

3.4. Шаговый (пошаговый) режим.

Шаговый (пошаговый) режим предназначен для трассировочного выполнения программы. В этом режиме происходит выполнение записанной в ЭНЗУ программы по одной команде с остановкой после выполнения очередной команды.

Для включения шагового режима необходимо нажать клавишу режима работы «Р», и, не отпуская её, нажать клавишу «2». При этом должен загореться светодиодный индикатор «Ш», показывающий, что микроконтроллер перешёл в режим шагового исполнения программы, а на дисплее должны отобразиться значения БА, СК и код команды, содержащийся в ЭНЗУ по текущему адресу.

Для исполнения команды необходимо нажать любую информационную клавишу, после чего команда будет выполнена, значение СК автоматически увеличится на единицу, и на дисплей опять будут выведены значения БА, СК и код команды, содержащийся в ЭНЗУ по следующему адресу.

3.5. Автоматический режим.

Автоматический режим является основным режимом, предназначенным для управления технологическим оборудованием в соответствии с алгоритмом, реализованным в виде управляющей программы, записанной в ЭНЗУ.

Для включения автоматического режима необходимо нажать клавишу режима работы «Р», и, не отпуская её, нажать клавишу «0». При этом должен загореться светодиодный индикатор «А», показывающий, что микроконтроллер перешёл в режим автоматического исполнения программы, а дисплей микроконтроллера должен быть погашен, за исключением тех случаев, когда вывод информации на дисплей предусмотрен в самой управляющей программе.

В автоматическом режиме микроконтроллер начинает последовательно выполнять программу, начиная с команды, расположенной в ЭНЗУ по текущему адресу.

Для останова автоматического выполнения программы и выхода из автоматического режима необходимо и достаточно переключить микроконтроллер в любой другой режим работы. При этом микроконтроллер закончит выполнение текущей команды программы, находящейся в стадии исполнения, увеличит значение СК на единицу, прервет выполнение программы и перейдет в нужный режим.

При повторном включении автоматического режима микроконтроллер продолжит исполнение программы, начиная с точки останова, т.е. с команды, находящейся в текущей ячейке памяти, определяемой значениями БА и СК.

Предусмотренный программный останов выполнения программы в требуемом месте можно осуществить, используя в программе команду «СТОП». В этом случае для дальнейшего запуска на исполнение управляющей программы с места останова достаточно нажать любую информационную клавишу.

В автоматическом режиме ввод информации с клавиатуры невозможен, микроконтроллер реагирует только на изменение режима работы.