Часть1 (1028410), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Это часто приводит к терминологическим проблемам. Так, в среде программирования CoDeSys, построенной в соответствии с международным стандартом МЭК 61131-3 рассмотренный нами квант определен какзадача. Задача имеет название, приоритет и тип. Тип определяет условие вызова задачи наисполнение. Тип задачи cyclic определяет ее как синхроквант, тип triggered by external event –как интерквант.ДиспетчерВ некоторых системах кванты, запускаемыепроцессоввнешними событиями, разделяют на экстракванты,Внешнеезапускаемые по возникновению прерывания, не ожиЭкстраквантсобытиедая завершения выполняемого кванта, и обычныеНа исполнениеинтеркванты, которые ставятся в очередь диспетчером процессов с установленным приоритетом и заОператорпускаются в порядке очереди.
Рис. 1. 23 иллюстрируСинхроквантпрограммыет способы запуска синхро, интер и экстраквантов наисполнение.КвантШирокое использование экстраквантов приВнешнееразработке управляющих программ снижает предскаИнтерквантсобытиезуемость их поведения и вероятность успешного ибыстрого восстановления управляющей программыпри программных сбоях. Повышается и трудоемкостьРис. 1.
23.отладки программного обеспечения.Если разбивать код управляющей программы на достаточно короткие кванты (околомиллисекунды), задержка реакции на запуск интеркванта будет также в этих пределах, чеговполне достаточно для большинства ситуаций в технологическом оборудовании, поэтомуэкстракванты используют обычно в чрезвычайных аварийных ситуациях, например, при обнаружении пропадания питания на микроконтроллере. Мы при рассмотрении супервизорныхсхем рассмотрим реакцию на такие ситуации.Внутри квантов пользователя содержатся основные элементарные утилиты взаимодействия с объектом по выявлению его состояния:ДК – дискретный контроль состояния элементов объекта;АК - аналоговый контроль состояния элементов объекта.35Либо утилиты по изменению состояния объекта управления:ДУ – дискретное управление элементами объекта (включить или выключить привод, клапан и т.п.);АУ – аналоговое управление элементами объекта (подать управляющее напряжениезаданной величины на регулятор нагревателя, на блок управления двигателем постоянноготока или управления асинхронным трехфазным двигателем и т.п.).Через операции ДУ, ДК, АУ и АК и осуществляется взаимодействие системы управления и управляемого объекта.
Они и являются интерфейсом, между ними. Определимся, чтоже такое операции контроля и управления, события или действия? Начало, либо конец операции – событие, сама операция – действие. Так, операция аналогового контроля, когда микроконтроллер получает дискретный код контролируемого аналогового сигнала объекта, проводится с помощью аналогово-цифрового преобразователя (АЦП).
Длится она заметное время, около 10 мкс. Здесь будет два события, начало преобразования «старт АЦП», оно инициирует процесс преобразования, а после его завершения произойдет событие «конец преобразования» и результат будет считан в программе управления.Операции дискретного контроля ДК бывают с программной и аппаратной инициализацией. При программной инициализации контроль проводится по инициативе программногообеспечения. При аппаратной инициализации изменение состояния объекта контроля фиксируется через прерывания. Тогда событие, заключающееся в изменении его состояния, становится системным. Оно сможет запустить интерквант, в теле которого можно будет описатьреакцию на это событие.Для проведения операций дискретного контроля и управления микроконтроллер имеет всвоем составе специальные регистры (рис. 1.24).
Эти регистры входят обычно в состав платустройства связи с объектом (УСО, см. рис. 1.15). Входы регистров дискретного контроля RG1подсоединены к сигналам объекта ДК, а выходы «Q» программно доступны для операций чтения через шину микроконтроллера. Уровень сигнала на линии ДК1 определяет содержимое нуШина микроконтроллера левого бита регистра контроля и т.д.Если мы хотим реализовать дискретный контроль с аппаратной инициаD RG2 QD RG1 Qлизацией, линии ДК подсоединяют коДУ1ДК10000входам прерывания.
Поскольку линийДУ2ДК2111122ДК3ДУ3 прерывания мало, обычно линии ДК с ап223333ДУ4 паратной инициализацией подают на вхоДК44444ды логической ячейки «И», а уже выход5555этой ячейки присоединяют к входу линии66667777прерывания. Тогда, если хотя бы на одCCной линии ДК появится низкий уровень,OEOEвозникнет прерывание. В подпрограммеобработки этого прерывания, можно будет определить, по какой из линий ДКРис. 1. 24оно инициализировано. Это можно сделать, анализируя содержимое регистров дискретного контроля.Входы регистров дискретного управления RG2, наоборот, подсоединены к шине микроконтроллера, а выходы формируют сигналы дискретного управления ДУ. Содержимое нулевогобита определяет уровень сигнала на линии ДУ1 и т.д.
По сигналу синхронизации С информациясо входа переписывается внутрь регистра, а по сигналу ОЕ (Output Enable) передается из регистра на его выводы. Подробнее работу и устройство регистров можно посмотреть в гл.2.4. Регистры имеют определенные адреса, из курса информатики вы знаете, что даже в языках высокогоуровня есть возможность задавать аппаратные переменные, т.е.
переменные, имеющие заданный36адрес в пространстве памяти. Эти переменные и будут программно использоваться для обращения к элементам объекта управления.Для проведения операций дискретного контроля в управляющей программе нужноуметь считывать содержимое отдельных битов, а в языках высокого уровня обычно оперируют с машинным словом, совокупностью битов.
Следует отметить, что в ассемблере современных микроконтроллеров (микропроцессоров, ориентированных на задачи управления)есть команды манипулирования отдельными битами его выходных портов. В третьей главемы будем знакомиться с такими типовыми микроконтроллерами семейства MCS-51.
Есликоманд манипулирования с отдельными битами нет, используют приемы маскирования.Например, мы хотим узнать в нуле или единице сигнал ДК2 (рис. 1.24)? Операция логического «И» содержимого регистра RG1 с маской, значение которой в двоичным коде равно 00000010, даст нулевой результат, если в первом бите RG1 содержится ноль. Иначе, в рассматриваемом бите - единица.Для того, чтобы узнать, не поменялся ли хотя бы один бит регистра дискретного контроля, используют операцию «исключающее ИЛИ».
Ее нулевой результат с прошлым значением указывает на то, что изменений не было. Иначе, в изменившихся по сравнению с прошлым моментом контроля битах будут установлены единицы.Для того, чтобы установить какой либо бит, не изменив содержимое остальных, используют «ИЛИ» регистра дискретного управления и маски. Например, чтобы установитьтретий бит RG2 (рис. 1. 24), необходимо переписать в регистр результат логического «ИЛИ»его прошлого содержимого с маской 00001000. Для того, чтобы сбросить этот бит (записать внего нуль), следует переписать в регистр результат логического «И» прошлого содержимогоэтого регистра с маской 11110111.Для проведения операций аналогового контроля и управления необходимы аналоговоцифровые и цифро-аналоговые преобразователи. Их мы будем изучать в главе 2.5.В приведенном нами ранее примере кванта оператор «Tf:=control(Тemp); {измеритьфактическую по каналу,}» задает операцию аналогового контроля АК.
Оператор «regulir(Up,nagr); { выдать значение Up по каналу nagr}» задает операцию аналогового управления АУ.При этом микроконтроллер может выдать аналоговый управляющий сигнал на некоторый регулятор мощности, который сформирует адекватный этому сигналу энергетический поток напривод.Можно сформировать энергетический поток требуемой мощности и с помощью команд дискретного управления ДУ. Это делается с помощью фазоимпульсного или широтноимпульсного управления мощностью, которое рассмотрено в разделе 2.1. «Дискретные электронные компоненты САУ».Использование описанного процессного подхода к программированию систем управленияпозволяет существенно упростить программирование и отладку программного обеспечения(ПО), повышает его переносимость с объекта на объект.***Графическая иллюстрация введенных нами понятий об организации пользовательского программного обеспечения САУ приведено на рис.
1.25.Коротко связь введенных нами понятий об организации программного обеспеченияможно сформулировать так.Функция описывает не конкретные действия, а их цель, вне зависимости от способареализации. Существует три класса функций управления технологическим оборудованием.Основная целевая функция или функции определяет цели технологического процесса,например, откачка, обезгаживание оболочки и арматуры и активировка катода кинескопа.Или диффузионная сварка заготовок. Для более точного определения функция требует чи-37потокиОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯсловых параметров, например, допустимое натекание через сварной шов или остаточное давление в кинескопе, ток электронного луча и т.п.Функция «1» включает в себя и требует для своей реализации проведения ряда процессов «А», «В» и т.д.
Каждый процесс состоит из ряда потоков, объединенной общей физической природой. Например, процессы откачки иобезгаживания тесно связаны между собой, поФУНКЦИЯ "1"скольку вместе формируют давление в оболочкекинескопа и имеют общие управляющие управПРОЦЕСС "B"ляемые и контролируемые переменные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
