Учебное пособие КТС
.pdf8. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Для получения практических знаний и навыков по примене-
нию и программированию микропроцессорных контроллеров Ремиконт Р-130 вторая часть учебного пособия содержит описание лабораторного практикума.
Целью лабораторного практикума является последова-
тельное изучение принципов применения языка функциональных алгоритмических блоков и программирования блока контролле- ра, формирование управляющих воздействий, использование ап- паратуры ввода – вывода и интерфейсного канала, ведение опе- ративного управления с помощью лицевой панели блока кон- троллера.
На примере моделирования типовых звеньев САР (лабора- торные работы №1-№3) студенты знакомятся с библиотекой алго- ритмов контроллера.
На примере использования регулирующих алгоритмов (ла- бораторные работы №4-№7) изучается принцип построения замк- нутых САР и исследуются переходные процессы.
Используя интерфейсный канал, изучается сетевая архитек-
тура управляющей сети ТРАНЗИТ и создается распределенная сеть для управления технологическими объектами (лабораторная работа №8).
Знания, полученные студентом на этом этапе, используются для выполнения заданий более высокого уровня - построения ло- кальных систем управления реальными технологическими объек- тами, которые расположены в лаборатории.
Используя различные типы регуляторов, ими изучаются воз- можности по автоматической настройке на технологический про-
цесс и оперативное управление этим процессом с использованием всех моделей блока контроллера (лабораторные работы №9-
№12).
Студенты изучают правила ведения оперативного управле- ния и контроля с использованием лицевой панели, изучают коман- ды переключения видов задания и управления, проводят изучение поведения системы при программном изменении задания.
После выполнения лабораторного практикума они могут применять комплекс технических средств "Ремиконт" Р-130 в процессе курсового и дипломного проектирования.
113
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Изучение алгоритмов статических преобразований на примере выполнения арифметических вычислений
Цель работы:
1.Изучить алгоритмы статических преобразований.
2.Изучить порядок выполнения процедур программирования, настройки и контроля.
3.Произвести вычисление заданной арифметической функции.
1.Алгоритмы статических преобразований
Библиотека алгоритмов содержит алгоритмы статических преобразований, которые предназначены для обработки входных
аналоговых сигналов в соответствии с алгебраическими или арифметическими функциями не использующие текущее время в качестве аргумента. К алгоритмам статического преобразования относятся:
1.СУМ(42) – Суммирование
2.CMA(43) - Суммирование с масштабированием
3.УМД(44) -Умножение-деление.
4.KОP(45) - Корень квадратный
5.МОД(46) - Модуль
6.КУС(47) - Кусочно-линейная функция
7.ОГР(48) - Ограничение
8.CKС(49) - Скользящее среднее
9.ДИС (50) - Дискретное среднее
10.МИН (51) - Минимум
11.МКС (52) - Максимум
12.СИТ (53) - Средний из трех
13.ЭКС (54) - Экстремум
14.МСШ (55) - Масштабирование
Рассмотрим более подробно некоторые алгоритмы из груп- пы статических преобразований.
Алгоритм СУМ (42) - суммирование
Алгоритм используется для суммирования (без масштабирова- ния) нескольких (до 21) сигналов.
Выходной сигнал алгоритма равен:
Y=Хо+Х1+Х2+ ... +Хm
114
Число дополнительных (к Хо) суммируемых сигналов 0<m<20 задается модификатором. При m=0 на входе имеется сиг-
нал Хо, при m=1 ¾ сигнал Хо и Х1 и т.д. Входы-выходы алгоритма СУМ и его функциональная схема приведены в табл. 23 и на рис. 27 соответственно.
|
|
|
Таблица 23 |
|
Входы-выходы алгоритма СУМ |
||
|
|
|
|
Номер |
Обозначение |
Вх-Вых |
Назначение |
01 |
Хо |
Вход |
Основной вход (каскадный) |
02 |
Х1 |
“ |
1-й дополнительный вход |
03 |
Х2 |
“ |
2-й дополнительный вход |
.... |
..... |
..... |
....... |
m+1 |
Xm |
“ |
m-й дополнительный вход |
01 |
Y |
Выход |
Выход (каскадный) |
|
|
Код 42 |
m=00−20 |
MB − отсутствует |
|
||
X0 |
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
X1 |
02 |
|
Σ |
01 |
Y |
||
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
||
Xm |
m+1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.27. Функциональная схема алгоритма СУМ - суммирование
Алгоритм не ини- циирует обратный счет,
но если по инициативе других алгоритмов на каскадный выход Y при- ходит команда отключе- ния со значением на- чальных условий Yо, ал- горитм выполняет проце- дуру обратного счета,
формируя на каскадном входе Хо сигнал:
Хо=Yо-(Х1+Х2+ ... +Хm).
Этот сигнал вместе с командой отключения транслируется предвключенному алгоритму.
Модификатор m=00-20, масштаб времени МВ отсутствует.
Алгоритм УМД (44) – умножение - деление
Алгоритм предназначен для выполнения математических операций умножения и (или) деления.
Алгоритм перемножает два числа и делит полученное про- изведение на третье число. Выходной сигнал алгоритма ра-
вен: Y = X1 × X 2 
X 3 .
115
Если необходимо выполнить операцию умножения, на вход Х3 задается константа, значение которой выполняет роль мас- штабного множителя. Если требуется выполнить операцию деле- ния, константа задается на вход Х2. Входы-выходы алгоритма УМД и его функциональная схема приведены в табл.24 и на рис. 28 со- ответственно.
|
Код 44 |
m = отсут |
МВ = отсутств. |
|
||||
X1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
X2 |
02 |
|
|
X1X2 |
|
01 |
Y |
|
X3 |
03 |
|
|
X3 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.28. Функциональная схема алгоритма УМД – умножение -
деление
Алгоритм не ини- циирует обратный счет,
но если по инициативе других алгоритмов на каскадный выход Y по- ступает команда отклю- чения со значением на- чальных условий Yо, ал- горитм выполняет проце- дуру обратного счета,
формируя на каскадном входе Х1 сигнал:
X1 = Y0 × X3 
X 2 .
Этот сигнал вместе с командой отключения транслируется предвключенному алгоритму. Модификатор МР и масштаб време- ни МВ отсутствует.
|
|
|
Таблица 24 |
|
Входы-выходы алгоритма УМД |
||
|
|
|
|
Номер |
Обозначение |
Вх-Вых |
Назначение |
01 |
Х1 |
Вход |
Первый сомножитель(каскадный) |
02 |
Х2 |
“ |
Второй сомножитель |
03 |
Х3 |
“ |
Делитель |
01 |
Y |
Выход |
Выход (каскадный) |
Алгоритм КОР (45) – корень квадратный
Алгоритм применяется в схемах статической коррекции. В частности, алгоритм используется для линеаризации характери- стики датчика расхода. Входы-выходы алгоритма КОР и его функ- циональная схема приведены в табл. 25 и на рис. 29 соответст- венно.
116
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Входной сигнал алго- |
|||||
|
|
Код45 |
m = отсут |
|
MB−отсутствует |
|
|
ритма равен: |
|
|||||||||
|
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y |
Y =10× |
X |
, при Х>0 |
|||
|
01 |
|
|
|
|
|
|
|
01 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Y = -10× |
|
X |
,при Х<0 |
||||||
|
|
|
10 |
X |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В этих отношениях все |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сигналы |
выражены |
в |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Рис.29. Функциональная схема |
|
процентах, так что |
при |
||||||||||||||
|
|
Х=100 % |
выходной |
сиг- |
||||||||||||||
|
|
алгоритма КОР – корень |
|
|||||||||||||||
|
|
|
нал Y=100%. Модифика- |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тор МР и масштаб вре- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мени МВ отсутствует. |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 25 |
|
|
|
|
|
|
Входы-выходы алгоритма КОР |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Номер |
|
Обозначение |
Вх-Вых |
|
Назначение |
|
|||||||||||
01 |
|
|
Х |
|
|
|
|
Вход |
|
Вход (каскадный) |
|
|||||||
01 |
|
|
Y |
|
|
|
|
Выход |
|
Выход (каскадный) |
|
|||||||
Алгоритм МСШ (55) – масштабирование
Алгоритм применяется для масштабирования нескольких (до 20) аналоговых сигналов. Входы-выходы алгоритма МСШ и его функциональная схема приведены в табл. 26 и на рис. 30 соответственно.
|
|
Код 55 |
m=00−20 |
MB − отсутствует |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Y1 |
|
X1 |
01 |
|
|
01 |
|||
|
|
KM,1 |
||||||
|
KM,1 |
02 |
|
|
02 |
Y2 |
||
|
X2 |
03 |
|
|
|
|
||
|
|
KM,2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
|
KM,2 |
04 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
|
|
|
|
|
|
|
|
∙ |
|
|
Ym |
|
|
Xm |
2m−1 |
|
∙ |
|
m |
||
|
|
KM,m |
|
|||||
|
KM,m |
2m |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.30. Функциональная схема алгоритма МСШ–
масштабирование
Алгоритм позволя- ет масштабировать m аналоговых сигналов, где 0<m<20 задается моди- фикатором МР. При m=0 алгоритм является “пус- тым”. В каждом звене масштабирования вы- полняется соотношение:
Yi = KM,i × Xi ,
где Yi и Хi ¾ соответст- венно выходной и вход- ной сигналы; Км,i - мас- штабный коэффициент.
117
Алгоритм не имеет каскадных входов и выходов и блокирует процедуру обратного счета.
Модификатор МР=00-20, масштаб времени МВ отсутствует. Таблица 26
Входы-выходы алгоритма МСШ
Номер |
Обозначение |
Вх-Вых |
Назначение |
01 |
Х1 |
Вход |
1-й масштабируемый вход |
02 |
Км,1 |
“ |
1-й масштабный коэффициент |
03 |
Х2 |
“ |
2-й масштабируемый вход |
04 |
Км,2 |
“ |
2-й масштабный коэффициент |
.... |
.... |
.... |
.... |
2m -1 |
Хm |
“ |
m-й масштабируемый вход |
2m |
Км,m |
“ |
m-й масштабный коэффициент |
01 |
Y1 |
Выход |
1-й выход |
02 |
Y2 |
“ |
2-й выход |
.... |
.... |
.... |
.... |
m |
Ym |
“ |
m-й выход |
2.Построение схемы конфигурации алгоритмов
Вкачестве примера выполнения арифметической операции
спомощью алгоритмов микропроцессорного контроллера возьмем
вычисление функции вида: Y =10× 
(X1 + X2 )× X3 .
Для выполнения этой операции используем алгоритмы СУМ
– суммирование, УМД – умножения-деления, КОР – вычисление квадратного корня. Схема конфигурации (соединения) алгоритмов
для выполнения операции расчета значения функции будет иметь вид, представленный на рис. 31.
X1 |
01− СУМ42 − 01 |
02 − УМД44 |
|
03 − КОР45 |
|
|||||||
01 |
01 |
|
|
01 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
X2 |
02 |
|
|
|
01 |
|
|
01 |
01 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
02 |
|
|
|
|
|
|
X3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.31. Схема конфигураций алгоритмов для вычисления |
|
||||||||
|
|
|
|
арифметической функции Y =10× |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
(X1 + X2 )× X3 |
|
|
||||||
118
В схеме конфигураций над прямоугольником, обозначающим алгоритм, сначала указывается номер алгоблока, в который поме- щается данный алгоритм, затем через тире буквенное обозначе- ние и код алгоритма, а далее через тире модификатор и масштаб времени. Если у алгоритма отсутствует модификатор или масштаб времени, то в этой позиции ставится пропуск.
Для алгоритмов, используемых в схеме конфигураций, биб- лиотечные номера, значение их модификаторов и масштаб време- ни указываются в таблице состав конфигураций алгоритмов, табл. 27. Данная таблица в случае достаточно сложной схемы конфигурации существенно облегчает выполнение процедуры за- полнения алгоблоков алгоритмами.
|
|
|
|
Таблица 27 |
|
|
Состав конфигураций |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Код |
Название |
Модификатор |
|
Масштаб |
алгоблока |
алгоритма |
алгоритма |
|
времени |
|
|
|
||||
01 |
42 |
СУМ |
01 |
|
- |
02 |
44 |
УМД |
- |
|
- |
03 |
45 |
КОР |
- |
|
- |
Связи между алгоритмами для облегчения программирова- ния сводятся в таблицу «Конфигурирование алгоблоков», табл.28., в которой также указываются свободные входы алгоритмов, кото- рые задаются как коэффициенты.
|
|
|
|
Таблица 28 |
|
|
Конфигурирование алгоблоков |
|
|||
|
|
|
|
|
|
Номер |
Номер |
|
Номер |
Номер |
|
входа |
|
выхода |
|||
алгоблока |
"инверсия" |
алгоблока |
|||
алгоблока |
алгоблока |
||||
приемника |
|
источника |
|||
приемника |
|
источника |
|||
|
|
|
|||
02 |
01 |
т.п. |
01 |
01 |
|
03 |
01 |
т.п. |
02 |
01 |
|
01 |
01 |
т.п. |
00 |
01 |
|
01 |
02 |
т.п. |
00 |
01 |
|
02 |
02 |
т.п. |
00 |
01 |
|
Обозначение «т.п.» в поле инверсия обозначает отсутствие инверсии на входе алгоблока (темное поле), в случае инверсии в этом поле указывается знак «-».
119
Численные значение входных сигналов и параметров на- стройки сводятся в таблицу «Настройка алгоритмов», табл.29.
Таблица 29
Настройка алгоритмов
Номер |
Название |
Номер |
Название |
Численное |
|
алгоблока |
настроечного |
параметра |
|||
алгоритма |
значение |
||||
|
входа |
настройки |
|||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
01 |
СУМ |
01 |
Х1 |
* |
|
01 |
СУМ |
02 |
Х2 |
* |
|
02 |
УМД |
02 |
Х3 |
* |
|
02 |
УМД |
03 |
делитель |
1 |
* - численное значение задается преподавателем для каждого варианта.
3. Порядок выполнения процедур программирования контроллера
Программирование контроллера производится в режиме «программирование» путем последовательного выполнения четы- рех этапов.
Перевод контроллера в режим программирования и обнуление контроллера
После включения контроллера необходимо произвести пе-
ревод контроллера в режим программирования и очистку памяти контроллера от случайной информации и приведения всех общих параметров настройки контроллера к стандартным (заданным по умолчанию).
Перевод в режим программирования производится одновре-
менным нажатием и удержанием комбинации клавиш «↓» + «→». О переходе в этот режим свидетельствует зажигание ЛИ «ПРОГ».
Для обнуления контроллера с помощью клавиш «¬» «®» пульта настройки выбрать процедуру «ПРИБ» и ввести её в работу
нажатием на клавишу «-».
В позиции N1 пульта настройки (см. рис. 20,а) верхнего циф- рового индикатора с помощью клавиш «Ñ», «D» установить значе- ние «00» и нажать на клавишу «-». В позиции N3 нижнего индика- тора пульта настройки с помощью клавиш «Ñ», «D» установить значение «01» и нажать на клавишу «-». В позиции N4 нижнего
120
индикатора пульта настройки с помощью клавиш «Ñ» «D» устано- вить значение «00» и нажать на клавишу «-». После этого все ин- дикаторы пульта настройки погаснут и поле N1 появится код «03», который определяет выполнение процедуры обнуления контрол- лера.
Занесение алгоритмов в алгоблоки
На этом этапе в процедуре «АЛГ» алгоблоки заносятся ал- горитмы. Занесение алгоритмов в алгоблоки производится после- довательно начиная с первого алгоблока в соответствии с табли- цей 27 размещения алгоритмов – «Состав конфигураций».
Для занесения алгоритмов в алгоблоки с помощью клавиш «¬» «®» пульта настройки выбрать процедуру «АЛГ» и ввести её
в работу нажатием на клавишу «-». После этого на пульте на- стройки засветится поле N1.
Если заполняется первый алгоблок, то значение этого поля равно «01», иначе в позиции N1 пульта настройки (см. рис.20,а)
верхнего цифрового индикатора с помощью клавиш «Ñ», «D» уста- новить значение номера заполняемого алгоблока и нажать на кла-
вишу «-». Заполнение алгоритмов алгоблоками должно про-
исходить последовательно, пропуск какого либо алгоблока недопустим.
После ввода номера заполняемого алгоблока засветится по-
ле N2 в которое с помощью клавиш «Ñ», «D» вводится код алго-
ритма помещаемого в выбранный алгоблок и нажимается клавиша
«-».
В зависимости от наличия модификатора и масштаба вре- мени у вводимого алгоритма засветится поле N3 или N4. Если за- светится поле N3, то с помощью клавиш «Ñ», «D» вводится моди- фикатор алгоритма и нажимается клавиша «-», а в поле N4 с по- мощью клавиш «Ñ», «D» вводится масштаб времени алгоритма и нажимается клавиша «-».
После того как все поля будут введены вся информация вводится в память контроллера и все индикаторы кроме N1 гаснут. Может производиться заполнение следующего алгоблока.
Конфигурирование алгоритмов
На этом этапе в процедуре «КОНФ» выполняется связыва- ние алгоблоков. Связывание входов и выходов алгоблоков произ-
121
водится в соответствии с таблицей 28 - «Конфигурирование ал-
гоблоков».
1. Для конфигурирования алгоблоков с помощью клавиш «¬» «®» пульта настройки выбрать процедуру «КОНФ» и ввести её в
работу нажатием на клавишу «-». После этого на пульте настройки засветится поле N1.
2.В поле N1 с помощью клавиш «Ñ», «D» указать номер ал- гоблока - приемника и нажать клавишу «-», засветится поле N2.
3.В поле N2 с помощью клавиш «Ñ», «D» набрать номер вхо- да алгоблока – приемника и нажать клавишу «-», после этих дей- ствий в поле С засветится «точка», само же поле С будет оста-
ваться темным.
4.Если нужно установить инверсию, то следует нажать кла- вишу «D», в поле С в этом случае появиться знак «-», сбросить этот знак можно нажатием клавиши «Ñ». Если инверсия не нужна, то поле С следует просто пропустить, нажав клавишу «-». В лю- бом случае после нажатия этой клавиши засветится поле N3.
5.В поле N3 с помощью клавиш «Ñ», «D» установить номер алгоблока - источника и нажать клавишу «-», засветится поле N4.
6.В поле N4 с помощью клавиш «Ñ», «D» установить номер выхода алгоблока – источника и нажать клавишу «-». После этого вся информация будет занесена в память контроллера и все поля,
кроме N1, погаснут. Далее можно продолжить работу в процедуре «КОНФ» по программированию новых связей алгоблоков.
Настройка алгоритмов
На этом этапе на настроечные входа алгоритмов задаются численные значения. Величины численных значений на настроеч- ных входах указаны в таблице 29 - «Настройка алгоритмов».
1.Для перехода в режим настройки алгоритмов с помощью клавиш «¬» «®» пульта настройки выбрать процедуру «НАСТР» и ввести её в работу нажатием на клавишу «-». После этого на пульте настройки засветится поле N1.
2.В поле N1 с помощью клавиш «Ñ», «D» указать номер ал- гоблока, в который помещен настраиваемый алгоритм, и нажать
клавишу «-», засветится поле N2.
3. В поле N2 с помощью клавиш «Ñ», «D» указать номер на- строечного входа и нажать клавишу «-», засветится поле Х.
122