Управляющая программа для программируемого логического контроллера

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ и наукИ РОССИИ

ФГБОУВПУ «ПЕНЗЕНСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Факультет заочного обучения

Кафедра «Металлообрабатывающие станки и комплексы»

 

 

 

 

Курсовая работа

«Управляющая  программа для программируемого логического контроллера»

по дисциплине

«Управление системами и процессами»

ПензГУ 151001.12.00.00 КР

 

 

 

 

Выполнил: студент  гр. 08ЗММ61

Шильцын А.В.

Проверил: к.т.н. доцент

Новичков Е.В.

 

 

 

 

ПЕНЗА 2012

Реферат

 

Пояснительная записка 30 листов, 5 рисунков, 4 таблицы, 3 источника.

ПРОГРАМНОЕ  УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ, ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ, ПОДКЛЮЧЕНИЕ  ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ, УПРАВЛЯЮЩАЯ ПРОГРАММА.

Цель работы – обеспечение работы технологического оборудования в режиме «Работа по программе».

Объектом разработки является управляющая программа для программируемого логического контроллера мод. МКП-1, реализующая заданный алгоритм управления.

В процессе работы проводилась разработка схемы подключения  внешних устройств к контроллеру, а также – управляющей программы.

В результате проведенной  работы разработаны схема подключения  и управляющая программа.

 

Содержание

с.

Введение……………………………………………………………………………….…4

1  Устройство  и принцип работы программируемого логического контроллера

модели МКП-1…………………………………………………………………………...8

1.1 Наименование  и краткое описание основных  частей контроллера.............8

1.2 Описание адресации  ячеек ЭНЗУ, входов и выходов  контроллера.............9

1.3 Рабочий цикл  контроллера..........................................................................12

1.4 Формальное  описание алгоритма управления...........................................13

1.5 Пример составления  логических уравнений..............................................14

1.6 Подготовка  УП для программируемого контроллера. Пример...............16

2 Подключение внешних устройств к программируемому логическому контроллеру…………………………………………………………………………….18

3  Управляющая  программа…………………………………………………………..19

Список использованной литературы…………………………………………………..21

 

Введение

 

В 1970 году на станкостроительной выставке в Чикаго было продемонстрировано электронное устройство, позволяющее решать задачи управления технологическим оборудованием путем задания соответствующей программы. Впоследствии такое устройство получило название «Программируемый логический контроллер» и в настоящее время нашло широкое применение.

Контроллеры имеют  модульную структуру с большой  номенклатурой заменяемых модулей. Модули свободно устанавливаются в едином корпусе, в котором находится также общая шина контроллера.

Все модули обмениваются электрическими сигналами через  шину. У каждого входного модуля имеется какое-то количество входов U, а у каждого выходного модуля – какое-то количество выходов V.

Процессор является центральной частью контроллера  и определяет его основные параметры:

• количество входов и выходов
• объем памяти
• быстродействие
• система команд

 

Процессор считывает  и выполняет команды управляющей  программы, следит за изменением входных  сигналов, управляет выдачей выходных сигналов в зависимости от сигналов на входах и команд управляющей программы (УП).

В контроллерах могут использоваться процессоры, работающие с битами или байтами информации. Имеются процессоры, работающие одновременно и с битами, и с байтами. В контроллерах с битовым процессором на каждый вход подается 1 бит. Поэтому он удобен только при работе с единичными сигналами от кнопок, тумблеров, конечных выключателей и т.п. Его возможности быстро исчерпываются при работе с устройствами, выдающими многоразрядный сигнал, так как на каждый разряд такого сигнала нужен отдельный вход контроллера. Подобные сигналы могут поступать от кодовых датчиков, декадных переключателей и т.п. Байтный процессор позволяет на каждый вход контроллера подавать 1 байт.

Служебная память недоступна для пользователя и предназначена для хранения операционной системы, транслятора и промежуточной информации, необходимой процессору для его работы. Служебная память состоит из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) и оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).

Операционная система – это программа, которая управляет распределением памяти контроллера, приемом и выдачей сигналов через входы и выходы, обеспечивает выполнение команд, вводимых пользователем через пульт управления или считываемых из УП.

Транслятор  – это программа, предназначенная для перевода команд УП с входного языка на машинный язык. Операционная система и транслятор хранятся в ПЗУ.

В ОЗУ процессор  хранит таблицы состояния входов и выходов, результаты промежуточных вычислений, текущие значения счетчиков, таймеров и т.п.

Рабочая память доступна для пользователя и служит для хранения УП. Обычно рабочая  память организуется на базе энергонезависимых  запоминающих устройств (ЭНЗУ). Информация в таких устройствах сохраняется  после выключения контроллера за счет дополнительного источника электрического тока (обычно аккумулятора или батарейки). Объем рабочей памяти в контроллере может составлять 2, 4, 8, 12, 16, 32 килобайта.

Модуль дополнительных функций предназначен для расширения возможностей контроллера. Наборы и  способы реализации дополнительных функций разные в различных типах контроллеров. К таким функциям относятся: таймеры, счетчики, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи и т.д.

Модуль управления включает в себя клавиатуру и индикаторы.

 

 

 

Клавиатура  выполняет следующие функции:

• сброс логических цепей контроллера
• переключение режимов работы
• ввод УП в рабочую память
• просмотр и корректировка УП, находящейся в рабочей памяти
• ручное управление контроллером
• включение пошаговой отработки УП (используется при отладке программы)

 

Индикаторы  позволяют получить информацию:

• о текущем режиме работы контроллера
• о состоянии каждого входа и выхода контроллера
• о том, что хранится в отдельной ячейке рабочей памяти или ОЗУ

 

Входные модули предназначены для приема входных  сигналов от внешних устройств, кнопок, переключателей, датчиков и т.п. Входной модуль может иметь от 8 до 24 входов, к каждому из которых подключается отдельное внешнее устройство.

Выходные модули предназначены для выдачи выходных сигналов на внешние исполнительные устройства, реле, пускатели, электромагниты и т.п. Выходной модуль может иметь от 8 до 24 выходов, к каждому из которых подключается отдельное внешнее устройство.

Выпускаются контроллеры  как с фиксированным числом входов и выходов, так и наращиваемые. Наращивание выполняется путем установки дополнительных входных и выходных модулей. Общее число входов и выходов может быть 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024. Контроллеры могут иметь смешанные модули, включающие в себя как входы, так и выходы. Распределение между количеством входов и выходов в таких модулях в пределах установленного изготовителем общего числа, может быть фиксированным или свободным.

 

Целю работы является обеспечение работы технологического оборудования в режиме «Работа по программе».

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать схему подключения внешних устройств к входам и выходам контроллера.
2. По заданным логическим уравнениям разработать управляющую программу.

 

1 Устройство и   принцип  работы  программируемого  логического  контроллера модели МКП-1

 

1.1 Наименование  и краткое описание основных  частей контроллера

 

Программируемый контроллер – микропроцессорное  устройство, выполняющее функции  управления электроавтоматических  металлорежущих станков или другого технологического оборудования. Алгоритм управления реализуется управляющей программой, которая хранится в памяти программируемого контроллера (ПК). ПК может применяться автономно в качестве системы цифрового программного управления (ЦПУ), работающей как по временному, так и по путевому принципам. Для реализации временного принципа управления в УП можно задавать выдержку времени между началом и концом перемещения рабочего органа машины. При работе по путевому принципу к входам ПК подключаются датчики, ограничивающие перемещения рабочего органа. При поступлении сигнала от датчика ПК через свои выходы подает сигналы на включение или отключение соответствующих приводов. Другим вариантом является использование ПК в качестве составной части иерархической системы управления. В этом случае ПК берет на себя часть функций управления по командам, поступающим от управляющего комплекса более высокого ранга, например от устройства с числовым программным управлением (ЧПУ).

ПК включает в себя: модуль процессора, модули ввода – вывода, модули памяти, модуль управления, модуль питания. Элементная база ПК – это интегральные микросхемы.

Дисплей на пульте управления состоит из восьми индикаторов. На трех крайних слева высвечивается  адрес текущей ячейки ЭНЗУ. Четвертый  слева индикатор обычно не горит и используется только при выводе на дисплей содержимого ОЗУ. На пятом и шестом индикаторах высвечивается код операции, а на седьмом и восьмом индикаторах – операнд. Код операции и операнд совместно образуют код команды. Например, команда «Проверить вход 1А на отсутствие сигнала» имеет код 031А, где 03 – код операции (в данном случае «Проверить вход на отсутствие сигнала»), 1А – операнд (в данном случае адрес входа, состояние которого должен проверить процессор).

Процессор является центральной частью ПК и выполнен на базе микропроцессора КР580НК80. Входные сигналы могут иметь 2 потенциальных уровня – высокий (20…30 В) и низкий (0…5 В). Контроллер включает в себя модуль битового процессора , модули памяти, модули ввода/вывода, модуль управления и модуль питания.

 

1.2 Описание  адресации ячеек ЭНЗУ, входов  и выходов контроллера

 

В корпусе контроллера  установлены 3 входных и 3 выходных модуля. Каждый входной модуль имеет 16 входов, а каждый выходной – 16 выходов. Любой  вход или выход имеет адрес, по которому к нему обращается процессор. Адрес состоит из 2 цифр. Первая цифра обозначает номер модуля и может принимать значения 0, 1, 2.

 

Рис. 1

 

Вторая цифра  является номером входа или выхода в модуле и может принимать  значения от 0 до F в шестнадцатеричной системе. Например, вход с номером F во втором входном модуле имеет адрес 2F.

 

Десятеричная	Шестнадцатеричная
0	0
1	1
2	2
3	3
4	4
5	5
6	6
7	7
8	8
9	9
10	A
11	B
12	C
13	D
14	E
15	F

 

Таблица 1

 

Рабочая память, в которую записывается УП, представляет собой энергонезависимое запоминающее устройство. В состав этого устройства входят 4 модуля, каждый из которых образует одну зону памяти. Объем памяти одного модуля равен 512 байт и позволяет записать 256 команд УП. Каждая команда записывается в одну ячейку памяти. То есть в каждой зоне имеется 256 ячеек. Зоны нумеруются от 0 до 3. Ячейки в каждой зоне имеют номера от 00 до FF.

 

00	01	02	03	04		00	01	02	03	04
05	06	07	08	09		05	06	07	08	09
0A	0B	0C	0D	0E		0A	0B	0C	0D	0E
0F	10	11	12	13		0F	10	11	12	13
14	15	16	17	18		14	15	16	17	18
………………………………..						………………………………...
FB	FC	FD	FE	FF		FB	FC	FD	FE	FF