Файл: Микропроцессорная техника систем автоматизации. Лабораторный практикум.pdf

74 слова генератора импульсов. Адресом по умолчанию является
QW1000 для PWM1 и QW1002 для PWM2. Значение по этому адресу управляет шириной импульса и инициализируется на указанное выше значение для Initial pulse duration (Начальная ширина импульса) при каждом переходе процессора ПЛК из режима STOP в режим RUN.
Значение этого выходного (Q) слова можно изменять во время исполнения, чтобы изменить ширину импульса.
После настройки параметров генератора импульсов для управления его работой в программе нужно использовать команду
CTRL_PWM. Данная команда вводится в программу не вручную, а путем перетаскивания в нужное место программы мышью с вкладки
Instructions→Extended instructions→Pulse на панели
Instruction.
Команда CTRL_PWM имеет следующие параметры (табл. 25).
Таблица 25
Параметры команды CTRL_PWM
Параметр
Тип
параметра
Тип
данных
Начальное
значение
Описание
PWM входной
Word
0
Идентификатор
PWM: имена разблокированных генераторов импульсов становятся переменными в таблице переменных "constant" и предоставляются для использования в качестве параметра
PWM
ENABLE входной
Bool
1 = запустить генератор импульсов
0 = остановить генератор импульсов
BUSY выходной Bool
0
Функция занята
STATUS выходной Word
0
Код условия выполнения

75
Для хранения информации о параметрах команда CTRL_PWM использует блок данных (DB). Когда вы вставляете команду
CTRL_PWM в программный редактор, ей назначается DB.
Параметры этого блока данных не изменяются отдельно пользователем, а управляются командой CTRL_PWM.
В параметре PWM следует указать настроенный предварительно генератор импульсов PWM. Когда вход EN принимает значение
ИСТИНА, команда PWM_CTRL запускает или останавливает указанный PWM на основе значения на входе ENABLE. Ширина импульсов определяется значением в соответствующем адресе выходного (Q) слова. Так как S7-1200 обрабатывает запрос, когда команда CTRL_PWM исполняется, то параметр BUSY у моделей
CPU S7-1200 всегда принимает значение ЛОЖЬ. Если обнаружена ошибка, то параметр STATUS содержит код ошибки.
Ширина импульса устанавливается на начальное значение, установленное в конфигурации устройств, когда ПЛК впервые переходит в режим RUN. Чтобы изменить ширину импульсов, необходимо записать желаемые значения в адрес выходного
(Q) слова.
Порядок выполнения лабораторной работы
В процессе выполнения лабораторной работы для закрепления сведений о реализации функции широтно-импульсной модуляции на контроллере Simatic S7-1200, необходимо создать в среде
TIA Portal новый проект.
В данном проекте нужно добавить контроллер Simatic S7-1200
(см. стр. 19), в котором нужно сконфигурировать широтно- импульсный генератор PWM1. При настройке в поле Name (имя) – оставить предлагаемое по умолчанию имя Pulse_1. Время цикла задать равным 1000 мс.
Значение же ширины импульсов необходимо задавать с экрана сенсорной панели. Для этого в таблице символьных имен переменных контроллера (пункт PLC_1→PLC tags→Default tag table в дереве проекта) нужно определить переменную PulseDuration типа Int по адресу QW1000, который совпадает с адресом выходного слова генератора импульсов PWM1. Значение этой переменной будет

76 задаваться с экрана сенсорной панели. Для этого в проект следует включить сенсорную панель (см. стр. 66). На экране панели необходимо разместить элемент типа Text field для отображения текстовой надписи «Ширина импульса, %». Также необходимо разместить элемент типа I/O field и связать его с переменной
PulseDuration из памяти контроллера. Для элемента I/O field задать режим Input/output, а в поле Format pattern – задать формат отображаемого числового значения в виде «999», что означает неотрицательное целое число длиной от 1 до 3 знаков (ширина в процентах от 0 до 100).
Далее в программу контроллера нужно вставить единственную команду – CTRL_PWM. В качестве параметра PWM следует указать имя сконфигурированного генератора импульсов – Pulse_1.
В качестве параметра ENABLE – задать дискретный вход I0.0.
Таким образом, генератор будет включаться и работать при включении тумблера I0.0. Оставшиеся два параметра оставить пустыми.
Загрузить созданный проект в ПЛК и сенсорную панель и исследовать их работу на стенде.
Изменить в свойствах генератора импульсов значение времени цикла на 10 мс. Повторно загрузить измененный проект в память
ПЛК и пронаблюдать, как изменился режим работы светодиода на выходе Q0.0.
Содержание отчета
1. Название и цель работы.
2. Графики, иллюстрирующие принцип управления яркостью светодиода с помощью ШИМ.
3. Выводы.
Контрольные вопросы
1. В чем заключается принцип управления яркостью светодиода
(скорость вращения электродвигателя) с помощью ШИМ?
2. Почему при времени цикла ШИМ, равном 1000 мс, светодиод мигает, а при 10 мс – горит непрерывно?

77
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
ИЗУЧЕНИЕ ПРИНЦИПОВ ОБРАБОТКИ
ПРЕРЫВАНИЙ В ПЛК
Цель работы: изучение принципов обработки прерываний в ПЛК.
Информация для выполнения лабораторной работы
Исполнение пользовательской программы в ПЛК происходит по циклическому типу, что иллюстрирует схема на рис. 22.
Операционная система контроллера:
1. Осуществляет считывание значений из области входов.
2. Делает вызов и выполнение необходимой программы.
3. После прохождения алгоритма от начала и до конца осуществляет запись результатов его работы в память выходов.
Рис. 22. Цикл выполнения программы пользователя в ПЛК
«Циклическое сканирование» – это обычный метод выполнения пользовательских программ в ПЛК. Подавляющее большинство систем управления использует только такой способ выполнения программ.
На практике при управлении каким-либо объектом ПЛК должен одновременно следить за сигналами десятков различных

78 дискретных и аналоговых датчиков (конечные выключатели, кнопки ручного управления, датчики уровня и т.д.) и в зависимости от их значений выполнять определенные управляющие действия.
Один из путей такого одновременного слежения состоит в том, что в пользовательской программе для каждого из опрашиваемых входов контроллера необходимо поместить свой отдельный условный оператор.
Пример организации опроса состояния дискретного входа
IF ("input" = TRUE) THEN
(* какие-то действия *)
…
…
END_IF;
Другой подход основан на использовании прерываний.
Прерыванием называется временное прекращение выполнения микропроцессором текущей основной (фоновой) программы и переход к специальной подпрограмме – обработчику. Прерывание обычно происходит вне всякой связи с фоновой программой при поступлении сигнала от внешних выводов или от внутренних устройств микроконтроллера.
Выполнение основной программы (рис. 23) останавливается, данные, необходимые для дальнейшего продолжения работы, сохраняются в отдельную область памяти (стек) и далее начинается выполнение подпрограммы обработки прерывания.
Рис. 23. Выполнение прерывания

79
После завершения исполнения процедуры обработки прерывания процессор контроллера возвращается к выполнению основной программы с того места, где оно было прервано.
ПЛК Simatic S7-1200 поддерживает следующие события, вызывающие аппаратные прерывания:
- события типа нарастающих фронтов (все встроенные цифровые входы CPU плюс цифровые входы сигнальной платы).
Нарастающий фронт возникает, когда цифровой вход переходит из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ как реакция на изменение сигнала от полевого устройства, подключенного к этому входу;
- события типа падающих фронтов (все встроенные цифровые входы CPU плюс цифровые входы сигнальной платы). Падающий фронт возникает, когда цифровой вход переходит из состояния
ВКЛ в состояние ВЫКЛ;
- события типа Текущее значение скоростного счетчика (HSC)
= эталонному значению (CV = RV) (HSC 1 … 6). Прерывание CV =
RV для HSC генерируется, когда текущее значение переходит от соседнего значения к значению, точно совпадающему с предварительно установленным эталонным значением. Принцип работы и назначение высокоскоростных счетчиков будут подробнее рассмотрены в следующей лабораторной работе;
- события типа Изменение направления счета HSC (HSC 1 …
6). Событие типа Изменение направления счета происходит, когда обнаружено, что HSC перешел от прямого счета к обратному или от обратного к прямому;
- события типа Внешний сброс HSC (HSC 1 … 6). Некоторые режимы HSC допускают назначение цифрового входа для внешнего сброса значения счетчика HSC в ноль. Событие типа
Внешний сброс происходит для такого HSC, когда этот вход переходит из состояния ВЫКЛ в состояние ВКЛ.
Аппаратные прерывания должны быть разблокированы при конфигурировании ПЛК.
Опции триггерных кнопок в конфигурации устройств ПЛК:
– цифровой вход;
– разблокировать обнаружение нарастающего фронта;
– разблокировать обнаружение падающего фронта;
– разблокировать этот скоростной счетчик для использования;

80
– генерировать прерывание при совпадении значения счетчика с эталонным значением;
– генерировать прерывание при изменении направления счета.
Например, чтобы разблокировать аппаратное прерывание
(событие) при обнаружении нарастающего фронта для встроенного цифрового входа I0.0 контроллера, необходимо открыть инспектор задания свойств контроллера. Для этого в дереве проекта следует выбрать пункт
PLC_1→Device configuration, в появившемся рабочем окне
Device view выделить правой кнопкой мыши изображение контроллера и во всплывающем меню выбрать пункт Properties, в результате чего в нижней части экрана появится окно инспектора свойств контроллера PLC_1→Properties. Далее в этом окне на вкладке
General следует выбрать пункт
DI14/DO10→Digital inputs→Channel0 и поставить галочку в триггерной кнопке Enable rising edge detection (разблокировать определение нарастающего фронта сигнала). Соответственно, для разблокирования определения падающего фронта сигнала нужно поставить галочку в триггерной кнопке
Enable falling edge detection.
Когда разблокируется вызывающее аппаратное прерывание событие, то ему присваивается по умолчанию уникальное имя. Вы можете изменить имя этого события, редактируя поле ввода "Event name [Имя события]:", но это имя должно быть уникальным.
Имена этих событий становятся именами переменных в таблице переменных "Constants
[Константы]" и появляются в ниспадающем списке параметра EVENT для блоков команд
ATTACH и DETACH. Значением этой переменной является внутренний номер, используемый для идентификации события.
Далее необходимо связать с разблокированным событием программный организационный блок (ОВ) обработки данного прерывания – обработчик. По умолчанию при первом разблокировании событию не ставится в соответствие никакой OB.
На это указывает метка "
- - -" в поле Hardware interrupt
[Аппаратное прерывание]. Событию, вызывающему аппаратные прерывания, может быть поставлен в соответствие только OB аппаратных прерываний. Все существующие OB аппаратных прерываний выводятся в ниспадающем списке "HW interrupt:".

81
Если в этом списке OB отсутствуют, то вы должны создать OB типа "Hardware interrupt [Аппаратное прерывание]" следующим образом.
1. В ветви "Program blocks [Программные блоки]" дерева проекта: дважды щелкните на "Add new block [Добавить новый блок]", выберите "Organization block [Организационный блок]
(OB)", а затем "Hardware interrupt".
2. Вы имеете возможность переименовать OB, выбрать язык программирования (LAD, FBD или SCL) и задать номер блока
(переключитесь в ручной режим и выберите другой номер блока вместо предложенного).
3. Отредактируйте OB и добавьте реакцию программы на возникновение события.