- Виды программного обеспечения
Программа представляет из себя электрическую схему, принятую в европейской и американской традиции, которая состоит из таких элементов, как:
o - нормально разомкнутый ключ (нормально открытый контакт) (две вертикальные линии, например, I 124.5 (Input) - РИСУНОК 16) означает, что в неактивном состоянии (записанный в памяти логический 0, или сигнал логического нуля) контакты данного ключа разомкнуты, иначе (когда логическая 1) – контакты замкнуты.
o - нормально замкнутый ключ (I 124.1 – РИСУНОК 16). Внешний вид аналогичен нормально разомкнутому ключу, однако изображение перечёркнуто (в случае логического 0 контакты замкнуты, в случае логической 1 – разомкнуты).
o - выходная катушка (например, q124.0 – РИСУНОК 16). В случае записи 1, она выдаётся в бит памяти, или на внешние контакты контроллера. Если через катушку протекает ток в бит памяти или выходную линию, записывается логическая 1, иначе – логический 0.
o - выходная катушка с триггером, например, М01 в первой сети программы (РИСУНОК 16). Символ S означает, что катушка оснащена S-триггером (Set – установка в единицу). Также установка может быть в 0; в этом случае тип катушки – R (Reset).
Рекомендуемые материалы
o - элемент инверсии (not во второй сети – РИСУНОК 16).
o - элемент выделения импульса (восходящего фронта)
o - элемент P в первой сети – РИСУНОК 16. Требует для организации своей работы бит памяти (М00). Данный бит памяти нигде в программе более использоваться не должен. В случае нисходящего фронта, элемент обозначается буквой N.
Данные элементы в случае возникновения изменения входного сигнала формируют кратковременный импульс на выходе.
Рисунок 16 - Программа логических функций в контрактном плане
Ряд более функциональных элементов, таких как: таймеры, счётчики, элементы арифметических операций и т.д.
Шина-источник виртуальной электроэнергии- вертикальная линия, расположенная на самом левом краю схемы.
Линия-приёмник электроэнергии – линия, расположенная на крайнем правом краю схемы (на рисунке 16 не показана, т.к. ряд систем программирования её не отображают).
Программа организована в виде совокупности независимых и исполняемых параллельно друг другу сетей. Название это (сеть) следует из математической терминологии, т.е. ориентированный граф выделенным набором входов и выходов, таким образом, используемые сети имеют 1 или несколько входов и несколько выходов (рисунок 16). На рисунке 16 также показана работа симулятора данной программы: зелёным цветом выделены линии, по которым протекает сигнал логической 1, а синим пунктиром – логического 0. В том случае, если существует замкнутый путь для виртуальной электрической энергии между шиной-источником и шиной-приёмником протекает «электрический ток» (логическая 1), который приводит к записи 1 в выходной катушке, которая в сети может быть только одна. В программе применяются следующие аббревиатуры данных:
I – Input – сигнал, приходящий с клеммной колодки ПЛК
M- memory – сигнал с бита данных
Q – quit – сигнал выходной катушки (выходной клеммной колодки ПЛК), а также
PIW – peripheral input word - сигнал, получаемый АЦП ПЛК
PQW – peripheral quit word - сигнал, передаваемый на ЦАП ПЛК
Следует отметить, что схема, приведённая на рисунке 16 является ПРОГРАММОЙ, которую в дальнейшей пошагово исполняет ПЛК. Однако, небольшая скорость исполнения процессов управления даёт возможность рассматривать исполнение сетей программы как параллельное.
Примеры программ на сайте http//kardashdi.narod.ru – СРС.
Используются в ПЛК, в умном доме, в автоматизации помещений (европейский стандарт, широкое применение)
Парадигма автоматного программирования. При этой парадигме программа создаётся в виде Сети Петри, состоящей из множества состояний (места), содержащих в себе указания исполняемых действий в том случае, если в данном элементе находится фишка исполнения и переходов, которые показывают направление переходов между местами.
Рисунок 18 - Пример сети Петри.
Рисунок 19 - Программная реализация Сети Петри на языке Graph.
Множество мест или состояний программы задано в виде набора S1-S2-S3. Каждому состоянию соответствует момент действий (таблица, связанная с вершиной), в которой описывают действия (S – установка в 1, R – установка в 0, N – формирование среза, P – фронта и т.д.) над битами памяти или выходными линиями, например: на первом шагу будет установлен бит M0.1 –первый бит нулевого байта. Нумерация идёт с нуля. На втором шаге бит М0.1 сбрасывается, а бит М0.2 – устанавливается.
Условия переключения активности с одного состояния на другое задаётся переходами Т1-Т2-Т3, которые, в отличие от классической Сети Петри, имеют дополнительные входы разрешения перехода, на которые подаётся сигнал, разрешающий проход фишки через переход (например, в том случае, если фишка находится в состоянии С1 и на вход Input 124.0 приходит сигнал логической 1, переход Т2 открывается, и фишка переходит с С1 на С2) (см. рисунок 19).
Способы построения систем обработки данных (СОД)
- с использованием аналогового мультиплексирования (см. рисунок 20)
- с использованием цифрового мультиплексирования (см. рисунок 21)
Рисунок 20 – аналоговое мультиплексирование. Рисунок 21 – цифровое мультиплексирование
1 СОД – аналоговый мультиплексор
При аналоговом мультиплексировании поступающие аналоговые сигналы подаются на единственное АЦП через аналоговый мультиплексор.
Преимуществом данной системы является то, что требуется только 1 АЦП.
Недостатками являются зависимость схемы от характеристик аналогового мультиплексора и низкая производительность данной СОД за счёт того, что в каждый момент времени измерение идёт лишь по одному каналу.
Несмотря на недостатки, данная СОД является более наиболее популярной.
2 СОД – СОД с использованием цифрового мультиплексора
Предполагает наличие нескольких АЦП, по одному на каждый измеряемый канал. Сигналы от АЦП через цифровой мультиплексор передаются на управляющий микроконтроллер.
1. Высокая скорость работы за счёт того, что в каждый момент времени идёт обработка информации одновременно по всем каналам
2. Отсутствует зависимость от характеристик мультиплексора, потому что происходит переключение цифровых сигналов.
Недостаток: Высокие аппаратные затраты на реализацию набора АЦП
Временные характеристики канала аналогового входа/выхода
1. Время преобразования информации по одному каналу
2. Количество каналов
3. Время установления адреса канала
4. Время переключения ключа (мультиплексора) зависит от типа ключа, типа СОД и типа подключенной нагрузки в виде источника информации, её ёмкости
5. Время осуществления контроля и диагностики канала. По тем или иным характеристикам снятой информации мы можем судить о тех или иных событиях нарушения в источниках информации. Например, равенство 0, или равенство максимальному значению = короткое замыкание на землю, или на напряжение питания, высокий уровень помех обычно соответствует обрыву земляной шины, и т.д.
Временные характеристики выходной линии
Рисунок 22 - Переходной процесс установления выходного значения.
На рисунке Ti – время между T1 и T2- время, затрачиваемое на установку параметров ЦАП.
Ts – время между T2 и T3 – время установления параметра, т.е. время, за которое затухают возникающие после переключения ЦАП колебания выходного сигнала.