Функции управления c использованием стековой памяти

Пример реализации логической

На рис. 35 показан последовательный механизм программной реализации логической функции управления Y с использованием стековой памяти ПЛК.

Рис. 35. Работа стековой памяти

 

Особенностью работы стековой памяти является то, что вся информация (значения загружаемых прямых и инверсных входов X, логические команды сложения и умножения, включение/отключение выхода Y) осуществляются только через вершину стека. Более подробно о центральной памяти ПЛК (на примере микроконтроллера SIMATIC S7-200), типах данных и способах адресации к ним изложено в лабораторной работе [20].

 

6.8. Модули ввода/вывода ПЛК

Модули ввода/вывода (МВв/МВыв) - это специальные электронные блоки (платы), предназначенные для связи ЦМ с элементами объекта управления (датчиками и исполнительными механизмами). Их подключение к ЦМ ПЛК может быть организовано тремя способами:

– Непосредственно параллельно на внутреннюю шину контроллера с использованием шинных соединителей (рис. 29);

– Параллельно на внутреннюю шину с помощью модулей подключения и дополнительных профильных реек (на расстоянии до 10 м от ЦМ);

– Последовательно с использованием промышленных сетей и устройств связи с удаленными (до сотен и тысяч метров) объектами (рис. 30).

При подборе МВв/МВыв следует учитывать следующие особенности.

1. Адресация конкретных клемм модулей может быть привязана либо к самим модулям, либо к их посадочным местам конструктива ПЛК (гнездам, разъемам);

2. Соотношение количества входов и выходов может быть либо свободно распределяемое пользователем, либо принудительное (как правило, 50 на 50).

3. Коммутация сигнальных проводов может быть выполнена либо на самом модуле, либо с использованием специальных клеммных блоков (что более удобно при ремонте и замене блоков).

4. Модули выпускают в различном исполнении: входные, выходные или комбинированные (ввода/вывода), дискретные (логические), аналоговые и специальные, в обычном или безопасном исполнении, и пр.

 
 

В качестве примера на рис. 36 показан возможный вариант модуля ввода/вывода логических сигналов для 8-разрядного микроконтроллера. Ввод/вывод осуществляется через порт, представляющий собой 8-разрядный регистр, который адресуется по шине адреса. При совпадении выставленного на шине адреса с адресом, присвоенным конкретному порту, дешифратор адреса ДША выдает сигнал CS разрешения работы порта. По этому сигналу регистр подключается к шинам микропроцессора и через него можно передавать параллельные 8-разрядные двоичные коды. Обмен данными происходит через шину данных. Направление передачи определяется сигналами чтение ЧТ и запись ЗП. Готовность порта к приему-выдаче информации определяется сигналом ГОТ. Каждый бит порта позволяет передавать один логический сигнал. Через порт передаются сигналы ТТЛ уровней. Для согласования уровня сигналов порта с уровнями сигналов, используемых объектом управления, служат схемы согласования С, аналогичные рассмотренным на рис. 21. Одновременно эти схемы осуществляют гальваническую развязку между электрическими цепями микроконтроллера и объекта управления. Количество используемых для ввода-вывода портов определяет общее количество передаваемых дискретных сигналов. Для 8-разрядного микропроцессора можно адресовать (и использовать) 256 портов.

При вводе-выводе аналоговых сигналов возникает необходимость преобразования аналогового сигнала в двоичный код. Для этой цели в модулях ввода/вывода аналоговых сигналов используются аналого-цифровые (АЦП) и цифро-аналоговые (ЦАП) преобразователи. Основной характеристикой ЦАП и АЦП является их разрядность, определяемая длиной двоичного кода, применяемого для представления аналогового сигнала.

Пример схемной реализации модуля ввода аналогового сигнала для 8-разрядного микроконтроллера приведен на рис. 37. В схеме использован 8-разрядный АЦП, выходы которого соединены с входами регистра порта ввода. Выходы порта соединены с линиями шины данных. В результате двоичный код, в который преобразуется аналоговый сигнал, передается на шину данных и может быть считан микропроцессором. Для согласования уровня входного сигнала АЦП используется усилитель входного сигнала. Цикл преобразования аналогового сигнала в АЦП инициируется подачей на его вход сигнала «Запуск», который выдает микропроцессор при обращении к АЦП. Конец цикла преобразования АЦП подтверждает сигналом «Готовность». Для обмена этими сигналами между микропроцессором и АЦП использованы входы-выходы регистра управления RG, которому присваивается свой адрес.

 
 

Порт и регистр управления RG адресуются по шине адреса и для их выбора используется дешифратор адреса ДША. Управление направлением передачи информации осуществляется сигналами шины управления ЧТ и ЗП. Современные микропроцессорные АЦП часто имеют в своем составе и регистр порта и регистр управления, что упрощает схему ввода аналогового сигнала и управление вводом.

Ввод/вывод аналоговых сигналов более сложен по сравнению с вводом/выводом дискретных сигналов и требует больших ресурсов микроконтроллера. Поэтому в программируемых микроконтроллерах число аналоговых сигналов обычно существенно меньше числа дискретных сигналов.