WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ПСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ФИЛИАЛ) А. И. Хитров А. В. Ильин ОСНОВЫ ЧИСЛОВОГО ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ Контрольные задания и методические указания по выполнению Для студентов специальности 180400 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» Псков 2003 г.

Рекомендовано к изданию Учебно-методическим советом Псковского политехнического института (филиала) СПбГПУ Рецензенты:

Кадочников Анатолий Александрович, доцент, к.т.н., начальник отдела энергоэффективного и рационального использования и учета топливноэнергетических ресурсов Псковского филиала ФГУ «УГЭН по Северозападному региону» Тимофеев Сергей Владимирович, начальник бюро электроники и промышленной автоматизации ОАО «Псковский кабельный завод» Авторы:

Хитров Александр Иванович, доцент кафедры ЭСА ППИ СПбГПУ Ильин Александр Викторович, ассистент кафедры ЭСА ППИ СПбГПУ 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………… 4 Темы для рефератов………………………………………………6 Контрольное задание 1……………………………………………7 Контрольное задание 2…………………………………………..12 Контрольное задание 3…………………………………………..28 Контрольное задание 4…………………………………………..39 Литература………………………………………………………….49 Приложения ………..………………………………………………50 3 ВВЕДЕНИЕ Вступление общества в новое столетие, которое как предполагается будет веком информационных технологий, сопровождается все большим внедрением этих технологий в автоматизированное производство.

Вычислительная техника, являясь «мозгом» технических устройств, совместно с его «мускулами» – электроприводом, позволяет говорить о создании «интеллектуального» электропривода в сложных технологических установках, решающих задачи позиционного, контурного, адаптивного, нечетко-логического и других типов управлений, в которых требуется согласованная работа нескольких взаимосвязанных объектов, стоит вопрос обеспечения энергосберегающих технологий и т.д.

В последнее десятилетие появились специальные типы электроприводов вентильного типа (вентильно-реактивные двигатели в частности), работа которых немыслима без применения управляющих устройств на базе микроконтроллеров со встроенными периферийными устройствами и цифровых сигнальных процессоров.

Вместе с тем на сегодняшний день не существует (и вряд ли будет существовать вообще) универсальных технологий обучения основам числового программного управления промышленными системами и процессами. Это связано с тем, что совершенствование аппаратного и программного обеспечения идет такими темпами, что универсального микроконтроллера с аппаратной точки зрения и универсального языка программирования с точки зрения программного обеспечения до сих пор нет.

Задачи автоматизации достаточно разнообразны и требуют широкой номенклатуры аппаратно-программных средств.

Отсутствие учебников и учебных пособий по данной (или «родственным») дисциплине подтверждает данный факт.

Специалистам в области «интеллектуального электропривода», систем компьютерного мониторинга объектов, числового программного управления технологическими объектами практически всегда приходится изучать состав аппаратных и программных средств той или иной установки (или проектировать их самостоятельно), так как «Числовое программное управление – управление с помощью аппаратных и программных средств, предполагающее возможность быстрого перехода на различные программы работы оборудования путем набора ее или записи условным кодом на программоносителе».

При этом техника программирования определяется не только типом программоносителя, знанием аппаратной части систем ЧПУ и языков программирования, а также умением адекватно описать алгоритм функционирования и переложить его в язык символов (команд и кодов).

В связи с этим студенты должны знать особенности кодирования информации, владеть алгоритмами циклового и логического управления, позиционного и контурного управления (геометрическая задача), представлять особенности поведения объекта в дискретных САУ.

Курс «Основы ЧПУ» для студентов специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» является завершающим в программно-информационной подготовке инженера и базируется на курсах:

«Микропроцессоры в электроприводах и технологических комплексах», «Информатика», «Элементы систем автоматики», «Системы управления электроприводов».

Курс изучается в 10-11 семестрах и предполагает следующее распределение учебных занятий для студентов очно-заочной и заочной формы обучения:

Семестры Виды занятий 10 в/о з/о в/о з/о Лекции, час. 32 15 34 Лаборатории, час. 32 20 34 Зачет 1 1 1 Экзамен 1 1 1 Контрольные задания 1 2 1 В процессе изучения теоретических разделов курса, выполнения контрольных заданий и лабораторных работ, студент должен получить знания и навыки в:

- принципах построения систем ЧПУ технологическими объектами;

- применении цифровых и символьных кодов в системах ЧПУ;

- использовании современных средств промышленной автоматизации, в том числе промышленных сетей;

-алгоритмах логического управления с применением программируемых логических контроллеров;

- пользовании методами позиционного и контурного управлений при решении геометрической задачи управления;

- методах перевода аналоговых систем управления электроприводом в цифровые, особенностях построения и расчета регуляторов таких систем, базируясь на положениях теории дискретных САУ;



- программировании типовых задач автоматики с использованием микроконтроллеров.

Для изучения современных систем ЧПУ объектами, а также использовании знаний, полученных в процессе обучения при дипломном проектировании, в 11 семестре студентам предлагается представить реферат объемом 15-20 страниц.

Темы для рефератов 1. Применение и особенности построения цифровых электроприводов.

2. Современные микроконтроллеры и цифровые сигнальные процессоры для управления электроприводами.

3. Энергосберегающие технологии с применением интеллектуального электропривода.

4. Фаззи – логическое управление объектами.

5. Управление шаговым электроприводом от микроЭВМ.

6. Вентильно-индукторные двигатели (SRM – Switched Reluctance Motor) и их системы управления.

7. Векторное управление асинхронным двигателем с применением микроконтроллеров.

8. Управление бесконтактными двигателями постоянного тока (BLDC – Brushless direct current) с применением микроконтроллеров.

9. Особенности построения и применения энкодеров и кодеров в системах программного управления.

10. Организация локальных (промышленных) сетей на производстве.

11. Промышленная сеть CAN (Computer Area Network).

12. Промышленная сеть PROFIBUS фирмы SIEMENS.

13. Электроприводы промышленных роботов и станков с ЧПУ.

14. Адаптивные промышленные роботы и средства их очувствления.

15. Интеллектуальные роботы и системы распознавания образов.

16. Языки программирования промышленных роботов и современных средств промышленной автоматизации.

17. Программируемые логические контроллеры.

18. РС-архитектурные промышленные компьютеры и контроллеры.

19. SCADA системы в АСУТП.

20. Операционные системы реального времени.

21. Нейронные сети.

Кроме вышеперечисленных, темы могут быть выбраны студентами самостоятельно по согласованию с преподавателем, ведущим курс.

В процессе изучения курса "Основы ЧПУ" студентами заочной формы обучения выполняется по 2 контрольных задания соответственно в семестре 10 - контрольные задания № 1 – 2, в 11 семестре контрольные задания № 3 – 4.

Вариант задания определяется двумя последними цифрами шифра зачетной книжки студента или её последней цифрой. Студенты очнозаочной формы обучения выполняют в каждом из семестров одно из заданий ( вариант определяется по согласованию с преподавателем).

Студенты очной формы обучения при изучении курса представляют реферат и могут использовать методическое пособие при проведении цикла лабораторных работ.

Контрольное задание №Задача 1. Представить число, заданное в таблице 1, - во всех известных вам системах счисления как целое без знака;

- как положительное и отрицательное число с использованием биполярных кодов: прямой со знаком, обратный, дополнительный, смещенный.

Во всех представлениях числа ограничиться байтовым представлением его целой и дробной части.

Таблица Номер последней Число (целое) Число (дробное / смешанное) цифры шифра 0 67 0,28 / 52,1 48 0,76 / 33,2 86 0,35 / 67,3 57 0,42 / 83,4 99 0,61 / 41,5 27 0,82 / 39,6 39 0,57 / 71,7 41 0,38 / 91,8 71 0,14 / 38,9 94 0,21 / 45,Методические указания к решению задачи В данной задаче студентам необходимо показать умение представлять целые и смешанные числа в любой системе счисления: двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной (для целых чисел), в двоичной системе для смешанных чисел и с использованием биполярных кодов.

Особенности представления целых чисел без знака и со знаком изучались в курсах "Микропроцессоры" и "Элементы систем автоматики" и особых пояснений не требует. Вспомните, что Вы уже знаете, и представьте заданное число, сведя результаты в таблицу 2.

Таблица Число Кодовая комбинация Десятичное 75D (decimal) Двоичное 01001011B (binary) Восьмеричное 113O (octal) Шестнадцатеричное 4BH (hex) +75 -Прямой со знаком 01001011 Обратный 01001011 Дополнительный 01001011 Смещенный 11001011 Для перевода отрицательного числа из дополнительного кода (на магистрали микроЭВМ) в его десятичный эквивалент и обратно следует вспомнить правило:

"инвертировать все разряды числа, исключая знаковый и прибавить единицу." В цифровой вычислительной технике при записи чисел целую часть от дробной отделяют точкой. Соответственно, двум алгебраическим формам записи вещественных чисел: обычной (5000; -3,77; 13,784) и показательной (5·103; -377·10-2; 137,84·10-1) различают две формы представления данных: с ФТ (фиксированной точкой (запятой)), с ПТ (плавающей точкой (запятой)).

Представление целых двоичных чисел в формате с ФТ означает, что в рамках заданного формата точка фиксируется за правой границей формата (т. е. по существу отсутствует) [2].

Представление данных вещественного типа в формате с ПТ означает, что в рамках заданного формата логически фиксируется одинаковое местоположение точки, разделяющей целую и дробную части числа.

Все процессы с ФТ оперируют с числами, представленными в дополнительном коде, что позволяет существенно упростить выполнение арифметических операций.

Правила перевода в дополнительный код не зависят от типа чисел – целые или дробные.

При переводе дробного десятичного числа в двоичное следует помнить, что дробное десятичное число переводится в двоичное в отличие от целых приближенно. Кодовая комбинация формируется из совокупности 0 и 1, получающихся при последовательном умножении заданного числа на 2, начиная со старшего разряда. Например, для числа 0,6510 получим:





1) 0,65 2) 0,3 3) 0,6 4) 0,2 5) 0, 2 2 2 2 1.30 0.6 1.2 0.4 0.6) 0,8 7) 0,6 8) 0, 2 2 1.6 1.2 0.0.Для смешанных чисел в двоичную форму переводится отдельно целая и дробная части числа, т. е. 75,65 = 01001011.10100110.

Задача 2. Представьте в дополнительном коде максимальные, минимальные положительные и отрицательные целые и дробные числа для 16-разрядных чисел, для которых в = 15.

Методические указания к решению задачи Для восьмибитных чисел (байт) в дополнительном коде - максимальное положительное число:

+127D 7FH 01111111B 27 – 1 = 2в – 1;

- минимальное положительное число:

1D 1H 00000001B 1;

- максимальное по модулю отрицательное число:

- 128D 80H 10000000B - 27;

- минимальное по модулю отрицательное число:

- 1D FFH 11111111B - 1.

Для восьмибитных дробных чисел соответственно:

- максимальное положительное число:

1 – 2-7 = 0.1111111 = 0,9921875;

- минимальное положительное число:

2-7 = 0.0000001 = 0,0078125;

- максимальное по модулю отрицательное число:

- 1 = 1.0000000 -1D;

- минимальное по модулю отрицательное число:

- 2-7 = 1.1111111 = - 0,0078125.

Задача 3. Определить динамический диапазон данных D (в децибелах) цифровой системы регулирования с аналого-цифровым преобразователем (АЦП), имеющим n разрядов.

Построить зависимость D = f(n) ( nmax ограничить 32 разрядами с шагом расчета, равным 2).

Методические указания к решению задачи Динамический диапазон данных представляет собой отношение максимального и минимального (не равного нулю) значений и определяется в первую очередь разрядностью АЦП. При этом следует иметь в виду, что один бит данных соответствует 20lg2 (децибел) 6,0205998, а полный динамический диапазон определяется из соотношения:

D= n·20lg2.

Задача 4. Представить в виде алгоритма методику создания исполняемой программы на языке ассемблера любого микроконтроллера, известного Вам, если имя программы и используемых подпрограмм приведены в таблице 3.

Таблица Номер последней Имя Имена цифры шифра головной программы подпрограмм 0 Main0 Sub1, time 1 Prog1 Sub2, cir 2 Test2 sub3,sub3 Program3 wind1, ADC 4 CAP ADC, timer 5 CODER un1, un2, un6 SHD t1, t7 BLDC win1, cool8 SRM ADC, DAC 9 ACD root, level Методические указания к решению задачи Для программирования современных микроконтроллеров и цифровых сигнальных процессоров (DSP – Digital Signal Processor) используются языки ассемблера и языки высокого уровня (CИ, Pascal и др.).

Языки ассемблера являются машинно-ориентированными языками и для разных типов процессоров существует свой язык. Почти каждая команда ассемблера эквивалентна команде на машинном языке процессора.

Следует заметить, что знание языка ассемблера остается необходимым условием получения "хороших программ" на языке СИ.

Все компиляторы CИ поддерживают включение в программу модулей на языке ассемблера.

Этапы разработки программы следующие:

• формулирование технического задания (постановка задачи);

• определение структур данных и памяти;

• разработка алгоритма и структуры программы с использованием принципов модульного программирования;

• выбор языка программирования;

• составление текста программы и подпрограмм;

• создание выполняемой программы.

В условиях данной задачи пройдены все этапы, кроме двух последних.

Считаем, что тексты программы и подпрограмм написаны, им присвоены символические названия, представленные в таблице 3.

В процессе подготовки исполняемых программ следует различать следующие базовые понятия:

объектный код – код, полученный в результате трансляции (с помощью программы транслятора) на машинный язык или близкий к нему язык программы, записанной на некотором исходном языке (например, языке ассемблера);

перемещаемый (относительный) программный модуль – представляет собой программу, которая может быть настроена на загрузку и выполнение в любой области памяти. В такой программе все требуемые адреса выражаются относительно общей точки отсчета – начала программы. Настройка перемещаемых модулей на абсолютные адреса производится компоновщиком (специальной программой);

абсолютный адрес – число, однозначно указывающее положение данных или кодов памяти;

абсолютный (неперемещаемый) программный модуль – программный модуль, использующий абсолютные (фактические) адреса;

выполняемый (загрузочный) модуль – программа, представленная в виде, пригодном для загрузки в память системы и её выполнения процессором.

Известно, что система программирования любого микроконтроллера должна включать в свой состав комплекс программ, обеспечивающих их создание и редактирование, трансляцию, компоновку и отладку. Методика создания загрузочного модуля для микроконтроллеров семейства MCS-[2] фирмы INTEL представлена ниже:

1. Редактирование текста модуля программы <имя редактора> <имя файла.а96> me program.ancedit subroutine.a2. Трансляция модулей программ с применением транслятора asm96.ехе <имя транслятора> <имя файла.а96> asm96 program.a asm96 subroutine.a3. Компоновка программы и подпрограммы с использованием программы-компоновщика rl96.

<имя компоновщика> <имя головной программы>, <имя подпрограммы 1>, <имя подпрограммы n>.

rl96 program.obj, subroutine.obj В результате компоновки получается файл абсолютного кода program и файл листинга компоновки program.m96, который можно просмотреть с помощью программы-редактора.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.