Основы и принципы программирования ПЛК; Сайт для электриков – статьи, советы, примеры, схемы

При нажатии кнопки “Пуск” ток будет протекать через “замкнутый” контакт X1, который подаст 120 В переменного тока на контактор двигателя. Параллельный контакт Y1 также “замкнется”, тем самым замыкая цепь:

Принципы работы и основы программирования ПЛК

До появления твердотельной логики разработка систем логического управления основывалась на электромеханических реле. По сей день реле не утратили своего назначения, но были заменены контроллером в некоторых из своих прежних функций.

В современной промышленности существует множество различных систем и процессов, требующих автоматизации, но эти системы сегодня редко проектируются с использованием реле. Современные промышленные процессы требуют наличия устройства, запрограммированного на выполнение различных логических функций.

В конце 1960-х годов американская компания Bedford Associates разработала компьютерное устройство под названием MODICON (Modular Digital Controller). Это устройство позже стало названием подразделения компании, которая его разработала, произвела и продала.

Другие компании разработали свои собственные версии этого устройства, и в итоге оно стало известно как ПЛК, или программируемый логический контроллер. Целью создания программируемого логического контроллера, который может имитировать работу большого количества реле, была замена электромеханических реле логическими элементами.

ПЛК OMRON CP1L

ПЛК имеет набор входных клемм, которые можно использовать для контроля состояния датчиков и переключателей. Имеются также выходные клеммы, которые передают сигнал “высокий” или “низкий” на индикаторы питания, электромагнитные клапаны, контакторы, небольшие двигатели и другие устройства самоконтроля.

ПЛК легко программировать, поскольку их язык программирования напоминает релейную логику. Поэтому обычный промышленный электрик или инженер-электрик, привыкший читать логические схемы реле, также будет чувствовать себя комфортно, программируя ПЛК для выполнения тех же функций.

Сигнальная проводка и стандартное программирование несколько различаются между моделями ПЛК, но достаточно похожи, чтобы включить “общее” введение в программирование этого устройства.

На следующем рисунке показан простой ПЛК, а точнее, как он может выглядеть спереди. Две винтовые клеммы, обеспечивающие подключение внутренних цепей ПЛК до 120 В переменного тока, обозначены L1 и L2.

Шесть винтовых клемм, расположенных на левой стороне, обеспечивают подключение устройств ввода. Каждая клемма представляет собой отдельный входной канал (X). Винтовая клемма (“общее” соединение), расположенная в левом нижнем углу, обычно подключается к L2 (нейтраль) источника питания 120 В переменного тока.

Принципы работы и базовое программирование ПЛК

Внутри корпуса ПЛК, соединяя каждую входную клемму с общей клеммой, находится оптопара (светодиод), которая обеспечивает электрически изолированный сигнал “высокий” для компьютерной схемы (фототранзистор интерпретирует свет светодиода), когда 120 В переменного тока подается между соответствующей входной клеммой и общей клеммой. Светодиод на передней панели ПЛК показывает, какой вход находится под напряжением:

Выходные сигналы генерируются компьютерной схемой ПЛК, активируя переключающее устройство (транзистор, тиристор или даже электромеханическое реле) и соединяя клемму Source (правый нижний угол) с любым выходом, обозначенным Y. Клемма “Источник” обычно подключена к L1. Помимо каждого входа, каждый выход, на который подается питание, обозначается светодиодом:

Таким образом, ПЛК может быть подключен к любому устройству, например, к выключателям и соленоидам.

Основы программирования ПЛК

Логика современной системы управления задается в ПЛК с помощью компьютерной программы. Эта программа определяет, на какие выходы подается напряжение и при каких входных условиях. Хотя сама программа напоминает логическую схему реле, в ПЛК нет переключающих контактов или катушек реле, которые образуют соединения между входами и выходами. Эти контакты и катушки являются надуманными. Программа пишется и просматривается с помощью персонального компьютера, подключенного к порту программирования ПЛК.

Рассмотрим следующую схему и программу ПЛК:

Когда кнопка не используется (не нажата), сигнал на вход X1 не подается. Согласно программе, которая показывает, что вход X1 “открыт”, на выход Y1 также не будет подан сигнал. Поэтому выход Y1 останется невозбужденным, а подключенный к нему светодиод погаснет.

Если нажать клавишный переключатель, сигнал будет подан на вход X1. Все контакты X1 в программе примут активное состояние, как если бы они были контактами реле, активированными подачей напряжения на катушку реле с именем X1. В этом случае разомкнутый контакт X1 будет “замкнут” и подаст сигнал на катушку Y1. Когда на катушку Y1 подается напряжение, выход Y1 загорается при подключении к нему лампочки.

Следует понимать, что контакт X1 и катушка Y1 соединены вместе, а “сигнал”, появляющийся на мониторе компьютера, является виртуальным. Они не существуют как реальные электрические компоненты. Они присутствуют только в компьютерной программе – части программного обеспечения – и лишь напоминают то, что происходит в релейной цепи.

Не менее важно понимать, что компьютер, использованный для написания и редактирования программы, не нужен для дальнейшего использования ПЛК. После загрузки программы в программируемый логический контроллер компьютер можно выключить, и ПЛК будет самостоятельно выполнять команды программы. Мы включили в иллюстрацию монитор персонального компьютера, чтобы вы могли понять взаимосвязь между реальными состояниями (замыканиями переключателей и состояниями ламп) и программными состояниями (сигналами через виртуальные контакты и виртуальные катушки).

Настоящая мощь и универсальность ПЛК проявляется, когда мы хотим изменить поведение системы управления. Поскольку ПЛК является программируемым устройством, мы можем изменять заданные команды, не перенастраивая подключенные к нему компоненты. Предположим, мы решили перепрограммировать работу выключателя-лампочки в обратном порядке: нажать кнопку, чтобы выключить лампочку, и отпустить ее, чтобы включить.

Решением такой реальной проблемы является замена выключателя, который обычно “открыт”, на выключатель, который “закрыт”. Программное решение заключается в изменении программы таким образом, чтобы контакт X1 был нормально “закрыт”, а не “открыт”.

На рисунке ниже показано, что программа уже изменена, когда переключатель не активен:

И здесь включается выключатель:

Одним из преимуществ реализации логического управления в программном обеспечении, в отличие от аппаратного управления, является то, что входные сигналы можно использовать столько раз, сколько требуется. Например, рассмотрим схему и программу, предназначенную для включения лампочки, если одновременно активированы хотя бы два из трех выключателей:

Для построения аналогичной схемы с использованием реле обычно требуется три реле с двумя разомкнутыми контактами, каждое из которых должно быть использовано. Однако, используя ПЛК, мы можем, не добавляя дополнительного оборудования, запрограммировать столько контактов для каждого входа “X”, сколько пожелаем (каждый вход и выход должен занимать не более 1 бита в цифровой памяти ПЛК) и вызывать их столько раз, сколько потребуется.

Кроме того, поскольку каждый выход ПЛК занимает в памяти не более одного бита, мы можем сделать контакты в программе, заставив выход Y находиться в неактивном состоянии. В качестве примера возьмем схему двигателя с управлением запуском и остановкой:

Переключатель, подключенный к входу X1, служит кнопкой запуска, а переключатель, подключенный к входу X2, служит кнопкой остановки. Второй контакт, называемый Y1, как и контакт Print in, позволяет контактору двигателя оставаться под напряжением даже при отпускании кнопки пуска. Вы заметите, что контакт X2, “закрытый” в нормальных условиях, появится в цветном блоке, указывая тем самым, что он находится в состоянии “закрыто”. (“электропроводящий”).

При нажатии кнопки “Пуск” ток будет протекать через “замкнутый” контакт X1 и подавать 120 В переменного тока на контактор двигателя. Параллельный контакт Y1 также “замкнется”, тем самым замыкая цепь:

Если теперь нажать кнопку “Пуск”, контакт X1 разомкнется, но двигатель будет продолжать работать, так как замкнутый контакт Y1 будет продолжать поддерживать катушку под напряжением:

Чтобы остановить двигатель, быстро нажмите кнопку “Стоп”, которая подаст напряжение на вход X1 и “открытый” контакт, что остановит напряжение на катушке Y1:

При нажатии кнопки “Стоп” вход X1 остается обесточенным, в результате чего контакт X1 возвращается в свое нормальное “замкнутое” состояние. Двигатель не будет работать ни при каких обстоятельствах, пока кнопка “Пуск” не будет нажата снова, потому что уплотнение в контакте Y1 было потеряно:

Модель отказоустойчивости устройств мониторинга ПЛК очень важна, как и для электромеханических реле мониторинга. Мы всегда должны учитывать влияние неисправного “открытого” контакта на работу системы. Например, в нашем случае, если контакт X2 неправильно “разомкнут”, нет возможности остановить двигатель!

Решением этой проблемы является перепрограммирование контакта X2 внутри ПЛК и фактическое нажатие кнопки “Стоп”:

Когда кнопка “Стоп” не нажата, на вход X2 ПЛК подается напряжение, т.е. контакт X2 “замкнут”. Это обеспечивает запуск двигателя при подаче напряжения на контакт X1 и продолжение работы при отпускании кнопки “Пуск”. При нажатии кнопки “стоп” контакт X2 переключается в состояние “разомкнуто”, и двигатель прекращает работу. Таким образом, вы можете видеть, что функциональной разницы между этой и предыдущей моделью нет.

Однако, если входной контакт X2 был ошибочно “разомкнут”, вход X2 может быть остановлен нажатием кнопки “Стоп”. Это приводит к немедленному отключению двигателя. Эта модель более безопасна, чем предыдущая, в которой нажатие кнопки “Стоп” предотвращало остановку двигателя.

Помимо входов (X) и выходов (Y), ПЛК имеет возможность использовать “внутренние контакты и катушки”. Они используются так же, как и промежуточные реле, применяемые в стандартных релейных схемах.

Чтобы понять, как работают “внутренние” цепи и контакты, рассмотрим следующую схему и программу, разработанную вокруг трех входов логической функции AND:

В этой схеме лампа горит до тех пор, пока одна из кнопок не нажата. Чтобы выключить лампу, необходимо нажать все три кнопки:

Эта статья о программируемых логических контроллерах иллюстрирует лишь небольшую часть их возможностей. Будучи компьютером, ПЛК может выполнять другие расширенные функции с гораздо большей точностью и надежностью, чем электромеханические логические устройства. Большинство ПЛК имеют более шести входов и выходов. На рисунке ниже показан один из ПЛК Allen-Bradley:

ПЛК Allen-Bradley

Благодаря модулям, каждый из которых имеет 16 входов и выходов, этот ПЛК способен управлять более чем десятком устройств. ПЛК, размещенный в шкафу управления, занимает очень мало места (гораздо больше места для выполнения той же функции потребовалось бы электромеханическим реле).

Одним из преимуществ ПЛК, которое просто невозможно повторить с помощью электромеханического реле, является удаленный мониторинг и управление через цифровые компьютерные сети. Поскольку ПЛК – это не что иное, как специализированный цифровой компьютер, он может легко “общаться” с другими компьютерами. На рисунке ниже представлено графическое изображение процесса заполнения жидкостью (муниципальная канализационная насосная станция), управляемого ПЛК. Сама станция находится в нескольких километрах от монитора компьютера.

Перевод с английского Юлии Сурта.

Структурированный текст

Введение в книгу IEC 61131-3 по структурированному тексту (ST). Автор – Сергей Романов.

Книга “Изучение структурированного текста IEC 61131-3: Ссылка на книгу

Вы любите умные гаджеты и DIY? Станьте экспертом в области Интернета вещей и создайте сеть умных гаджетов!

Запишитесь в онлайн-университет с GeekBrains:

Изучение IoT и современных встраиваемых систем

Изучите язык C, механизмы отладки и программирование микроконтроллеров;

Получите опыт работы в реальных проектах, в команде и самостоятельно;

Получите сертификат и свидетельство, подтверждающее приобретенные вами знания.

Стартовая коробка для ваших первых экспериментов в подарок!

По окончании курса в вашем портфолио будут: методическая станция с функцией часов и встроенной игрой, сеть распределенных устройств, устройства контроля температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности, интеллектуальная система полива растений, устройство контроля утечки воды.

Вы получите диплом о переподготовке и электронный сертификат, который вы сможете добавить в свое портфолио и показать работодателю.

При выборе языка программирования для микроконтроллеров PIC важно помнить, что семейство микроконтроллеров основано на уникальной конструкции RISC-процессора. Симметричная система команд позволяет выбрать любой метод адресации и выполнять операции в любом регистре. В настоящее время Microchip выпускает 5 разновидностей MCU, совместимых по коду программирования:

Программирование микроконтроллеров для начинающих

Новичкам рекомендуется начать с изучения архитектуры и типов микроконтроллеров. Промышленность выпускает следующие типы микроконтроллеров:

  • встроенный;
  • 8-, 16- и 32-битные;
  • цифровые сигнальные процессоры.

Производители микроконтроллеров постоянно балансируют между размерами, мощностью и ценой. Именно поэтому 8-битные модели до сих пор пользуются спросом. Производительность довольно низкая, но во многих случаях это является преимуществом, поскольку позволяет экономить электроэнергию. Цифровые сигнальные процессоры могут обрабатывать большие объемы данных в режиме реального времени. Однако их стоимость значительно выше.

Количество используемых кодов операций может быть разным. Поэтому используются RISC и CISC системы инструкций. Первый считается сокращенным и выполняется за один тактовый цикл. Это упрощает аппаратную реализацию процессора и повышает производительность чипа. CISC – это сложная система, которая может значительно увеличить производительность устройства.

Невозможно изучить программирование микроконтроллеров для начинающих без понимания алгоритмов. Команды отправляются в процессор микроконтроллера в определенном порядке. И их структура должна однозначно восприниматься процессором. Поэтому программист сначала составляет последовательность команд. Процессору может потребоваться немедленно прервать выполнение программы вызовом прерывания. Для этого используются внешние сигналы или встроенные периферийные устройства.

Контроллер – это настоящий компьютер, только маленький. Наиболее важными являются, конечно же, АЛУ (арифметико-логический блок) и память, в которой хранится программа. В нашем случае это память, в которой хранится программа, внутри самого чипа. АЛУ может брать числа из памяти, складывать их и отправлять в разные стороны. При подаче питания на контроллер счетчик программ начинает работать немедленно. Он увеличивается на единицу с каждым циклом и указывает, с какого адреса памяти данные должны быть загружены в АЛУ. Понятно, что при подаче питания он автоматически устанавливается на то место в памяти, с которого должна начинаться программа. Таким образом, программа находится в памяти. Команды смешиваются с данными. Мы включаем питание, и пошло-поехало: загружаем данные раз, загружаем данные два, загружаем команду, что делать с данными и куда их отправить, и так далее, один за другим, по адресам, на которые указывает счетчик программ, с каждым увеличением на единицу. Чтобы начать выполнение программы из другой области памяти, необходимо подать команду load на счетчик программы по нужному нам адресу.
Кроме памяти и АЛУ, в контроллере есть “исполнительные элементы”. Они отвечают за связь с внешним миром. Чтобы связаться с “внешним миром”, ALU должен послать команду “исполнительному устройству”. Например: “Установите ножку контроллера в логическую 1”. Или: “Считать состояние ножки контроллера”. Каждый “исполнительный механизм” имеет две стороны: одна обращена к миру, а другая – к ALU. Внешняя часть – это всегда только выход контроллера, а внутренняя – набор регистров. Register переводится с английского как “регистр”. Совершенно непонятно. Однако довольно близкой аналогией регистра можно считать коммутатор. Или лампочку. Или смешанный В первом случае это входной регистр, во втором – выходной, а в третьем – регистр ввода/вывода. Т.е. набор элементов управления и/или дисплеев. В нашем случае регистр – это место в памяти, обычно 1 байт. Регистр – это байт. Биты – это лампочки/выключатели. Тогда фраза “регистрация нагрузки” означала бы, что нужно подойти к коробке и включить выключатели в определенной комбинации. А “прочитать реестр” означает подойти и посмотреть, какие лампочки горят, а какие нет. Например: у меня есть АЛУ. Я вижу, что, например, пора включить дождеватель. Я подхожу к шкафу с выключателями и включаю правый. Затем я подхожу к правому окну и вижу, что разбрызгиватель включен. В лексиконе контроллера то же самое будет звучать следующим образом: В программе было выполнено условие “Пора”, по которому был загружен выходной регистр 1, затем был прочитан входной регистр и в нем была найдена 1.
Каждое устройство ввода/вывода имеет свой собственный набор регистров управления. Например, порты общего назначения. На самом деле это ключ с двумя полюсами, которые могут быть внутренне установлены на 1, 0 или Z. Примером может служить порт C, который имеет 8 ножек контроллера. Итак, снаружи мы видим 8 ножек контроллера, а внутри – 3 регистра порта C. Размер регистра обычно составляет 1 байт = 8 бит. 1 байт – это поле, в котором соединяются 8 бит – переключатели. Или лампочку. В порте общего назначения есть регистр направления (назначение ножки – вход или выход), регистр выхода и регистр входа. Каждый бит в регистре соответствует отдельному контакту на внешней стороне. Посмотрите на схему контроллера и прочитайте назначение выводов. Найдите вывод, который действует как нулевой выход порта C. Если вы хотите использовать его как выход, вы должны указать в регистре направления, что он должен действовать как выход. Как вы можете прочитать из DC, это делается путем записи логической 1 в бит 0 регистра выбора направления DDRC. Например, это:

Обучение программированию контроллеров

Альтаир Исследователь Омск 322 74

О контроллерах говорят много, это перспективно, но “вникнуть” в тему с нуля довольно сложно. И пока нет толковых описаний того, как это сделать “с нуля”. Я постараюсь поделиться своим опытом.

Основная идея программы заключается в том, что она работает в цикле. Выполняется первая строка кода, затем вторая, третья и так далее. После выполнения последней строки, первая строка выполняется снова. Это необходимость. Всегда есть кольцо. Как при использовании Ассемблера, так и при использовании Си и вообще. Разница лишь в словах, используемых для описания кольца. В ASM я отмечу начало кольца меткой и напишу “goto label” в конце. В языке C я создаю функцию под названием main(). Функция – это группа команд. Это как “книга – это группа страниц с буквами”. Вы можете не использовать функции, но вы очень быстро заблудитесь. :-) Программа, написанная на языке C, всегда имеет функцию main. Главная функция (группа команд, помните?) – это основное кольцо программы. Эта функция отличается от всех остальных тем, что после выполнения последней инструкции, хранящейся внутри нее, все автоматически начинается с первой инструкции в main. Все подфункции могут быть вызваны любым именем (почти), но самое глобальное кольцо – должно быть главным.
Внутри этого кольца я уже напишу “работа ног”. Например, это может вывести меандр на ножку контроллера:
1) главная<
2) PORTB.1=!PORTB.1;
3) >
Это достаточно полная программа. В первой строке объявляется функция main. Вторая строка должна гласить “Биту 1 порта B (PORTB.1) должно быть присвоено (=) инвертированное значение (!) бита 1 порта B (PORTB.1)”. Третья строка содержит фигурную скобку, которая закрывает главную функцию. Когда выполняемая программа достигнет этой фигурной скобки, она начнет с первой строки внутри main. В нашем случае это будет выглядеть следующим образом: “Bit 1 of port B (PORTB.1) set to (=) invert value (!) of bit 1 of port B (PORTB.1)”, “Bit 1 of port B (PORTB.1) set to (=) invert value (!) of bit 1 of port B (PORTB.1)”. )”, “Присвоить инвертированное значение (!) бита 1 порта B (PORTB.1) биту 1 порта B (PORTB.1)”, “Присвоить инвертированное значение (!) бита 1 порта B (PORTB.1) биту 1 порта B (PORTB.1)” и т.д. Мы будем иметь постоянно инвертированное значение на выводе драйвера, соответствующем порту B. Он будет идти от 1 до 0, так что это будет меандр.
Все остальные функции “в кольце” не работают. Т.е. после последней команды внутри функции программа выполняется дальше и дальше. И если дальше ничего нет, то есть фигурная скобка, закрывающая main. И, таким образом, к новому циклу.
Первая программа будет производить меандр с частотой около 1/6 такта. Приблизительно. Программа работает в цикле, верно? Команды выполняются на тактовой частоте контроллера? Нет ли задержек в исполнении?
Теперь создадим меандр с частотой 1 Гц. Для этого мы можем использовать функцию, которая дает нам задержку.
1) #include “delay.h”
2) главная<
3) PORTB.1=!PORTB.1
4) delay_ms(500);
5) >
Он гласит следующее. Строка 1 Покажем компилятору, что мы будем использовать в проекте функцию delay. Другими словами, есть файл, в котором мы один раз написали программу, реализующую задержку, а затем она была создана в библиотеке и сохранена в надежном месте. И именно на это мы будем обращать внимание. Я не писал эту статью. Я узнал об этом по горячей линии компилятора. Там есть много интересных вещей. Линия 2: Здесь все ясно. Объявляется главная. Линия 3. Здесь также нет ничего нового. Строка 4. Читается: “Вызов функции с задержкой в несколько миллисекунд с параметром 500. Параметр 500 указывает, сколько миллисекунд задержки должно быть применено. Откуда вы это знаете? Из описания функции задержки в файле справки. Строка 5: конец основной функции.
Что мы получаем на выходе? Программа по-прежнему выполняется в цикле. Однако он “зависает” на 500 миллисекунд после каждой инверсии состояния порта. В результате на выходе получается меандр из 500 мс низкого уровня и 500 мс высокого уровня. То есть, период 1 секунда и частота 1 герц.

Извините за порты и ножки – просто посмотрите на DC для контроллера. Все дело в деталях. Я имею в виду именно архитектуру AVR компании Atmel.

Сообщение отредактировал 09 мар 09, 21:06 пользователем Altair

igor223 Общежитие таганрог 27441 19142 Kotische Академик Саратов 7448 2349

Конечно, есть “всё” и “детали”, но если не привык, то понять трудно, особенно если учесть, что всё написано “по-буржуйски”.
Поэтому, при всем уважении к “благой цели”, цитирование технического описания немного “не к месту”.
Так что не надо “посылать на. “Datasheet”. Это больше похоже на тыканье пальцем.

З.Ы. Пожалуйста, не обижайтесь. Просто познакомьте здешних гуру с этой веткой, так как она малополезна в плане информации, а новичкам нужно что-то кроме сообщения даташита.

отредактирован 09 мар 09, 21:51 пользователем Kotische

SerjNSK Исследователь Новосибирск 2447 922 Альтаир Исследователь Омск 322 74

Вполне возможно. Научить меня?
Помню, как десять лет назад я бился над этой проблемой, пытаясь понять, как к ней подступиться. Как только я понял, в какую сторону идти, у меня больше не было проблем. Читаешь, и становится понятно, откуда все это берется. Но самое сложное – это начать.
И самое сложное – понять, как связаны аппаратное и программное обеспечение.

Архитектура, регистры и чтение постоянного тока

Часто, когда вы спрашиваете что-то на специальных форумах о драйверах, в вас летят гнилые помидоры в виде рекомендаций почитать DS. Не нужно обижаться. Это правильное решение. Прежде чем что-то спрашивать, прочитайте СД. В конце концов, это полное и подробное описание микросхемы. Конечно, могут быть детали, описанные не очень четко, но это редкость. Они капризны и не любят отвечать на вопросы типа: какая буква стоит после буквы А. Хотя они с удовольствием ответят на интересный вопрос.

Контроллер – это настоящий компьютер, только маленький. Самое главное – это, конечно, ALU (арифметический логический блок) и память, где хранится программа. В нашем случае это память, в которой хранится программа, внутри самого чипа. АЛУ может брать числа из памяти, складывать их и отправлять в разные стороны. При подаче питания на контроллер счетчик программ начинает работать немедленно. Он увеличивается на единицу с каждым циклом и указывает, с какого адреса памяти данные должны быть загружены в АЛУ. Понятно, что при подаче питания он автоматически устанавливается на то место в памяти, с которого должна начинаться программа. Таким образом, программа находится в памяти. Команды смешиваются с данными. Включаем питание, и понеслось: загрузили данные раз, загрузили два, загрузили команду, что делать с данными и куда их отправить, и так далее, по очереди, по адресам, обозначенным счетчиком программ, с каждым штрихом увеличивающимся на единицу. Чтобы начать выполнение программы из другого места в памяти, нужно подать команду load на счетчик программы по нужному нам адресу.
Помимо памяти и АЛУ, в контроллере есть “исполняемые файлы”. Они отвечают за связь с внешним миром. Чтобы связаться с “внешним миром”, АЛУ должен послать команду “исполнительному устройству”. Например: “Установите ножку контроллера в логическую 1”. Или: “Считать состояние ножки контроллера”. Каждый “исполнительный механизм” имеет две стороны: одна обращена к миру, а другая – к ALU. Внешняя часть – это всегда только выход контроллера, а внутренняя – набор регистров. Register переводится с английского как “регистр”. Совершенно непонятно. Однако довольно близкой аналогией регистра можно считать распределительный шкаф. Или лампочку. Или смешанный В первом случае это входной регистр, во втором – выходной, а в третьем – регистр ввода/вывода. Т.е. набор элементов управления и/или дисплеев. В нашем случае регистр – это место в памяти, обычно 1 байт. Регистр – это байт. Биты – это лампочки/выключатели. Тогда фраза “регистрация нагрузки” означала бы, что нужно подойти к коробке и включить выключатели в определенной комбинации. А “прочитать реестр” означает подойти и посмотреть, какие лампочки горят, а какие нет. Например: у меня есть АЛУ. Я вижу, что, например, пора включить дождеватель. Я подхожу к шкафу с выключателями и включаю правый. Затем я подхожу к правому окну и вижу, что разбрызгиватель включен. В лексиконе контроллера то же самое будет звучать следующим образом: В программе выполнялось условие “Пора”, по которому загружался выходной регистр 1, затем считывался входной регистр и в нем находилась 1.
Каждое устройство ввода/вывода имеет свой собственный набор регистров управления. Например, порты общего назначения. На самом деле это ключ с двумя полюсами, которые могут быть внутренне установлены на 1, 0 или Z. Примером может служить порт C, который имеет 8 ножек контроллера. Итак, снаружи мы видим 8 ножек контроллера, а внутри – 3 регистра порта C. Размер регистра обычно составляет 1 байт = 8 бит. 1 байт – это поле, в котором соединяются 8 бит – переключатели. Или лампочку. В порте общего назначения есть регистр направления (назначение ножки – вход или выход), регистр выхода и регистр входа. Каждый бит в регистре соответствует отдельному контакту на внешней стороне. Посмотрите на схему контроллера и прочитайте назначение выводов. Найдите вывод, который действует как нулевой выход порта C. Если вы хотите использовать его как выход, вы должны указать в регистре направления, что он должен действовать как выход. Как вы можете прочитать из DC, это делается путем записи логической 1 в бит 0 регистра выбора направления DDRC. Например, это:

Она гласит: “Присвоить двоичное значение 0b00000001 регистру DDRC”. Или по-другому: “Загрузить регистр DDRC значением 1”.
Префикс 0b указывает на то, что это двоичное число. Именно так я предпочитаю записывать данные для загрузки всевозможных регистров – это более наглядно. Вы также можете сделать это в шестнадцатеричном формате. Тогда это будет выглядеть следующим образом: DDRC=0x01; Не имеет значения.
Если мы хотим использовать в качестве выхода соответственно нулевой и четвертый вывод порта C, то записываем это в регистр, отвечающий за направление порта:

Теперь ножки порта C драйвера работают как входы, за исключением нулевого и четвертого.
Таким образом, мы сконфигурировали порт С. Теперь для управления состоянием выхода нужно записать соответствующие значения в выходной регистр PORTC, а для получения данных из порта нужно считать их из входного порта PINC.

Если у вас нет микроконтроллера, вы можете эмулировать состояние выхода, используя Протеус. Это значительно облегчает отладку программы, даже если у вас есть MCU, поэтому вам не придется переписывать ее слишком часто.

Необходимый набор программ

Существует множество полезных и простых в использовании программ для программирования МК. Программы для программирования бывают как бесплатными, так и платными. Среди этих программ можно выделить три основные:

Все эти программы относятся к IDEIинтегрированный Dразвитие En интегрированная среда разработки. В нем можно писать код, компилировать и отлаживать.

Стоит взглянуть на Code Vision AVR. Эта IDE позволяет упростить и ускорить написание кода. Однако программа не является бесплатной.

На начальном этапе программирования лучше писать все программы вручную, без каких-либо упрощений. Таким образом, вы быстро приобретете необходимые навыки, а позже сможете понимать и редактировать код, написанный кем-то другим, с учетом ваших потребностей. Именно поэтому я рекомендую использовать программное обеспечение Atmel Studio. Во-первых, она совершенно бесплатна и всегда актуальна, а во-вторых, она разработана компанией, которая производит микроконтроллеры, которые мы будем учиться программировать.

В этой статье мы расскажем о проблемах русификации Atmel Studio, о том, как перевести программу на русский (или любой другой язык) и как сделать программу пригодной для использования программистом USBASP. После установки Atmel Studio весь интерфейс будет на английском языке. Тот, кто знает английский язык или уже привык работать с программами с английским интерфейсом, будет вполне счастлив. Меня лично такой подход разработчиков программы к великому и могучему не устраивает, мне удобнее работать с русским меню.

Программирование микроконтроллеров Atmel AVR.

Микроконтроллеры - первый шаг

1. микроконтроллеры – первый шаг

Эта статья, как и все последующие, является небольшим шагом в мир микроконтроллеров. И у нас будет еще много таких “шагов”, пока мы не достигнем точки, когда сможем сказать: “Микроконтроллер – это последний шаг”. Но даже это, скорее всего, всего лишь выдумка – вы не можете осознать всю огромность – мир микроконтроллеров постоянно развивается и совершенствуется. Наша задача – сделать первый шаг, логическим результатом которого должен стать первый самостоятельно разработанный и собранный проект микроконтроллера.

Системы счисления

Системы счисления: десятичная, двоичная и шестнадцатеричная

Как вы, вероятно, знаете, существует множество различных системы счисления.Некоторые из них используются и сегодня (наша родная десятичная система; римская система, известная как римские цифры), другие остались в прошлом (цифры инков и майя, древнегиппитские цифры, вавилонские цифры).
Я думаю, что здесь у нас нет вопросов. Мы понимаем системы счисления как символы, представляющие числа. А вот связь между системами счисления и микроконтроллерами.

Булевы выражения

3. логические операции, логические выражения, логические элементы

Все современные цифровые технологии основаны на логических операциях. Все цифровые схемы используют логику в своей работе (выполняют логические операции, включая микроконтроллер).
Когда мы создаем программу, мы пишем все действия микроконтроллера на основе его собственной логики, используя логические операции, иногда даже не осознавая этого, которые мы применяем к логическим выражениям.

Побитовые операции

4 Побитовые операции
В прошлой статье мы рассмотрели тему логических операций и выражений. В этой статье мы рассмотрим операции над логическими битами. Побитовые операции очень похожи на логические операции, можно даже сказать, что это одно и то же. Разница лишь в том, что логические операции применяются к инструкциям, а битовые операции, с теми же правилами и результатами, применяются к битам.

5. Прямые, обратные и комплементарные двоичные коды

Прямой, инверсный и комплементарный двоичные коды – это методы представления двоичных чисел с фиксированной точкой в арифметике компьютера (микроконтроллера), предназначенные для хранения отрицательных и неотрицательных чисел.

USBASP AVR программатор

6. программатор USBASP для микроконтроллеров AVR – идеальное решение для начинающих и не только

Сегодня мы покажем, как программировать любой микроконтроллер AVR, который поддерживает последовательное (ISP) программирование через USB. Для программирования AVR MCU мы будем использовать очень простой и популярный программатор USBASP и программатор AVRdude_Prog V3.3.

Программное обеспечение AVRdudeProg

7. программа AVRDUDE_PROG: программирование микроконтроллеров AVR ATmega и ATtiny

Популярная программа AVRDUDE_PROG 3.3 предназначен для программирования AVR ATmega и ATtiny

Основы программирования микроконтроллеров

8. основы программирования микроконтроллеров AVR

В этой статье мы начнем разбираться с одной особенностью – Программирование микроконтроллеров. Процесс будет выглядеть следующим образом – сначала статья о конструкции микроконтроллера (например, первая статья будет о портах ввода/вывода), а затем статья о программировании. Сегодня наш разговор носит ознакомительный характер и будет посвящен материалам и программному обеспечению в процессе изучения основ программирования микроконтроллеров.

Программа Atmel Studio

9. программное обеспечение Atmel Studio

В этой статье мы поговорим о проблемах русификации Atmel Studio, о том, как перевести программу на русский (или любой другой язык) и как сделать программу более полезной для программиста USBASP. После установки Atmel Studio весь интерфейс будет на английском языке. Тот, кто знает английский язык или работал с программами с английским интерфейсом, будет вполне доволен. Лично меня такой подход разработчиков программы к великому и могучему не устраивает, мне удобнее работать с русским меню.

Почему C

10. Введение в язык программирования C (Си) для микроконтроллеров

В этой статье будут рассмотрены основные сведения о языке Си, структура программы на Си, понятие функций, операторов и комментариев этого языка программирования.

C Арифметические операции

Переменные и константы в языке C для микроконтроллеров AVR

В этой статье будут рассмотрены типы переменных в языке C (Си) для микроконтроллеров AVR, объявление переменных, способы задания констант, обзор арифметических операций в Си, присваивание, инкрементация и декрементация.

В этой статье мы рассмотрим управление портами на микроконтроллерах AVR на языке программирования C: установка выводов порта на вход или выход, чтение значений на входах порта, программа для управления миганием светодиодов.

Структура петли предшествования

13-й (C) цикл для микроконтроллеров AVR

В этой статье речь пойдет о циклах на языке программирования C для микроконтроллеров AVR. Здесь будут рассмотрены циклы for и while, а также показано, как принудительно прервать цикл и организовать бесконечный цикл.

Что такое массив

14 Массивы в программировании микроконтроллеров AVR

В этой статье мы расскажем о базовом использовании массивов в программировании на языке Си для микроконтроллеров AVR и обсудим, как использовать их в программе для изменения цифр на 7-сегментном дисплее.

Эта статья будет полезна в первую очередь электрикам, которые наверняка слышали о контроллерах, но еще не использовали их, а также всем, кто так или иначе интересуется сферой автоматизации.

Промышленные сенсорные контроллеры (IPC)

КПК объединяет в одном корпусе два устройства – сам ПЛК и панель оператора.

Панель управления (или HMI – human-machine interface) – это среда для взаимодействия человека с машинами и механизмами под его управлением.

КПК требует дополнительных модулей, которые принимают сигналы от внешних датчиков и передают их на исполнительные механизмы (насосы, клапаны, двигатели и т.д.). Например, создавая такую систему с компанией “Овен”, я подключил к MTP 8 модулей ввода/вывода:

А сама программируемая панель выглядит так (в стадии разработки программного обеспечения):

На этом я заканчиваю свой небольшой обзор программируемых логических контроллеров.

И я прошу своих коллег-электриков писать в комментариях, если они заинтересованы в изучении основ программирования контроллеров для упрощения электрической схемы с многочисленными электромагнитными реле, используя при необходимости ПЛК.

Читайте далее:
Сохранить статью?