Вострухин_ К вопросу программирования систем управленияx

УДК 621.3.049.77:681.3.06
Вострухин А.В., Хабаров А.Н., Ядыкин В.С.
Ставропольский технологический институт сервиса
(филиал) (ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС»), г. Ставрополь
К ВОПРОСУ ПРОГРАММИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
Современная техника работает под управлением микроконтроллеров и
программируемых
функционирования
логических
которых
контроллеров
является
(ПЛК),
программное
основой
обеспечение.
Его
разработка становится необходимой составляющей инженерной деятельности.
Об этом убедительно и образно писал в 1984 году Ч.А.Р. Хоар, профессор
Оксфордского университета – ученый с мировым уровнем признания: «…
программирование … подобно открытию древними греками аксиоматической
геометрии – оснований для землемерной и картографической деятельности, а
затем для проектирования и возведения зданий и мостов. Оно подобно
открытию законов Ньютона и дифференциального исчисления – оснований для
астрономии, а также для таких мирских начинаний, как навигация и управление
артиллерийским огнем…» [1].
Инженер, спроектировавший машину, должен иметь возможность
самостоятельно написать программу управления. Никто лучше его не знает, как
должна работать данная машина [2].
Области применения микроконтроллеров многогранны. Это бытовая
техника,
интеллектуальные
биомедицинская
датчики,
диагностическая
автомобильная
аппаратура,
системы
электроника,
управления
летательными аппаратами, электроэнергетика, автоматизированные системы
управления
технологическими
процессами.
Знание
структуры,
функциональных возможностей микроконтроллеров, методов и средств
разработки устройств и систем на их основе является необходимым для
каждого специалиста в области электроники, автоматики, вычислительной и
измерительной техники [3].
ПЛК
работают
в
энергетике,
в
области
связи,
в
химической
промышленности, в сфере добычи, транспортировки нефти и газа, в жилищнокоммунальном хозяйстве, в системах обеспечения безопасности, используются
на транспорте, в строительстве и т.д. Реально сфера применения ПЛК шире
сферы применения персональных компьютеров.
Стратегическим направлением в области подготовки специалистов
большинства инженерных профилей должно стать программирование систем
управления. Современные системы управления основаны на использовании
информационных технологий, в частности реализуют такие типовые функции
как: сбор информации, ее хранение, переработка, передача и использование для
управляющих воздействий.
На
кафедре
«Информационные
технологии
и
электроника»
при
поддержке (бесплатно поставлены приборы) отечественной компании «НПО
ОВЕН» (www.owen.ru), специализирующейся на разработке и производстве
микропроцессорных приборов для автоматизации, создается лаборатория
программируемых систем управления (ПСУ).
Лаборатория ПСУ предназначена для организации учебного процесса,
связанного с изучением микропроцессорной техники и информационных
технологий систем управления, а также для решения научных и инженерных
задач.
Лаборатория ПСУ оснащена четырьмя однотипными стендами, каждый
из которых содержит (рис.1): персональный компьютер (ПК); программируемый логический контроллер (ПЛК150); радиомодем GSM/GPRS ОВЕН
ПМ01с антенной АНТ-1; панель оператора (ИП320); модуль ввода аналоговых
сигналов (МВА8); ПИД-регулятор (ТРМ101); преобразователь интерфейсов
USB и RS-485 (АС4); блок питания (БП15); емкостные датчики влажности
воздуха; датчики температуры, типа ТСМ50.
Рис. 1. Структура лабораторного стенда
Лабораторный стенд позволит проводить испытания, разработанных на
кафедре и запатентованных в РФ микроконтроллерных измерительных
преобразователей (МИП) для емкостных и резистивных датчиков. Для
сопряжения емкостных датчиков с ПЛК через его дискретные входы требуется
МИП емкости в частоту (МИП-F). Для сопряжения этих же датчиков с ПЛК
через его аналоговые входы требуется МИП емкости в напряжение (МИП-U)
(рис. 1).
Для программирования ПЛК используется система CoDeSys немецкой
компании 3S_Smart Software Solutions GmbH. На сегодняшний день комплекс
CoDeSys занимает лидирующие позиции на рынке систем программирования
ПЛК. Его применяют 190 компаний во всём мире.
Для изучения приемов практического программирования 8-разрядных
микроконтроллеров AVR в состав лабораторной установки включены,
дополнительно, два стенда: стенд микроконтроллерный, подробное описание
которого приводится в источниках [4, 5] и стартовый набор разработчика
микропроцессорных систем на базе микроконтроллеров AVR устройство
STK500. Ядро микроконтроллеров семейства AVR, одного из лучших семейств
8-разрядных микроконтроллеров, было создано настолько удачно, что в
течение всего периода их развития (более 15 лет) почти не изменилось.
Литература
1. Хоар
Ч.А.Р.
Программирование
как
инженерная
профессия
//
Микропроцессорные средства и системы. – 1984. – №4.
2. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и
приемы прикладного проектирования / Под ред. проф. В.П. Дъяконова. –
М.: Солон-Пресс, 2004. – 256 с.:ил. – (Серия «Библиотека инженера»).
3. Бродин В.Б., Шагурин И.И. Микроконтроллеры. Архитектура,
программирование, интерфейс. – М.: Издательство ЭКОМ, 1999. – 400 с.:
илл.
4. Вострухин А.В. Введение в программирование микроконтроллера AVR на
языке Ассемблера: учебное пособие / А.В. Вострухин, Е.А. Вахтина. – 2-е
изд., перераб. и доп. – М.: Илекса, 2010. – 184 с.
5. Вострухин А.В., Вахтина Е.А. Лабораторный стенд для изучения
программирования микроконтроллеров. Механизация и электрификация
сельского хозяйства. 2008. № 12. – С. 57-58.