Описание лабораторных стендов

Практические задания выполняются на специализированных лабораторных стендах.

Первое практическое задание посвящено организации информационного обмена между двумя узлами системы автоматизации посредством CAN-bus. Основное внимание уделяется аспекту передачи значений технологических параметров посредством CAN-bus.

Лабораторный стенд для выполнения этого задания состоит из ПК и двух демонстрационно-отладочных комплектов 78K0/Fx2 - CAN it! NEC Electronics.

Каждый из демонстрационно-отладочных комплектов представляет собой функционально законченный модуль. Ядром демонстрационно-отладочного комплекта 78K0/Fx2 является микроконтроллер 78K0/FF2 (mPD78F0893), оснащенный аппаратным модулем CAN. С помощью термометра сопротивления, установленного на демонстрационно-отладочном комплекте, микроконтроллер может получать сведения о температуре окружающей среды. Для визуального представления информации может быть использован ЖК модуль, также установленный на демонстрационно-отладочном комплекте. Структурная схема лабораторного стенда представлена на следующем рисунке (Рисунок 3.3.1).

Рисунок 3.3.1 Структурная схема лабораторного стенда (Задание 1)

Демонстрационно-отладочный комплект 78K0/Fx2 - CAN it! NODE 1 УЗЕЛ 1

Демонстрационно-отладочный комплект 78K0/Fx2 - CAN it! NODE 2 УЗЕЛ 2

CAN-bus

Задание включает в себя три этапа. На первом этапе на ПК в интегрированной среде разработки IAR Embedded Workbench на языке ANSI C из библиотечных модулей составляется программа, позволяющая демонстрационно-отладочному комплекту выполнять функции по сбору информации о состоянии температуры окружающей среды и отображению текущего значения данного параметра средствами ЖК модуля. Выполняется отладка разработанного программного кода на одном из демонстрационно-отладочных комплектов посредством механизма внутрисхемной отладки с целью контроля корректности его функционирования в реальных условиях на отлаживаемом устройстве.

На следующем этапе функции разработанной программы расширяются за счёт использования библиотеки стека протокола CAN NEC. Осуществляется модификация программного кода с целью обеспечения демонстрационно-отладочным комплектом функций по передаче и приему полученных ранее значений параметра температуры посредством CAN-bus. Выполняется отладка разработанного программного кода на одном из демонстрационно-отладочных комплектов посредством механизма внутрисхемной отладки с целью контроля корректности его функционирования в реальных условиях на отлаживаемом устройстве.

На заключительном этапе выполняется загрузка отлаженного программного кода в память микроконтроллеров демонстрационно-отладочных комплектов, переключение демонстрационно-отладочных комплектов в рабочий режим и отключение ПК и средств отладки от основных элементов лабораторного стенда.

Таким образом, в рабочем режиме демонстрационно-отладочные комплекты становятся полноправными узлами CAN-bus. В соответствии с разработанной программой они выполняют сбор данных о текущем значении параметра температуры окружающей среды, передачу полученных данных по CAN-bus, прием соответствующих данных и их индикацию средствами ЖК модулей.

Второе практическое задание посвящено организации информационного обмена между узлами системы автоматизации, входящими в состав разнородных сетей. Основное внимание уделяется аспекту передачи управляющей информации посредством организации шлюза. Для иллюстрации процесса информационного обмена в данном случае задействованы интерфейсы RS-232C и CAN-bus.

Лабораторный стенд для выполнения этого задания состоит из ПК, внутрисхемного отладчика Microchip MPLAB ICD 2 и демонстрационно-отладочного комплекта Microchip PICDEM CAN-LIN 3 Microchip Technologies Incorporated.

Демонстрационно-отладочный комплект представляет собой функционально законченный модуль. В состав демонстрационно-отладочного комплекта Microchip PICDEM CAN-LIN 3 входят три микроконтроллера Microchip PIC 18F6680, Microchip PIC 18F8680 и Microchip PIC18F1320 Microchip Technologies Incorporated. Микроконтроллеры Microchip PIC18F6680 и Microchip PIC 18F8680 оснащены аппаратными модулями CAN и входят в состав CAN-bus, расположенной непосредственно в демонстрационно-отладочном комплекте. Наличие дополнительного разъема CAN типа DB9 допускает подключение к CAN-bus демонстрационно-отладочного комплекта дополнительных CAN-устройств. Для имитации исполнительных устройств к выводам микроконтроллеров подключены элементы LED (светодиоды). Структурная схема лабораторного стенда представлена на следующем рисунке (Рисунок 3.3.2).

Рисунок 3.3.2 Структурная схема лабораторного стенда (Задание 2)

Задание включает в себя три этапа. На первом этапе на ПК в интегрированной среде разработки MPLAB IDE на языке ANSI C из библиотечных модулей составляется программа, позволяющая микроконтроллеру Microchip PIC 18F6680 осуществлять информационный обмен с ПК посредством последовательного интерфейса RS-232C. Для организации пользовательского интерфейса в режиме диалога и передачи управляющих команд с ПК выполняется настройка соединения средствами программы Microsoft HyperTerminal. Разрабатываемый программный код позволяет по команде пользователя с ПК (нажатию одной из клавиш на клавиатуре) осуществлять управление состоянием портов ввода/вывода микроконтроллера Microchip PIC18F6680 (Узел 1). В данном случае осуществляется работа с цифровыми выводами, к которым подключены элементы LED. Установка 1 в регистре, отвечающем за соответствующий вывод, переводит данный вывод в высокое состояние (при этом загорается светодиод). Выполняется отладка разработанного программного кода посредством механизма внутрисхемной отладки с целью контроля корректности его функционирования в реальных условиях на отлаживаемом устройстве.

На следующем этапе функции разработанной программы расширяются за счёт использования библиотеки стека протокола CAN Microchip. Осуществляется модификация программного кода микроконтроллеров Microchip PIC18F6680 и Microchip PIC18F8680 с целью организации информационного обмена и осуществления передачи управляющих команд с ПК посредством CAN-bus. Таким образом реализуется возможность осуществления управления состоянием портов ввода/вывода микроконтроллера Microchip PIC18F8680 (Узел 2). В данном случае также осуществляется работа с цифровыми выводами, к которым подключены элементы LED. Установка 1 в регистре, отвечающем за соответствующий вывод, переводит данный вывод в высокое состояние (при этом загорается светодиод). Выполняется отладка разработанного программного кода посредством механизма внутрисхемной отладки с целью контроля корректности его функционирования в реальных условиях на отлаживаемом устройстве.

На заключительном этапе выполняется загрузка отлаженного программного кода в память соответствующих микроконтроллеров и отключение средств отладки от основных элементов лабораторного стенда.

Таким образом, в рабочем режиме, в соответствии с разработанными программами, становиться возможным осуществлять управление функционированием элементов лабораторного стенда посредством интерфейса оператора, реализованного на ПК.

Заключение

В процессе проведения учебной практики изучены процессы подготовки монтажных соединений к пайке, основные материалы, применяемые при пайке и инструменты для монтажа в процессе пайки.

Наряду с этим рассматривались вопросы подготовки и поддержания в рабочем состоянии индивидуального РМ в состав которого входит ПК.

Также теоретически и практически были изучены некоторые аспекты организации информационного обмена в системах автоматизации на примере промышленной шины CAN.

Список литературы

1. Палагин В.А., Дорошенко В.А., Леонов Л.В. Автоматика и автоматизация производственных процессов деревообработки. - М.: Экология, 1993.

2. Молчанов Л.Г. Монтаж, наладка и эксплуатация автоматических устройств в деревообрабатывающей промышленности. - М.: Лесная промышленность, 1991.

3. CAN in Automation (CiA) [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.can-cia.org.

4. CAN-Expo [Электронный ресурс] - Режим доступа: http//www.can-expo.ru.

5. Марафон [Электронный ресурс] - Режим доступа: http//www.marathon.ru

6. NEC Electronics [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.eu.necel.com.

7. Microchip Technologies Incorporated [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.microchip.com