лабораторка. Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности
 Скачать 1.57 Mb.
|
|
2.3 Отчет по результатам лабораторной работы Сформировать отчет с результатами выполнения лабораторной работы. Отчет должен содержать: - все результаты создания проекта, формирования аппаратной конфигурации; - таблицу символов; - программный блок OB1 с программой; - результаты исследования онлайн режима; - все таблицы с результатами; - программу, конвертированную на язык STL; - выводы по работе. 2.4 Контрольные вопросы 1. Какие логические операции представлены в разделе Bit Logic Operations? 2. Для чего предназначен блок ОВ1? 3. Особенности языка LAD? 4. Особенности языка STL? 5. Как производиться переключение программных языков в TIAPortal? 6. Какой тип данных применяется для логических операций? 7. Как можно произвести проверку программы на наличие синтаксических ошибок? 8. Сколько способов определения функциональных ошибок программы? 17 9. Какие настройки необходимо произвести перед загрузкой программы ЦПУ? 10. Какие компоненты программы загружаются в контроллер? Лабораторная работа № 3. Программирование с использованием таймерных функций Цель работы: получить навыки программирования с помощью таймерных функций. Изучить все виды таймерных функций. 3.1 Задание к лабораторной работе 1. Создать проект. 2. Конфигурировать оборудование. 3. Составить таблицу символов. 4. Записать программу в соответствии с заданием в ОВ1 организационном блоке с использованием таймерных функций. 5. Исследовать принцип работы тактового генератора на базе таймерных функций. 6. Выполнить задание по варианту и заполнить таблицу результатов. 7. Сформировать отчет по результатам лабораторной работы. 3.2 Программирование с использованием таймеров 3.2.1 Изучите, просмотрев в разделе Time Operations таймерные функции и пользуясь диаграммой таймерных функций (рисунок 3.1).Диаграмма отображает зависимость работы таймера от входного сигнала и принцип действия таймеров. Все функции расположены на карте задач во вкладке Instructions. 3.2.2 Для получения навыков работы с таймерными функциями, необходимо составить программу со всеми типами таймеров на языке LAD, в программном блоке ОВ1. Согласно рисунку 3.1. следует заполнить таблицу символов, как указано в таблице 3.1. Рисунок 3.1 – Таймерные функции 18 Таблица 3.1 – Таблица символов Компонент системы Адрес Запуск Т1 SP I 0.1 Запуск Т2 SE I 0.2 Запуск Т3 SD I 0.3 Запуск Т4 SS I 0.4 Запуск Т5 SF I 0.5 Индикатор1 Q 4.1 Индикатор2 Q 4.2 Индикатор3 Q 4.3 Индикатор4 Q 4.4 Индикатор5 Q 4.5 В таблице указаны адреса сигналов запуска и выходных сигналов (индикаторов) для наблюдения за принципом работы каждого таймера. Также в таблицу необходимо добавить пять таймеров, указать адрес Tn и тип данных Timer. 3.2.3 Программу реализации таймерных функций необходимо выполнить в программном блоке ОВ1, отдельно для каждого типа таймера, как показано на рисунке 3.2. Рисунок 3.2 – Таймерные функции 3.2.4 Загрузите готовую программу в контроллер, и проверьте ход исполнения программы подавая сигнал запуска. Необходимо исследовать влияние сигнала запуска на отсчет времени, исследовать процесс остановки и сброса таймера. Заполните таблицу 3.2. 19 Таблица 3.2 – Результаты исследования таймерных функций Входные сигналы Устанавливаемые параметры Выходные сигналы I1.4 …… T1 Т2 ….. Q4.1 Q4.2 Q4.3 Q4.4 Q4.5 1 S5T#3 s 0 3.2.5 Реализовать программу запуска тактового генератора согласно заданию. Задание: Реализуйте функцию тактового генератора импульсов, применив обработку, управляемую временем, в специальных организационных блоках. Представленная на рисунке 3.2 и рисунке 3.3 LAD - программа иллюстрирует использование таймерных функций для генерации такта. 20 Рисунок 3.3 – Тактовый генератор Рисунок 3.4 – Тактовый генератор 21 3.2.6 Загрузите программу в CPU и проверьте правильность её работы, исследуя операции, которые выполняются в программе. 3.2.7 Результаты оформите в таблицу 3.3: Таблица 3.3 – Результат работы тактового генератора Входные сигналы Устанавливаемые параметры Результаты Т1 Т2 MW100 MW104 Л1 Л2 3.2.8 По заданию преподавателя и в качестве самотестирования выполните следующие задачи, и занесите результаты в отчет. Задача Т-1: Решите задачу Л-1 при условии, что цилиндр перемещает деталь с одного транспортера на другой только по истечению пяти секунд после нажатия кнопки «ПУСК», а при срабатывании датчика В1 и кнопки «ПУСК» по истечению 3 секунд, а возвращается назад немедленно. Задача T-2: Решите задачу Л-2 при условии, что штамповка продолжается 5 секунд. Во время нанесения штамповки цилиндр задерживается в крайнем выдвинутом состоянии, а именно при срабатывании датчика В2в течении 4 секунд, а только после начинает штамповку. По окончанию штамповки цилиндр возвращается в исходное состояние. Задача Т-3. Решите задачу Л-3 при условии, что насос запускается автоматически по истечению 5 секунд после включения датчика нижнего уровня. А в случае нажатия кнопки «Пуск» насос запускается через 6 секунд. 3.2.9 Проверьте выполнение программы на языке STL. Определите отличия в исполнении программы используются следующие операции с таймерами: Таблица 3.4 – Таблица команд на языке STL Команда Описание RT n сброс значения области памяти отведенного для таймера с номером “n” SP T n , SE T n , SD T n , SS T n , SF T n запуск таймера с номером “n” A T n , AN T n , O T n , ON T n , X T n , XN T n опрос таймера с номером “n” L S5T#5s загрузка в аккумулятор значение времени FR T n разблокировка таймера для нового запуска 3.3 Контрольные вопросы 1. Какие типы таймерных функций используются в TIAPortal? 22 2. Приведите примеры, в каких случаях необходимо применять таймеры. 3. Основной принцип работы тактового генератора. 4. В каком случае необходим переход на метку? 5. Особенности инициализации таймеров 6.Какую область памяти занимают таймеры в ЦПУ контроллера? 7.Каким образом задать время таймеру, и в каком формате? 8. Какие программные блоки используются для пересылки значений из одной ячейки памяти в другую? 9. Какой типа данных присущ таймерам? 10. Как осуществить проверку программы на правильность выполнения? Лабораторная работа № 4. Программирование с использованием счетчиков и функций счета Цель работы: получить навыки программирования с помощью функций счета. Изучить принцип работы счетчиков. 4.1 Задание к лабораторной работе 1. Создать проект. 2. Конфигурировать оборудование. 3. Составить таблицу символов. 4. Записать программу в соответствии с заданием в ОВ1 организационном блоке с использованием функций счета. 5. Произвести проверку выполнения функций счета. 6. Выполнить задание по варианту и заполнить таблицу результатов. 7. Сформировать отчет по результатам лабораторной работы. 4.2 Программирование с использованием таймеров 4.2.1 Изучите, просмотрев в разделе Counter Operations функции счета. В разделе представлено два вида счетчиков, а именно CU (counting up), счета +1, и CD (counting down), счет -1. Все функции расположены на карте задач во вкладке Instructions. 4.2.2 Согласно заданию (рисунок 4.1) составьте программу управления складом. Для этого необходимо составить таблицу символов в соответствием с заданием. Задание: рисунок 4.1 показывает систему складирования с двумя конвейерами и промежуточной зоной складирования между ними. Конвейер 1 транспортирует пакеты в зону складирования. Фотодатчик в конце конвейера 1 рядом с зоной складирования фиксирует количество пакетов, транспортируемых в зону. Конвейер 2 транспортирует пакеты от этой временной зоны хранения к погрузочной площадке, где они загружаются на грузовой автомобиль для доставки клиенту. Фотодатчик в конце конвейера 2 рядом с зоной промежуточного складирования фиксирует, сколько пакетов транспортируется из зоны складирования к погрузочной площадке. 23 Информационное табло с пятью лампочками сообщает, насколько заполнена зона складирования. Рисунок показывает LAD – программу активизации индикаторных ламп. Рисунок 4.1 - Зона складирования 4.2.3 Согласно рисунку 4.2 составьте программу на языке STL, загрузите программу в CPU, и проверьте правильность её работы. 4.2.4 Произведите проверку программы в Online режиме. Проведите исследование счетчиков при прямом и обратном счете. Проверьте каким образом проверить текущее значение счета. Определите в чем разница работы в онлайн режиме на языке STL. 4.2.5 Результаты оформите в таблицу 4.1.Все результаты выполнения программы внести в отчет лабораторной работы. Рисунок 4.2 - STL – программа активизации индикаторных ламп 24 Таблица 4.1 – Результаты программы управления складом Входные сигналы Устанавливаемые параметры Выходные сигналы I1. 4 I1.5 …… С1 C2 ….. Q5.4 Q5.5 …… С1 C2 … … 4.2.6 По заданию преподавателя и в качестве самотестирования выполните следующие задачи: Задача С-1: Двери гаража открываются и закрываются пневматическим цилиндром П1. Въезд машин контролирует датчик Д1, а выезд датчик Д2. Когда количество машин достигнет 50, двери гаража автоматически закрываются цилиндром П1. Пневматический цилиндр блокирует въезд пока в гараж полностью заполнен. Двери гаража открываются кнопкой «ПУСК» оператором или изнутри кнопкой «ВЫХОД». Задача С-2: Мимо турникета, оснащенного датчиком движения Д1, проходят посетители. На выходном табло выведены пять сигнальных ламп Л1-Л5 на каждый десяток посетителей. При достижении количества посетителей 50, загорается последняя сигнальная лампа, и турникет перестает принимать монеты (закрывается задвижка З1). Новый прием посетителей произойдет только тогда, когда все предыдущие посетители покинут помещение. Обратный отсчет посетителей происходит по выходному датчику движения Д2. Задача С-3. Датчик Д контролирует количество оборотов двигателя, по прохождению через зону обзора датчика штифта, установленного на двигателе. При количестве оборотов 256, двигатель автоматически останавливается. На выходном табло контролируется количество оборотов двигателя в двоичном коде, срабатывание датчика Д. Включение двигателя производится кнопкой «ПУСК». Предусмотрен аварийный останов двигателя кнопкой «СТОП». 4.3 Контрольные вопросы 1. Назовите основные виды счетчиков? 2. Особенности прямого и обратного счета? 3. Какой тип данных присваивается счетчикам? 4. Какое максимальное количество счетчиков можно использовать? 5. Какую область памяти занимают счетчики? 6. В чем особенность работы с языком STL? 7. Как осуществляется сброс счетчика? 8. Каким образом присвоить счетчику начальное значение? 9. Как осуществить проверку текущего значения счета? 10. Необходимо ли учитывать счетчики при составлении аппаратной конфигурации? 25 Лабораторная работа № 5. Программирование арифметических операций. Чтение и нормирование аналоговых сигналов Цель работы: получить навыки программирования арифметических функций. Изучить процесс чтения и нормирования аналоговых сигналов, с помощью функции нормирования и масштабирования SCALE. 5.1 Задание к лабораторной работе 1. Создать проект. 2. Конфигурировать оборудование. 3. Составить таблицу с перечнем всех символов с назначенными адресами входов и выходов отдельно для каждого блока. 4. Записать программу в соответствии с заданием в ОВ1 организационном блоке для решения арифметического уравнения. 5. Произвести проверку выполнения функций. 6. Выполнить задание по варианту и заполнить таблицу результатов. 7. Реализовать функцию нормирования аналогового сигнала. 8. Выполнить задание по варианту и заполнить таблицу результатов. 9. Сформировать отчет по результатам лабораторной работы. 5.2 Программирование арифметических операций 5.1.1 Изучите, просмотрев в каталоге основные арифметические операции над числами в разделе Math operations и Conversion operations. TIAPortal обладает большим перечнем арифметических функций. 5.1.2 Составьте программу реализации следующего выражения на языке LAD: . (1) 26 Рисунок 5.1 – LAD-программа реализации арифметического выражения (1) 5.1.3 Загрузите программу в CPU и проверьте правильность её работы. Произведите вычисления с разными значениями, изменяя значения, подаваемые на вход. 5.1.4 Результаты оформите в таблицу 5.1. Таблица 5.1 № блокa Блок № 1 Блок №2 Блок №3 Блок №4 Блок №5 Имена блоков ADD_I MUL_I I_DI DI_R DIV_R Входы и выходы IN1 IN2 OUT IN1 IN2 OUT IN1 OUT IN1 OUT IN1 IN2 OUT Значения 1 2 3 5.1.5 Программирование арифметических операций. Производить операции в контроллерах S7-300 разными типами данных нельзя. Это необходимо учитывать при назначении адресации и при реализации программы. Таблица 5.2 – Блок сложения Блок LAD Параметр ы Тип данных Область памяти Описание EN ' BOOL E, A, M, D, L Разрешающий вход ENO BOOL E, A, M, D, L Разрешающий выход IN1 INT E, A, M, D. L Первое слагаемое IN2 INT E, A, M, D, L Второе слагаемое OUT INT E, A, M, D, L Результат сложения 27 В этой части работы используются: - арифметика с фиксированной запятой; - арифметика с плавающей запятой. Сложение целых чисел (16 бит) поясняется таблицей 5.2. Указание: Здесь показан пример блока сложения. Все остальные операции выполняются так же. Таблица 5.3– Арифметические Операции на языке STL Типы Описание О п е р а ц и и 16 битные целые числа 32 битные целые числа 32 битные действительные числа ADD_I ADD_DI ADD_R Сложение чисел SUB_ I SUB_ DI SUB_R Вычитание чисел MUL_ I MUL_DI MUL_R Умножение чисел DIV_I DIV_DI DIV_R Деление чисел - MOD - Получение остатка от деления - - АВS Абсолютное значение - - SQR, SQRT Квадрат и квадратный корень - - LN Натуралный логарифм - - SIN, АSIN, СOS, АСOS, ТАN, АТAN Тригонометрические функции - - ЕХР Экспоненциальное распределение Таблица 5.4– Операции с числами на языке STL Типы Описание 16 битные целые числа 32 битные целые числа 32 битные действительные числа +I +D +R сложить значения двух аккумуляторов -I -D -R вычесть значения двух аккумуляторов *I *D *R умножить значения двух аккумуляторов /I /D /R разделить значения двух аккумуляторов L - загрузка младшего слова в аккумулятор из операнда T - выгрузить младшее слово аккумулятора в операнд 28 5.3 Чтение и нормирование аналоговых сигналов Рассмотрим на примере чтение значения с датчика уровня. Допустим, что пределы измерения уровня находятся в значениях от 100 мм до 300 мм. При этом датчик выдает измеренные значения в пределах от 0 до 10 вольт. Процесс нормирования включает в себя процесс приведения любого измеренного значения Х изм . фактическому значению X фак . по следующей формуле: (2) Допустим, датчик уровня выдал сигнал 6 вольт. Необходимо узнать какому значению уровня это показание соответствует. Используя формулу 2 получим: ( ) В программном обеспечении TIAPortal существует библиотека готовых стандартных функций. Для чтения аналогового сигнала используются функции SCALE и для вывода UNSCALE. Функция линейного масштабирования входного сигнала SCALE назначает каждому значению входного аналогового сигнала определенное выходное значение, то есть нормирует входной сигнал в соответствии с диапазоном. Сигналы функции: IN – входная переменная в безразмерных величинах; HI_LIM – максимальное измеренное значение по напряжению или току; LO_LIM– минимальное измеренное значение по напряжению или току; BIPOLAR- дискретный сигнал установки биполярного (TRUE) или униполярного (FALSE) сигнала; OUT- выходная переменная по напряжению (в вольтах) или по току (в амперах). Выходное значение рассчитывается контроллером по формуле: OUT=[((FLOAT(IN) – K1)/(K2-K1))∙(HI_LIM-LO_LIM)]+LO_LIM; (3) Функция линейного масштабирования UNSCALE назначает каждому значению входного сигнала определенное выходное аналоговое значение, то есть нормирует выходной сигнал. Сигналы функции: IN – входная переменная в безразмерных величинах; HI_LIM – максимальное выходное значение по напряжению или току; LO_LIM– минимальное выходное значение по напряжению или току; 29 BIPOLAR- дискретный сигнал установки биполярного (TRUE) или униполярного (FALSE) сигнала; OUT- выходная переменная по напряжению (в вольтах) или по току (в амперах). Выходное значение рассчитывается контроллером по формуле: OUT=[((IN – LO_LIM)/(HI_LIM-LO_LIM))∙(K2-K1)]+ K1. (4) Как видно, формулы (4) и (5) идентичны формуле (2). А коэффициенты К1 и К2 определяются форматом представления числа в контроллере. Задача студента лишь исследовать действие формул (4) и (5), а также составить независимую программу нормирования сигнала конкретной физической величины 2. 5.2.1 Выполните нормирование датчика уровня с помощью блока SCALE, согласно формулы 3. 5.2.2 Исследуйте процесс нормирования аналогового сигнала. 5.2.3 По заданию преподавателя и в качестве самотестирования выполните следующие задачи: Задание по варианту: В1. Реализовать с помощью функции SCALE датчик температуры, работающий в диапазоне температур 30 -150 градусов. При выходе за пределы диапазона нормальных температур (50-100 градусов) включать индикацию L1 и L2. В2. Реализовать с помощью функции SCALE датчик уровня в баке, работающий в диапазоне температур 200-1300 мм. При выходе за пределы диапазона уровня (500-1000 мм) включать запускать закачивающий насос или выкачивающий насос. В3. Реализовать с помощью функции SCALE датчик давления, работающий в диапазоне температур 10-130 кПа. При выходе за пределы диапазона нормальных температур (86-118 кПа) включать индикацию L1 и L2. 5.2.4 Результаты оформите в отчете к лабораторной работе. |