Программируемый логический контроллер презентация

Программируемый логический контроллер
Программируемый логический контроллер (ПЛК, PLC) –
это программно-управляемый дискретный автомат, предназначенный для работы в режиме реального времени в условиях промышленной среды, обладающий жесткой аппаратной структурой, имеющий некоторое множество входов, подключенных посредством датчиков к объекту управления, и множество выходов, подключенных к исполнительным устройствам, и гибкой системой программирования.

Языки программирования ПЛК
03
IL
Instruction List
Ассемблеро-
подобный язык
C-YART
Си-подобный язык
ST
Structured Text
Паскале-
подобный язык

Язык программирования Arduino
Си подобный язык программирования - скриптовый язык, поддерживающий расширенные возможности для программирования собственных функциональных блоков и функций, в основу которого заложен определенный стандарт Си с некоторыми упрощениями, при этом позволяет снизить время на разработку прикладных программ блоков и сделать код менее тяжелым по сравнению с классическим ST.
.
Си подобные языки очень простые и удобные для написания основного кода, соответствующего логике автоматизируемого процесса, не только для профессионалов, но и для новичков далеких от программирования, обеспечивая их быстрое вхождение

Язык программирования Arduino
Язык программирования Arduino является реализацией Wiring, схожей платформы для «physical computing», основанной на мультимедийной среде программирования Processing.
physical computing – это подход к изучению общения в системе человек-компьютер-компьютер-человек, в основе которого лежит попытка понимания способов физического самовыражения людей.
Processing позволяет очень быстро создавать визуальные интерактивные интерфейсы пользователей и представляет собой программное приложение, которое позволяет создавать, изменять, компилировать и запускать Java-код.

Среда разработки
Выбор платы
Выбор COM-порта
Прошивка

Популярность платформы
Низкий порог входа в мир микроконтроллеров
Большое разнообразие плат, в том числе наличие мини плат и двух версий носимых плат : LilyPad и Seeeduino Film
Кроссплатформенность среды раработки. Переносимость кода для различных плат Arduino.
Отсутствие необходимости в программаторе
почти все платы имеют USB разъем
Отсутствие необходимости в пайке
Макет схемы можно собрать на беспаячной плате
Open Source САПР системы для создания схем с платами Arduino
кроссплатформенные
бесплатные
Язык программирования C/C++

Плата Arduino Uno
РАЗЪЕМ USB
5В
РАЗЪЕМ ПИТАНИЯ 7-12В
ЦЕНТР +

Плата Arduino Uno. Питание
Выводы питания:
VIN. Вход используется для подачи питания от внешнего источника (в отсутствие 5 В от разъема USB или другого регулируемого источника питания). Подача напряжения питания происходит через данный вывод.
5V. Регулируемый источник напряжения, используемый для питания микроконтроллера и компонентов на плате. Питание может подаваться от вывода VIN через регулятор напряжения, или от разъема USB, или другого регулируемого источника напряжения 5 В.
3V3. Напряжение на выводе 3.3 В генерируемое встроенным регулятором на плате. Максимальное потребление тока 50 мА.
GND. Выводы заземления.

ШИМ: 3, 5, 6, 9, 10, и 11. Любой из выводов обеспечивает ШИМ с разрешением 8 бит при помощи функции analogWrite().
ШИМ: 2, 3. Данные выводы могут быть сконфигурированы на вызов прерывания .
SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Посредством данных выводов осуществляется связь SPI, для чего используется библиотека SPI.
LED: 13. Встроенный светодиод, подключенный к цифровому выводу 13. Если значение на выводе имеет высокий потенциал, то светодиод горит.
Плата Arduino Uno. Контакты

Плата Arduino Uno. Контакты
6 аналоговых входов (обозначенных как A0 .. A5), каждый разрешением 10 бит (т.е. может принимать 1024 различных значения). Некоторые выводы имеют дополнительные функции:
I2C: 4 (SDA) и 5 (SCL). Посредством выводов осуществляется связь I2C (TWI), для создания которой используется библиотека Wire.
Дополнительная пара выводов платформы:
AREF. Опорное напряжение для аналоговых входов. Используется с функцией analogReference().
Reset. Низкий уровень сигнала на выводе перезагружает микроконтроллер. Обычно применяется для подключения кнопки перезагрузки на плате расширения, закрывающей доступ к кнопке на самой плате Arduino.

Hello, world!
План действий
Предложить схему для мигания светодиодом
Написать скетч, моделирующий поведение мигающего светодиода
Скомпилировать программу
Загрузить программу в Arduino
Верифицировать код
Светодиод мигает = Программа выполняется

Принципиальная схема
Предполетная подготовка
Задача
Разработать программный код системы управления источником света.
В соответствии требованием Источник света (светодиод) должен включатся один раз в две секунды на одну секунду

Предполетная подготовка

Характеристики диода:
Тип корпуса
Угол рассеивания, градусы
Типовой (рабочий) ток, А
Падение (рабочее) напряжения, В
Цвет свечения (длина волны), нм
Пример:
Особенности реализации схемы

Arduino. Первый код
/*Один раз в две секунды включает
Светодиод на секунду*/
//Инициализация
void setup()
{
pinMode(13, OUTPUT);
}
//Бесконечный цикл
void loop()
{
digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
digitalWrite(13, LOW);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
}

Основы языка программирования

Особенности языка программирования
Имя функции
Тип возвращаемого значения
(void – если ничего не возвращается
Параметры функции и их тип
Объявление переменной типа int
Инициализация переменной значением
Прекращение выполнения функции и возврат значения типа int
Оператор присвоения

Основы языка программирования

Разбор полета
Недостаток: любое изменение в подключении активного элемента требует исправлений в программном коде в нескольких местах
Решение: введем глобальную переменную, хранящую номер пина
/*Один раз в две секунды включает
Светодиод на секунду*/
//Инициализация
void setup()
{
pinMode(13, OUTPUT);
}
//Бесконечный цикл
void loop()
{
digitalWrite(13, HIGH);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
digitalWrite(13, LOW);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
}

Основы языка программирования

Разбор полета
Недостаток: слишком много дублированного кода внутри цикла
/*Один раз в две секунды включает Светодиод на секунду*/
int pinLed = 13; // глобальная переменная для хранения номера пина на вывод
//Инициализация
void setup()
{
pinMode(pinLed , OUTPUT);
}
//Бесконечный цикл
void loop()
{
digitalWrite(pinLed , HIGH);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
digitalWrite(pinLed , LOW);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
}
Решение: введем глобальную переменную, хранящую текущее значение напряжения

Разбор полета
Недостаток: задержка внутри цикла delay(1000)
/*Один раз в две секунды включает Светодиод на секунду*/
int pinLed = 13; // глобальная переменная для хранения номера пина на вывод
boolean stateLed = HIGH; // глобальная переменная состояния светодиода
//Инициализация
void setup()
{
pinMode(pinLed , OUTPUT);
}
//Бесконечный цикл
void loop()
{
stateLed = !stateLed ; // изменить состояние на противоположное
digitalWrite(pinLed , stateLed);
delay(1000); // Подождать 1000 мс (1 c)
}
Решение: использовать что-то другое

Базовые операторы

Разбор полета

Разбор полета
/*Один раз в две секунды включает Светодиод на секунду*/
int pinLed = 13; // глобальная переменная для хранения номера пина на вывод
boolean stateLed = HIGH; // глобальная переменная состояния светодиода
long timeLastCh = 0; // глобальная переменная для хранения последнего времени
// изменения состояния
//Инициализация
void setup()
{
pinMode(pinLed , OUTPUT);
}
//Бесконечный цикл
void loop()
{
long timeCurrent = millis();
if ( timeCurrent - timeLastCh > 1000) {
timeLastCh = timeCurrent; //
stateLed = !stateLed ; // изменить состояние на противоположное
digitalWrite(pinLed , stateLed);}
}

А здесь можно посмотреть по подробнее
Болл Стюарт Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров – М.: Издательский дом “Додэка-XXI”, 2007. – с. 119
http://Arduino.cc
http://Arduino.ru
http://easyelectronics.ru/osnovy-na-palcax-chast-4.html
http://web.media.mit.edu/~leah/LilyPad/build/turn_signal_jacket.html
http://sparkfun.com
http://www.seeedstudio.com/

Ток, напряжение, сопротивление
Высота жидкости подобна напряжению
Чем больше разность уровней, тем больше энергия
Другое название напряжения – разность потенциалов
Чем больше разность уровней тем быстрее и сильнее поток
Нулевой уровень, зона нулевого потенциала, “земля”
Источник
Трение жидкости о стенки трубы, а также выполнение какой-либо работы, обеспечивают сопротивление
Чем сильней сопротивление тем медленней поток
При большом сопротивлении можно увеличить поток, подняв давление – разность потенциалов

Закон Ома
Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи
I = U / R
U – величина напряжения в вольтах
R – сумма всех сопротивлений в омах
I – протекающий по цепи ток в амперах

Закон Кирхгофа

Закон Ома на практике
Rсумм = R1 + R2 = 2 Ом
Распределение напряжения в зависимости от сопротивления:

Резистор

Конденсатор
Сейчас конденсатор заряжается от источника
Но если переключить рубильник на другую цепь, то произойдет разряд конденсатора на резистор

Катушка индуктивности

Диод

Транзистор
Транзистор подобен вентилю, где крошечная сила может управлять могучим потоком энергии, в сотни раз превышающим управляющий
Транзистор позволяет слабым сигналом, например с ноги микроконтроллера, управлять мощной нагрузкой типа двигателя или лампочки.
Если не хватит усиления одного транзистора, то их можно соединять каскадами

Понятие нуля и единицы