Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Т.В. Гаврилик, А.В. Марков, М.В. Силивонец,

О.А. Шведова, А.С. Шмарловский

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ И

СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Методическое пособие

к практическим занятиям и лабораторным работам

для студентов специальности 1-53 01 07 «Информационные технологии и управление в технических системах»

всех форм обучения

Минск БГУИР 2013

УДК 681.58(076.5)

ББК 32.96-4я73

Г 26

Рецензент:

заведующий кафедрой ВМиП,

доктор технических наук А.А. Иванюк

Гаврилик, Т.В.

Г26 Микропроцессорные системы управления и сетевые технологии: метод. пособие для студ. спец. 1-53 01 07 «Информационные технологии и управление в технических системах./ Т.В. Гаврилик, А.В. Марков, О.А. Шведова, М.В. Силивонец, А.С. Шмарловский. – Минск : БГУИР, 2013.– 140 с.: ил.

ISBN 978-985-488-626-8.

Методическое пособие содержит указания к выполнению лабораторных работ и материалы к практическим занятиям. Каждая лабораторная работа содержит краткие теоретические сведенья, перечень вопросов, которые необходимо изучить в процессе подготовки к лабораторной работе, порядок выполнения, содержание отчета контрольные вопросы и список литературных источников. Приведена практическая информация о работе в среде программирования PC WORX Express и использовании комплекта ILC 130

УДК 681. 58(076.5)

ББК 32.96-4я73

ISBN 978-985-488-626-8

© Т.В. Гаврилик, А.В. Марков, О.А. Шведова,

М.В. Силивонец, А.С. Шмарловский.2013

© УО «Белорусский государственный

университет информатики и

радиоэлектроники», 2013

Содержание

Y

Предисловие 7

Лабораторная работа № 1. Архитектура программного обеспечения и аппаратная структура 8

1.1 Описание лабораторного оборудования 8

1.2 Архитектура программного обеспечения. Рабочие пространства 10

1.3 Рабочие окна 15

1.4 Архитектура аппаратных средств 17

1.5 Система управления. Последовательный интерфейс каналов связи 19

1.6 Конфигурация IBS 24

1.7 Конфигурация PN 29

Контрольные вопросы 35

Задания 35

Лабораторная работа № 2. Работа с переменными, типы данных, входные и выходные сигналы 36

2.1 Работа с переменными 36

2.2 Конфигурация ПЛК 38

2.3 Исполнительные классы 41

2.4 Задачи в PC WORX 42

2.5 Программные блоки 45

2.6 Типы данных 52

2.7 Константы 53

2.8 Использование переменных 54

Контрольные вопросы 59

Задания 60

Лабораторная работа № 3. Глава 3 языки программирования. Язык FBD(функциональных блок-схем), язык IL(лист инструкций) 63

3.1 Языки программирования PC WORX 63

3.2 Программирование в PC WORX. Организационные модули программы (POU) 66

3.3 Язык функциональных блок-схем (FBD) 72

3.4 Созданные пользователем функции и функциональные блоки 75

3.5 Язык лист инструкций (IL) 83

Элементы языка лист инструкций 83

Контрольные вопросы 88

Задания 89

Лабораторная работа № 4. Язык релейных диаграмм. Язык последовательных функциональных схем. Пользовательские типы данных 97

4.1 Релейно-контактные схемы 97

4.2 Последовательная функциональная диаграмма 100

4.3 Базовая структура последовательной функциональной диаграммы 100

4.4 Базовые элементы последовательной функциональной диаграммы 101

4.5 Типы данных, определенные пользователем (пользовательские типы данных) 103

4.6 Области данных 103

4.7 Массивы 104

4.8 Структуры данных 106

4.9 Использование структур для программирования 107

4.10 Использование смешанных пользовательских типов данных при программировании 108

Контрольные вопросы 109

Задания 110

Лабораторная работа № 5. Составление релейно-контактных схем управляющих программ 113

5.1 Переходы 113

5.2 Блоки действий 115

5.3 Переменные действия 116

5.4 Ветвление последовательной функциональной диаграммы 118

5.5 Описание лабораторного макета 119

Контрольные вопросы 120

Задания 120

Лабораторная работа № 6. Микропроцессорная система управления технологическим процессом 127

6.1 Язык программирования структурированный текст 127

6.2 Иерархия операторов 128

6.3 Использование функций в структурированном тексте 129

6.4 Использование функциональных блоков в структурированном тексте 130

6.5 Операторы условий 131

6.6 Операторы цикла 133

6.7 Описание лабораторного макета 134

Контрольные вопросы 134

Задания 135

Литература 138

Предисловие

Использование контроллеров существенно повышает уровень автоматизации процессов управления в технических системах. Функциональная гибкость, высокая надежность, малые габариты и стоимость микропроцессорных средств обусловили целесообразность их применения в различной аппаратуре, в том числе в системах локальной автоматики. В связи с этим существенно изменился процесс проектирования цифровых систем управления. Это вызвано как использованием более сложных функциональных компонентов, так и применением новых архитектурных решений, основанных на замене некоторых аппаратных средств программными модулями. Поэтому проектирование современных средств автоматизации требует от разработчика знания вычислительной техники и программирования на качественно новом уровне, с учетом специфики объектов управления в технических системах.

В то же время при проектировании цифровых систем управления на базе микроЭВМ разработчику приходится решать задачи, многие из которых возникают и при проектировании классической вычислительной техники. В методическом пособии рассматриваются архитектура, принципы функционирования и обработки информации в микропроцессорных системах управления. Приводятся базовые сведенья о построении подсистемы памяти, организации ввода/вывода информации и системе команд контроллера Phoenix Contact ILC 130 ETH. Поскольку происходящее сегодня быстрое обновление технических средств делает нецелесообразным детальное описание конкретных устройств, в данном пособии основной упор сделан на изучении базовых принципов построения микропроцессорных систем управления.