2.5 Разработка программного обеспечения модуля шим.

2.5.1Общие требования по составу по

ПО для обслуживания схемы управления ШИМ должно включать:

• драйвер ШИМ;

• технологическую тестовую программу проверки схемы в составе агрегата.

Драйвер ШИМ должен подключаться к программе ввода/вывода вычислителя регулятора и осуществлять:

• конфигурацию назначенных аппаратных средств ввода/вывода, необходимых для обслуживания схемы управления ШИМ.

• информационную связь функциональной программы регулятора со схемой управления ШИМ (по управляющим и контрольным сообщениям)

• диагностику "зависания" программы микроконтроллера ШИМ с выдачей контрольных сообщений

• поддерживать совместную работу с технологической тестовой программой.

• Технологическая тестовая программа должна обеспечивать ввод с пульта управляющей информации для проверки схемы управления ШИМ и вывод на дисплей контрольных сообщений.

2.5.2 Работа микроконтроллера шим

Схема управления ШИМ получает от вычислителя 8-разрядный цифровой код скважности и преобразует его в широтно-импульсный сигнал управления исполнительным механизмом ИМ21АФ (ШИМ). Частота импульсов ШИМ составляет 50 Гц. Возможно понижение частоты в 2 раза по дополнительному дискретному сигналу вычислителя.

Информационный обмен вычислителя агрегата с микроконтроллером ШИМ осуществляется каждые 20 мс по параллельному каналу (состав аппаратных средств вычислителя и перечень сигналов см. ниже).

Микроконтроллер ШИМ производит:

• прием кода скважности и дискретных управляющих сигналов от вычислителя по импульсному сигналу WRS

• расчет длительности импульсов управления и выдачу ШИМ-сигналов на силовую часть схемы

• контроль работы канала связи с вычислителем по наличию сигнала WRS

• контроль работы силовой части схемы

• выдачу сигналов контроля в вычислитель.

Микроконтроллер ШИМ формирует для вычислителя следующие контрольные сообщения:

• WORK -импульсный сигнал - признак работы микроконтроллера ШИМ. Сигнал имеет 3 состояния (табл.1).

• SW -3-хразрядное слово состояния (STATUSWORD) SW0...SW2 (Таблица 2). В слове кодируются виды отказов, обнаруживаемых микроконтроллером.

Таблица 1

Вид сигнала WORK	Состояние схемы управления ШИМ
Импульсы с частотой 25Гц	Нормальная работа микропроцессора
Постоянный уровень (Логический "0"или"1")	Отказ. "Зависание" программы микропроцессора

Таблица 2 - Слово состояния (STATUSWORD) схемы управления ШИМ

Разряд слова	Состояние	Функциональное значение
SW0	0	Отказ силовой части ШИМ1
SW1	0	Отказ силовой части ШИМ2
SW2	0	Отказ канала связи с вычислителем

Аппаратные средства вычислителя для связи с микроконтроллером

Информационный обмен вычислителя с микроконтроллером ШИМ производится через параллельные порты модулей 5600 или UNIO (в зависимости от конфигурации аппаратных средств регулятора). Связь по ленточному кабелю.

Таблица 3. Функциональное назначение входных и выходных каналов порта Jх модулей 5600 и UNIO

Контакт разъема Jх	Порты микросхемы J1 модуля 5600	Биты микросхемы Jх модуля UNIO	Обозначение сигнала	Функциональное назначение сигнала	Режим работы порта
	Port C1 Base+02H	Base+			вывод
13	line 0	0	BLS	Сигнал блокировки BLS=0 -блокировка	вывод
16	line 1	1	Fs	Сигнал на понижение частоты ШИМ - Fs=0	вывод
15	line 2	2	A2	Резерв	вывод
17	line 3	3	WRS	Импульсный сигнал записи кода скважности	вывод
	Port C2 Base+02H				ввод
14	line 4	4	WORK	импульсы 25Гц	ввод
11	line 5	5	SW1	1-нет отказа	ввод
12	line 6	6	SW2	1-нет отказа	ввод
9	line 7	7	SW3	1-нет отказа	ввод
					ввод
	Port A Base+00H		не используется		ввод
19	line 0	8
21	line 1	9
23	line 2	10
25	line 3	11
24	line 4	12
22	line 5	13
20	line 6	14
18	line 7	15
	Port B Base+01H		Код скважности. диапазон 0...255 ед.кода		вывод
10	line 0	16	SK0		вывод
8	line 1	17	SK1		вывод
4	line 2	18	SK2		вывод
6	line 3	19	SK3		вывод
1	line 4	20	SK4		вывод
3	line 5	21	SK5		вывод
5	line 6	22	SK6		вывод
7	line 7	23	SK7		вывод
	Control Register Base+03H	Control Register Base+

После включения питания драйвер выполняет начальную установку режимов работы назначенных портов модулей 5600 или разрядов UNIO (см. табл.).

Исходно в портах вывода установлены коды:

• SK=128 - двоичный код 50% скважности

• BLS=1 - нет блокировки выдачи ШИМ

• Fs=1 - нет снижения частоты ШИМ.

• WRS=1 - исходное положение импульса записи кодов в микроконтроллер.

До регулярного получения управляющих слов от функциональной программы (т.е. во время тестирования и функциональных проверок регулятора) вывод информации из вычислителя в микроконтроллер не производится.

При получении от функциональной программы управляющей информации для ШИМ вывод осуществляться регулярно по метке 20 (лучший вариант - без дополнительных задержек сразу по концу функциональной программы без ожидания очередной метки).

Последовательность вывода:

• записать в параллельный порт вывода принятые от функциональной программы код скважности и дискретные управляющие сигналы

• сформировать на выходе WRS импульсный сигнал для прерывания программы микроконтроллера (для приема установленных кодов). Последовательность установки: исх 1 – 0 – 1 . Время нахождения в состоянии 0 не менее 10 мкс.

Слово состояния SW считывается с порта в любое удобное время в течение цикла (т.к. переустановка разрядов происходит в микроконтроллере по мере возникновения или снятия отказов).

Опрос импульсного сигнала WORK (период сигнала – 40мс, длительность-20мс) к регулярной метке цикла 20мс. Для устранения ложного результата из-за биения частот МК и вычислителя опрос проводится дважды с задержкой не менее 10мксек (задержка невелика, т.к. оба периода 20мс формируются кварцевыми генераторами с высокой точностью и стабильностью).

Производится анализ состояния сигнала WORK в текущем цикле:

• если результаты 2-х текущих опросов не совпали – МК функционирует нормально, устанавливается метка отсутствия сбоя МК и изменяется предыдущее состояние метки WORK на противоположное;

• если результаты 2-х текущих опросов совпали, полученный результат сравнивается с состоянием сигнала WORK в предыдущем цикле вычислителя. Состояние при нормальной работе измениться на противоположное.

• Если состояние не изменилось, функциональной программе устанавливается и выдается метка сбоя микроконтроллера ШИМ.

• Если сбой повторится в 4-х циклах подряд, формируется признак отказа микроконтроллера ШИМ (в составе согласованного слова отказов).

• При последующем изменении состояния сигнала WORK отказ снимается.

Примечание. Фильтрацию сигналов отказов по времени будет проводить функциональная программа.

Таблица 4 - Действия драйвера при отказах канала управления ШИМ

Вид отказа	Признак отказа	Действия драйвера
Отказы силовой части управления ИМ: (любого из силовых ключей) -схемы управления ключом -схемы контроля обрыва л.с. -обрыв внешних л.с. -к.з. обмоток ИМ)	См. слово SW	выдать признаки отказов без фильтрации функциональной программе
"Зависание" программы микропроцессора	Постоянный уровень сигнала WORK (Логический "0"или"1")	При отсутствии изменения уровня в текущем цикле выдать функциональной программе метку сбоя ШИМ

Индикация режима работы МК на плате ШИМ осуществляется с помощью изменения режима свечения светодиода «Работа».

Таблица 5

	Режим свечения светодиода «Работа»	Состояние контроллера ШИМ	Примеч
1.	Не светится	Нет питания +5В на плате Отказ МК (незапуск, зацикливание программы) отказ светодиода	Отказ МК диагностируется вычислителем регулятора по сигналу WORK
2.	Мигает с частотой 2Гц (период индикации 0,5с)	Режим ожидания начала связи с вычислителем после включения питания	Только до получения МК сигнала связи WRS. При последующей потере связи устанавливается самоблокировка по отказу канала связи
3.	Мигает с частотой 25Гц (период индикации 40мс)	Рабочий режим преобразования заданного кода скважности
4.	Редко мигает с частотой 1Гц (период индикации 1с)	Программная блокировка выдачи ШИМ (сигнал BLS=0)
5.	Постоянно ярко светится	Самоблокировка МК (запрет выдачи сигналов управления ШИМ при обнаружении отказов) Отказ МК без самоблокировки	1.См. слово SW 2.Отказ МК диагностируется вычислителем по сигналу WORK

Включение питания +5В МК происходит одновременно с вычислителем регулятора. Запуск программы МК длится 1-2сек и происходит значительно раньше, чем вычислителя (15-20сек).

Сразу после запуска МК в течение 6 циклов (120мс) выполняет контроль силовой части ШИМ подачей сигналов 50% скважности. После контроля МК запрещает выдачу сигналов управления ШИМ. Одновременно МК ждет связи с вычислителем.

Если отказов нет, МК сообщает об этом вычислителю и остается в режиме ожидания начала связи с вычислителем (ждет прихода от вычислителя сигнала связи WRS). При этом светодиод МК мигает с частотой 2Гц (период индикации 0,5с).

Если питание силовой части (48В) не подано или действительно есть отказы силовой части, МК формирует для вычислителя сообщения об отказах и самоблокируется (т.е. отключает сигналы ШИМ и не выходит на программу управления). При самоблокировке светодиод постоянно ярко светится. Одновременно МК ждет связи с вычислителем.

Снятие самоблокировки по отказам силовой части возможно двумя способами:

• обесточить ШИМ и подать оба напряжения питания в заданной последовательности;

• установить связь вычислителя с МК регулярной подачей сигнала WRS и включить программную блокировку ШИМ не менее, чем на 6 циклов. По выключении сигнала программной блокировки МК вновь выполняет описанный выше контроль силовой части. Снять самоблокировку вторым способом невозможно при отказе канала связи с вычислителем.

При отсутствии отказов МК переходит в рабочий режим преобразования заданного кода скважности. При наличии отказов МК вновь самоблокируется.

После установления связи (прием 2-ого сигнала WRS) и при отсутствии программной блокировки МК переходит в рабочий режим преобразования заданного кода скважности. При этом светодиод мигает с частотой 25Гц (период индикации 40мс). Если устанавливается программная блокировка, светодиод редко мигает с частотой 1Гц (период индикации 1с).

При обнаружении отказов МК самоблокируется.