Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» (стр. 5 из 9)
Реализация ШИМ в STEP7 и организация съема переходной характеристики лабораторной печи
3.1 Цель работы: ознакомиться с принципом реализации ШИМ в STEP7.
3.2 Теоретическое введение
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
Используя широтно-импульсную модуляцию, осуществляется преобразование аналогового значения управляющей переменной u(t) в последовательность импульсов «имп» с периодом Tпериод (см. рис. 3.1).
Рис. 3.1 Временная диаграмма ШИМ
Обзор инструкций
Битовые логические инструкции работают с двумя числами - 1 и 0. Эти две цифры образуют базис системы счисления, называемой двоичной системой. Цифры 1 и 0 называются двоичными цифрами (binary digits) или просто битами. При работе со схемами, использующими контакты и катушки, значение 1 означает активное состояние или протекание тока, а 0 – неактивное состояние или отсутствие протекания тока.
Битовые логические инструкции интерпретируют состояния сигналов 1 и 0 и комбинируют их по правилам булевой логики. Эти комбинации дают результат 1 или 0, называемый Результатом Логической Операции (RLO).
Нормально открытый контакт (Адрес)
Обозначение:
| Параметр | Тип данных | Область памяти | Описание |
| <адрес> | BOOL | I,Q,M,L,D,T,C | Адрес опрашиваемого бита |
Описание:
Нормально открытый контакт будет замыкаться при состоянии бита, указанного в качестве <адреса>, равном 1 . Если состояние сигнала по указанному адресу равно 1, то контакт замкнут, и результат логической операции равен 1. Если состояние сигнала по указанному адресу равно 0, то контакт разомкнут, и команда дает результат логической операции равный 0.
Нормально замкнутый контакт (Адрес)
Обозначение:
| Параметр | Тип данных | Область памяти | Описание |
| <адрес> | BOOL | I,Q,M,L,D,T,C | Адрес опрашиваемого бита |
Описание:
Нормально замкнутый контакт будет замыкать цепь при состоянии бита, указанного в качестве <адреса>, равном 0. Если состояние сигнала по указанному адресу равно 0, то контакт замкнут, и результат логической операции равен 1. Если состояние сигнала по указанному адресу равно 1, то контакт разомкнут, и команда дает результат логической операции равный 0.
Инверсия результата логической операции
Обозначение:
Описание:
Инструкция инверсия результата логической операции выполняет изменение на противоположное значение результата логической операции.
Выходная катушка
Обозначение:
| Параметр | Тип данных | Область памяти | Описание |
| <адрес> | BOOL | I,Q,M,L,D | Управляемый бит |
Описание:
Выходная катушка работает как катушка в цепи управления релейно-контактной схемы. Если к катушке подводится ток, бит <адрес> устанавливается в «1». Если к катушке не подводится ток, бит <адрес> устанавливается в «0». Выходную катушку можно установить только на правом конце логической цепи. Возможно использование нескольких выходных катушек (максимум 16).
Выделение отрицательного фронта логической операции
Обозначение:
| Параметр | Тип данных | Область памяти | Описание |
| <адрес> | BOOL | I,Q,M,L,D | Адрес указывает, какой бит памяти будет хранить RLO предыдущего цикла |
Описание:
Инструкция Выделение отрицательного фронта RLO обнаруживает изменение с 1 на 0 (падающий фронт) по указанному адресу и отображает это установкой RLO в 1 после выполнения инструкции. Текущее состояние RLO сравнивается с состоянием сигнала операнда (бит памяти фронта). Если состояние сигнала операнда равно 1, а RLO перед выполнением инструкции равен 0, то RLO после выполнения инструкции будет равен 1 (импульс). Во всех остальных случаях RLO равен 0. Входной RLO затем сохраняется в указанном бите памяти.
Выделение положительного фронта логической операции
Обозначение:
| Параметр | Тип данных | Область памяти | Описание |
| <адрес> | BOOL | I,Q,M,L,D | Адрес указывает, какой бит памяти будет хранить RLO предыдущего цикла |
Описание:
Инструкция Выделение положительного фронта RLO обнаруживает изменение с 0 на 1 (нарастающий фронт) по указанному адресу и отображает это с помощью значения RLO, равного 1, после выполнения инструкции. Текущее состояние RLO сравнивается с состоянием сигнала операнда (бит памяти фронта). Если состояние сигнала операнда равно 0, а RLO перед выполнением инструкции равен 1, то RLO будет равен 1 (импульс) после выполнения инструкции. Во всех остальных случаях RLO равен 0. Входной RLO затем сохраняется в указанном бите памяти.
Таймеры
Основные понятия
Таймеры (Timers) – это ячейки памяти, используемые для реализации интервалов ожидания и мониторинга.
Таймеры позволяют программно реализовать последовательности синхронизации, такие как интервалы ожидания и наблюдения, измерение интервалов или генерирование импульсов.
Существуют следующие типы таймеров:
1) Импульсные таймеры (Pulse timers);
2) Импульсные таймеры с памятью (Extended pulse timers);
3) Таймеры задержки включения (On-delay timers);
4) Таймеры задержки включения с запоминанием (Retentive on-delay timers);
5) Таймеры задержки выключения (Off-delay timers).
| Таймер | Описание |
| S_PULSE Таймер «Импульс» | Максимальное время в течение которого выходной сигнал остается равным 1, совпадает с запрограммированным временем T. Выход сбрасывается раньше, если входной сигнал меняет состояние на 0. |
| S_PEXT Таймер «Импульс с памятью» | Выходной сигнал остается равным 1 в течение запрограммированного времени независимо от того, как долго остается равным 1 входной сигнал. |
| S_ODT Таймер «Задержка включения» | Выходной сигнал устанавливается в 1 только по истечении запрограммированного времени, при этом входной сигнал все еще должен быть равен 1. |
| S_ODTS Таймер «Задержка включения с памятью» | Выходной сигнал устанавливается в 1 только по истечении запрограммированного времени независимо от того, как долго остается равным 1 входной сигнал. |
| S_OFFDT Таймер «Задержка выключения» | Выходной сигнал устанавливается в 1, когда устанавливается в 1 входной сигнал, и остается равным 1, пока таймер работает. Отсчет времени начинается, когда входной сигнал меняется с 1 на 0. |
Далее рассмотрим только S_PULSE и S_PEXT, которые используются при выполнении лабораторной работы.
S_PULSE: Задание параметров и запуск таймера «Импульс»
Обозначение:
| Параметр | Тип данных | Область памяти | Описание |
| Т no. | TIMER | T | Номер таймера. Диапазон номеров зависит от CPU |
| S | BOOL | I,Q,M,D,L | Вход запуска |
| TV | S5TIME | I,Q,M,D,L | Установка времени (от 0-9990) |
| R | BOOL | I,Q,M,D,L | Вход сброса |
| BI | WORD | I,Q,M,D,L | Остаток времени (значение в двоичном коде) |
| BCD | WORD | I,Q,M,D,L | Остаток времени (значение в формате BCD) |
| Q | BOOL | I,Q,M,D,L | Состояние таймера |
Описание:
S_PULSE: (S5 таймер «Импульс») запускает заданный таймер по нарастающему фронту (изменение состояния сигнала с 0 на 1) на входе запуска (S). Для запуска таймера всегда необходимо изменение сигнала. Таймер продолжает работать в течение времени, заданного на входе TV, пока состояние сигнала на входе S остается равным 1. Пока таймер работает, опрос выхода Q на высокий уровень дает результат логической операции 1. Если на входе S сигнал меняется с 1 на 0 до истечения заданного времени, таймер останавливается. Тогда опрос состояния сигнала на 1 на выходе Q дает 0. Если во время работы таймера происходит изменение с 0 на 1 сигнала на входе сброса (R), то таймер сбрасывается. Это изменение сбрасывает в ноль время и базу времени. Единица на входе R таймера не оказывает никакого влияния если таймер не работает.