Проектирование двухканального микропроцессорного таймера УТ 1–М

Проектирование двухканального микропроцессорного таймера УТ 1–М

Системы автоматизации постепенно находятся в развитии и с каждым новым днем появляется, что более модернизированное и удобное в использовании для любого человека. При высоком уровне развития автоматизированных систем можно сделать любой процесс автоматизированным, то есть облегчить труд человека и в ходе этого стоит довериться современному оборудованию, которое может полностью контролировать и производить настройку без вмешательства человеческой руки. Но все устройства разработаны и основаны на микропроцессорной технике.

Микропроцессорная техника (МПТ) включает технические и программные средства, используемые для построения различных микропроцессорных систем, устройств и персональных микроЭВМ.

Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных: микропроцессора и / или микроконтроллера.

Микропроцессорное устройство (МПУ) представляет собой функционально и конструктивно законченное изделие, состоящее из нескольких микросхем, в состав которых входит микропроцессор; оно предназначено для выполнения определенного набора функций: получение, обработка, передача, преобразование информации и управление.

Под микропроцессором (МП) будем понимать в дальнейшем программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс цифровой обработки информации и управления им и построенное, как правило, на одной БИС.

Однако впоследствии расширение сферы использования МК повлекло за собой развитие их архитектуры за счет размещения на кристалле устройств (модулей), отражающих своими функциональными возможностями специфику решаемых задач.

Процесс подачи звонков в техникуме заключается в постоянном контроле работником учебной части за текущим временем и периодическом нажатии кнопки. При этом возможны значительные отклонения в формировании временных интервалов из-за различных факторов.

Данный процесс формирования временных интервалов хорошо поддается автоматизации стандартными средствами промышленной автоматики. Из возможных вариантов решения, можно рассматривать готовые решения для учебных заведений, программируемые логические контроллеры, таймеры реального времени.

Предпочтение необходимо отдать устройству с минимальной стоимостью, но отвечающее всем предъявляемым требованиям:

– формирование 20 временных интервалов;

– высокая точность хода часов реального времени;

– автоматическое отключение в выходные и праздничные дни;

– управление высоковольтной нагрузкой;

– простота управления устройством;

– энергонезависимая память программы формирования временных интервалов;

– индикация текущего состояния устройства.

От готового решения автоматизации процесса подачи звонков в учебном заведении пришлось отказаться из-за высокой стоимости, порядка 11500 рублей.

Интересные возможности имеют программируемые логические контроллеры:

– надежная среда программирования;

– большое количество встроенных интерфейсов;

– до 60 дискретных точек ввода;

– встроенные часы реального времени;

– встроенный аккумуляторный источник резервного питания.

Стоимость таких устройств колеблется от 6000 до 20000 рублей, но их функциональные возможности избыточны. Поэтому решено было выбрать программируемый таймер реального времени. Из предлагаемых решений было выбрано оборудование российской фирмы ОВЕН, как отвечающее всем требованиям решаемой задачи при самой низкой стоимости. Из линейки оборудования этого производителя был выбран прибор УТ1-М стоимостью порядка 2800 руб.

2.1 Назначение таймера УТ1–М

Двухканальный микропроцессорный таймер УТ 1–М предназначен для автоматического включения для различных исполнительных устройств в запрограммированное календарное время суток. Для этого в состав таймера входят часы реального времени с резервным батарейным питанием.

Заложенная функция автоматической коррекции времени включения и выключения реле таймера по времени восхода или захода солнца позволяет также использовать таймер УТ 1–М для управления освещением, световой рекламой и для решения других задач, связанных с продолжительностью светового дня.

Программа составленная пользователем, хранится в энергонезависимой памяти, вмещающей до 70 команд включения – выключения для каждого канала. Конструктивно прибор выполнен в пластмассовом корпусе.

2.2 Технические характеристики и условия эксплуатации

Прибор потребляет напряжение 220 В 50 Гц. Потребляемая мощность не более 6 ВА.

Максимально допустимый ток нагрузки электромагнитных реле 8 А при 220 В.

Погрешность хода часов не более 5 мин/месяц.

Срок службы встроенной литиевой батареи (тип CR2032; 3 В; 220 мА).

Прибор предназначен для использования в следующих условиях:

– температура окружающего воздуха от +1 до +50 С;

– атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа;

– относительная влажность от 30 до 80%.

2.3 Устройство и принцип работы

Функциональная электрическая схема таймера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная электрическая схема таймера УТ 1–М

Основу прибора составляют часы реального времени и два логических устройства (ЛУ), которые формируют заданные временные интервалы. Информация о совпадении заданного интервала с текущим временем поступает на силовое реле один или два, в зависимости от номера канала. Существует возможность управлять режимами работы ЛУ внешними сигналами подаваемыми на блок коммутатора на вход 1 или вход 2. Контролировать текущее состояние прибора и осуществлять его настройку можно через Четырехразрядный семисигментный индикатор.

УТ1-М представляет собой суточный циклический автомат, работающий по составленной пользователем программе. Каждая команда программы определяет временной интервал включенного состояния реле.

Общая программа может состоять из нескольких суточных программ, порядок выполнения которой задается функцией приоритета.

Низшим приоритетом обладает программа, составленная для ежедневного исполнения.

Следующий приоритет имеют программы, составленные для дня недели. Это означает что в конкретный день недели, указанный в командах этой программы, будет выполнена эта программа в место ежесуточной. В общей программе может быть не более 7 таких программ по числу дней недели.

Высшим приоритетом обладают программы, составленные для конкретной даты.

Это означает, что в заданный день года указанный в командах этой программы, будет выполнена эта программа в место ежесуточной или еженедельной.

Система приоритетов позволяет создавать компактные программы для всего года, используя ограниченную емкость памяти (70 команд для каждого канала).

В таймере имеется два логических входа, используемые совместно обоими каналами таймера, что позволяет поставить условие выполнения команды в зависимость от внешних событий.

К логическим входам в качестве датчиков могут быть подключены: механические контакты, кнопки, герконы, а также оптические, индуктивные или емкостные датчики, имеющие на выходе транзисторные ключи n-p-n – типа.

3.1 Электрическая схема автоматики подачи звонков и отключения освещения главного корпуса

Электрическая схема автоматики представлена на рисунке 2

Таймер расположен в учебной части, непосредственно около кнопки звонка. Питание на таймер заводится с блока охранной сигнализации. Все высоковольтные цепи автоматики защищены автоматами защиты от перегрузки, рассчитанными на ток до 3А: цепь питания таймера, цепь звонка, цепь управления освещением.

При включении таймера, он отсчитывает заданные временные интервалы и в заданное время включает внутреннее реле К1 на одну минуту, которое управляет формирователем длительности подачи звонка на реле К3. Контакты реле К3 подключены параллельно кнопке звонка. При этом остается возможность ручного управления звонком техникума, например на случай пожарной тревоги.

Второй канал таймера управляет освещением в коридорах техникума с помощью реле К2.

Контакты реле К2 управляют группой малогабаритных контакторов ККМ11–018–230–01. Схема построена так, что освещение в коридорах выключается, когда контакторы включаются. Это необходимо для того, что в случае сбоя в работе таймера или выхода из строя схемы управления, освещение в коридорах продолжало гореть.

При срабатывании реле К2 по программе его контакты замыкают цепь питания контакторов на 1 минуту. С помощью контакта К6.1 происходит блокировка цепи питания и после выключения реле таймера К2 цепь будет оставаться включенной, а основное освещение в коридорах окажется выключено группой контактов К4.1, К4.2, К5.1, К6.2. Группа контактов К4.3, К4.4, К5.2, К6.3 включает дежурное освещение в коридорах.

Включить освещение можно нажав кнопку включения освещения расположенную на первом этаже техникума у центрального входа или обесточив цепь питания контакторов автоматом защиты в учебной части.

Пользователь таймера имеет доступ к следующим процедурам, вызываемым из рабочего режима через код доступа:

Коды доступа к процедурам программирования

Рисунок 2 – Электрическая схема автоматики

Кнопка  циклически слева – направо перемещает изменяемое знакоместо (разряд). Изменяемое знакоместо выделяется миганием (курсор).

Кнопка  циклически меняет содержимое выделенного знакоместа.

Кнопка «ПРОГ» – вход-выход в процедуру программирования и перемещение строк программы. Светодиоды индицируют вид вводимых величин и определяют программируемый канал.

Для входа в выбранную программу нажмите и удерживайте кнопку «ПРОГ» до появления на табло . Затем кнопками  и  введите соответствующий код доступа.

Рисунок 3 – Назначение разрядов первого слова команды

Рисунок 4 – Назначение разрядов второго слова команды

Программа для канала К1 «Управление звонком» код доступа 0007

4. Программирование таймера УТ1-М

4.1 Процедура программирования

Для входа в режим «ПРОГРАММИРОВАНИЕ» необходимо нажать и удерживать кнопку «ПРОГ» до появления на цифровом индикаторе надписи SEt. В результате прибор будет находиться в режиме программирования. Переход к следующей группе параметров происходит при нажатии на кнопку «Вверх». Для выхода из режима программирования в меню групп параметров нужно выбрать параметр Out и нажать на кнопку «ПРОГ». Быстрый переход к параметру Out в режиме программирования выполняется при нажатии на кнопку «Т».

Установка даты и времени. Перевести прибор в режим программирования, при этом на цифровом индикаторе отображается название группы параметров SЕt, нажать на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе отобразится предложение набрать код доступа к параметрам группы «___0». Нажать на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе отобразится название параметра dAt. Для просмотра или изменения его значения нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе отобразится дата в формате «число, месяц». Два левых разряда индикатора будут мигать, предлагая установить текущее число, от 01 до 31. Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установите текущее число. Нажмите на кнопку «Т», после чего замигают два правых разряда индикатора.

Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установите текущий месяц, от 01 до 12. Для возврата в меню параметров группы SЕt нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе вновь высветится dAt.

Следующим устанавливается параметр – день недели и год. Для этого нажмите на кнопку «Вверх». На цифровом индикаторе высветится YEA. Нажмите на кнопку «ПРОГ». Левый разряд индикатора будет мигать, предлагая установить порядковый номер дня недели. Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установите его значение от 01 до 07. Нажмите на кнопку «Т», после чего замигают два правых разряда индикатора, предлагая установить значение текущего года. Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установите две последние цифры года (от 01 до 99). Закончив операции, нажмите на кнопку «ПРОГ», в результате чего на цифровом индикаторе высветится имя задаваемого параметра YEA.

Затем устанавливается реальное время. Для этого нажмите на кнопку «Вверх», что бы выбрать следующий параметр. На цифровом индикаторе высветится CLc. Нажмите на кнопку «ПРОГ», что бы перейти к установке значения текущего времени. Два левых разряда индикатора будут мигать, предлагая установить часы. Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установите значение часов, после чего нажмите на кнопку «Т». На цифровом индикаторе замигают два правых разряда, предлагая установить минуты. Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установите значение минут и нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе высветится имя задаваемого параметра CLc.

Следующим в этой группе устанавливается значение параметра Corr. Выбирается имя параметра кнопкой «Вверх», а переход к установке его значения кнопкой «ПРОГ». Значение on – разрешает автоматический переход на зимнее время и обратно. А значение OFF – его запрещает. Установка значений выполняется кнопками «Вверх» и «Вниз».

Для возврата в меню групп параметров кнопкой «Вверх» или «Т» выберите параметр out и нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе Высветится название группы параметров Set.

В результате выполненных действий в приборе будут заданы: дата, день недели и год, а так же время. Выполните конфигурацию прибора. Она задается в группе параметров OPEr.

Для этого в меню групп параметров кнопкой «Вверх» выберите этот параметр, после чего нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе появится InP – название первого параметра в группе. Нажмите на кнопку «ПРОГ», после чего установите кнопками «Вверх» и «Вниз» его значение. По окончании установки нажмите на кнопку «ПРОГ» для возврата в меню группы параметров.

Выполните те же действия для установки параметров dAY, Out1, Out2, For1…For3, Strt, StP1, StP2, CYCL и Ind. После установки последнего параметра и возврата в меню группы нажмите на кнопку «Т», после чего на цифровом индикаторе высветится out.

Нажмите на кнопку «ПРОГ» для возврата в меню групп параметров.

В результате этих действий будет выполнена конфигурация прибора.

Задание суточной программы работы прибора выполняется в группе параметров t1.t2. Для этого в меню групп параметров кнопкой «Вверх» выберите эту группу и нажмите на кнопку «ПРОГ». Задаваемые параметры зависят от выбранного режима логики работы выходных устройств К1 и К2 определенными в параметрах Out1 и Out2 соответственно.

На цифровом индикаторе отобразится название первой установки On.01 или t1.on (в зависимости от значения установленного в параметре Out1 и Out2). Для установки значения параметра нажмите на кнопку «ПРОГ», после чего на цифровом индикаторе высветится значение установки, либо «OFF», что значит – уставка не используется. Если необходимо задать значение установки, то при индикации «OFF» нужно нажать на кнопку «Т», чтобы перейти к установке ее значения. На цифровом индикаторе отобразится ранее заданное значение или «00.00», два левых разряда будут мигать. Кнопками «Вверх» и «Вниз» установите часы, а затем нажав на кнопку «Т», после чего замигают два правых разряда кнопками «Вверх» и «Вниз» установить минуты. Вернуться в меню группы, нажав кнопку «ПРОГ».

В результате этих действий будут заданы временные метки, по которым должно работать выходные устройства К1 и К2.

Задание значений времени для таймеров Т1, Т2 и Т3 выполняется в группе параметров Int. Для этого в меню групп параметров кнопкой «Вверх» выберите эту группу и нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе отобразится Int1 – название параметра, в котором задается время работы первого таймера. Нажмите на кнопку «ПРОГ» для установки значения. Кнопками «Вверх» и «Вниз» установите его значение. Нажмите на кнопку «ПРОГ» для возврата прибора в меню группы. Кнопкой «Вверх» выберите параметр Int2 и выполните для установки действия, подобно тем, что были выполнены для параметра Int1. Для задания значения параметра Int3 нужно выполнить те же действия, что и для предыдущих параметров. Вернувшись в меню группы, выберите параметр out и нажмите на кнопку «ПРОГ».

В результате этих действий будет выполнено программирование работы таймеров.

При некоторых конфигурациях работы прибора параметры Int2 и Int3 могут быть недоступны, т.к. они не используются.

Задание дат, в которые выполнение суточной программы должно быть заблокировано (например, праздничные дни) осуществляется в группе параметров dt.nn.

Для ввода таких дат кнопкой «Верх» в меню групп выберите эту группу и нажмите на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе отобразится название первой установки dt.01.

Нажмите на кнопку «ПРОГ», после чего на цифровом индикаторе высветится значение установки, либо «OFF», что значит – установка не используется. Если необходимо задать значение установки, то при индикации «OFF» нужно нажать на кнопку «Т», чтобы перейти к установке ее значения. На цифровом индикаторе отобразится «00.00» или ранее установленное значение. Два левых разряда будут мигать. Кнопками «Вверх» и «Вниз» установите число, а затем нажав на кнопку «Т», после чего замигают два правых разряда кнопками «Вверх» и «Вниз» установите месяц. Вернуться в меню группы, нажав кнопку «ПРОГ». При необходимости задать еще одну дату выбрать следующий по порядку параметр и установить его значение. Таких дат может быть задано до 99. По окончании их ввода вернуться в меню групп, для чего выбрать кнопкой «Т» параметр out и нажать на кнопку «ПРОГ».

В результате этих действий даты блокировки выполнения суточной программы на установленные даты будут сохранены в энергонезависимой памяти прибора. 6.1.6 При наличии в приборе интерфейса связи RS485 необходимо задать адрес прибора в сети и скорость обмена. Для этого в меню групп кнопкой «Вверх» выбрать группу rS и нажать на кнопку «ПРОГ». На цифровом индикаторе отобразится параметр ALEn – размерность адреса 8 или 11 бит. Нажать на кнопку «ПРОГ» и кнопками «Вверх» и «Вниз» установить его значение. Вернуться в группу параметров, нажав на кнопку «ПРОГ». Установить скорость обмена, для чего кнопкой «Вверх» в меню группы выбрать параметр SPD и нажать на кнопку «ПРОГ». Кнопками «Вверх» и «Вниз» выбрать нужную скорость обмена, после чего нажать на кнопку «ПРОГ», для возврата в меню групп. Следующий параметр в группе отвечает за формат передачи данных For.

Нажав на кнопку «Вверх» выбрать название этого параметра и нажать на кнопку «ПРОГ». Используя кнопки «Вверх» и «Вниз» установить формат обмена данными, после чего вернуться в меню названий параметров, нажав на кнопку «ПРОГ». В результате этих действий интерфейс связи будет настроен для работы в сети. Для возврата в рабочий режим из режима программирования, в меню групп параметров кнопкой «Вверх» нужно выбрать параметр out и нажать на кнопку «ПРОГ». В результате на четырехразрядном цифровом индикаторе отобразиться текущее время.

4.2 Программа управления звонком корпуса №2

Таблица 5.2 – Программа для канала К2 «Управление звонком» меню «t1t2»

Время срабатывания реле К2 выставлено в меню «int2» равным 2 с.

Страницы: 1, 2