Praktikum automatike i informatike

Dr Samim Konjicija, dipl. ing. el.Nedim Osmić, dipl. ing. el.Emir Sokić, dipl. ing. el.

Elektrotehnički fakultet u Sarajevu

Sarajevo, 12.5.2010. godine

Pregled predavanja

● Osnovna ideja vježbe (AiE):

– Predstavljanje modela Festo Didactic DD 3100

– Pristup modeliranju sistema

– PID regulator

– Sadržaj vježbe i pojašnjenje zadataka

● Osnovna ideja vježbe (RI):

– Predstavljanje mikrokontrolera Microchip PIC16F877A

– Razvojni sistem

– Razvojno okruženje MPLAB, kompajler CC5X i ICProg

– Sadržaj vježbe i pojašnjenje zadataka

Laboratorijski model Festo Didactic DD 3100

● Omogućava realizaciju kontura upravljanja:

– Nivoom tečnosti

– Protokom tečnosti

– Temperaturom tečnosti

● U okviru ove vježbe ćemo realizirati upravljanje nivoom tečnosti u

gornjem rezervoaru

● Nivo tečnosti se mjeri ultrazvučnim mjeračem nivoa

● Pumpa dovodi tečnost u gornji rezervoar

● Brzinom pumpe (protokom) se upravlja postavljanjem vrijednosti

napona između 0 i 10 V

Laboratorijski model Festo Didactic DD 3100

Laboratorijski model Festo Didactic DD 3100

● Vrijednost nivoa tečnosti se može odrediti na osnovu naponskog signala (ca. 1,7 – 2,3 V)

● Kao regulacioni signal za upravljanje pumpom se može koristiti:– Signal industrijskog PID regulatora– Vanjski napon 0-10 V

Uključivanjemodela

Uključivanjevanjskog ulaza

Naponski signalnivoa tečnosti

Vanski ulaz0-10 V

Pristup modeliranju sistema

● Koristićemo dva pristupa modeliranju sistema:– Gradnja matematičkog modela na osnovu fizikalnih zakona– Određivanje parametara modela

● Polazna jednačina za gradnju modela na osnovu fizikalnih zakona:

)()()()(

21 tQtQdt

tdhab

dt

tdhA

dt

dV −===

h

Q1 Q2

Pristup modeliranju sistema

● Rezervoar se ponaša kao integrator sa čistim transportnim kašnjenjem

● Parametarski model sistema:

Gobs =K ob

s⋅e−⋅s

Pristup modeliranju sistema

● Model cjelokupnog sistema:

PID regulator

● Kombinira proporcionalno, integralno i derivativno djelovanje

++= ∫

t

di

p dt

deTdtte

TteKtu

0

)(1

)()( )1

11()(

+++=Ts

sT

sTKsW d

ip

Realizacija PID regulatora

● Koristićemo industrijski PID regulator Bürkert 1110

● Osim toga ćemo koristiti i karticu za akviziciju podataka National Instruments PCI-6024E

● Ovu karticu ćemo koristiti preko Simulinka

Mikrokontroler Microchip PIC16F877A

● PIC16F877A predstavlja cjelokupan računar na jednom čipu, čije su osnovne karakteristike:

– RISC CPU visokih performansi– Instrukcijski set od samo 35 instrukcija– Sve instrukcije se izvršavaju u jednom instrukcijskom ciklusu

(četiri ciklusa sata), osim instrukcija grananja koje se izvršavaju u dva instrukcijska ciklusa

– Frekvencija oscilatora do 20 MHz (PIC16F877), odnosno do 10 MHz (PIC16F877A)

– 8K 14-bitnih riječi programske flash memorije– 368 bytes memorije za podatke (RAM)– 256 bytes memorije za čuvanje podataka kada je uređaj bez

napajanja (EEPROM)– DIP 40 kućište (40 pinova)

Mikrokontroler Microchip PIC16F877A

● PIC16F877A raspolaže sa različitim ugrađenim periferijskim uređajima i karakteristikama:

– 33 digitalna ulaza/izlaza sa mogućnošću neovisnog programiranja funkcije

– 8 10-bitnih analognih ulaza– jedan 8-bitni tajmer/brojač sa 8-bitnim preskalerom (Timer0)– jedan 16-bitni tajmer/brojač sa preskalerom (Timer1)– jedan 8-bitni tajmer/brojač sa preskalerom i postskalerom

(Timer2)– dva komparatora/PWM (Pulse Width Modulation) modula– jedan serijski port koji može raditi u različitim konfiguracijama

(USART sa/bez detekcije adrese, sinhroni serijski port, I2C port u master ili slave funkciji)

– jedan 8-bitni paralelni port.

Mikrokontroler Microchip PIC16F877A

● Većina pinova ima više funkcija● Funkcija pina se određuje konfiguracijom mikrokontrolera

Razvojni sistem za PIC16F877A

● Mikrokontroler ćemo prvo koristiti u okviru razvojnog sistema● Razvojni sistem omogućava jednostavan pristup većini funkcija

mikrokontrolera

Razvoj aplikacija za PIC16F877A

● Aplikacije se mogu razvijati u asembleru ili nekom od jezika višeg nivoa

● Mi ćemo koristiti C (kompajler CC5X – može se downloadirati wa http://www.bknd.com)

Razvojno okruženje MPLAB

● Može se downloadirati sa web stranice Microchip-a (http://www.microchip.com)● Neke od prednosti korištenja ovog okruženja su:– upravljanje projektima– podrška za Microchip-ov asembler, koji je sastavni dio okruženja– podrška za gotovo sve kompajlere koji se mogu naći za

Microchip mikrokontrolere– integrisani debugger– integrisani simulator Microchip-ovih mikrokontrolera, sa

mogućnošću uvida u vrijednosti memorije i svih registara– raspoloživost drugih naprednih funkcija.

Razvojno okruženje MPLAB

ICProg

● Za prebacivanje aplikacije na PIC16F877A ćemo koristiti ICProg● Može se downloadirati sa http://www.ic-prog.com

Diskusija, pitanja, sugestije

?