XXVIII. ASR '2003 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, May 6, 2003 335

Využití mikrokontroléru PIC 16F84 pro sekvenční spínání

ŠKUTA, JaromírIng., Katedra ATŘ-352, VŠB-TU Ostrava, 17. listopadu, Ostrava - Poruba, 708 33,

jaromir.skuta@vsb.cz, http://home.vsb.cz/jaromir.skuta Abstrakt: Příspěvek popisuje modul na bázi mikrokontroléru řady PIC 16F84A, kterýkomunikuje prostřednictvím ILAN s nadřazenou úrovni, kde je spuštěna aplikace systémuControl Web 2000. Ta pomocí standardně dodávaného ovladače sériové linky, komunikuje sjednotlivými koncovými zařízeními a zapíná nebo vypíná jednotlivé spotřebiče. Fyzickouvrstvou je RS 485. Jednotlivé koncové moduly umožňují spínání max. 4 spotřebičů napájených220V. Dovolený celkový proud spínání tímto modulem je omezen na 16 A. Klíčová slova: PIC 16F84A, Control Web 2000, ILAN, distribuované řízení …

1 ÚvodPro distribuované aplikace je někdy potřebné spouštění jednotlivých PC a zařízení (připojeníjejich napájení), které jsou součásti reálných úloh. Při zapnutí hlavního vypínače může dojít ksoučasnému spuštění několika počítačů a s nimi spojených technologických agregátů,následkem čehož může dojít k okamžitému přetížení napájecí sítě. Tuto skutečnost lze obejítpomocí postupného spouštění jednotlivých PC s konstantní časovou prodlevou nebo pomocídeterministického způsobu spouštění. Pro ověření byl vybrán druhý způsob ovládání. Bylvytvořen samostatný modul v systému Control Web 2000 umožňující, pomocí standardnědodávaného ASCII ovladače, komunikovat s jednotlivými moduly výkonových spínačůnapájení přístrojů a zařízení vybraných pracovišť.

2 Výkonový modul spínáníZákladem výkonového modulu je jednočipový mikrokontrolér řady PIC (PIC 16F84), kterýzprostředkovává komunikaci s nadřazeným systémem přes fyzickou vrstvu RS485 ( ITC485).Výkonovými členy jsou relé určené pro spínání proudu až 15A. Ovládací cívka těchto relátekmá hodnotu odporu 69Ω. Ovládací napětí je 5V. Proud, který teče cívkou při aktivním stavu,je asi 73 mA. TTL výstupy z PIC16F84 byly pomocí tranzistorů výkonově zesíleny. Tytomoduly jsou v pohotovostním stavu napájeny z akumulátorů a při aktivaci výkonovýchspínačů z el. sítě. Tyto akumulátory jsou v době napájení ze sítě dobíjeny, aby připohotovostním stavu mohly spolehlivě pracovat.Vzhledem k použití standardně dodávaného ASCII ovladače v systému Control Web 2000 bylvytvořen protokol komunikace mezi aplikací vytvořenou v tomto systému (modul„Pripojeni“) a jednotlivými silovými moduly. Master je PC, na kterém běží systém ControlWeb 2000. Ten vždy začíná komunikaci s jednotlivými silovými moduly. Komunikace jerealizována pomocí jednotlivých znaků s přihlédnutím na možnosti a omezení ovladače.Definice významů jednotlivých znaků je patrná z tab. 1. Jako synchronizační znak je použitý„&“. ADRESA může nabývat hodnot „a-z“. Potvrzovacími znaky jsou Y positivní potvrzení aN negativní potvrzení. Hodnota brány je zakódována ve znacích 0-9 …. . (48HEX, 49HEX…63HEX).

XXVIII. ASR '2003 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, May 6, 2003 336

Tab. 1 Definice použitých znaků při komunikaci

NÁZEV ZNAKsynchronizační znak &adresa a-zhodnota 0-9…….potvrzení Y, N

PC CW PIC 16F84

&ADRESA

ADRESA

HODNOTA

HODNOTA

Y (N)

Y (N)

Začátek komunikace

Konec komunikace

Obr. 1 Protokol komunikace s jednotlivými výkonovými moduly

Začátek

Načteníhodnoty

KROK = 1?

KROK = 2?

KROK = 3?

KROK = 4?

TEST &

TEST a

KROK =2

KROK = 3

KROK =1 Vyšli a

KROK = 4

Vyšli Hodnotu

TEST Y

KROK = 5

Vyšli Y

Ulož Hodnotu

KROK =1

Vyšli N

KROK =1

+

+

+

+

+

+

+KROK =1

--

-

-

-

-

NASTAV VÝSTUPY

Obr. 2 Algoritmus komunikace realizovaný v modulu „a“.

XXVIII. ASR '2003 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, May 6, 2003 337

Obr. 3 WWW stránka konfigurace

3 Modul systému Control Web 2000 "Pripojeni"Systém Control Web 2000 umožňuje pracovat s modulárními aplikacemi. Tyto úlohy se zpohledu programátora jeví jako samostatné soubory, které jsou spolu schopny spolupracovat.Rychlost celé úlohy není závislá na počtu spuštěných modulů. Pro vývoj rozsáhlýchdistribuovaných systémů je tato vlastnost zásadní. Je možno vytvořit samostatný modul (černáskříňka), ten má definované vstupy, výstupy a definovanou funkci. Z důvodu možnostinasazení modulu "Pripojeni" do těchto rozsáhlých systémů byla celá úloha řešena modulárně.Pomocí tohoto modulu „Pripojeni“, který je možno umístit na kterýkoliv počítač v síti, lzepřipojovat napájecí napětí k jednotlivým úlohám. V okně aplikace lze vybrat silový modul, sekterým chceme komunikovat (připojit napájení k jednotlivým úlohám). Komunikace jerealizována pomocí standardně dodávaného ASCII ovladače, který má určitá omezení.Tento ovladač umožňuje přijímat a vysílat textové řetězce přes sériové rozhraní počítače.Řetězec je ukončen speciálním znakem nebo dvojicí znaků (terminátor). Terminátor nenísoučástí řetězce. Při vysílání je k němu automaticky připojen. Při příjmu slouží jako detekcekonce řetězce. Jako terminátor lze použít standardní znaky CR, LF nebo dvojici CRLF,popřípadě lze zadat jiný libovolný znak nebo skupinu dvou znaků s kódy různými odNULL (0).Na obr. 4 je vyobrazen vzhled okna modulu "Pripojeni". Pomocí tlačítek B0 – B3 lzenastavovat spodní čtyři bity PORTUB jednočipového mikrokontroléru řady PIC 16F84, kterýje srdcem silového modulu.Komunikace s moduly je plně v rukou obsluhy a provede se vždy při stlačení tlačítka„POŠLI“. O výsledku komunikace je obsluha informována pomocí indikátoru„NASTAVENO“. Přístup k této části aplikace je také možný z Internetu. Tyto stránky jsouzabezpečeny pomocí uživatelského jména a hesla.

XXVIII. ASR '2003 Seminar, Instruments and Control, Ostrava, May 6, 2003 338

Obr. 4 Vzhled okna modulu „Pripojeni“ v systému Control Web 2000

4 ZávěrPrakticky byla ověřena funkčnost modulů dálkového spínání, komunikační protokol aaplikace v systému Control Web 2000 umožňující konfiguraci koncových jednotek. Také bylaověřena funkčnost přístupu ze sítě Internet jak pro monitorování tak pro konfiguraci stavůkoncových jednotek. Tento systém byl nasazen v monitorovacím a řídicím systémuv laboratořích katedry. Prezentovaných výsledků bylo dosaženo při řešení výzkumnéhozáměru MSM 272300012.

5 LiteraturaHRBÁČEK, J. 1999. KOMUNIKACE MIKROKONTROLÉRU S OKOLÍM. PRAHA, BEN-TECHNICKÁ

LITERATURA, 1999, ISBN 80-86056-42-2.MANUÁL. CONTROL WEB 2000. ALCOR - MORAVSKÉ PŘÍSTROJE, A.S.,1995. DOSTUPNÝ NA

WWW: <URL:HTTP//WWW.MII.CZ>.MICROCHIP 2000. PIC MICRO DEVICES. – PIC16F84 FAMILY DATASHEETS. 1999.

DOSTUPNÝ NA WWW: <URL:HTTP//WWW.MICROCHIP.COM>.FREML, V. 1994. Normalizovaná úprava písemností. 1. vyd. Praha : SPN, 1984. 130 s.LOKOSOVÁ, J. 1997. Integrované programové prostředky. Typografie a zpracování textů na

počítači. 1. vyd. Ostrava : KAKI, 1997. 104 s. ISBN 80-02-01152-X.