目次 前 次

方式設計

 
　ハードウエア、ファームウエア構成がわかれば
　マイコンでのPLC実現方式を検討します。

　マイコンで実現するPLCは、次の２つのモードで動作
　できるとシステム構築する場合に便利です。

　ラダー図で記述された回路情報を、マイコンのもつ
　不揮発性メモリ（ＲＯＭ）に転送して設定します。

　実動作は、ＲＯＭに格納した回路情報を基づき、入力
　情報から、出力状態を定めていきます。




回路情報設定

　最近のマイコンは、大容量のEEPROMを内蔵しています。

　内蔵EEPROMを持たない場合は、外付けになりますが
　安価で大容量のEEPROMが各種市販されているので、
　部品選択には不自由しません。

　このEEPROMに、回路情報をシリアル転送できるよう
　マイコンのファームウエアを組上げます。

　スキャン処理で利用するラダー図の回路情報は、１行
　あたり16ビットとします。

　回路情報を設定する場合のイメージは、以下。






実動作

　PLCが実動作する場合は、次のシーケンスを
　繰り返します。

    

  1. 入力データを入力メモリに保存

  2. 回路動作スキャン

  3. スキャン結果を出力メモリに保存


　1msか10msごとに、１〜３の動作実行します。

　周期的に実行するので、タイマー割込みでフラグを
　セットしてもらい、フラグの状態を見てシーケンス
　を実行します。

　回路動作スキャンは、ＲＯＭに保存してある情報を
　取出し、解釈してからメモリに結果を保存します。

　ＲＯＭに保存してある情報のフォーマットに従い
　プログラムを記述します。

　実動作のイメージは、以下。






ファームウエアの雛形

　回路情報設定と実動作のだいたいの内容を決めたので
　ファームウエアの雛形を作成します。

　マイコンのファームウエアは、Ｃ言語で記述します。

　制御を扱うファームウエアは、停止できないので
　次のように、無限ループを構成します。

    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    while (ON) {
    }


　回路情報設定か実動作のいずれかのモードで動作する
　ので変数modeを用意し動作を切り替えます。

    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    typedef unsigned char UBYTE ;

    UBYTE mode ;

    #define IDLE 0
    #define RUN  IDLE+1

    while (ON) {
      if ( mode == RUN ) {
      }
      if ( mode == IDLE ) {
      }
    }

　実動作では、タイマー割込みで時間経過したことを
　示すフラグTFLAGを用意し、このフラグをトリガーに
　使います。

    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    typedef unsigned char UBYTE ;

    UBYTE mode ;

    #define IDLE 0
    #define RUN  IDLE+1

    while (ON) {
      if ( mode == RUN ) {
        if ( TFLAG == ON ) {
          TFLAG = OFF ;
          get_input_information();
          perform_scanning();
          update_output();
        }
      }
      if ( mode == IDLE ) {
      }
    }

　関数get_input_information、perform_scanning、update_output
　は、別途定義します。

　回路情報設定では、通信バッファにデータが設定
　されたことを示すフラグSFLAGを利用します。

    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    typedef unsigned char UBYTE ;

    UBYTE mode ;

    typedef unsigned short UWORD ;

    UWORD cadr ;
    UWORD cdat ;

    #define IDLE 0
    #define RUN  IDLE+1

    while (ON) {
      if ( mode == RUN ) {
        if ( TFLAG == ON ) {
          TFLAG = OFF ;
          get_input_information();
          perform_scanning();
          update_output();
        }
      }
      if ( mode == IDLE ) {
        if ( SFLAG == ON ) {
          SFLAG = OFF ;
          cadr = get_adr();
          cdat = get_dat();
          put_dat_eeprom( cadr , cdat );
        }
      }
    }

　関数get_adr、get_dat、put_dat_eepromは、別途定義します。

　PLCを実現するファームウエアの雛形は、この程度です。

　この雛形に、必要な内容を付加すると、PLCになります。
　Ｃ言語を少しでも学習した技術者であれば、充分内容を
　理解できるレベルです。

　変数modeは、マイコンにトグルスイッチをつけてONか
　OFFの状態を、無限ループの中で設定します。
　チャタリング除去が必要なので、タイマー割込みが
　設定するMFLAGの状態とシフトレジスタで、モードを
　決定します。

    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    typedef unsigned char UBYTE ;
    typedef unsigned short UWORD ;

    UBYTE mode ;
    UWORD cadr ;
    UWORD cdat ;
    UWORD mshift;

    #define IDLE 0
    #define RUN  IDLE+1

    while (ON) {
      if ( MFLAG == ON ) {
        MFLAG = OFF ;
        mshift <<= 1 ;
        mshift &= 0xfe ;
        mshift |= MODE_SWITCH ;
        mode = IDLE ;
        if ( mshift == 0x00 ) { mode = RUN  ; }
      }
      if ( mode == RUN ) {
        if ( TFLAG == ON ) {
          TFLAG = OFF ;
          get_input_information();
          perform_scanning();
          update_output();
        }
      }
      if ( mode == IDLE ) {
        if ( SFLAG == ON ) {
          SFLAG = OFF ;
          cadr = get_adr();
          cdat = get_dat();
          put_dat_eeprom( cadr , cdat );
        }
      }
    }

　どちらのモードかは、ＬＥＤをつけて表示すると
　よりわかりやすいでしょう。

    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    typedef unsigned char UBYTE ;
    typedef unsigned short UWORD ;

    UBYTE mode ;
    UWORD cadr ;
    UWORD cdat ;
    UWORD mshift;

    #define IDLE 0
    #define RUN  IDLE+1

    while (ON) {
      if ( MFLAG == ON ) {
        MFLAG = OFF ;
        mshift <<= 1 ;
        mshift &= 0xfe ;
        mshift |= MODE_SWITCH ;
        mode = IDLE ;
        if ( mshift == 0x00 ) { mode = RUN  ; }
        ILED = LED_OFF ;
        if ( mode == RUN ) { ILED = LED_ON  ; }
      }
      if ( mode == RUN ) {
        if ( TFLAG == ON ) {
          TFLAG = OFF ;
          get_input_information();
          perform_scanning();
          update_output();
        }
      }
      if ( mode == IDLE ) {
        if ( SFLAG == ON ) {
          SFLAG = OFF ;
          cadr = get_adr();
          cdat = get_dat();
          put_dat_eeprom( cadr , cdat );
        }
      }
    }

　Ｃ言語のmain関数で記述すると、次のようになります。
    #define OFF 0
    #define ON  OFF+1

    typedef unsigned char UBYTE ;
    typedef unsigned short UWORD ;

    UBYTE mode ;
    UWORD cadr ;
    UWORD cdat ;
    UWORD mshift;

    #define IDLE 0
    #define RUN  IDLE+1

    int main(void )
    {
      di(); /* disable interrupt */

      initialize();

      ei(); /* enable interrupt */
      /* endless loop */
      while (ON) {
        /* judge mode */
        if ( MFLAG == ON ) {
          MFLAG = OFF ;
          mshift <<= 1 ;
          mshift &= 0xfe ;
          mshift |= MODE_SWITCH ;
          mode = IDLE ;
          if ( mshift == 0x00 ) { mode = RUN  ; }
          ILED = LED_OFF ;
          if ( mode == RUN ) { ILED = LED_ON  ; }
        }
        /* sequence control */
        if ( mode == RUN ) {
          if ( TFLAG == ON ) {
            TFLAG = OFF ;
            get_input_information();
            perform_scanning();
            update_output();
          }
        }
        /* set ladder diagram infomation */
        if ( mode == IDLE ) {
          if ( SFLAG == ON ) {
            SFLAG = OFF ;
            cadr = get_adr();
            cdat = get_dat();
            put_dat_eeprom( cadr , cdat );
          }
        }
      }
    }
目次 前 次

inserted by FC2 system