Контролер виконавчого модуля промислової мережі

Блоки 12 – 14. Перевірка прийнятої команди. Якщо ця команда – “right” і камера не перебуває у правій позиції, то виконується повертання камери вправо, викликавши процедуру LEFT_RIGHT. Напрямок обертання КД потрібно встановити за годинниковою стрілкою.

Блоки 15 – 19. Перевірка прийнятої команди. Якщо ця команда – “centr”, але  камера не перебуває у центральній позиції, то виконується повертання камери до центру, викликавши процедуру CENTER.

Якщо камера перебуває у правій позиції, напрямок обертання КД потрібно встановити проти годинникової стрілки, якщо в лівій, то за годинниковою стрілкою. За допомогою лічильника задається необхідна кількість кроків для КД.

Під час безпосереднього керування повертанням камери для встановлення камери у центральну позицію виконується процедура CENTER. Процедура LEFT_RIGHT виконується для встановлення камери у крайні ліву чи праву позиції. Розглянемо детально ці процедури.

Як бачимо з рис. 1.2, процедури А та Б схожі, тому зроблено їх загальний огляд з врахуванням незначних відміностей.

Блок 2. Виконується обнулення значення лічильника кроків КД. 

 

Рис. 1.2. Алгоритм повертання відеокамери у ліву і праву (А) та центральну(Б) позиції

Лічильник кроків змінює значення при зміні рівня тактового імпульсу по фронту, тобто збільшує значення на 1. Щоб запобігти переповненню при кожному виклику процедури лічильник необхідно обнуляти. Робота двигуна починається з подачі тактових імпульсів.

Блок 3. Відведення камери на 3 кроки заданого напрямку, який вказується перед викликом процедури. Коли відеокамера знаходиться в правій чи в лівій крайній позиції, постійно спрацьовує давач, який її зупиняє. Тому відведення на 3 кроки знімає вплив камери на давач.

Блоки 4 та 5. Виконується постійне переміщення відеокамери у напрямку, який заданий перед викликом процедури. Одночасно виконується опитування давачів крайніх позицій горизонтального повертання відеокамери. Якщо один з них спрацьовує, камера зупиняється. Опитування двох давачів необхідне для виявлення та запобігання несправностям. Наприклад, ситуація коли відеокамера переміщується в крайнє ліве положення, виконуючи команду оператора “left”. Напрямок обертання КД проти годинникової стрілки. По якійсь причині  стається обрив лінії, по якій задається напрямок обертання КД. Такий обрив може спричинити зміну напрямку обертання КД і він стане за годинниковою стрілкою. В цьому випадку відеокамера повернеться у крайнє праве положення, спрацює давач і камера зупиниться, запобігаючи різним несправностям. Для оператора це сигнал несправності, оскільки камера повернулась не у вказану позицію.

У блоці 4 (див. рис. 1.2-Б) особливість виконання процедури CENTER, полягає у тому, що до умови, яка використовується в процедурі LEFT_RIGHT для зупинки крокового двигуна додається ще одна. Вона перевіряє чи КД виконав необхідну кількість кроків для встановлення відеокамери в центральну позицію. Якщо умова виконується КД зупиняється. Кількість кроків залежить від механізму, який застосовується при повертанні відеокамери. Як приклад використано 15 кроків.

Блок 6. Зупинка подання тактових імпульсів. Контролер драйвера КД залишається в активному стані, але повертання не відбувається через відсутність тактових імпульсів.

Блоки 7 – 10. Залежно від того, який давач спрацював, запам’ятовується позиція камери. Ці дані використовуються в основному алгоритмі. Це передбачено для виключення ситуації, коли відеокамера перебуває у крайній лівій позиції і в цей момент від оператора надходить команда “left” (повертання камери у крайню ліву позицію). Якби не була відома позиція камери, то за блоком 3 (див. рис 1.2) КД спробував би повернути відеокамеру, але при цьому зустрів би опір, що могло б спричинити несправність.

Блоки 11 – 12 (див. рис 1.2-Б). Використовуються тільки у процедурі CENTER. Призначення аналогічне, що й у блоках 7 – 10.

 

 

Щоб реалізувати описаний алгоритм, потрібний мікроконтролер з контролером мережі CAN. При використанні вбудованого контролера мережі CAN пристрій має менші габарити (контролер CAN є складовою частиною мікроконтролера), більшу швидкодію (обмін даними відбувається за допомогою внутрішньої шини мікроконтролера, що значно швидше, ніж обмін через зовнішні інтерфейси) та меншу вартість (одна мікросхема). Через трансивер здійснюється обмін даними з шиною CAN. 

Початкове скидання і синхронізацію роботи контролера забезпечують вузли скидання і синхронізації відповідно. Сигнали від давачів надходять до контролера через з’єднувач та буферну схему.

Керування виконавчим модулем, що складається зі спеціального силового драйвера та крокового двигуна, здійснюється мікроконтролером за допомогою контролера крокового двигуна. 

Структурна схема контролера виконавчого модуля показана на рис. 1.3, а також у графічній частині “Контролер. Схема електрична структурна”.

 

Рис. 1.3. Структурна схема контролера виконавчого модуля

У розділі зроблено аналіз поставленої задачі, описано алгоритм та побудовано його блок-схему на прикладі керування механізмом позиціонування відеокамери. Також визначено перелік необхідних для реалізації алгоритму апаратних засобів та розроблено структурну схему контролера виконавчого модуля.

 

 

 

Основний елемент контролера – це мікроконтролер (МК) LM3S2793 фірми TEXAS INSTRUMENTS. Він забезпечує взаємодію елементів за описаним алгоритмом. Більшість контактів МК є мультиплексовані і мають декілька функціональних призначень. Також мультиплексованим контактам можна встановити тип вхід або вихід, для запису або читання будь-яких даних. На