Комплексные программные средства разработки приложений реального времени

Комплексные программные средства разработки приложений РВ. Инструменты разработки систем автоматизации. IPC@Chip. Организация приложений на базе промышленного Ethernet. Особенности программирования систем реального времени на базе микропроцессорной техники. Архитектура IPC@Chip. Основные команды

Комплексные программные средства разработки приложений реального времени.

Комплексный программный продукт – система, позволяющая автоматизировать уровень производства и технологического процесса. Группа этих систем называется автоматизация производства, поэтому комплексный программный продукт должен предоставлять информацию для руководителя предприятия, для отделов разработки и эксплуатации. Продукт информатизации. Информатизация – поддержка процесса управления информации. На текущий момент существует 3 различные системы, обеспечивающие интеграцию АСУП и АСУТП.

WizFactory Factory Suile T-Factory

Данные системы объединяют уровень производственной информации, т. е. ресурсы и т. д. и уровень технологического процесса. Данные комплексы позволяют обеспечить неразрывную связь уровнем управления промышленным процессом и уровнем бизнеса (менеджментом предприятия).

Основное назначение продукта – анализ производства в целом и моделирование отдельных этапов. Моделирование необходимо для формирования прогноза по реализации основных средств предприятия на базе существующей и накопленной информации. Эти продукты позволяют создать стратегию развития предприятия.

В состав программного продукта должны входить:

1. SCADA-приложения (обеспечивает управление технологическим процессом, протекающем на предприятии);

2. реляционная БД

3. система управления оборудованием и процессом (средство для формирования процесса на основе решения руководства.) Система позволяет строить диаграммы линейной логики и диаграммы функционирования системы.

4. Средства просмотра данных: локально и дистанционно. Возможность построения распределенных приложений с целью получения информации и нескольких узлов одновременно.

5. Система управления производством (хозяйственная, финансовая и др. службы – эта система должна представлять прикладные программы управления производством, моделируя и отслеживая каждую стадию производственного процесса).

6. Система отчетов по установленным формам.

Основное применение: большие сложные производства, такие как нефтедобыча, газодобыча, производство потребительской продукции, система управления движения транспорта.

Инструменты разработчиков систем автоматизации

Основная тенденция развития процесса проектирования систем автоматизации заключается в применении структурного подхода к описанию функционирования. Его применение заключается в исключении разработчика по микропрограммному обеспечению и представление пользователю стандартных общепринятых описаний процесса автоматизации.

Достоинства:

1. Гибкость и универсальность подхода создания любой системы автоматизации любой сложности

2. Простота обучения

3. Независимость от аппаратной платформы

4. Возможность распределенной разработки

Недостатки:

1. Невозможность выявления ошибок микропрограммного обеспечения на стадии тестирования системы

2. Невозможность дополнения системы собственными функциями пользователя

3. Высокая стоимость средств разработки

ISaGraphPro – программный продукт, являющийся средством разработки приложений с помощью функциональных моделей.

Этот продукт включает 3 уровня, обеспечивающие функционирование системы:

Базовый уровень Уровень переносимости функций Уровень переносимости приложений

Эти три уровня позволяют применять одни и те же функции и решения для нескольких различных задач. Базовый уровень предполагает, что системы совместимы на некотором подмножестве базовых функций, определяемых стандартом. К этим базовым модулям относятся типы переменных, языковые конструкторы и исходные тексты, совместимость реализуется производителем программных контроллеров. Все контроллеры должны быть реализованы по стандарту 11:31 – это система, позволяющая реализовать возможность программирования на 5 языках. К одному из таких языков относится FBD (язык функциональных блоков). Стандарт разработан в 1993г. независимой организацией PLC Open.

Уровень переносимости функций – это уровень совместимости функций и функциональных блоков между различными системами. Для обмена создается специальный формат файла обмена. Уровень переносимости приложений определяет степень совместимости различных реализаций в различных системах.

Возможность ISaGraphPro: Используются базовые функции являющиеся частью контроллера ISaGraphPro позволяет передавать различные человеко-машинные интерфейсы данные через уровень приложений управление осуществляется через уровень ядра, называемой виртуальной машиной ISaVM.

Структура ISaGraphPro:

Системный компонент позволяет создать связь всех функций. Компонент связывания ресурсов позволяет объединять все промышленные элементы в единый комплекс. Сервер обслуживания запросов позволяет реализовать взаимодействие пользователя с разработанной системой автоматизации. Функции ввода / вывода обеспечивают коммуникацию с внешним контроллером и уровень программирования.

IPC чип (лучше зайти на сайт WWW. rca. ***** )

Введение

Микроконтроллер *****@***совместим с процессором 80186 и позволяет легко организовать ввод-вывод с другими устройствами, соединенными с ним при помощи шины I2C, контактов ввода-вывода или Интернета. В его BIOS встроенны средства для работы с ftp, telnet, WEB, cgi. В новых версиях BIOS также добавлены возможности работы с почтой и PTP. В этом руководстве мы попытаемся научить вас на практике использовать основные возможности этого чипа.

Начало работы

Для нашего курса необходимо иметь следующие компоненты:

- *****@***SC12 на плате DK40@CHIP

- хаб, подключенный к Интернету; сетевой шнур (витая пара)

- интерфейсный кабель; персональный компьютер с доступом в Интернет, ОС Windows 95/98, компилятором Borland C++ 3.0, ftp-клиентом и утилитой ChipTool

- блок питания 10-36 вольт

Для начала работы нужно подключить питание к контактам платы, подсоединить чип к компьютеру, используя интерфейсный кабель и к хабу через витую пару.

После этого можно включать источник питания и компьютер, загрузить утилиту ChipTool.

Затем необходимо выбрать Chip/IP config и ввести следующие данные: Серийный номер чипа (указан на нем), IP адрес, маску подсети, шлюз.

После того как вы нажмете на кнопку Yes, если вы все сделали правильно, чипу будет сообщен IP адрес и он станет доступным из сети. Для того чтобы в этом убедиться, выберите Chip/Find и посмотрите, появился ли этот чип в списке сетевых IPC чипов.

Можно также установить новую версию BIOS, выбрав Bios/Program flash

Теперь можно выключить чип и компьютер и отсоединить их друг от друга: интерфейсный кабель нам больше не понадобится.

Ftp-сессия

Для того чтобы получить доступ к файловой системе чипа можно использовать любой ftp-клиент. Для этого введите IP адрес чипа, логин 'ftp' и пароль 'ftp'.

Конфигурирование чипа

В корневом каталоге вы обнаружите файл chip. ini, в котором хранятся настройки чипа. Их можно редактировать, используя следующие команды:

[STDIO]
STDIN - Определить стандартное устройство ввода.
Возможные устройства: COM, EXT, TELNET. Можно определить несколько устройств одновременно.

По умолчанию: COM иTELNET

Пример использования:
[STDIO]
STDIN=COM TELNET

[STDIO]
STDOUT - Определить стандартное устройство вывода.

Возможные устройства: COM, EXT и TELNET. Можно определить несколько устройств одновременно.

По умолчанию: COM иTELNET

Пример использования:
[STDIO]
STDOUT=COM TELNET
[STDIO]
FOCUS - Установить фокус ввода-вывода на коммандную оболочку или на приложения пользователя

Возможные параметры: USER или SHELL.

Если только USER, то стандартный ввод-вывод игнорируется командным процессором;

Если только SHELL, то стандартный ввод-вывод игнорируется приложениями

Пример использования:
[STDIO]
FOCUS=SHELL USER
По умолчанию: SHELL и USER
Если SHELL и USER, то будет соперничество между вводом-выводом приложения и командного интерпретатора.
В процессе выполнения горячая клавиша (по умолчанию Ctrl-F) переключает фокус между этими тремя режимами и показывает текущий.

[STDIO]
FOCUSKEY - изменить горячую клавишу для переключения фокуса ввода

Например, Ctrl-F (ASCII 6):
[STDIO]
FOCUSKEY=6

По умолчанию: CTRL-F (ASCII 6)
Диапазон значений параметра: 0..254
Если параметр=0, то переключение ввода-вывода отключено. Горячая клавиша не может быть использована приложением или коммандным процессором
[STDIO]
CTRL_C - Включить/Выключить остановку выполнения файла autoexec. bat при нажатием ctrl-c

Параметры: ENABLE или DISABLE

По умолчанию: ENABLED

Пример использования:
[STDIO]
CTRL_C=DISABLE
[IP]
ADDRESS - установить IP адрес контроллера, если не использутся DHCP

Пример:
[IP]
ADDRESS=192.168.200.1
[IP]
NETMASK - установить маску подсети

Пример:
[IP]
NETMASK=255.255.255.224
[IP]
GATEWAY - установить шлюз

Пример:
[IP]
GATEWAY=195.243.140.65
[IP]
DHCP - Использовать ли DHCP.

Параметры: 1 или 0

Если 1, то используется DHCP сервер, и остальные настройки IP игнорируются

[RAMDRIVE]
SIZE - установить размер виртуального диска E: (в килобайтах)

Максимум: 256 Kbyte
[TIMER]
1C - установить интервал для таймера.0x1C в мс.

Диапазон: 1..32767
По умолчанию: 55

[TIMER]
AF=ms

Установить интервал для таймера 0xAF в мс.

Диапазон: 1..32767
По умолчанию: 4

[FTP]
ENABLE - использовать ли FTP-сервер

Возможные значения: 0 или 1
По умолчанию: 1

[FTP]
USER0 - установить имя ftp-пользователя, можно использовать также USER1 для установки имени второго пользователя

Пользователи по умолчанию: 'anonymous' (без пароля) и 'ftp' (пароль 'ftp').
Вы должны указать и имя и пароль (см. PASSWORD0)

Имя и пароль - не зависят от регистра

[FTP]
PASSWORD0- установить пароль для ftp-пользователя. (PASSWORD1 - для второго пользователя)

Пользователи по умолчанию: 'anonymous' (без пароля) и 'ftp' (пароль 'ftp').
[WEB]
MAINPAGE - имя основной веб-страницы

Веб-сервер открывает эту страницу, если в запросе отсутствует имя страницы
[WEB]
ROOTDIR - корневой каталого веб-сайта. Если такого нет, то он устанавливается в A:

Команда webstat показывает значение ROOTDIR
[WEB]
MAXCGIENTRIES - максимальное число cgi (от 2 до 128)

По умолчанию: 25

Команда cgistat показывает значение MAXCGIENTRIES

[TELNET]
TIMEOUT - Тайм-аут для телнет-сессии (в минутах)

По умолчанию: TIMEOUT=0, т. е. нет тайм-аута, иначе если TIMEOUT секунд не было получено ни одного байта от клиента, сессия закрывается.
[TELNET]
USER0 - установить имя telnet-пользователя, можно использовать также USER1 для установки имени второго пользователя

Пользователи по умолчанию: '' (без пароля) и 'tel' (пароль 'tel').
Вы должны указать и имя и пароль (см. PASSWORD0)

Имя и пароль - не зависят от регистра

[TELNET]
PASSWORD0- установить пароль для telnet-пользователя. (PASSWORD1 - для второго пользователя)

Пользователи по умолчанию: '' (без пароля) и 'tel' (пароль 'tel').

[DEVICE]
NAME - название устройства, показывается в утилите CHIPTOOL при сканировании сети.

Telnet-сессия

Для telnet-сессии можно использовать программу telnet, поставляемую с Microsoft Windows. Запустите ее, свяжитесь с чипом по его IP адресу и 23 (telnet) порту.
Введите логин и пароль (по умолчанию - 'tel' и 'tel') и вы увидите приглашение операционной системы RTOS вида A:\>

Команды RTOS

В файле autoexec. bat вы можете указать внутренние команды коммандного процессора и имена исполняемых файлов. Они будут выполняться последовательно, как в "обычном" DOS, с одним лишь отличием: слежующая команда начнет свое выполнение до того, как завершилась предыдущая. Исключение составляют команды: WAIT, REBOOT

DEL filename
Удалить filename, например del *.dat
DIR filename
Вывести содержимое каталога по шаблону, например dir *.exe
TYPE file
Вывести файл
COPY file1 file2
Копировать файл (шаблоны не указывать!)
REN file1 file2
Переименовать файл (шаблоны не указывать!)
MD dir

Создать каталог, например: md temp

CD dir
Сменить текущий каталог
RD dir
Удалить каталог (не работает с каталогами, содержащими файлы), например rd temp
CON
Прямой консольный ввод/вывод
Определяет устройство, которое используется консолью: COM, EXT или TELNET. Можно указать несколько устройств (эта опция работает до перезагрузки). Пример:

CON COM

CON EXT

CON COM TELNET

IW
Ввод слова. Производит 16-битовый ввод из данного адреса. Адрес и результат - шестнадцетиричные. Пример: IW 600
OW
Вывод слова. Производит 16-битовый вывод в даный адрес. Адрес и данные - шестнадцетиричные. Пример: OW 600 F
IB
Ввод байта. Производит 8-битовый ввод из данного адреса. Адрес и результат - шестнадцетиричные. Пример: IB600
OB
Вывод байта. Производит 8-битовый вывод в данный адрес. Адрес и результат - шестнадцетиричные. Пример: OB600 F
IP address
Устанавливает IP адрес контроллера, например IP 195.243.140.85

Изменения записываются в файл A:\CHP. INI, а опция DHCP выключается. Новый адрес используется только после перезагрузки системы.

Используйте команду IPCFG для проверки конфигурации до перезагрузки системы.
NETMASK mask

Устанавливает маску подсети, например NETMASK 255.255.255.224

Изменения записываются в файл A:\CHP. INI, а опция DHCP выключается. Новый адрес используется только после перезагрузки системы.

Используйте команду IPCFG для проверки конфигурации до перезагрузки системы.
GATEWAY address

Устанавливает шлюз, например GATEWAY 195.19.161.83

Изменения записываются в файл A:\CHP. INI, а опция DHCP выключается. Новый адрес используется

DHCP 0/1
Включить/выключить DHCP.
IPCFG
Показывает текущую конфигурацию IP чипа: DHCP, IP-адрес, маску подсети, шлюз, серийный номер и адрес локальной сети. Эта информация может быть недействительной до перезагрузки системы.
REBOOT
Перезагрузка (приложения не предупреждаются)
WAIT secs
Приостанавливает коммандный интерпретатор на secs секунд, например, wait 1
FORMAT A:
Форматирует флеш-диск A:

Вся информация с него будет потеряна! Позаботьтесь о том, чтоб другие приложения не работали с диском во время форматирования.
VER
Версия BIOS

Выводит серийный номер IPC@CHIP, версию и дату компиляции BIOS
MEM
Выводит карту памяти с именами задач, использующих ее. Выводимый объем памяти фактически используется программой + один сектор (16 байт) добавляется для управления памятью.
CGISTAT
Вывести все заголовки CGI
CLOSETELNET
Закрывает текущую сессию telnet.
WEBSTAT
Выводит корневой каталог и стартовую страницу веб-сервера
HTTP-cоединение

Для HTTP-соединения можно использовать любой браузер, например Microsoft Internet Explorer или Netscape Navigator. В строке адреса укажите IP адрес чипа и в окне браузера откроется главная страница.

Описание

Характеристики устройства

- операционная частота 20-Мгц

- нулевое ожидание при частоте 20-Мгц

- до 1 мегабайта внутренней памяти (512 Кб - ОЗУ, 512 Кб - флэш)

- 6x256-байтовое пространство ввода/вывода

- CMOS, работающий с источником питания в 5 вольт

Дополнительные периферийные устройства

Четырнадцать программируемых портов ввода-вывода

Два полноценных асинхронных последовательных порта позволяют дуплексную семи, восьми или девяти битовую пересылку данных.

Последовательный порт способен установить связь с сигналами CTS, RTS, ENRX и RTR, выбираемыми для каждого порта.

Усовершенствованное использование последовательного порта расширяет поддержку девяти битового прямого доступа в память.

Независимые генераторы частоты последовательного порта.

DMA в последовательный порт и из него.

Ethernet контроллер для IEEE 80.2.3, 10Base-T.

Интегрированный 10Base-T приемопередатчик.

Автоопределение полярности и коррекция.

Возможность обратной связи для диагностики.

Приемник и цепь подавления коллизий для уменьшения шумов.

Встроенные резисторы для 10Base-T приложений.

Сторожевой таймер.

Возможность демодуляции по ширине импульса.

Сброс регистра конфигурации.

Известные периферийные устройства 80C186

- два независимых канала прямого доступа в память

- программируеммый контроллер прерываний (до шести внешних и восьми внутренних прерываний)

- три программируемых шестнадцати-битных таймера

- программируемая память и разъем для подключения внешних чипов.

Встроенное ПО

В этот чип интегрированы не только все эти интерфейсы, но и программное обеспечение для их использования, которое включено в его BIOS. В последней версии (на данный момент v. 0.65) уже содержится:

- Операционная система реального времени (RTOS), способная выполнять несколько обычных DOS-приложений

- Полный стек TCP-IP и интерфейсы для взаимодействия UDP и TCP разьемов.

- DHTP-клиент

- FTP-сервер

- Web-сервер (http), с возможностью использования CGI - API ввода/вывода

Компания BECK объявила что в будущих версиях будут добавлены PPP-сервер, time-клиент, email-клиент, telnet - сервер и многое другое [Stup 99]

В микроконтроллеры семейства *****@***встроенно 512 кб DRAM с увеличенной производительностью и до 512 кб FLASH для уменьшения стоимости памяти подсистем. В эти микроконтроллеры также встроены функции CPU, мультиплексная адресная шина, три таймера, сторожевой таймер, разъемы для внешнего чипа, контроллер прерываний, два DMA - контроллера, два ассинхронных последовательных порта, программируемая разрядная шина, программируемые порты ввода-вывода на чипе.

В микроконтроллер @CHIP SC11/SC12 интегрированы все функции MAC (Контроль доступа к среде) и ENDEC (Encode-Decode) согласно стандарту IEEE 802.3, сетевые интерфейсы, включая 10Base-T с витой парой. Встроенный 10Base-T передатчик делает @Chip SC11/SC12 более эффективным с точки зрения издержек.

В сравнении с микроконтроллерами 80C186/188, чипы *****@***позволяют уменьшить размеры, потребление энергии и стоимость внедряемых систем, параллельно увеличивая их надежность, функциональность и производительность. [HW 99]

Применение

Возможности применения этого чипа очень разнообразны, это могут быть простые системы, сложные автоматизированные системы, и fieldbus системы. Многие механические устройства (например, контроль давления) могут быть укомплектованы *****@***и связанны с Ethernet. Для визуализации данных может использоваться WEB-браузер, а Java-программа на HTML-странице может легко обновлять значения. Для этого необходимо подключить чип к источнику питания и к Ethernet.

Дисплеи, преобразователи частоты, цифровые пульты и другие элементы могут легко быть подсоединены с локальной сетью используя *****@***в качестве интерфейса, при этом стоимость подключения невелика. Для этого логика ядра чипа предоставляет dual-port-RAM для обмена информации с электроникой системы.

*****@***также может быть установлен в качестве внедряемой системы во многих примерах автоматизации (например, автоматизации производства сигарет и т. д.:) не только для автономного управления автоматами, но также для управления и мониторинга автомата при помощи телефона и/или интернета.

В Fieldbus-системах подобных LON или CAN, этот чип может быть использован в качестве программного модуля, для выполнения программы, конторая работает распределенно. Большие автоматизированные системы не будут системами с мощными процессорами, но они будут включать в себя несколько процессоров.

С помощью чипов *****@***возможно соединить Ethernet с е Fieldbus-системами. В этом случае, чипы могут быть использованны для связи подчиненных устройств (slave в обычной Fieldbus-системе) c локальной сетью, или в качестве master в multi-master - системе.

Умеренная цена и легкость удаленного управления, используя новые технологии, такие как hand-held-PC или мобильные телефоны с web-браузерами, открывает новые возможности создания автоматизированных систем.