Implementace komunikaˇcn´ıho protokolu Faulhaber RS-232

(1)

Implementace komunikaˇ cn´ıho protokolu Faulhaber RS-232

Bakal´ aˇ rsk´ a pr´ ace

Studijn´ı program: B2646 – Informaˇcn´ı technologie Studijn´ı obor: 1802R007 – Informaˇcn´ı technologie Autor pr´ace: Miroslav Hl´avka

Vedouc´ı pr´ace: Ing. Leoˇs Beran, Ph.D.

(2)

Implementation of communication protocol Faulhaber RS-232

Bachelor thesis

Study programme: B2646 – Information technology Study branch: 1802R007 – Information technology

Author: Miroslav Hl´avka

Supervisor: Ing. Leoˇs Beran, Ph.D.

(3)

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Fakulta

mechatroniky,

informatiky

a mezioborových

studií

Akademický rok: 2OL4/2OI5

Z^D ANI BAKALARSKE PRACE

(PRoJtrKTU, UMĚLECKEHO

lÍt

A, UMĚLECKEHo vÝNoNU)

Jméno a

příjmení: Miroslav Hlávka

Osobní

číslo:

M12000131

Studijní

program:

82646 Informační technologie Studijní

obor:

Informační technologie

\ázev

tématu:

Implementace komunikačního

protokolu

Faulhaber RS232 Zadávající katedra: ťJstav mechatroniky a technické

informatiky

Zásady pro vypracování:

1. Seznamte se s komunikačním protokolem společnosti Faulhaber.

2, Navrhněte funkční bloky pro ovládání jednotek Faulhaber v jazyku _ST.

3.

K

funkčním blokům vytvořte nápovědu dle zvyklostí.

-l. Návrh a realizaci ověřte na dostupném hardwaru

MCBL

3006 S RS.

(4)

Rozsah grafických prací:

Rozsah pracovní zprávy ^:

Forma zpt acov ání bakalářské ^práce:

Seznam odborné literatury:

Vedoucí bakalářské práce:

Konzultant bakalářské ^práce:

Datum zadání bakalářské ^práce:

Termín odevzdání bakalářské ^práce:

dle

potřeby

dokumentace 30-40 stran

tištěná/elektronická

Ing. Leoš

Beran, Ph.D.

Ústa., nrechatroniky a technické infornratik1, Ing.

}Iartin Diblík, Ph.D.

Ústa., mechatroniky ^atechnické infornratiky

10.

října

2Ot4 15. května 2015

[1]

AUTOMATION, B&R. Controls

-

training text. Austria:

[r.r.], 2008. 205 ^s.

[2]

FAULHABER. Communication

and F\rnction

\Ianual

fonline]. ZOLZ [cit.

2Ot2-I0-05]. Dostupné ^zz

http ^z_/_/www. faulhab e r. c o m _/up loadp _{k /}E N ^_7 0 0 0 _0 5 0 2 9 ^.p

df

[3]

JOHN, Kharl-Heinzl TIEGELKAMP, ^Michael. ^IEC

^61131-3

Programming Industrial Automation

Systems : Concepts and

Programming

Languages, Requirements for

Programming

Systems. Decision -

Making Aids.

2nd

Edition. NewYork:

Springer, 2010. 390 s.

ISBN

978-3-642-t2oL5-2

/c, //'

'

/^

'l,Y,

'fv,,lt.t {lr-l

^/.'

(5)

w rm§x §t§§wwx §

Byl ^jsemseznámen s tím, že na mou bakalářskou práci se plně vztahuje zákon č. 12l12000 Sb., o právu autorském, zejména _§60 školní dílo.

Beru na vědomí, že Technická univerzita

v

Liberci (TUL) neza- sahuje do mých autorských práv užitím mé bakalářské práce pro

vnitřní ^potřebuTUL.

Užiji-li bakalářskou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem

si

vědom povinnosti informovat

o

této skutečnosti TUL;

v

tomto případě má

TUL

právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až ďo jejich _skutečné výše.

BakaláŤskou práci ^jsemvypracoval samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím mé bakalářské práce a konzultantem.

Současně čestně prohlašuji, že tištěná verze práce se shoduje s elek- tronickou verzí, v\oženou do IS STAG.

Datum: ,ry,5. _Lt-1,

Podpis: W -l

(6)

Podˇ ekov´ an´ı

Chtˇel bych podˇekovat svému vedouc´ımu bakaláˇrské práce Ing. Leoˇsovi Beranovi, Ph.D. za odborné veden´ı, za pomoc a rady pˇri zpracován´ı této práce.

(7)

Abstrakt

Práce obsahuje seznámen´ı se s komunikaˇcn´ım protokolem spoleˇcnosti Faulhaber, který je vyuˇz´ıván pro ˇr´ızen´ı pohonných systém˚u. Navrˇzen´ı softwarových funkˇcn´ıch blok˚u pro zaˇr´ızen´ı PLC, urˇcených pro ovládán´ı jednotek Faulhaber, pomoc´ı zmiˇnovaného protokolu, v jazyce Strukturovaný text. Dále k tˇemto funkˇcn´ım blok˚um je vytvoˇrena nápovˇeda, která bude slouˇzit uˇzivatel˚um k snazˇs´ı práci s tˇemito funkˇcn´ımi bloky.

Hlavn´ı pˇr´ınos práce spoˇc´ıvá ve vytvoˇren´ı knihovny pro PLC zaˇr´ızen´ı, která umoˇzn´ı ovládat jednotky Faulhaber za pomoci ko- munikaˇcn´ıho rozhran´ı RS-232.

Kl´ıˇcov´a slova:

protokol Faulhaber, PLC, softwárové funkˇcn´ı bloky, ovládán´ı pohonu Faulhaber, nápovˇeda

Abstract

This work includes familiarization with Faulhaber’s communication protocol, which is used for drive systems. Design function blocks for PLC devices, used for controlling Faulhaber’s units in programming language Structured text. Create for these function blocks Help.

Help will serve for easier understanding of using library and each individual function blocks in it.

The main contribution consist of create a library for PLC devices which allow control Faulhaber’s units with communication interface RS-232.

Kl´ıˇcov´a slova:

protocol Faulhaber, PLC, software function blocks, controlling Faulhaber’s drive systems, help

(8)

Obsah

Seznam zkratek . . . 11

Uvod´ 12 1 Pouˇzit´e technologie 13 1.1 Automation Studio . . . 13

1.2 Strukturovan´y text . . . 13

1.3 Knihovna DVFrame . . . 13

1.3.1 Xopen . . . 14

1.3.2 Gbuf . . . 14

1.3.3 Write . . . 14

1.3.4 Read . . . 15

1.3.5 Rbuf . . . 15

1.3.6 Close . . . 15

1.4 ARsim . . . 16

1.5 HelpNDoc . . . 16

2 Pˇriprava pracoviˇstˇe 17 2.1 Zapojen´ı motoru MCS3268 . . . 17

2.2 Komunikace protokolu Faulhaber . . . 17

2.3 Zaloˇzen´ı a nastaven´ı projektu . . . 18

2.4 Testov´an´ı komunikace s pohonnou jednotkou . . . 18

3 Tvorba knihovny 20 3.1 Zaloˇzen´ı knihovny . . . 20

3.2 Datov´a struktura . . . 20

3.3 Vytv´aˇren´ı funkˇcn´ıch blok˚u . . . 22

3.4 Funkˇcn´ı bloky . . . 23

3.5 Export knihovny . . . 24

4 Princip fungov´an´ı FB v knihovnˇe FHLib 25 4.0.1 WAIT . . . 25

4.0.2 INIT . . . 25

4.0.3 OPEN COMMUNICATION . . . 25

(9)

4.0.7 READ RESPONSE . . . 26

4.0.8 RELEASE READ BUFFER . . . 26

4.0.9 CLOSE COMMUNICATION . . . 27

4.0.10 ERROR . . . 27

4.0.11 RESET . . . 27

5 Jednotliv´e funkˇcn´ı bloky 29 5.1 Funkˇcn´ı blok FH Power . . . 29

5.1.1 Parametry . . . 29

5.1.2 Rozd´ıly . . . 29

5.2 Funkˇcn´ı blok FH Velocity . . . 29

5.2.1 Parametry . . . 30

5.2.2 Rozd´ıly . . . 30

5.3 Funkˇcn´ı blok FH PositionAbsolute . . . 30

5.3.1 Parametry . . . 30

5.3.2 Rozd´ıly . . . 30

5.4 Funkˇcn´ı blok FH PositionRelative . . . 31

5.4.1 Parametry . . . 31

5.4.2 Rozd´ıly . . . 32

5.5 Funkˇcn´ı blok FH SetCyclicPosition . . . 32

5.5.1 Parametry . . . 32

5.5.2 Rozd´ıly . . . 32

6 Uˇzivatelsk´y n´avod knihovny FHLib 33 6.1 Import knihovny . . . 33

6.2 Datov´a struktura . . . 33

6.3 Promˇenn´e . . . 33

6.4 Vol´an´ı funkˇcn´ıho bloku v programu . . . 34

7 Tvorba n´apovˇedy 35 7.1 Popis programu HelpNDoc4 . . . 35

7.2 Tvorba samotn´e n´apovˇedy . . . 35

7.2.1 Z´akladn´ı informace . . . 35

7.2.2 Funkˇcn´ı bloky . . . 35

7.2.3 Chybov´e stavy . . . 36

A Obsah pˇriloˇzen´eho CD 39

(10)

Seznam obr´ azk˚ u

1.1 Prostˇred´ı Automation Studio . . . 14

1.2 While cuklus v ST . . . 15

1.3 Program ARsim . . . 16

1.4 Program HelpNDoc4 . . . 16

2.1 Sch´ema zapojen´ı motoru MCS3268 . . . 17

2.2 Motion Control System 3268 od firmy Faulhaber . . . 18

3.1 Datov´a struktura knihovny . . . 22

3.2 Datov´a struktura funkˇcn´ıch blok˚u . . . 23

4.1 V´yvojov´y diagram funkˇcn´ıho bloku knihovny FHLib . . . 28

7.1 Uk´azka n´apovˇedy . . . 36

(11)

Seznam tabulek

5.1 Parametry FH Power . . . 29

5.2 Parametry FH Velocity . . . 30

5.3 Parametry FH PositionAbsolute . . . 31

5.4 Parametry FH PositionRelative . . . 31

5.5 Parametry FH SetCyclicPosition . . . 32

(12)

Seznam zkratek

B&R Bernecker a Rainer, firma vyrábˇej´ıc´ı PLC PLC Programovatelný logický automat

FB Funkˇcn´ı blok

ST Programovac´ı jazyk Strukturovaný text RS-232 Sériové komunikaˇcn´ı rozhran´ı

ANSI C Standardizovan´y programovac´ı jazyk C

WYSIWYG What you see is what you get, co vid´ıˇs, to dostaneˇs

PDF Portable Document Format, pˇrenositeln´y form´at dokumentu CHM Microsoft Compiled HTML Help

HTML HyperText Markup Language, znaˇckovac´ı jazyk pro tvorbu hypertextov´ych dokument˚u

(13)

Uvod ´

D˚uvodem pro výbˇer tohoto tématu byla moˇznost prohloubit si své znalosti ve vývoj- ovém prostˇred´ı Automation Studio a vyzkouˇset si práci s pohonnou jednotkou firmy Faulhaber.

Hlavn´ım c´ılem této bakaláˇrské práce bylo nejprve se seznámit s komunikaˇcn´ım protokolem, který vyuˇz´ıvá spoleˇcnost Faulhaber pro ˇr´ızen´ı svých pohonných systém˚u.

Navrhnout knihovnu funkˇcn´ıch blok˚u v jazyce Strukturovaný text, která umoˇzn´ı ovládat pohonné jednotky firmy Faulhaber po sériovém komunikaˇcn´ım rozhran´ı RS–232. K této knihovnˇe a jej´ım funkˇcn´ım blok˚um poté vytvoˇrit nápovˇedu dle zvyklost´ı pro usnadnˇen´ı a zpˇrehlednˇen´ı práce s vytvoˇrenou knihovnou. Dále návrh a realizaci ovˇeˇrit na dostupném hardwaru MCBL 3006 S RS. Pro vytvoˇren´ı samotné knihovny a jej´ıch funkˇcn´ıch blok˚u jsem pouˇzil vývojové prostˇred´ı Automation Stu- dio od firmy B&R. V knihovnˇe jsem vytvoˇril pˇet základn´ıch funkˇcn´ıch blok˚u pro ovládán´ı jednotek Faulhaber. K této knihovnˇe jsem vytvoˇril nápovˇedu za pomoc´ı programu HelpNDoc 4. K dosaˇzen´ı tohoto c´ıle jsem se musel seznámit s programo- vatelnými logickými automaty, vývojovým prostˇred´ım Automation Studio, tvorbou knihoven a funkˇcn´ıch blok˚u, komunikaˇcn´ım protokolem a pohonnými jednotkami firmy Faulhaber, obecnou tvorbou nápovˇed a s programem HelpNDoc pro jejich tvorbu.

(14)

1 Pouˇ zit´ e technologie

Prvn´ı kapitola seznám´ı ˇctenáˇre s pouˇzitými technologiemi. Je zde seznámen´ı s vývoj- ovým prostˇred´ım Automation Studio, programovac´ım jazykem Strukturovaný text, knihovnou DVFrame, programem ARsim a HelpNDoc.

1.1 Automation Studio

Automation Studio je vývojové prostˇred´ı urˇcené pro zaˇr´ızen´ı od firmy B&R. Je velmi robustn´ı a má mnoho funkc´ı. Podporuje psan´ı program˚u v nejr˚uznˇejˇs´ıch programovac´ıch jazyc´ıch napˇr´ıklad ANSI C, Sekvenˇcn´ı funkˇcn´ı diagram, Ladder Diagram, Strukturovaný text a mnoho dalˇs´ıch. Automation Studio obsahuje 3 základn´ı po- hledy. Prvn´ım je konfigurace, umoˇzˇnuje pˇridávat a nastavovat jednotlivé konfigurace pro dané PLC. Druhý, fyzický pohled, slouˇz´ı pro pˇridáván´ı virtuáln´ıho hardwaru jako je klávesnice a display. Logický pohled umoˇzˇnuje spravovat jednotlivé soubory, knihovny a vizualizaci. Automation Studio obsahuje nástroj Build pro sestaven´ı projektu, Transfer pro odeslán´ı sestaveného projektu do PLC, funkci Monitor pro sledován´ı stavu promˇenných za bˇehu PLC, nástroj Debugger pro ladˇen´ı programu a mnoho dalˇs´ıch.

1.2 Strukturovan´ y text

Tato práce byla vytváˇrena v programovac´ım jazyce Strukturovaný text. Je to vyˇsˇs´ı programovac´ı jazyk vycházej´ıc´ı z jazyku Pascal. Syntaxe jazyka ST je dána povo- lenými výrazy a pˇr´ıkazy. Výraz se skládá z operátor˚u a operand˚u. Pˇr´ıkazy jsou pro pˇriˇrazen´ı, volán´ı funkc´ı, výbˇer a iteraci.

1.3 Knihovna DVFrame

Knihovna DVFrame je soubor funkˇcn´ıch blok˚u slouˇz´ıc´ı k výmˇenˇe dat s extern´ımi zaˇr´ızen´ımi jako jsou tiskárny, monitory a podobnˇe. Výmˇena dat se prován´ı pˇrij´ımán´ım a odes´ılán´ım takzvaných rámc˚u. Z této knihovny jsou pouˇzity funkce xopen, gbuf, write, read, rbuf a close.

(15)

1.3.1 Xopen

Funkˇcn´ı blok Xopen slouˇz´ı pro inicializaci a otevˇren´ı komunikace s extern´ım zaˇr´ızen´ım.

Funkˇcn´ı blok má ˇctyˇri vstupn´ı parametry. Parametr enable, který je datového typu BOOL a slouˇz´ı pro zapnut´ı samotného funkˇcn´ıho bloku. Parametr device je urˇcený pro výbˇer rozhran´ı. Parametr mode nastavuje typ, pˇrenosovou rychlost, paritu, datové bity a stop bity zvoleného rozhran´ı. Posledn´ım vstupn´ım parametrem je ukazatel na konfiguraˇcn´ı strukturu, která definuje parametry odes´ılaného rámce.

Tento funkˇcn´ı blok vrac´ı parametr ident, kterým se jednoznaˇcnˇe identifikuje dané komunikaˇcn´ı rozhran´ı. Parametr ident je vstupn´ı parametr ve vˇsech následuj´ıc´ıch funkˇcn´ıch bloc´ıch knihovny DVFrame.

1.3.2 Gbuf

Funkˇcn´ı blok Gbuf je urˇcen pro inicializaci vyrovnávac´ı pamˇeti, do které se poté nahraj´ı data k odeslán´ı. Má dva parametry, enable a ident. Parametr enable je datového typu BOOL a slouˇz´ı pro samotné vykonán´ı funkˇcn´ıho bloku. Parametr ident pro identifikován´ı komunikaˇcn´ıho rozhran´ı.

1.3.3 Write

Funkˇcn´ı blok Write umoˇzˇnuje odeslat data z vyrovnávac´ı pamˇeti. Funkˇcn´ı blok má tˇri parametry. Parametr enable pro vykonán´ı samotného funkˇcn´ıho bloku. Parametr ident pro identifikaci komunikaˇcn´ıho zaˇr´ızeni a posledn´ım vstupn´ı parametrem je buffer, který urˇcuje adresu vyrovnávac´ı pamˇeti, ve které jsou uloˇzená data k odeslán´ı.

Obr´azek 1.1: Prostˇred´ı Automation Studio

(16)

Obr´azek 1.2: While cuklus v ST

1.3.4 Read

Funkˇcn´ı blok Read ˇcte odpovˇedi odeslané z extern´ıho zaˇr´ızen´ı a ukládá je do vy- rovnávac´ı pamˇeti. Funkˇcn´ı blok má dva vstupn´ı parametry. Parametr enable pro proveden´ı samotného funkˇcn´ıho bloku a parametr ident pro jednoznaˇcné identifi- kován´ı komunikaˇcn´ıho rozran´ı.

1.3.5 Rbuf

Po pˇreˇcten´ı odpovˇedi je potˇreba vymazat vyrovnávac´ı pamˇet’. K tomu slouˇz´ı funkˇcn´ı blok Rbuf. Funkˇcn´ı blok má ˇctyˇri vstupn´ı parametry. Parametr enable pro vykonán´ı samotné funkce. Parametr ident pro identifikován´ı komunikaˇcn´ıho rozhran´ı. Para- metr buffer, který ukazuje na vyrovnávac´ı pamˇet’ urˇcenou k smazán´ı a parametr bufflng, který urˇcuje velikost vyrovnávac´ı pamˇeti.

1.3.6 Close

Funkˇcn´ı blok Close slouˇz´ı pro ukonˇcen´ı komunikace s extern´ım zaˇr´ızen´ım. Funkˇcn´ı blok má dva vstupn´ı parametry. Parametr enable, datového typu BOOL, pro vy- konán´ı funkˇcn´ıho bloku a parametr ident pro identifikaci komunikaˇcn´ıho rozhran´ı.

(17)

1.4 ARsim

ARsim je program, který je souˇcást´ı Automation Studia. Slouˇz´ı pro virtualizaci pro- gramovatelného logického automatu na poˇc´ıtaˇci . D´ıky tomuto programu nen´ı nutné m´ıt pˇri vývoji projektu u sebe fyzicky PLC zaˇr´ızen´ı. Program nám umoˇzˇnuje toto virtuáln´ı PLC v urˇcité m´ıˇre ovládat. M˚uˇzeme napˇr´ıklad restartovat PLC, vypnout PLC, pˇreˇc´ıst si hláˇsky, které PLC vypisuje na display, spustit PLC v diagnostickém reˇzimu a podobnˇe.

Obr´azek 1.3: Program ARsim

1.5 HelpNDoc

HelpNDoc je program na vytváˇren´ı HTML nápovˇed. Je zaloˇzený na WYSIWYG a tud´ıˇz se podobá textovým editor˚um, jako jsou napˇr´ıklad Microsoft Word nebo OpenOffice Writer. Výslednou nápovˇedu lze poté uloˇzit ve formátech HTML, PDF, CHM a mnoha dalˇs´ıch.

Obr´azek 1.4: Program HelpNDoc4

(18)

2 Pˇ riprava pracoviˇ stˇ e

Tato kapitola obsahuje popis a schéma zapojen´ı pohonu MCS3268, popis komu- nikaˇcn´ıho protokolu Faulhaber, postup vytváˇren´ı a nastaven´ı projektu a testován´ı komunikace s pohonem za pomoci programu Motion Manager.

2.1 Zapojen´ı motoru MCS3268

Z motoru MCS3268 je veden jeden sériový kabel. Dva vodiˇce tohoto kabelu jsou pˇrivedeny do napájec´ıho zdroje Power Supply PS1042 od firmy B&R. Modrý, který slouˇz´ı jako uzemnˇen´ı a r˚uˇzový, který je urˇcen pro napájec´ı napˇet´ı. Dalˇs´ı dva vodiˇce jsou pˇripojené ke konektoru RS-232. Prvn´ı vodiˇc je zelené barvy a slouˇz´ı pro pˇrenos dat. Druhý vodiˇc je ˇzluté barvy a je urˇcen pro pˇr´ıjem dat. Na RS-232 konektor je pˇripojená USB redukce, která je poté pˇripojená do poˇc´ıtaˇce, ve kterém virtuáln´ı PLC komunikuje s motorem.

Obr´azek 2.1: Sch´ema zapojen´ı motoru MCS3268

2.2 Komunikace protokolu Faulhaber

Komunikaˇcn´ı protokol firmy Faulhaber umoˇzˇnuje komunikovat pˇres s´eriov´e rozhran´ı

(19)

Obr´azek 2.2: Motion Control System 3268 od firmy Faulhaber

Pˇr´ıkazový rámec je tvoˇren dvˇema povinnými a dvˇema nepovinnými ˇcástmi. Prvn´ı ˇcást pˇr´ıkazového rámce je urˇcená pro nepovinný Node Number, který umoˇzˇnuje ˇr´ıdit v´ıce zaˇr´ızen´ı na jednom rozhran´ı. Za n´ım následuje povinná ˇcást Command, která je tvoˇrena ASCII ˇretˇezcem a je urˇcena pro samotný pˇr´ıkaz. Jako dalˇs´ı je nepovinná ˇcást s názvem Argument, která je potˇreba jen u nˇekterých pˇr´ıkaz˚u, napˇr´ıklad nastaven´ı otáˇcek a podobnˇe. Posledn´ı ˇcást rámce tvoˇr´ı netisknutelný ASCII znak Carry Return s decimáln´ım kódem 13. Rámec s odpovˇed´ı je tvoˇren tˇremi ˇcástmi. Prvn´ı ˇcást tvoˇr´ı odpovˇed’ ve formˇe ASCII ˇretˇezce. Za n´ı následuje netisknutelný ASCII znak Carry Return a Line Feed.

2.3 Zaloˇ zen´ı a nastaven´ı projektu

Pˇred samotným vytváˇren´ım knihovny bylo potˇreba nejprve zaloˇzit a správnˇe nastavit projekt ve vývojovém prostˇred´ı Automation Studia. Vytváˇren´ı projekt˚u v Automation Studiu je velmi intuitivn´ı. Pro vytvoˇren´ı projektu klikneme v horn´ım panelu na File - New Project. Otevˇrel se pr˚uvodce pro vytváˇren´ı projektu. Vypln´ıme název projektu, jeho cestu, zaˇskrtneme moˇznost pouˇz´ıván´ı virtuáln´ıho PLC pomoc´ı Runtime ARSim a dokonˇc´ıme vytváˇren´ı projektu tlaˇc´ıtkem Finish.

Po vytvoˇren´ı projektu bylo potˇreba nastavit sériový komunikaˇcn´ı port, na kterém budeme komunikovat s pohonnou jednotkou spoleˇcnosti Faulhaber. Pˇrepnut´ım do fyzického pohledu, pravým kliknut´ım na komunikaˇcn´ı port IF1 a zvolen´ım moˇznosti Configuration se dostaneme do nastaven´ı sériového portu, který budeme vyuˇz´ıvat pˇri komunikaci. Typ zaˇr´ızen´ı jsme zvolili RS232, Bauld rate na hodnotu 9600, parametr Parity jsme nastavili na hodnotu None a vˇse ostatn´ı jsme ponechali v p˚uvodn´ım nastaven´ı.

2.4 Testov´ an´ı komunikace s pohonnou jednotkou

Nejjednoduˇsˇs´ı zp˚usob ovˇeˇren´ı správnosti zapojen´ı a vyzkouˇsen´ı jednoduché komunikace s pohonnou jednotkou MCS3268 bylo pouˇz´ıt´ı softwaru Motion Manager od firmy Faulhaber, který umoˇzˇnuje navázat spojen´ı s pˇripojenou pohonnou jednotkou a pos´ılat pˇr´ıkazové rámce. T´ım, ˇze program identifikoval samotnou pohonnou jed-

(20)

Dalˇs´ım krokem bylo vyzkouˇset si jednotlivé pˇr´ıkazy jako zapnut´ı, nastaven´ı otáˇcek, nastaven´ı pozice a podobnˇe. Po osvojen´ı tˇechto pˇr´ıkaz˚u a jejich odpovˇed´ı jsme mohli pˇrej´ıt k vytvoˇren´ı vlastn´ı komunikace ve vývojovém prostˇred´ı Automation studia

(21)

3 Tvorba knihovny

V této kapitole se pojednává o vytváˇren´ı knihovny, jej´ı datové struktuˇre o jednot- livých funkˇcn´ıch bloc´ıch a jejich vytváˇren´ı. Dále o zp˚usobu exportován´ı knihoven ve vývojovém prostˇred´ı Automation Studio.

3.1 Zaloˇ zen´ı knihovny

Po vyzkouˇsen´ı jednoduché komunikace, vytvoˇren´ı samotného projektu a nastaven´ı potˇrebné konfigurace pro komunikaci bylo potˇreba vytvoˇrit samotnou knihovnu, která bude obsahovat funkˇcn´ı bloky pro ovládán´ı pohonných jednotek Faulhaber. V námi vytvoˇreném projektu ve vývojovém prostˇred´ı Automation studia se pˇrepneme do logického pohledu. V tomto pohledu poté pravým kliknut´ım vyvoláme menu, ve kterém zvol´ıme moˇznost Add object. Zobraz´ı se vyskakovac´ı okno, kde z kategorie vybereme moˇznost Library a poté zvol´ıme New Library. Poté je nutné nastavit název knihovny a jazyk knihovny. Knihovnu jsme pojmenovali FHLib a jazyk knihovny IEC Library. Dokonˇc´ıme pr˚uvodce kliknut´ım na tlaˇc´ıtko Next a pˇriˇrazen´ım nového objektu k aktivn´ımu CPU.

3.2 Datov´ a struktura

Pˇri vytváˇren´ı nové knihovny, kterou jsem nazval FHLib, jsme zaˇskrtli moˇznost vy- tvoˇrit soubor pro deklaraci datových struktur. V Logickém pohledu jsme si rozbalili vytvoˇrenou knihovnu FHLib, která v sobˇe obsahuje tˇri soubory, FHLib.fun, FH- Lib.var a FHLib.typ. Datová struktura se vytváˇr´ı v souboru s pˇr´ıponou .typ.

Otevˇren´ım tohoto souboru se v hlavn´ım oknˇe programu zobraz´ı tabulka se ˇctyˇrmi sloupci:název, typ, reference a popis. Hodnoty ve sloupci název reprezentuj´ı názvy datových typ˚u pouˇz´ıvaných v promˇenných, které jsou poté pouˇz´ıvány v celém kódu knihovny. Sloupec typ urˇcuje datový typ promˇenné jako je napˇr´ıklad boolean, integer anebo sloˇzité datové typy jako jsou funkˇcn´ı bloky nebo vlastn´ı struktury. Sloupec popis slouˇz´ı pro vloˇzen´ı vlastn´ıho komentáˇre k danému datovému typu. Tento ko- mentáˇr nebude nikde v kódu vidˇet a slouˇz´ı pouze pro zpˇrehlednˇen´ı definice datových typ˚u. Veˇskeré datové typy, které v programu budeme pozdˇeji potˇrebovat, jsme se snaˇzili logicky rozdˇelit a zapouzdˇrit do vlastn´ıch datových struktur. Rozhodli jsme

(22)

se datov´e typy rozdˇelit do ˇctyˇr z´akladn´ıch struktur, FHLib typ, Settings, Steps a Helpers.

Vytváˇren´ı datových struktur jsme provádˇeli kliknut´ım na prázdný ˇrádek pravým tlaˇc´ıtkem myˇsi a zvolen´ım Add Structure Type. Jako prvn´ı jsme si vytvoˇrili hlavn´ı strukturu s názvem FHLib typ, která bude obsahovat veˇskeré potˇrebné funkˇcn´ı bloky pro komunikaci pˇres rozhran´ı RS-232 z knihovny DVFrame. V této struktuˇre jsme poté vytvoˇrili ˇcleny FRM xopen 0 s datovým typem FRM xopen pro inicializaci komunikace, FRM gbuf 0 s datovým typem FRM gbuf pro vytvoˇren´ı vy- rovnávac´ı pamˇeti, FRM write 0 s datovým typem FRM write pro odes´ılán´ı rámc˚u, FRM robuf 0 s datovým typem FRM robuf pro uvolˇnován´ı vyrovnávac´ı pamˇeti po odeslán´ı rámce, FRM read 0 s datovým typem FRM read pro ˇcten´ı odpovˇedi, FRM rbuf 0 s datovým typem FRM rbuf pro uvolnˇen´ı vyrovnávac´ı pamˇeti po pˇreˇcten´ı pˇrijmut´ıch dat, xopenConfig s datovým typem XOPENCONFIG pro nastaven´ı rozˇsiˇru- j´ıc´ıch parametr˚u pro komunikaci, posledn´ım ˇclenem struktury FHLib typ je step s datovým typem Steps, který urˇcuje v jakém stavu je automat zrovna nacház´ı.

Následnˇe jsme vytvoˇrili výˇctový typ s názvem Steps, který obsahuje jedenáct ˇclen˚u. Je urˇcen pro rozdˇelen´ı programu kaˇzdého funkˇcn´ıho bloku do jednotlivých stav˚u stavového automatu. Prvn´ım a základn´ım stavem je WAIT, který má za

´

ukol ˇcekat na povel k vykonán´ı funkˇcn´ıho bloku od uˇzivatele. Následuj´ıc´ım stavem je INIT, který má za úkol shromáˇzdit veˇskeré vstupn´ı parametry od uˇzivatele a pˇripravit je pro zahájen´ı komunikace. Dalˇs´ım stavem je OPEN COMMUNICATION, který otevˇre komunikaci. Následuje stav CREATE BUFFER pro vytvoˇren´ı vyrovná- vac´ı pamˇeti urˇcené pro odes´ılán´ı dat. Za t´ımto stavem následuje stav

PREPARE FOR SENDING DATA, který má za úkol naformátovat data k odeslán´ı a uloˇzit je do vyrovnávac´ı pamˇeti. Následuj´ıc´ım stavem je stav SEND DATA, ve kterém se odeˇsle rámec. Dalˇs´ım stavem je READ RESPONCE, který se stará o ˇcten´ı odpovˇedi. Následuje stav RELEASE READ BUFFER, který uvolˇnuje vyrovnávac´ı pamˇet’ urˇcenou pro ˇcten´ı odpovˇedi. Dalˇs´ım stavem je CLOSE COMMUNICATION, který má za úkol uzavˇr´ıt komunikaci. Pˇredposledn´ım stavem je stav ERROR, který má za úkol informovat uˇzivatele o vzniku chyby a pozastavit svoj´ı ˇcinnost. Posledn´ım stavem ve výˇctovém typu Steps je RESET, který má za úkol vynulovat nastaven´ı v pˇr´ıpadˇe, ˇze se funkˇcn´ı blok dostane do stavu ERROR.

Dalˇs´ı datovou strukturu jsme nazvali Setting a slouˇz´ı pro nastaven´ı komunikace.

Veˇskeré ˇcleny této struktury jsou datového typu STRING. Prvn´ım ˇclenem je device name, který slouˇz´ı pro zvolen´ı názvu sériového portu. Dalˇs´ım ˇclenem je type, který slouˇz´ı pro zvolen´ı typu rozhran´ı, v naˇsem pˇr´ıpadˇe RS232. Následuje parametr baud rate, pro nastaven´ı ˇs´ıˇrky pásma. Za n´ım se nacház´ı ˇclen parity, data bits, stop bits a mode builder, který má za úkol sestavit tyto parametry do jednoho ˇretˇezce.

(23)

Posledn´ı datovou strukturou je struktura Helpers, která obsahuje pomocné promˇe- nné pouˇz´ıvané v jednotlivých funkˇcn´ıch bloc´ıch. Prvn´ımi ˇcleny jsou ToStringHelper a CommandHelper s datovými typy STRING, které jsou pouˇz´ıvány pˇri sestavován´ı pˇr´ıkaz˚u k odeslán´ı. Následuje ˇclen ErrorHelper, který má datový typ UINT, který se pouˇz´ıvá nastane-li ve funkˇcn´ım bloku chyba. Dále následuj´ıˇcleny inPower, inVelocity a inPosition, které slouˇz´ı pro uloˇzen´ı hodnot, ve kterých se motor nacház´ı. Následuje PositionHelper, který je datového typu INT a poˇc´ıtá kolik paket˚u zbývá jeˇstˇe odeslat pˇred dokonˇcen´ım komunikace. Posledn´ım ˇclenem datové struktury Helpers je ˇclen RisingEdge, která hl´ıdá, zda se nezmˇenila nábˇeˇzná hrana na parametru Enable u jednotlivých funkˇcn´ıch blok˚u.

Obr´azek 3.1: Datov´a struktura knihovny

3.3 Vytv´ aˇ ren´ı funkˇ cn´ıch blok˚ u

Po vytvoˇren´ı samotné knihovny mus´ıme vytvoˇrit jednotlivé funkˇcn´ı bloky. Ty vy- tvoˇr´ıme v logickém pohledu pravým kliknut´ım na knihovnu a zvolen´ım moˇznosti Add Object. Otevˇre se dialogové okno, kde z kategorie Function Block zvol´ıme je-

(24)

funkˇcn´ıho bloku, zvol´ıme programovac´ı jazyk Strukturovaný text a tlaˇc´ıtkem Next pokraˇcujeme dále v pr˚uvodci. V následuj´ıc´ım dialogu zmáˇckneme tlaˇc´ıtko Add a t´ım pˇridáme nový parametr do funkˇcn´ıho bloku. Kaˇzdý parametr má sv˚uj datový typ a rozsah. Rozsah urˇcuje, zda je parametr vstupn´ı, výstupn´ı nebo intern´ı. Rozhodli jsme se pro knihovny vytvoˇrit pˇet základn´ıch funkc´ı pro ovládán´ı pohonných jednotek. Funkci Power, Velocity, PositionAbsolute, PositionRelative a SetCyclicPosition.

3.4 Funkˇ cn´ı bloky

S kaˇzdým vytvoˇren´ım funkˇcn´ıho bloku se nám do souboru FHLib.fun pˇridal sa- motný funkˇcn´ı blok s jeho parametry a vytvoˇril se nám dalˇs´ı soubor s jeho názvem a pˇr´ıponou jazyka Strukturovaný text. Kaˇzdý takovýto soubor zaˇc´ıná pˇr´ıkazem FUNCTION BLOCK, který deklaruje, ˇze se jedná o funkˇcn´ı blok. Pro vˇetven´ı programu jsem pouˇzil pˇr´ıkaz CASE, který vˇetv´ı program podle zadané podm´ınky, který je uveden hned za kl´ıˇcovým slovem CASE. Tuto podm´ınku poté porovnáváme s jed- notlivými stavy, pokud je shoda, tak se vykoná ˇcást kódu v tomto stavu. Jako podm´ınku pro vˇetven´ı ve vˇsech funkˇcn´ıch bloc´ıch jsme zvolili promˇenou step, která je zapouzdˇrená v datové struktuˇre FHLib. Do tohoto pˇrep´ınaˇce jsme um´ıstili veˇskeré stavy výˇctového typu Steps, tedy WAIT, INIT, OPEN COMMUNICATION, PRE- PARE FOR SENDING DATA, SEND DATA, CREATE BUFFER, READ RESPON- SE, RELEASE READ BUFFER, CLOSE COMMUNICATION, ERROR a RESET.

Pokud se tedy promˇenná step bude rovnat jednomu z tˇechto stav˚u, vykoná se pˇr´ısluˇsný kód pro tento stav.

(25)

3.5 Export knihovny

Po zkompletován´ı knihovny poté bude potˇreba samotnou knihovnu vyexportovat do binárn´ı podoby tak, jak je zvykem u bˇeˇzných knihoven. Nejprve vˇsak mus´ıme pˇridat závislosti na pouˇzité knihovny. Pˇridán´ı závislost´ı se provád´ı pravým kliknut´ım na knihovnu v Logickém pohledu, zvol´ıme nab´ıdku Properties. Otevˇre se dialogové okno a v záloˇzce Dependencies mus´ıme pˇridat knihovny, které jsme pouˇzili pˇri tvorbˇe knihovny FHLib. Tˇemi jsou knihovny dvframe, aastring a standard. Výslednou knihovnu lze exportovat oznaˇcen´ım knihovny v Logickém pohledu a vybrán´ım moˇznosti Export Library v horn´ı záloˇzce File. Následnˇe se otevˇre dialogové okno, kde zvol´ıme cestu pro uloˇzen´ı knihovny.

(26)

4 Princip fungov´ an´ı FB v knihovnˇ e FHLib

V této kapitole je podrobnˇe rozepsáno obecné fungován´ı funkˇcn´ıho bloku v knihovnˇe FHLib. Jsou zde uvedené jednotlivé stavy, do kterých se funkˇcn´ı blok m˚uˇze dostat, jejich popis a do jakých následuj´ıc´ıch stav˚u m˚uˇze pˇrej´ıt.

4.0.1 WAIT

V tomto stavu se ˇceká, dokud uˇzivatel nedá pokyn k zapnut´ı funkˇcn´ıho bloku pomoc´ı vstupn´ıho parametru Enable. V takovém pˇr´ıpadˇe se uloˇz´ı do promˇenné steps hodnota INIT a t´ım se pˇrejde do tohoto stavu.

4.0.2 INIT

Tento stav slouˇz´ı pro pˇr´ıpravu, pˇred otevˇren´ım samotné komunikace a inicializac´ı výstupn´ıch parametr˚u. Výstupn´ı parametr Responce se nastav´ı na prázdnou hodnotu a výstupn´ı parametr Done se nastav´ı na False. T´ım zajist´ıme správnou inicializaci samotného funkˇcn´ıho bloku. Dále zkop´ırujeme data z vstupn´ı struktury Poin- terSettings do intern´ı promˇenné Settings. Za pomoci této promˇenné poté sestav´ıme nastaven´ı pro komunikaci v podobˇe ˇretˇezce do promˇenné mode builder. V tomto nastaven´ı je obsaˇzen typ rozhran´ı, ˇs´ıˇrka pásma, parita a stop bit. Poté proveden´ı tˇechto krok˚u se nastav´ı promˇenná step na hodnotu OPEN COMMUNICATION.

4.0.3 OPEN COMMUNICATION

Stav OPEN COMMUNICATION slouˇz´ı pro nav´az´an´ı spojen´ı s pˇripojenou pohonnou jednotkou za pouˇzit´ı funkˇcn´ıch blok˚u xopen a xopenConfig z knihovny DVFrame.

Funkˇcn´ımu bloku xopen nastav´ıme parametr device z intern´ı promˇenné Settings.name a do parametru mode nahrajeme adresu ˇretˇezce z promˇenné mode builder, kterou jsme si pˇripravili v kroku INIT. Dále pomoc´ı funkˇcn´ıho bloku xopenConfig nastav´ıme idle time na hodnotu 10, delimc na hodnotu 10, tx cnt na hodnotu 3, rx cnt na hodnotu 3, tx len na hodnotu 256, rx len také na 256 a zavoláme samotný funkˇcn´ı blok xopen. Funkˇcn´ı blok xopen vrac´ı ve výstupn´ım parametru status ˇc´ıslo, které oznaˇcuje stav provádˇen´ı samotného funkˇcn´ıho bloku. Pokud je hodnota status rovna nule, nastav´ı se stav CREATE BUFFER. Pokud je hodnota status 65535 funkˇcn´ı blok je zaneprázdnˇen a mus´ıme ho zavolat znovu. Jakmile je hodnota status jiná,

(27)

4.0.4 CREATE BUFFER

Tento stav má za úkol vytvoˇrit vyrovnávac´ı pamˇet’, kde se budou ukládat data urˇcená pro odeslán´ı do pohonné jednoty. Vyuˇz´ıvá funkˇcn´ı blok gbuf z knihovny DVFrame.

Vstupn´ım parametrem tohoto funkˇcn´ıho bloku je ident, který slouˇz´ı pro identifikaci zaˇr´ızen´ı. Ident z´ıskáme z výstupn´ıho parametru funkˇcn´ıho bloku xopen. Funkˇcn´ı blok gbuf vrac´ı ve výstupn´ım parametru status ˇc´ıslo, které oznaˇcuje stav provádˇen´ı samotného funkˇcn´ıho bloku. Pokud je hodnota status rovna nule, nastav´ı se stav PREPARE FOR SENDING DATA. Pokud je hodnota status 65535 funkˇcn´ı blok je zaneprázdnˇen a mus´ıme ho zavolat znovu. Jakmile je hodnota status jiná, nastala chyba, nastav´ı se do struktury Internals chybové ˇc´ıslo a pˇrejde se do stavu ERROR.

4.0.5 PREPARE FOR SENDING DATA

Následuj´ıc´ı stav slouˇz´ı pro pˇripraven´ı dat a vytvoˇren´ı odes´ılac´ıch rámc˚u. Kaˇzdý funkˇcn´ı blok se zde liˇs´ı, a proto bude obsah tohoto stavu popsán dále v podkapitolách jednotlivých funkˇcn´ıch blok˚u.

4.0.6 SEND DATA

Stav SEND DATA vyuˇz´ıvá funkˇcn´ıho bloku Write z knihovny DVFrame. Nastav´ı se vstupn´ı parametr ident, pˇredá se odkaz na vyrovnávac´ı pamˇet’ s uloˇzenými daty a nastav´ı se délka dat. Poté se zavolá samotný funkˇcn´ı blok write. Funkˇcn´ı blok write vrac´ı ve výstupn´ım parametru status ˇc´ıslo, které oznaˇcuje stav provádˇen´ı samotného funkˇcn´ıho bloku. Pokud je hodnota status rovna nule, nastav´ı se stav READ RESPONSE. Pokud je hodnota status 65535 funkˇcn´ı blok je zaneprázdnˇen a mus´ıme ho zavolat znovu. Jakmile je hodnota status jiná, nastala chyba, nastav´ı se do struktury Internals chybové ˇc´ıslo a pˇrejde se do stavu ERROR.

4.0.7 READ RESPONSE

Stav READ RESPONSE má za úkol pˇreˇc´ıst odpovˇed’ z pohonné jednotky. Vyuˇz´ıvá k tomu funkˇcn´ı blok read z knihovny DVFrame. Nastav´ıme vstupn´ı parametr ident a zavoláme samotný funkˇcn´ı blok read. Po úspˇeˇsném pˇreˇcten´ı dat nakop´ırujeme pˇreˇctená data do promˇenné Response pˇr´ıkazem memcpy. Pokud odpovˇed’ z pohonné jednotky byla v poˇrádku, pˇrejde se do stavu RELEASE READ BUFFER.

4.0.8 RELEASE READ BUFFER

Tento stav slouˇz´ı pro uvolnˇen´ı vyrovnávac´ı pamˇeti urˇcené ke ˇcten´ı. Je pouˇzit funkˇcn´ı blok rbuf z knihovny DVFrame. Funkˇcn´ımu bloku nastav´ıme ident, odkaz na vy- rovnávac´ı pamˇet’ a jej´ı délku. Pokud se uvolnˇen´ı vyrovnávac´ı pamˇeti provede v poˇrádku a jsou odeslané veˇskeré rámce, pˇrejde se do stavu CLOSE COMMUNI- CATION. Pokud se neodeslali veˇskeré potˇrebné rámce, pˇrejde se do stavu CRE- ATE BUFFER. V pˇr´ıpadˇe chyby se pˇrejde do stavu ERROR.

(28)

4.0.9 CLOSE COMMUNICATION

Stav CLOSE COMMUNCATION má za úkol uzavˇr´ıt spojen´ı s pohonnou jednotkou za pouˇzit´ı funkˇcn´ıho bloku close z knihovny DVFrame. Jako vstupn´ı parametr postaˇc´ı pˇredat ident. Zavoláme funkˇcn´ı blok. Pokud uzavˇren´ı spojen´ı probˇehlo v poˇrádku, nastav´ıme výstupn´ı parametr Done funkˇcn´ıho bloku na hodnotu TRUE a pˇrejdeme do stavu WAIT. V opaˇcném pˇr´ıpadˇe pˇrejdeme do stavu ERROR.

4.0.10 ERROR

V tomto stavu funkˇcn´ıho bloku FH PositionAbsolute se nastav´ı výstupn´ı parametr Error na hodnotu TRUE a ErrorID na hodnotu pˇr´ısluˇsné chyby. Funkˇcn´ı blok pˇretrvá v tomto stavu do té doby, neˇz uˇzivatel nenastav´ı sestupnou hranu na vstupn´ım parametru Enable. Pokud tak uˇcin´ı, pˇrejde se do stavu RESET.

4.0.11 RESET

Stav RESET má za úkol nastavit veˇskeré promˇenné na výchoz´ı hodnoty a zotavit funkˇcn´ı blok z chybového stavu. Nastav´ı se hodnoty struktury Settings do výchoz´ıch hodnot. Výstupn´ı parametr Response se nastav´ı na prázdný ˇretˇezec. Výstupn´ımu parametru ErrorID se nastav´ı hodnota 0, Error a Done se nastav´ı na hodnotu FALSE.

Pot´e se pˇrejde do stavu WAIT.

(29)

(30)

5 Jednotliv´ e funkˇ cn´ı bloky

Tato kapitola obsahuje popis ˇcinnosti jednotliv´ych funkˇcn´ıch blok˚u, jejich parametry a rozd´ıly mezi nimi. Parametry jsou uvedeny pomoc´ı tabulky.

5.1 Funkˇ cn´ı blok FH Power

Funkˇcn´ı blok FH Power je prvn´ı a nejzákladnˇejˇs´ı funkˇcn´ı blok z celé knihovny FH- Lib. Zpˇr´ıstupˇnuje ovládán´ı pohonné jednotky. Funkˇcn´ı blok FH Power je prvn´ım blokem, který mus´ı uˇzivatel zavolat. Dokud je funkˇcn´ı blok aktivn´ı lze ˇr´ıdit pohonnou jednotku ostatn´ımi funkˇcn´ımi bloky z knihovny FHLib.

5.1.1 Parametry

Parametry funkˇcn´ıho blok FH Power jsou zobrazeny v tabulce 5.1.

Tabulka 5.1: Parametry FH Power I/O Parametry Datov´y typ Popis

IN Enable BOOL Zapne funkˇcn´ı blok s n´abˇeˇznou hranou IN PointerSettings UDINT Ukazatel na datovou strukturu s nasta-

ven´ım komunikace

OUT Done BOOL Indikuje stav dokonˇcen´ı FB OUT Response STRING Odpovˇed’ po dokonˇcen´ı FB

OUT Error BOOL Indikuje chybu FB

OUT ErrorID UINT C´ıslo chybyˇ

5.1.2 Rozd´ıly

V tomto funkˇcn´ım bloku se pracuje s promˇennou CommandHelper. Do vyrovnávac´ı pamˇeti nahrajeme pˇr´ıkaz uloˇzený v promˇenné CommandHelper pomoc´ı pˇr´ıkazu strcpy, který se poté dosad´ı do tˇela rámce pro odeslán´ı.

5.2 Funkˇ cn´ı blok FH Velocity

(31)

zadat jak kladnou, tak i zápornou a t´ım si vybrat smˇer otáˇcen´ı pohonné jednotky.

5.2.1 Parametry

Parametry funkˇcn´ıho blok FH Velocity jsou zobrazeny v tabulce 5.2.

Tabulka 5.2: Parametry FH Velocity I/O Parametry Datov´y typ Popis

ven´ım komunikace

IN Value INT Udává rychlost otáˇcek (kladné i záporné ˇc´ıslo)

5.2.2 Rozd´ıly

V tomto funkˇcn´ım bloku se pracuje s promˇennou CommandHelper a Value. Do vyrovnávac´ı pamˇeti nahrajeme pˇr´ıkaz uloˇzený v promˇenné CommandHelper a hodnotu otáˇcek uloˇzenou v promˇenné Value pomoc´ı pˇr´ıkazu strcpy. Tyto hodnoty poté vytvoˇr´ı tˇelo rámce pro odeslán´ı.

5.3 Funkˇ cn´ı blok FH PositionAbsolute

Funkˇcn´ı blok FH PositionAbsolute umoˇzˇnuje uˇzivateli nastavit polohu rotoru abso- lutnˇe, tedy od poˇcátku. Hodnota pozice m˚uˇze být jak kladná, tak i záporná.

5.3.1 Parametry

Parametry funkˇcn´ıho blok FH PositionAbsolute jsou zobrazeny v tabulce 5.3.

5.3.2 Rozd´ıly

V tomto funkˇcn´ım bloku je potˇreba odeslat pˇet rámc˚u s jednotlivými pˇr´ıkazy. K poˇc´ıtán´ı jiˇz odeslaných rámc˚u nám slouˇz´ı vnitˇrn´ı promˇenná PositionHelper. Podle jej´ı hodnoty se urˇcuje, jaký pˇr´ıkaz se do pohonné jednotky poˇsle. Jako prvn´ı se odes´ılá rámec s pˇr´ıkazem pro nastaven´ı zrychlen´ı. Poté se pos´ılá rámec s hodnotou zpomalen´ı. Jako dalˇs´ı se pos´ılá rámec s maximáln´ı rychlost´ı posunu. Pˇredposledn´ım rámcem je hodnota samotného posunu. Posledn´ı rámec obsahuje pˇr´ıkaz pro vykonán´ı

(32)

Tabulka 5.3: Parametry FH PositionAbsolute I/O Parametry Datov´y typ Popis

ven´ım komunikace IN Acceleration UINT Hodnota zrychlen´ı IN Deceleration UINT Hodnota zpomalen´ı

IN MaximumSpeed UINT Maximáln´ı rychlost v otáˇckách za mi- nutu

IN Value INT Pozice (kladné i záporné ˇc´ıslo) OUT Done BOOL Indikuje stav dokonˇcen´ı FB OUT Busy BOOL Indikuje vykonáván´ı FB OUT Response STRING Odpovˇed’ po dokonˇcen´ı FB

5.4 Funkˇ cn´ı blok FH PositionRelative

Funkˇcn´ı blok FH PositionRelative umoˇzˇnuje uˇzivateli nastavit polohu rotoru rela- tivnˇe, tedy posun rotoru o danou hodnotu vzhledem k jeho aktuáln´ı pozici. Hodnota pozice m˚uˇze být jak kladná, tak i záporná.

5.4.1 Parametry

Parametry funkˇcn´ıho blok FH PositionRelative jsou zobrazeny v tabulce 5.4.

Tabulka 5.4: Parametry FH PositionRelative I/O Parametry Datov´y typ Popis

ven´ım komunikace IN Acceleration UINT Hodnota zrychlen´ı IN Deceleration UINT Hodnota zpomalen´ı

IN MaximumSpeed UINT Maximáln´ı rychlost v otáˇckách za mi- nutu

IN Value INT Pozice (kladné i záporné ˇc´ıslo) OUT Done BOOL Indikuje stav dokonˇcen´ı FB OUT Busy BOOL Indikuje vykonáván´ı FB OUT Response STRING Odpovˇed’ po dokonˇcen´ı FB

(33)

5.4.2 Rozd´ıly

Tento funkˇcn´ı blok je velmi podobný funkˇcn´ımu bloku FH PositionAbsolute. Je zde také potˇreba odeslat pˇet rámc˚u s jednotlivými pˇr´ıkazy. K poˇc´ıtán´ı jiˇz odeslaných rámc˚u nám slouˇz´ı vnitˇrn´ı promˇenná PositionHelper. Podle jej´ı hodnoty se urˇcuje, jaký pˇr´ıkaz se do pohonné jednotky poˇsle. Jako prvn´ı se odes´ılá rámec s pˇr´ıkazem pro nastaven´ı zrychlen´ı. Poté se pos´ılá rámec s hodnotou zpomalen´ı. Jako dalˇs´ı se pos´ılá rámec s maximáln´ı rychlost´ı posunu. Pˇredposledn´ım rámcem je hodnota samotného posunu. Posledn´ı rámec obsahuje pˇr´ıkaz pro vykonán´ı posunu.

5.5 Funkˇ cn´ı blok FH SetCyclicPosition

Funkˇcn´ı blok FH SetCyclicPosition umoˇzˇnuje uˇzivateli nastavit pozici rotoru. V pˇr´ıpadˇe, ˇze chce uˇzivatel pozici zmˇenit, nemus´ı cel´y funkˇcn´ı blok volat znovu, ale staˇc´ı pouze zmˇenit hodnotu pozice.

5.5.1 Parametry

Parametry funkˇcn´ıho blok FH SetCyclicPosition jsou zobrazeny v tabulce 5.5.

Tabulka 5.5: Parametry FH SetCyclicPosition I/O Parametry Datov´y typ Popis

ven´ım komunikace

IN Value INT Nastavuje pozici (kladné i záporné ˇc´ıslo)

5.5.2 Rozd´ıly

U tohoto funkˇcn´ıho bloku je potˇreba odeslat dva rámce. K poˇc´ıtán´ı jiˇz odeslaných rámc˚u nám slouˇz´ı vnitˇrn´ı promˇenná PositionHelper. Podle jej´ı hodnoty se urˇcuje, jaký pˇr´ıkaz se do pohonné jednotky poˇsle. Pokud je hodnota PositionHelperu rovna 0 do vyrovnávac´ı pamˇeti se nahraje pˇr´ıkaz uloˇzený v promˇenné CommandHelper a poˇzadovaná pozice rotoru uloˇzená v promˇenné Value. Pokud je hodnota promˇenné PositionHelper rovna 1 odeˇsle se rámec pro vykonán´ı pohybu.

(34)

6 Uˇ zivatelsk´ y n´ avod knihovny FHLib

Tato kapitola obsahuje podrobný popis, jak importovat knihovnu do vlastn´ıho projektu. Jaké je potˇreba vytvoˇrit datové struktury, promˇenné a jak zavolat jednotlivé funkˇcn´ı bloky knihovny.

6.1 Import knihovny

Jakmile si uˇzivatel vytvoˇr´ı vlastn´ı projekt, je potˇreba, aby naimportoval knihovnu.

Pˇrepnut´ım se do Logického pohledu a pravým kliknut´ım na jakékoli m´ısto se vyvolá nab´ıdka, kde vybereme moˇznost Add Object. Z kategorie Library vybereme moˇznost Existing Library. Výbˇerem se otevˇre dialog pro výbˇer knihovny. Zvol´ıme knihovnu FHLib a dokonˇc´ıme pr˚uvodce.

6.2 Datov´ a struktura

Pro pouˇzit´ı knihovny je potˇreba nejdˇr´ıve pˇripravit si jednoduchou datovou strukturu, ve které bude uloˇzeno nastaven´ı pro samotnou komunikaci. Toto nastaven´ı se poté bude pˇredávat kaˇzdému funkˇcn´ımu bloku knihovny FHLib. Datová struktura se bude jmenovat Settings a bude m´ıt 7 parametr˚u s datovým typem STRING.

Tˇemito parametry jsou device name, type, baud rate, parity,data bits, stop bits a builder string.

6.3 Promˇ enn´ e

Je potˇreba vytvoˇrit promˇennou pro kaˇzdý funkˇcn´ı blok z knihovny FHLib, který chceme pouˇz´ıt. Dále je potˇreba vytvoˇrit promˇennou pro datovou strukturu Settings.

Pokud tedy budeme cht´ıt pouˇz´ıt funkˇcn´ı blok FH Power, budeme muset vytvoˇrit promˇennou Settings 0 a nastavit j´ı datový typ Settings. Dále mus´ıme vytvoˇrit promˇe- nnou FH Power 0 s datovým typem FH Power.

(35)

6.4 Vol´ an´ı funkˇ cn´ıho bloku v programu

Jakmile máme importovanou knihovnu, vytvoˇrenou datovou struktur pro nastaven´ı komunikace a vytvoˇrené promˇenné, m˚uˇzeme se pˇresunout do samotného programu.

V programu je potˇreba nastavit parametry datov´e struktury Settings. Parametr device name nastav´ıme na hodnotu IF1. Parametr type nastav´ıme na hodnotu ‘RS232‘.

Baud rate nastav´ıme na hodnotu ‘9600‘. Parametr data bits nastav´ıme na 8. Para- metr Parity nastav´ıme na hodnotu N. Parametr stop bits nastav´ıme na hodnotu 1.

Po nastaven´ı této struktury m˚uˇzeme jiˇz zavolat jednotlivé funkˇcn´ı bloky. Napˇr´ıklad funkˇcn´ı blok FH Power zavoláme pˇr´ıkazem FH Power 0(PointerSettings:= ADR(Sett- ings), Enable:= TRUE);

(36)

7 Tvorba n´ apovˇ edy

V této kapitole je popsána tvorba nápovˇed v programu HelpNDoc4. Dále je zdˇe popsána tvorba uˇzivatelské nápovˇedy ke knihovnˇe FHLib, která obsahuje základn´ı informace, popis jednotlivých funkˇcn´ıch blok˚u a chybové stavy.

7.1 Popis programu HelpNDoc4

Grafické rozhran´ı programu HelpNDoc4 se skládá ze tˇr´ı ˇcást´ı. Prvn´ı ˇcást´ı jsou jednot- livé karty, které slouˇz´ı pro ovládán´ı funkc´ı, jako jsou generován´ı nápovˇedy, pˇridán´ı tématu do nápovˇedy, formátován´ı textu, vkládán´ı obrázk˚u a podobnˇe. Dalˇs´ı ˇcást´ı grafického rozhran´ı je zobrazen´ı struktury nápovˇedy. Posledn´ı, hlavn´ı ˇcást programu HelpNDoc4 obsahuje okno, ve kterém p´ıˇseme samotnou nápovˇedu.

7.2 Tvorba samotn´ e n´ apovˇ edy

Nápovˇedu jsme se rozhodli rozdˇelit na tˇri ˇcásti. Prvn´ı ˇcást obsahuje základn´ı informace o samotné knihovnˇe a odkazy na jednotlivé funkˇcn´ı bloky v n´ı obsaˇzené. Dále pro kaˇzdý funkˇcn´ı blok vytvoˇr´ıme samostatnou stránku obsahuj´ıc´ı popis, diagram, parametry a ukázku pouˇzit´ı. Posledn´ı ˇcást´ı nápovˇedy jsou chybové stavy. Je zde seznam vˇsech chybových stav˚u a pro kaˇzdý chybový stav je zde uveden jeho popis, jak chybu opravit a v jakých funkˇcn´ıch bloc´ıch se chyba m˚uˇze vyskytovat.

7.2.1 Z´ akladn´ı informace

Nejprve jsme vytvoˇrili téma s názvem General infromation, kliknut´ım na tlaˇc´ıtko Add topic v kartˇe Home. Toto téma obsahuje obecné informace o samotné knihovnˇe a seznam vˇsech funkˇcn´ıch blok˚u. Poloˇzky v tomto seznamu jsou hypertextové odkazy na jednotlivá témata samotných funkˇcn´ıch blok˚u.

7.2.2 Funkˇ cn´ı bloky

Dále jsme vytvoˇrili téma, které obsahuje pˇet podtémat. Pro kaˇzdý funkˇcn´ı blok jedno. V tˇechto podtématech je vˇzdy uvedeno k ˇcemu funkˇcn´ı blok slouˇz´ı. Dále je

(37)

Obrázek 7.1: Ukázka nápovˇedy

kliknut´ım na Insert HTML code v kartˇe Insert. Posledn´ı ˇcást, kterou kaˇzdá nápovˇeda k funkˇcn´ımu bloku obsahuje je ukázka zavolán´ı tohoto bloku.

7.2.3 Chybov´ e stavy

Jako posledn´ı jsme vytvoˇrili téma s názvem Errors, které obsahuje seznam vˇsech chybových ˇc´ısel a hypertextové odkazy na nˇe. Kaˇzdé chybové ˇc´ıslo obsahuje popis chyby, ˇreˇsen´ı, jak chybu odstranit a v jakých funkˇcn´ıch bloc´ıch se chyba m˚uˇze vyskytovat.

(38)

Z´ avˇ er

Seznámili jsme se s pohony Faulhaber a jejich komunikaˇcn´ım protokolem. Na základˇe tˇechto znalost´ı, jsme vytvoˇrili knihovnu, obsahuj´ıc´ı funkˇcn´ı bloky pro ovládán´ı jednotek Faulhaber v jazyku ST. Za pomoc´ı tˇechto funkˇcn´ıch blok˚u lze jednotku zapnout, nastavit ji absolutnˇe, nebo relativnˇe pozici rotoru, nastavit ji rychlost a smˇer otáˇcen´ı a cyklicky nastavovat pozici rotoru. K této knihovnˇe funkˇcn´ıch blok˚u jsme poté vy- tvoˇrili uˇzivatelskou nápovˇedu. V této nápovˇedˇe se uˇzivatel struˇcnˇe a pˇrehlednˇe dozv´ı jak knihovnu pouˇz´ıvat.

Práce obsahuje popis jednotlivých technologi´ı, které byly pouˇzity. Obsahuje také popis zapojen´ı pohonu Faulhaber a vyzkouˇsen´ı komunikace pˇres software Motion Manager od firmy Faulhaber. Dále také podrobný popis vytváˇren´ı knihovny a jejich funkˇcn´ıch blok˚u. V posledn´ı ˇradˇe práce obsahuje návod jak knihovnu naimplemen- tovat a popis tvorby uˇzivatelské nápovˇedy.

Knihovnu je moˇzné dále rozv´ıjet. Jeden z hlavn´ıch smˇer˚u je rozˇs´ıˇrit ji o moˇznost ovládán´ı v´ıce pohon˚u zároveˇn. Dále je zde prostor pro vytváˇren´ı dalˇs´ıch funkˇcn´ıch blok˚u pro jeho ovládán´ı a pˇredáván´ı informac´ı o stavu pohonu uˇzivateli.

(39)

Literatura

[1] AUTOMATION, B&R. Controls - training text. Austria : [s.n.], 2008. 205 s.

[2] FAULHABER. Communication and Function Ma- nual [online]. 2012 [cit. 2015-03-02]. Dostupn´e z:

http://www.faulhaber.com/uploadpk/EN 7000 05029.pdf [3] JOHN, Kharl-Heinz; TIEGELKAMP, Michael. IEC 61131-3

Programming Industrial Automation Systems : Concepts and Programming Languages, Requirements for Programming Sys- tems, Decision - Making Aids. 2nd Edition. NewYork : Springer, 2010. 390 s. ISBN 978-3-642-12015-2

[4] BERNECKER + RAINER INDUSTRIE-ELEKTRONIK GES.M. B. H. B&R Help: Libraries. 2013. vyd. 2013.

[5] BERNECKER + RAINER INDUSTRIE-ELEKTRONIK GES.M. B. H. B&R Help: DVFrame. 2013. vyd. 2013.

(40)

A Obsah pˇ riloˇ zen´ eho CD

V pˇriloˇzeném CD je obsaˇzen text bakaláˇrské práce, zdrojové kódy knihovny, expor- tovaná knihovna, uˇzivatelská nápovˇeda a pouˇzité obrázky.

• Text bakaláˇrské práce

– bakalarska prace 2015 Miroslav Hlavka.pdf – bakalarska prace 2015 Miroslav Hlavka.tex

– kopie zadani bakalarska prace 2015 Miroslav Hlavka.pdf

• Knihovna

– Zdrojov´e soubory – Exportovan´a knihovna

• Uˇzivatelsk´a n´apovˇeda – Help.chm

• img - pouˇzité obrázky pro ilustraci textu bakaláˇrské práce

Implementace komunikaˇcn´ıho protokolu Faulhaber RS-232