ИВТ-429Б_МПСУ_Саляхов_ЛР4
.docxФГБОУ ВО
«Уфимский университет науки и технологий»
Кафедра АСУ
Отчет по лабораторной работе №4
по дисциплине «Микропроцессорные системы управления»
на тему: «Программируемый логический контроллер FATEK. Модуль аналогового вывода»
Выполнила:
ст. гр. ИВТ-429Б
Саляхов А.Ф.
НЗК: 17130458
Проверил:
Старцев Ю.В.
Уфа 2024
Цель работы:
Изучение модуля аналогового вывода программируемого логического контроллера (ПЛК) FATEK FBs-20MC. Программирование аналогового вывода контроллера.
Краткие теоретические сведения:
Модули вывода аналоговых сигналов – общие сведения
Устройства (модули) ввода-вывода являются интерфейсом между процессором ПЛК и реальным миром. Обмен данными с модулем ввода-вывода выполняется по адресу, который обычно записывается в ПЗУ модуля. Иногда адресом является номер слота, в который вставляется модуль или положение микропереключателя.
Модули аналогового вывода предназначены для вывода из компьютера или контроллера информации в аналоговой форме. Аналоговые сигналы на выходе модулей вывода могут быть представлены в виде стандартных сигналов тока (0...20 мА и 4...20 мА) или напряжения (0...5 В, ±10 В). Модули аналогового вывода используются в основном для управления исполнительными устройствами с аналоговым управляющим входом, но могут быть использованы также в измерительных системах, для электрофизических исследований или построения испытательных стендов.
Рисунок 1 – Структурная схема модуля вывода аналоговых сигналов NL-4AO; ВИП - вторичный источник питания
Информация в модуль вывода поступает из управляющего контроллера или компьютера обычно через интерфейс RS-485, в некоторых модулях вывода используют другие последовательные или параллельные интерфейсы. Типичным для средств промышленной автоматики является гальваническая изоляция аналоговой выходной части модуля от цифровой части, включающей микропроцессор. Модуль управляется командами, посылаемыми с помощью стандартного протокола Modbus RTU или DCON.
Для питания транзистора в источниках тока, построенных по рассмотренной схеме, требуется дополнительный источник питания Eпит , который обычно располагается вне модуля вывода
Рисунок 2 – Выходной каскад для втекающего тока
Стабилитрон на рисунке 2 служит для предохранения МОП-транзистора от внешних напряжений неправильной полярности и превышения напряжения над допустимым значением.
Недостатком приведенных каскадов с токовым выходом является невозможность изменения направления тока на противоположное, что связано с применением транзисторов одного типа проводимости или с одним типом канала. Более сложные двуполярные схемы в модулях вывода тока для промышленной автоматики применяются редко.
Погрешность модуля вывода складывается из следующих основных составляющих:
погрешности дискретности цифро-аналогового преобразователя;
стабильности источника опорного напряжения;
внутреннего шума модуля;
ненулевого выходного сопротивления.
Модули аналогового вывода FBs-4DA/2DA для контроллеров FATEK компании FATEK Automation
Компания FATEK Automation Corp., Тайвань, выпускает моноблочные контроллеры серий FBe и FBs, модули расширения, коммуникационные модули и программное обеспечение контроллеров WinProLadder. Контроллеры имеют встроенные каналы дискретного и аналогового ввода/вывода, счетчики, таймеры, встроенные интерфейсы RS-232, RS-485, Ethernet. В контроллерах используется 16-разрядный процессор Z8 из серии Z180.
Таблица 1 – Основные технические характеристики FBs-4DA/2DA
Рисунок 3 – Порядок использования аналогового выходного модуля FBs-4DA/2DA
Распределение адресов для аналоговых выходов ПЛК FBs-PLC.
Модуль FBs-4DA/2DA обеспечивает 4 точки выходов (4DA) или 2 точки выходов (2DA). Адресация входов-выходов модулей начинается с ближайшего к главному блоку модуля, его каналы последовательно нумеруются как CH0…CH1 (первый модуль), CH2…CH3 (второй модуль), CH4…CH5 (третий модуль) и увеличиваются от модуля к модулю. Всего имеется 64 канала, и они соответствуют внутренним аналоговым выходным регистрам ПЛК (так называемым регистрам OR) R3904…R3967. В таблице 2 перечислены регистры OR (R3904…R3967), соответствующие расширению аналоговых выходов (CH0…CH63).
Таблица 2 – Распределение адресов аналогового вывода для FBs-2DA
Описание аппаратуры модуля FBs-2DA
Рисунок 4 – Модуль FBs-2DA
Схема выходной цепи модуля FBs-4DA/2DA
Рисунок 5 – Схема выходной цепи модуля FBs-4DA/2DA
Задание:
7.1. Используя программу WinProLadder, создать новый проект. Разработать программу на языке релейно-контактных схем. Программа должна в автоматическом режиме записывать в выходной регистр канала аналогового вывода фиксированные значения биполярных кодов по вариантам трех последних цифр Z, X и Y номера зачетной книжки.
Значения кодов (крайние и два промежуточных):
минимальное Nmin,
максимальное Nmax,
промежуточное N1 = Nmin + ZXY * 10,
промежуточное N2 = Nmax – ZXY * 10.
7.2. Проверить работу программы с помощью симулятора. Внимание! Запрещается включать режим симулятора, если ПЛК подключен к COM-порту компьютера.
Сохранить проект.
7.3. Подключить ПЛК с помощью интерфейсного кабеля к порту RS-232 компьютера, затем с помощью сетевого шнура – к розетке электропитания. В случае отсутствия на компьютере аппаратного COM-порта следует использовать преобразователь интерфейсов RS-232 – USB. Внимание! Запрещается подключать ПЛК к COM-порту компьютера, если работает режим симулятора.
Произвести программирование ПЛК. Проверить правильность работы программы.
7.4. К выходным клеммам канала модуля FBs-2DA подключить вольтметр, измерить изменение выходного напряжения. Построить зависимость выходного напряжения от выходного кода.
7.5. Используя программу WinProLadder, создать новый проект. Разработать программу выдачи в выходной регистр канала аналогового вывода изменяющихся во времени кодов. Программа на языке релейно-контактных схем должна осуществлять циклическое управление выходным аналоговым напряжением канала модуля FBs-2DA. Диапазоны изменения кодов – биполярные, от N1 до N2 по вариантам п. 7.2.
7.6. Проверить работу программы с помощью симулятора. Внимание! Запрещается включать режим симулятора, если ПЛК подключен к COM-порту компьютера.
Сохранить проект.
7.7. Произвести программирование ПЛК. Внимание! Запрещается подключать ПЛК к COM-порту компьютера, если работает режим симулятора.
Проверить правильность работы программы. К выходным клеммам канала модуля FBs-2DA подключить вольтметр, измерить изменение выходного напряжения. Построить зависимости выходного кода и выходного напряжения от времени.
7.8. Выключить ПЛК и отключить его от COM-порта компьютера. Для этого:
Остановить выполнение программы в ПЛК: PLC -> Stop PLC -> OK.
Перевести ПЛК в состояние Off-Line: PLC -> Off-Line.
Отключить сетевой шнур ПЛК от розетки электропитания.
Отключить интерфейсный кабель от порта RS-232 компьютера (от преобразователя интерфейсов RS-232 – USB, затем отключить преобразователь интерфейсов от порта USB компьютера).
Ход работы:
Используя программу WinProLadder, создан новый проект. Разработана программа на языке релейно-контактных схем. Программа должна в автоматическом режиме записывать в выходной регистр канала аналогового вывода фиксированные значения биполярных кодов по вариантам трех последних цифр Z, X и Y номера зачетной книжки. (458)
Значения кодов (крайние и два промежуточных):
минимальное Nmin = -8192
максимальное Nmax = 8191
промежуточное N1 = Nmin + ZXY * 10 = -8192 + 4580 = -3612
промежуточное N2 = Nmax – ZXY * 10 = 8191 – 4580 = 3611
Программа на языке релейно-контактных схем
Значение напряжения от значений кода
-8192 |
-9.89 В |
-3612 |
-2.56 В |
3611 |
2.67 В |
8191 |
9.9 В |
Рисунок 10 – зависимость напряжения
Используя программу WinProLadder, создала новый проект. Разработала программу выдачи в выходной регистр канала аналогового вывода изменяющихся во времени кодов. Программа на языке релейно-контактных схем должна осуществлять циклическое управление выходным аналоговым напряжением канала модуля FBs-2DA.
Рисунок 11 – пример выполнения симуляции
Вывод: изучили модули аналогового вывода программируемого логического контроллера (ПЛК) FATEK FBs-20MC и программирование аналогового вывода контроллера.
Контрольные вопросы:
9. Как подключаются модули аналогового вывода к главному блоку ПЛК FATEK FBs?
Компания FATEK Automation Corp., Тайвань, выпускает моноблочные контроллеры серий FBe и FBs, модули расширения, коммуникационные модули и программное обеспечение контроллеров WinProLadder. Контроллеры имеют встроенные каналы дискретного и аналогового ввода/вывода, счетчики, таймеры, встроенные интерфейсы RS-232, RS-485, Ethernet. В контроллерах используется 16-разрядный процессор Z8 из серии Z180.
Расширенный главный блок FBs-20MC питается от электрической сети 220В, 50Гц. Он имеет встроенный блок питания с выходом постоянного тока 24 В, 400 мА для подачи питания на внешние цепи. Блок имеет:
12 встроенных каналов дискретного ввода X0…X11 с допустимым уровнем входного напряжения 24 В: из них 2 канала (X0, X1) высокоскоростного ввода (100 кГц) и 10 каналов (X2…X11) среднескоростного ввода (20 кГц);
8 встроенных каналов дискретного вывода Y0…Y7 релейного типа с максимальным током выхода 2 А (постоянного или переменного): все среднескоростные (20 кГц);
порт RS-232 или USB (Port0), который используется для программирования контроллера;
встроенные часы RTC.
Увеличение числа каналов ввода/вывода и коммуникационных портов достигается подключением модулей расширения.
Модули FBs-4DA и FBs-2DA являются аналоговыми выходными модулями для ПЛК FATEK FBs. В них содержатся 4 или 2 канала цифро-аналогового преобразования (ЦАП) и аналогового выхода соответственно. За счет различного расположения перемычек (внутри модуля) они могут обеспечивать разные выходные сигналы напряжения и тока (табл. 4.1). Выходной код можно сконфигурировать как однополярный или биполярный, что обеспечивает простое соотношение между выходным кодом и выходным сигналом.
Таблица 4.1. Основные технические характеристики FBs-4DA/2DA
Порядок использования аналогового выходного модуля FBs-4DA/2DA представлен на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Порядок использования аналогового выходного модуля FBs-4DA/2DA
12. Как программируется логическая операция И в среде разработки WinProladder?
Логическое И (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Функциональная инструкция Логическое И
Sa – регистр с данными для операции логического И;
Sb – регистр с данными для операции логического И;
D – регистр для хранения результата логического И.
В качестве Sa, Sb, D могут использоваться как собственные регистры ПЛК, так и вторичные (производные) регистры. Sa и Sb могут быть также константами.
Выполняет операцию Логическое И над данными из Sa и Sb, если вход управления операцией EN = 1 или EN изменяется от 0 в 1 (импульсная инструкция P). Эта операция сравнивает соответствующие биты Sa и Sb (B0…B15 или B0…B31). Бит D устанавливается в 1, если оба соответствующие бита в Sa и Sb равны 1. Бит D устанавливается в 0, если хотя бы один из соответствующих битов Sa и Sb равен 0.