Инструкции по оборудованию / Upravlenie_nasosnoy_perekachivayuschey_stantsiey_Metodichka_1
.pdf
Релейные выходы коммутируют не только постоянный, но и переменный ток. Максимальная допустимая нагрузка релейных DO зависит от модели ПЛК. Недостаток релейных выходов – низкая скорость переключения, что не позволяет их использовать для ШИМ и PID. Реле имеют механический ресурс на количество переключений. Обычно он равен 100 000…300 000 переключений.
Аналоговые сигналы Аналоговые сигналы делятся на два типа: сигналы по току (4–20 мА) и
сигналы по напряжению (от 0–10 В). Аналоговые выходы ПЛК, в свою очередь, служат для плавного управления устройствами. Разделение у аналоговых выходов такое же, как и у входов (по току и по напряжению). Примеры использования аналоговых входов/выходов приведены на рис. 5.
Рис. 5. Применение аналоговых входов и выходов ПЛК
Аналоговые входы
Согласно ГОСТ IEC 61131-2-2012, аналоговый вход (analogue input) — это устройство, преобразующее непрерывный сигнал в дискретное мультибитовое двоичное число для работы в системе программируемых контроллеров.
51
Для аналоговых входов самыми распространенными являются стандартные диапазоны постоянного напряжения: –10…+10 и 0…+10 В. Для токовых входов диапазоны составляют 0–20 и 4–20 мА (табл. 1).
Таблица 1. Диапазон сигнала
±10 В
0–10 В
1–5 В
4–20 мА
0–20 мА
В общем случае измерительный тракт системы обработки аналоговых сигналов состоит из нескольких звеньев (рис. 6): входной сигнал, получаемый с датчика (или датчиков), поступает на усилитель через мультиплексор или напрямую. Главная задача усилителя в данной схеме — нормирование/усиление сигнала до оптимального для АЦП уровня. В свою очередь, АЦП производит оцифровку сигнала в соответствии с уровнем напряжения источника опорного напряжения (ИОН), затем сигнал поступает на центральный процессор, где проходит цифровую обработку.
Рис. 6. Обобщенная структурная схема аналогового входа ПЛК
Однако в зависимости от конкретных задач возможны различные варианты реализации измерительного тракта:
•с независимыми предварительными усилителями и АЦП, одновременно конвертирующими входные сигналы в цифровое представление;
•с мультиплексором в качестве первой ступени, за которым в тракте перед АЦП стоит общий усилитель;
•с отдельными каналами, в каждом из которых стоит усилитель, а перед АЦП включен мультиплексор.
Мультиплексоры в тракте служат для выборки одного из нескольких входных каналов. Мультиплексор, соответствующий требованиям по защите от высоковольтных электростатических разрядов (вплоть до ±35 кВ) или защищенный от скачков напряжения на входах, способен устранить
52
необходимость использования внешних схем, таких как делители напряжения и оптоэлектронные реле. При этом важно иметь низкие согласованные сопротивления открытого канала (RON), поскольку они позволяют обеспечить малые искажения сигналов, улучшив тем самым надежность системы, а также низкие токи утечки, критичные для минимизации ошибок измерения напряжений.
Аналоговые выходы
В соответствии с ГОСТ IEC 61131–2-2012 аналоговый выход (analogue output) – это устройство, которое преобразовывает мультибитовое двоичное число из системы программируемых контроллеров в непрерывный сигнал. Номинальные значения для аналоговых выходов отображены в таблице 2.
Таблица 2. Диапазон сигнала
±10 В
0–10 В
1–5 В
4–20 мА
0–20 мА
В общем случае тракт генерации выходных аналоговых сигналов включает ряд звеньев (рис. 7): цифровые данные, поступающие от центрального процессора, могут быть преобразованы в аналоговое напряжение или ток, например, с помощью ЦАП и схем последующей обработки выходного сигнала. Дальнейшая обработка обеспечивает необходимую подстройку выходного сигнала, в том числе калибровку смещения, опорного напряжения и усиления.
Рис. 7. Обобщенная структурная схема аналогового выхода ПЛК
ЦАП, применяемые в программируемых логических контроллерах, должны соответствовать строгим электротехническим требованиям как по точности (погрешность на выходе не более 0,1%), так и по защитным характеристикам
53
(4-й уровень защиты согласно ГОСТ 30804.4.2-2013), а также удовлетворять параметрам подачи аналоговых сигналов (коммутировать 4–20 мА и 0–10 В), работать со стандартным в этой сфере диапазоном напряжений (12–32 В) и иметь рассеиваемую мощность не более 1 Вт.
В стенде используется ПЛК ОВЕН 150-220.И.М. Руководство по эксплуатации ПЛК приведено в Приложении 1 (в отдельном пдф-файле); руководство по программированию ПЛК в CoDeSys также приведено в Приложении 2 (также в отдельном пдф-файле). Функциональная схема ПЛК приведена на рис. 8.
Рис. 8.
Для примера рассмотрим, как запрограммировать аналоговый вход на ОВЕН ПЛК.
После установки Codesys необходимо подключить Target file – набор файлов, поставляемых производителем ПЛК и описывающих аппаратные и программные особенности конкретного ПЛК.
54
Рис. 9. Установка Target file
Установка Target file позволяет среде разработки корректно взаимодействовать с ПЛК. Далее создать новый проект и в качестве целевой платформы выбрать наш контроллер.
Рис. 10. Создание нового проекта
После создания проекта переходим на вкладку конфигурирования аналоговых входов.
55
Рис. 11. Конфигурирование входов/выходов ПЛК
В центральном окне видно, что у контроллера 6 дискретных входов, 4 дискретных выхода, 4 аналоговых входа и 2 аналоговых выхода.
Аналоговые входы ОВЕН ПКЛ150 универсальные, и их можно сконфигурировать под различные датчики. В качестве примера настроим первый вход под датчик температуры с токовым выходом 4-20 мА. Пусть датчик температуры выдает 4 мА при 0 градусов и 20 мА при 500 градусов Цельсия. Второй вход настроим под термопару. А третий – для работы с термосопротивлением.
56
Рис. 12. Конфигурирование первого аналогового входа
Для конфигурирования выделим первый вход и перейдем на вкладку «параметры модуля». Тип сенсора выбираем 4-20 мА, в полях верхней и нижней границ вводим значения параметра датчика, соответствующие 4 мА и 20 мА. В программе будет использовано значение инженерных величин: контроллер сам переведет ток в температуру. И напоследок дадим входу понятное название, которое будем использовать в программе.
Для конфигурирования второго входа на выделенном входе, нажав правую клавишу мыши, заменяем элемент на термопару.
Аналогично предыдущему входу выбираем тип термопары и меняем название входа.
57
Рис. 13. Замена элемента.
Рис. 14. Конфигурирование второго аналогового входа. 58
Для третьего входа аналогично написанному ранее заменяем элемент на RTD sensor, указываем тип термосопротивления и меняем название.
Рис. 15. Конфигурирование третьего аналогового входа.
Создадим демонстрационную программу. Объявим три переменные типа REAL, где мы будем хранить значения уставок, при превышении которых будем сигнализировать. И три переменные типа BOOL для сигнализации. В программе будем проверять температуру на равенство или превышение уставки.
Запускаем программу на выполнение. При равенстве или превышении значением со входа значения уставки устанавливается соответствующая переменная сигнализации.
59
Рис. 16. Программа ПЛК
Рис. 17. Работа программы.
60