13. Режим реального времени в системах управления (1245071), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

4. Схема преобразования аналогового сигнала при вводе в контроллер: АЦП – аналого-цифровойпреобразователь; ФБ1, ФБ2, ФБ3 - функциональные блоки (элементы библиотеки алгоритмов инструментальнойпрограммной системы КОНГРАФ); ЦАП – цифро-аналоговый преобразовательИспользуются следующие обозначения:In(t)– входное аналоговое напряжение, поступающее с датчика (0…10 В) на вход ПРК;UCOD(kT) - код сигнала, сформированный АЦП;9U1(kT)– цифровой эквивалент значения физической величины (температуры в оС или по Фаренгейту; уголповорота исполнительного механизма Belimo в градусах и др.);U2(kT)– значение физической величины, выраженное в процентах;y(kT)– регулирующее воздействие, выраженное в процентах (если используется регулятор);Out(t)– аналоговое напряжение, подаваемое с выхода ПРК на исполнительный механизм;ФБ-1...ФБ-3 – функциональные блоки (ФБ) из библиотеки инструментальной программной системы КОНГРАФ.Пример.

Преобразование аналогового сигнала (например, выход датчика, измеряющего температуру) привводе его в ПРК.ФБ-1 – преобразует код АЦП в цифровой эквивалент физической величины. Например, в библиотекеКОНГРАФа есть ФБ «ТСП 1К» - Термометр сопротивления 1000 Ом) или ФБ «ТЕРМ 10К» - Термистор 10кОм, которые предназначены для нормализации измерений датчиков, т.е. преобразования измеренногосопротивления датчиков в значение температуры (в оС или по Фаренгейту).ФБ-2 – преобразует значения физической величины в проценты. Например, в библиотеке КОНГРАФаесть ФБ «ФИЗ ВЕЛ ОГ» - Преобразование в физические единицы по двум точкам с ограничением, которыйможно использовать для этих целей, т.к.

он выполняет линейное преобразование сигнала от датчика в физическиеединицы с ограничением.X – сигнал датчика (В, мВ или мА); Y – значение сигнала датчика, но уже в выбранных физических единицах.ФБ-3 – преобразует входной сигнал, заданный в процентах, в соответствии с законом регулирования(если речь идет об автоматическом регулировании). Например, в библиотеке КОНГРАФа есть ФБ «ПИД АНЛГ Р- ПИД-Регулятор аналоговый с ручным управлением выходом» и ряд других. В регуляторах принято задаватьвходное (задающее) воздействие, рассогласование (ошибку) и выход регулятора (регулирующее воздействие) впроцентах.Далее двоичный код (значение y(kT)) преобразуется в ЦАПе в непрерывную величину (напряжение илиток), подаваемую на выход ПРК (на вход исполнительного механизма).В примере считается заданным:- при изменении температуры на +1оС напряжение на выходе датчика изменяется на +22,5 мВ;- температуре 0оС соответствует напряжение 1,375 В;- 12-разрядные АЦП и ЦАП.Преобразование (в ФБ-1) значения физического сигнала (напряжения на выходе датчика), котороепредставлено в АЦП в двоичном коде UCOD(kT), в цифровой эквивалент физической величины – температурыU1(kT), измеряемой датчиком, представляется следующим соотношением:U1 ( kT )  Vmax 1,375 U COD (kT )  2048   max K  U COD V10При диапазоне положительных температур и коэффициенте усиления 1 формула примет вид:U COD ( kT ) U1 ( kT ) VmaxmaxU COD 1,375V10 B 1, 375 B  [ B] U COD ( kT )  10  1, 375 U COD (kT ) 40954095 0 C 00, 0225[ B / C ]0, 0225Здесь обозначено:2048 – поправка на смещение диапазона АЦП в пределы от -2048 до +2047 (учет отрицательных температур);Vmax– максимальное значение диапазона входного сигнала АЦП (0…10 В);К– значения коэффициента усиления входных цепей АЦП: 1, 10, 100;maxU COD – максимальное значение кода АЦП (4095);1,375 – напряжение на датчике при 00С;V– приращение напряжения на датчике на 10С: 22,5 мВ/оС0,0225 В/оС.Аналогично можно рассмотреть ввод напряжения, снимаемого с сопротивления обратной связи ИМBelimo (оно пропорционального значению угла поворота заслонки)Для исполнительного механизма Belimo функции ФБ-1 выполняет ФБ «НАПРЯЖЕНИЕ – Напряжение(0-10 В)» (имеющийся в КОНГРАФе), он преобразует напряжение, поступающее от датчика (0-10 В) нааналоговый вход контроллера, далее - на конфигураторы, затем в микроконтроллер, через аналоговыймультиплексор на АЦП, который преобразует уровень напряжения на входе в соответствующую цифровуювеличину.Рассмотрим преобразование уставки (задающего воздействии для поворота заслонки),представленной в процентах, в аналоговую величину воздействия на выходе ПРК, приложенного кИМ BelimoЭто преобразование осуществляется в ФБ типа ФБ-2 (например, ФИЗ ВЕЛ ОГ), т.е.

переменная U2(kT)(рис. 4) преобразуется в коды ЦАП, далее которые преобразуются в аналоговое напряжение на выходе ПРК,подаваемое на ИМ.Например, сигнал U2(kT) выражает угловое положение привода ИМ в процентах, а выходная переменнаяOut(t) – значения аналогового напряжения, подаваемого на исполнительный механизм.Так как используется 12-разрядный ЦАП, то максимальное значение кода, равное 212-1, обозначим какMAX. Будем считать это значение за 100%, а значит на 1% приходится MAX/100.Управляющее напряжение, подаваемое на Belimo, это напряжение постоянного тока (числа без знака).Тогда MAX=212 - 1=4095, значит на 1% приходится 4095/100=40,95.Задание уставки задается в ФБ «ЗДН АН», преобразуется в проценты в ФБ «ФИЗ ВЕЛ ОГ». Т.к.

регуляторв данном примере не используется, то сделаем замену в обозначениях U2(kT)  y(kT), т.е. обозначим переменнуюна выходе ФБ «ФИЗ ВЕЛ ОГ» через y(kT), при этом она ограничена диапазоном 0 - 100%. Тогда значениепеременной, выраженное в кодах на ЦАП (обозначим ее через yCOD(kT)), будет эквивалентно значению y(kT),выраженному в процентах, т.е.yCOD(kT) =y (kT)40,95.

Например, y(kT) = 45%, тогда y1(kT) = 45 40,95 = 1842,75.Out (t ) 10 В 1842, 75 18427,5 4,5 [ В]4095409511.

Характеристики

Список файлов лекций