ЛИВС Лаб 3 / laba3

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени В.И. Ульянова (Ленина)«ЛЭТИ».

Лабораторная работа №3

“ Основы работы с модулями аналого-цифрового

и цифроаналогового преобразования”

Выполнили:

Группа: Преподаватель:

Цель работы: ознакомление с принципами разработки измерительных каналов при использовании модулей АЦП и ЦАП промышленной автоматики, освоение основ программирования модулей АЦП и ЦАП, анализ результатов.

Задание:

1. Ознакомиться с характеристиками контроллера и измерительных модулей:

• 4-канального аналогового модуля ввода WAGO 750-457;

• 2-канального аналогового модуля вывода WAGO 750-556;

• 8-канального модуля ввода дискретных сигналов постоянного тока (24 В) – WAGO 750-430.

Получить задание у преподавателя и разработать структуру и схему соединений, обеспечивающих выполнение задания лабораторной работы.

Вариант	Размерность массивов А и А*	Значения массивов			Временная задержка, с			Номер канала модуля цифрового входа
		А	А*	n		k
2	7	6,0, −10, 11,3,4, −2	−3,8, −11, 5,6,0, −7	1.5		3	2

3. Разработать алгоритм управления измерительными каналами, составить блок-схему программы.

4. Собрать схему эксперимента и, после проверки преподавателем, включить ее.

5. Написать и отладить программу управления проведением эксперимента с помощью WAGO-I/O-PRO-32.

6. Загрузить программу в контроллер и провести эксперимент.

7. Составить отчет о выполнении лабораторной работы.

Описание модуля WAGO 750-430

WAGO 750-430 представляет собой 8-канальный дискретный входной модуль постоянного тока 24 В (см. рисунок 1).

Рисунок 1

Входной модуль имеет 8 дискретных каналов, занимая в ширину всего 12 мм. Каждый входной канал оборудован шумоподавляющим фильтром. Этот фильтр может иметь различные постоянные времени. Для обеспечения гальванической изоляции между входными цепями и внутренней шиной применены оптопары. Технические параметры модуля указаны в таблице.

Число выходов	8
Потребление тока (внутреннее)	17 мА
Номинальное напряжение	Пост. 24 В (−15 % ... +20 %)
Напряжение сигнала (0)	Пост. −3 В ... +5В
Напряжение сигнала (1)	Пост. 15 В ... 30В
Входной фильтр	3.0 мс (750…430)
Ток питания (тип)	2.8 мА
Напряжение изоляции	500 В система/питание
Внутренняя размерность данных	8 бит

Описание модуля WAGO 750-457

WAGO 750-457 представляет собой 4-канальный аналоговый модуль ввода

Рисунок 2

Число выходов	4
Потребление тока (внутреннее)	65 мА
Номинальное напряжение	Пост. 40 В (−15 % ... +20 %)
Напряжение сигнала	Пост. −10 В ... +10В
Входной фильтр	10.0 мс (750…457)
Напряжение изоляции	500 В система/питание
Внутренняя размерность данных	16 бит

Описание модуля WAGO 750-556

WAGO 750-556 представляет собой 2-канальный аналоговый модуль вывода

Рисунок 3

Число выходов	2
Потребление тока (внутреннее)	65 мА
Напряжение сигнала	Пост. −10 В ... +10В
Частота переключения (макс.) 2 кГц	2 кГц
Входной фильтр	10.0 мс (750…457)
Напряжение изоляции	500 В система/питание
Внутренняя размерность данных	16 бит

Блок-схема алгоритма лабораторного эксперимента.

Принципиальная электрическая схема подключений лабораторного эксперимента.

Рисунок 4

Текст программы управления контроллером.

Программа состоит из 4 блоков:

1. Основной программный блок – PLC_PRG

2. Функциональный блок – WAIT

3. Функция аналого-цифрового преобразования – ADC

4. Функция цифро-аналоговое преобразованиу – DAC

Функция аналого-цифрового преобразования: ADC

Входная переменная IN типа REAL. Выходная переменная ADC типа WORD.

Если входное напряжение отрицательное то значение кода рассчитывается по формуле(1),

Иначе значение кода рассчитывается по формуле(2).

(1)

(2)

Функция цифро-аналоговое преобразованиу: DAC

Входная переменная IN типа WORD. Выходная переменная DAC типа REAL.

Если значение кода меньше 32768 тогда значение на выходе ЦАП рассчитывается по формуле(3), Иначе значение на выходе ЦАП рассчитывается по формуле(4).

(3)

(4)

Функциональный блок: WAIT

Сначала проверяется значение Q. Если значение переменной Q уже равно TRUE (т.е. счетчик уже запущен), то в этом случае вызывается блок ZAB, чтобы проверить истек или нет период таймера. В другом случае значение переменной IN в ZAB устанавливается равным FALSE, и поэтому ET равен 0 и Q равен FALSE. В этом случае все переменные устанавливаются в начальное состояние. Затем устанавливается значение временной задержки ZAB.PT равным значению параметра TIME_IN. Далее вызывается ZAB со значением переменной IN равной FALSE. В функциональном блоке ZAB переменная ET вычисляется до тех пор, пока не достигнет значения TIME, а затем Q будет установлен в состояние FALSE.

Основной программный блок: PLC_PRG

В качестве примера рассмотрим работу одного канала, второй канал работает по идентичному алгоритму.

Переменные:

А1 и А2 массивы подаваемых значений напряжения для 1 и 2 канала соответсвенно.

В1 и В2 массивы значений напряжения после ЦАП для 1 и 2 канала.

С1 и С2 массивы погрешности.

I номер значения в массиве.

DELAY таймер

Шаг Init:

Присваиваем переменной I ноль.

Переход если ON TRUE

Шаг Step2

Увеличиваем переменную I на единицу

Переход на канал один, если переменная DI – FALSE и на канал 2, если DI –TRUE

Шаг Step4

Если значение массива А выходит за диапазон [-10;10] то вызываем функцию ADC с входной переменной равной 10 для положительных и -10 для отрицательных.

Если значение массива А находиться в диапазоне [-10;10] то вызываем функцию ADC с входной переменной равной значению массива.

Выходное значение функции ADC отправляем по адресу модуля WAGO 750-556 для 2 канала.

Вызываем функциональный блок WAIT с входной переменной равной 3с.

Переход когда пройдет 3с

Шаг Step8

Вызываем функцию DAC с входной переменной равной коду находящемуся по адресу модуля WAGO 750-457 для 2 канала.

Записываем значение с выхода функции DAC в массив В

Вычитаем значение из массива А из значения из массива В.записываем полученную разницу в массив С.

Переход если I не равно 7 то переходим на шаг Step2 иначе переходим на шаг Init.

Результаты эксперимента

Приведены в таблице 1.

Таблица 1

Номер массива, I	Канал 1				Канал 2
	A1	B1	C1(A1-B1)	A2		B2	C2(A2-B2)
1	6	5.999939	6.1035e-5	-1		-1.009521	9.521e-3
2	0	0	0	8		7.999512	4.882e-4
3	-10	-10	0	-11		-10	-1
4	11	10	1	5		5.003815	-3.814e-3
5	3	3.00058	-5.798e-4	6		5.995056	4.943e-3
6	4	4.001587	-1.589e-3	0		-8.544e-3	8.545e-3
7	-2	-2.003174	3.173e-3	-7		-7.016602	1.66e-2

Вывод:

В ходе лабораторной работы были ознакомлены с принципами разработки измерительных каналов при использовании модулей АЦП и ЦАП промышленной автоматики, освоены основы программирования модулей АЦП и ЦАП. Была написана программа для ПЛК, подключены модули согласно принципиальной схеме. Был проведен эксперимент в ходе которого программа работала без сбоев и были получены результаты(таблица 1) для каждого из каналов. Результаты показали наличие шума(помехи) влияющую на точность измерения, но тем не менее погрешность мала десятитысячные и тысячные доли. Если погрешность не удовлетворяет требованиям по точности то необходимо будет принимать меры по минимизации погрешности.