ЛИВС Лаб 3 / laba3livs

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им.В. И. Ульянова (Ленина)» (СПбГЭТУ)

Кафедра ИИСТ

Отчёт по лабораторной работе №3

Основы работы с модулями аналого – цифрового и цифроаналогового преобразования

Вариант 1

Санкт – Петербург

201 год

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. Программа для ПЛК WAGO должна быть реализована на языке, заданном преподавателем.

• Разработать алгоритм управления измерительными каналами, составить блок-схему программы (если требуется автомат состояний).

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

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

Загрузить программу в контроллер и провести эксперимент.

Составить отчет о выполнении лабораторной работы.

Вариант	Размерность массивов А и А*	Значения массивов			Временная задержка, с			Номер канала модуля цифрового входа
		А	А*	n		k
1	5	−7,3,0, −1,16	6,3, −17, −1,0	1		2	1

Технические характеристики WAGO I/O:

• Объём памяти программ: 32 кбайт.

• Объём памяти данных: 32 кбайт.

• Максимальное число программных инструкций: около 3000.

• Количество одновременно выполняемых программ: 1.

• Время цикла исполнения программы: около 3 мс для программы из 1000 инструкций (включая время обмена с модулями ввода/вывода).

• Система программирования: WAGO-IO-PRO 32 в стандарте МЭК 61131.3.

• Поддерживаемые языки программирования: Diagram (LD), Function Block Diagram (FBD), Structured Function Chart (SFC).

• Требования по питанию: 24 В, 500 мА.

• Диапазон рабочих температур: 0…50°С.

WAGO-I/O-PRO 32— это 32-разрядное приложение, работающее под управлением Windows 95/98/NT/2000. Система позволяет:

• разрабатывать программы на любом из стандартных языков (IL, LL, FBD, ST и FC);

• загружать программы в контроллер через диагностический интерфейс и по сети;

• отлаживать программы как в симуляторе, так и в контроллере, в том числе и по сети;

• создавать собственные библиотеки для повторного использования;

• использовать большое количество готовых библиотек;

• визуализировать результат работы программы с помощью встроенной микро SCADA-системы;

• создавать программы распределенных вычислений (для нескольких контроллеров, общающихся по сети).

Принципиальная электрическая схема лабораторного эксперимента

Рисунок 1 - Принципиальная электрическая схема установки

Блок схема алгоритма

Рисунок 2 - Блок схема алгоритма

Текст программы управления контроллером

Программа состоит из 4х составляющих: PLC_PRG (PRG), ADC_1(FUN), DAC_2(FUN), WAIT (FB).

1. Программирование PLC_PRG (PRG):

PROGRAM PLC_PRG

VAR

array1 : ARRAY [1..5] OF REAL :=-7,3,0,-1,16 ; первый входной массив

array2 : ARRAY [1..5] OF REAL:= 6,3,-17,-1,0; второй входной массив

B1: ARRAY [1..5] OF REAL;

B2: ARRAY [1..5] OF REAL;

i: INT;

ch:BOOL;

ADC: REAL;

DAC: REAL;

znA1 AT %QW0: WORD;

znA2 AT %QW1: WORD;

znD1 AT %IW0: WORD;

znD2 AT %IW1: WORD;

pogr2: ARRAY [1..5] OF REAL;

pogr1: ARRAY [1..5] OF REAL;

DELAY:WAIT;

w: BOOL;

END_VAR

Рисунок 3 – тело PLC_PRG (PRG)

В блоке Init программируем счетчик от нуля до шести, который будет повторять работу, пока программа не будет отключена. В поле визуализации создается кнопка, с помощью которой будет выбираться один из двух каналов.

Если заданное значение массива больше -10, то ему присваивается значение 10. Если больше 10, то – 10.

Далее происходит чтение значений с АЦП, где тип REAL преобразовывается в тип WORD. При этом происходит задержка на 2 секунды. Затем считываются значения с ЦАП, где тип WORD преобразовывается в тип REAL. И рассчитывается погрешность – из начального массива вычитается массив значений, полученный после преобразования.

Затем все снова повторяется.

2. Программирование ADC_1(FUN):

FUNCTION ADC_1 :REAL

VAR_INPUT

a:REAL;

END_VAR

VAR

k: REAL;

b: REAL;

d: BOOL;

t1: REAL;

t: BOOL;

t2: BOOL;

END_VAR

Рисунок 4 – тело функции

Рисунок 4а – содержание блока t1

Рисунок 4б – содержание блока t2

Входное значение массива сравнивается с нулем, преобразованным из типа INT в тип REAL. Если входное значение больше 0, то будет работать алгоритм по первому пути. Булевое значение 1, преобразуется в реальное. Срабатывает блок t1 (рисунок 4а): входное значение умножается на 32767 (2¹⁵ -1), затем делится на 10, и получается новое значение. Выходя из блока t1, умножается на 1 и записывается уже как новое значение в ADC_1.

Если входное значение меньше 0, то работает алгоритм по второму пути. Булевое значение 0 преобразовывается в 1. Срабатывает блок t2 (рисунок 4б): входное значение умножается на 32767 (2¹⁵ -1), затем делится на 10 и складывается с 65536 (2¹⁶). Выходя из блока t2, умножается на 1 и записывается уже как новое значение в ADC_1.

3. Программирование DAC_2:

FUNCTION DAC_2 : REAL

VAR_INPUT

c: REAL;

END_VAR

VAR

p: REAL;

d: REAL;

p1: BOOL;

p2: BOOL;

END_VAR

Рисунок 5 – тело DAC_2

Рисунок 5а – содержание блока р1

Рисунок 5б – содержание блока р1

Входное значение массива с сравнивается с 32767, преобразованным из типа INT в тип REAL. Если входное значение больше этого числа, то будет работать алгоритм по первому пути. Булевое значение 1, преобразуется в реальное. Срабатывает блок р1 (рисунок 5а): входное значение умножается на 10, затем делится на 32767, вычитается 20 и получается новое значение. Выходя из блока р1, умножается на 1 и записывается уже как новое значение в DAC_2.

Если входное значение меньше 34767, то работает алгоритм по второму пути. Булевое значение 0 преобразовывается в 1. Срабатывает блок р2 (рисунок 5б): входное значение умножается на 10, затем делится на 34767 и складывается. Выходя из блока р2, умножается на 1 и записывается уже как новое значение в DAC_2.

4. Программирование WAIT:

FUNCTION_BLOCK WAIT

VAR_INPUT

TIME_IN: TIME;

END_VAR

VAR_OUTPUT

OK: BOOL;

END_VAR

VAR

ZAB: TP;

a: TIME;

END_VAR

LD ZAB.Q

JMPC mark

CAL ZAB(IN:=FALSE)

LD TIME_IN

ST ZAB.PT

CAL ZAB(IN:=TRUE)

JMP end

mark:

CAL ZAB

end:

LDN ZAB.Q

ST OK

RET

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.

Сначала проверяется, установлен ли Q в TRUE (возможно, отсчет уже запущен), в этом случае мы не трогаем установки ZAB, а вызываем функциональный блок ZAB без входных переменных - чтобы проверить, закончен ли период времени.

Иначе мы устанавливаем переменную IN ZAB в FALSE и одновременно ET в 0 и Q в FALSE. Таким образом, все переменные установлены в начальное состояние. Теперь мы устанавливаем необходимое время TIME переменной PT и вызываем ZAB с IN:=TRUE. Функциональный блок ZAB теперь будет работать, пока не достигает значения TIME и не установит Q в FALSE.

Инвертированное значение Q будет сохраняться в переменной OK после каждого выполнения WAIT.

Как только Q станет FALSE, OK примет значение TRUE.

Результаты эксперимента

Массив А	Полученные результаты		Массив А*
-7			6
3			3
0			-17
-1			-1
16			0

Выводы:

В проделанной работе мы ознакомились с принципами разработки измерительных каналов при использовании модулей АЦП и ЦАП промышленной автоматики, освоили основы программирования модулей АЦП и ЦАП.