24
6. WEJŚCIA ANALOGOWE
W rozdziale omówiono przetwarzanie wejść analogowych regulatora RF-537. Tor każdego z
nich zawiera filtr cyfrowy oraz bloki pierwiastkowania i linearyzacji. W danej strukturze re-
gulacyjnej przeznaczenie kolejnych wejść jest ściśle określone. Uszkodzenie toru pomiaro-
wego powoduje alarm oraz ew. przejście na sterowanie ręczne. Wyjścia analogowe są kontro-
lowane przez specjalne wejścia.
6.1. Tor przetwarzania analogowego
Regulator RF-537 posiada 4 wejścia analogowe o zakresie 0/4...20 mA. Obwód każdego wej-
ścia zawiera wzmacniacz separujący oraz filtr szumów pomiarowych (anti-aliasing). Dokład-
ność przetwarzania wynosi 12...13 bit (0.02%) dzięki wielokrotnemu odczytywaniu i uśred-
nianiu.
Tor przetwarzania wejścia analogowego AI1 pokazano na rys.6.1.Składa się on z bloku zakre-
su
Rys. 6.1. Tor przetwarzania wejścia analogowego AI1
4-20 mA, dolnoprzepustowego filtru cyfrowego oraz bloków pierwiastkowania i lineary-
zacji. Filtr występuje zawsze, natomiast bloki 4-20 mA, pierwiastkowania i linearyzacji są
włączane przez przełączniki. Kalkulator CALC prowadzi przetwarzanie opcjonalne. Tory
wejść AI2, 3, 4 wyglądają identycznie.
Wejście analogowe 0/4...20 mA jest przetwarzane na liczbę
z przedziału (0,1) interpretowanego jako 0...100%.
Przełączniki konfiguracyjne i parametry toru AI1 są następujące:
Przełączniki konfiguracyjne
" INP - rodzaj przetwarzania: stnd, optn
" AI1R - zakres wejścia AI1: 0-20, 4-20 mA
" AI1S - pierwiastkowanie: no, yes
" L1N1 - linearyzacja: no, yes.
 25
Parametr off-line
" L1.0, ..., L1.12 - współrzędne linearyzacji wejścia AI1: -199.9... 199.9%
Parametr on-line
" AI1.T - stała czasowa filtru AI1: off, 1....1000s
Zwrócimy uwagę, że sygnały wyjściowe torów przetwarzania analogowego są oznaczone F1
do F4. Kalkulator CALC generuje dodatkowo sygnały F5 i F6. Charakterystykę bloku 4-20
mA pokazano na rys. 6.2a.
Rys. 6.2. Charakterystyki bloków: a) zakresu 4-20 mA, b) pierwiastkowania.
Pierwiastkowanie. Charakterystykę bloku pierwiastkowania pokazano na rys.6.2b. Dla sy-
gnałów mniejszych niż 0.04 (4%) krzywą pierwiastkującą y= x zastępuje prosta y=5x.
Linearyzacja. Funkcja linearyzują-
ca jest łamaną 12-odcinkową poka-
zaną na rys.6.3, z punktami wyzna-
czonymi co 0.1 (10%). Współrzędne
L0, ..., L12 są parametrami L1.0, ...,
L1.12 (dla toru AI1).
Konwencja oznaczeń. Na schema-
Rys. 6.3. Charakterystyka bloku linearyzacji
cie z rys. 6.1 i dalej obowiązuje na-
stępująca konwencja:
1. Przełączniki są narysowane w położeniu pierwotnym (default). Nazwy ich i wartości
podano obok
2. Parametry danego bloku są podane nad nim
3. Sygnały występujące w NORM i VIEW są oznaczone kołkiem z wewnętrznym sym-
bolem pojawiającym się na identyfikatorze
6.2. Przeznaczenie wejść analogowych
Sygnały F1 do F4 wytwarzane przez tory pomiarowe mają ustalone przeznaczenie w struktu-
rach regulacyjnych, wyjściowych oraz w algorytmie PID. Jeżeli INP=stnd, dotyczy to auto-
matycznie również wejść AI1 do AI4. Sygnały F1 do F4 będą również oznaczone jako
y1 = F1, y2 = F2, y3 = F3, uT = F4
Dla uproszczenia nazywa się je także wejściami. Przeznaczenie określa tabl.6.1.
Tabl.6.1. Przeznaczenie wejść analogowych regulatora RF-537 (INP=stnd)
 26
AI Sy Układ regulacji (struktura)
g
jednoobwodowy stosunek kaskadowy kaskad. stosunku
stałowart
nadążny stało- nadążny stało- nadążny stało- nadążny
i podobne
wart wart wart
1 y1 zmienna procesowa stosunek wiodąca zmienna procesowa
y1 - c0
podrzędna zmien- stosunek podrz.
y=c1y1+c2y2+c0
2 y2
y2 na procesowa
y2-c0
3 y3 kompen- wielkość kom- wielkość kom- wielkość y3
szakłóc. zadana pens zadana pensza- zadana
zakłóc. kłóc.
4 uT Sygnał śledzony lub położenie siłownika
Jak widać, y1 i y2 określają zmienną lub zmienne procesowe, bądz
stosunek. y3 reprezentuje
kompensowane zakłócenie, wielkość zadaną w układzie nadążnym, albo wraz z y2 określa
stosunek podrzędny. uT jest sygnałem śledzonym przez regulator lub położeniem siłownika 3-
pozycyjnego. W pierwszym przypadku chodzi zwykle o zdalne sterowanie ręczne.
6.3. Uszkodzenie wejścia, kontrola wyjść
Uszkodzenie wejścia. Jeżeli chociaż jedno z wejść analogowych wychodzi poza dopuszczal-
ny przedział regulator sygnalizuje alarm AAIF (analog input failure). Świadczy to o uszko-
dzeniu toru pomiarowego - najczęściej przerwie lub zwarciu. Granice przedziału są stałe i
wynoszą -6.25% - dolna oraz +112.5% - górna. Niezależnie od alarmowania uszkodzenie toru
pomiarowego powoduje przejście na sterowanie ręczne (Man), ale tylko wtedy, gdy przy-
najmniej jeden z poniższych przełączników został ustawiony na yes.
Przełączniki konfiguracyjne
" MAI1 - sterowanie ręczne przy uszkodzeniu wejścia AI1: no, yes
" MAI2, 3, 4 - j.w. ale następne wejścia.
Ponadto jest generowany sygnał
MAIF - sterowanie ręczne przy uszkodzeniu wejścia analogowego (manual if analog input
failure)
będący pierwszym składnikiem zbiorczego sygnału awarii sprzętowej MHF (manual if
hardware failure, zob. p.10.1).
Kontrola wyjść. Regulator RF-537 posiada 2 wyjścia analogowe AO1, AO2 o zakresie
0/4 ... 20 mA. Są one kontrolowane wewnętrznie przez specjalne wejścia. Rozbieżność prze-
kraczająca 2.5% powoduje alarm AAOF (analog output failure). Przełączniki charakteryzują-
ce kontrolę są podobne jak poprzednio, tj.
Przełączniki konfiguracyjne
" MAO1 - sterowanie ręczne przy uszkodzeniu wyjścia AO1: no, yes
" MAO2 - j.w. ale AO2
Sygnał
 27
MAOF - sterowanie ręczne przy uszkodzeniu wyjścia analogowego (manual if analog out-
put failure)
jest drugim składnikiem zbiorczego sygnału awarii MHF. Schematy układów kontroli wejść i
wyjść analogowych znajdują się w  Instrukcji podstawowej .