Wstęp teoretyczny

Różnorodność zadań stawianych przed systemami automatyki powoduje, że czę­sto są potrzebne układy nietypowe, w tym zwłaszcza dodatkowe obwody sterowania logicznego i sygnalizacji. W przypadku automatyzacji większych obiektów, nie­zbędne jest połączenie urządzeń w zintegrowany system, nie tylko za pośrednic­twem komputera nadrzędnego. Umożliwiają to regulatory wielofunkcyjne. Regula­tor wielofunkcyjny jest to programowalne urządzenie mikroprocesorowe, które oprócz realizacji typowych regulatorów PID, umożliwia wykonywanie innych funkcji matematycznych: liniowych, nieliniowych i logicznych. Funkcje te umoż­liwiają m.in.: sygnalizację przekroczeń, sterowanie logiczne, programowanie ogra­niczników oraz zadań uwarunkowanych czasowo. Realizowany algorytm jest konfigurowany z bloków funkcyjnych łączonych w odpowiednią strukturę. Większość regulatorów wielofunkcyjnych ma możliwość komunikacji pionowej (z komputerem nadrzędnym) i poziomej do bezpośredniego połączenia z innymi regulatorami, two­rząc niewielkie rozproszone systemy sterowania, tzw. mini-DCS (Distributed Con-trol System).

W regulatorach wielofunkcyjnych do dyspozycji użytkownika jest 3.8 wejść ana­logowych, 2..8 wyjść analogowych oraz 4..32 wejścia i 4..18 wyjść binarnych. W nie­których regulatorach, układy wejść/wyjść (moduły) są zamienne, co rozszerza ich za­kres zastosowań.

Regulator wielofunkcyjny SIPART DR24

MFU (Multi Function Unit) SIPART DR24 jest urządzeniem przeznaczonym do realizacji szerokiego zakresu zadań automatyki, współpracującym z sygnałami analo­gowymi i binarnymi. Może on pracować jako:

- regulator PID (jedno- lub dwukanałowy, realizujący regulację stałowartościową, stosunku, kaskadową, dwupołożeniową, z kompensacją zakłóceń, selekcyjną i inne),

- sterownik logiczno-sekwencyjny (obsługujący kilka obwodów w czasowo uwa­runkowanych dyskretnych procesach produkcyjnych, w sterowaniu maszyn, urządzeń, napędów itp.),

- kalkulator charakterystycznych wielkości procesowych (obliczający np. prze­pływy, zbiorcze bilanse, liczbę wyprodukowanych sztuk itp.).

W skład MFU SIPART DR24 wchodzą następujące elementy funkcjonalne:

a) wejścia analogowe i binarne,

b) wyjścia analogowe i binarne,

c) panel operatorski,

d) wbudowane oprogramowanie - funkcje do tworzenia algorytmu regulatora.

Przebieg pomiarów i schematy

Zadanie 1.

Zaprogramować MFU SIPART DR24 tak, aby realizował algorytm określony przez wyrażenie:

Wyjście analogowe 1 = (5 x wejście analogowe 1) + (2 x wejście analogowe 2)

Przyjąć następujący standard sygnałowy:

Wejście analogowe 1 : 0..20mA,

Wejście analogowe 2 : 0..20mA,

Wyjście analogowe 1 : 4..20mA.

Pierwszym zadaniem była realizacja przykładu ze skryptu. Dokonaliśmy jej w programie SIPROM. Jedyną modyfikacją było dodanie wyświetlaczy cyfrowych do schematu, aby prezentowały stan obu wejść i wyjścia analogowego. Wyświetlacz 1 pokazywał stan wejścia 1, wyświetlacz 2 stan wejścia 2 a wyświetlacz 3 stan wyjścia 1 po realizacji równania jak w poleceniu zadania.

Rysunek 1. Schemat blokowy programu do zadania 1.

Zadanie 2.

Zmodyfikować poprzednie zadanie, aby wyświetlacz 3 pokazywał wynik nie jako wartości bezwzględne, ale procenty (liczbę z zakresu 1-100, przy czym 100 odpowiadało maksymalnej wartości napięcia wyjściowego).

Zadanie zrealizowano w ten sposób, że przed wyjściem 1 dodano blok przeprowadzający operację matematyczną. Blok mnożył wartość wyjściową przez taką stałą PL03, aby maksymalna wartość wyjściowa wynosiła 100.

Maksymalna wartość wyjściowa: 454, wartość stałej PL03: 0,22

Zmodyfikowana wartość wyjściowa: 100

Należało również zmodyfikować zakres wartości wyjściowej (w zadaniu 1. rozpoczynała się od 4mA, w zadaniu 2. od 0mA).

Rysunek 2. Schemat blokowy programu do zadania 2.

Zadanie 3.

Zaprojektować układ logiczny, który realizuje równanie: $y = \overset{\overline{}}{x_{1}} \bullet x_{2} + x_{3}$

Tabela 1. Tabela wartości logicznych

x1	x2	x3	y
0	0	0	0
0	0	1	1
0	1	0	1
1	0	0	0
1	1	0	0
1	0	1	1
0	1	1	1
1	1	1	1

Z powodu braku bramki NOT w programie SIPROM skorzystaliśmy z bramki NOR.

Rysunek 3. Schemat blokowy programu do zadania 3.

Wnioski

Przeprowadzone symulacje pokazują, że regulator wielofunkcyjny SIPART DR24 może pracować zarówno z sygnałami analogowymi jak i binarnymi. Udowodniliśmy, że oprócz zastosowań szeroko pojętej automatyki i regulacji nadaje się również do przeprowadzania funkcji matematycznych: logicznych i liniowych. Współpraca w programem komputerowym SIPART umożliwia graficzne projektowanie schematów blokowych programu i ułatwia programowanie regulatora. Dodatkowo do regulatora SIPART był podłączony rejestrator w celu sprawdzania poprawności zaprojektowanego programu.