Zintegrowane systemy sterowania



Pobieranie 198.9 Kb.
Strona1/2
Data28.04.2016
Rozmiar198.9 Kb.
  1   2

DATA:

Ćwiczenie

nr 2

ZINTEGROWANE SYSTEMY STEROWANIA




Autorzy : Adam Piłat, Dariusz Marchewka



  1. Cel ćwiczenia

Zapoznanie się z metodologią konstrukcji systemu kontrolno-pomiarowego w oparciu o moduły ADAM. Zapoznanie się z komendami programowymi służącymi do konfiguracji, pomiarów i sterowania.




  1. OPIS STANOWISKA DO POMIARU PH

Na rysunku 1 przedstawiono schemat stanowiska laboratoryjnego do regulacji i stabilizacji czynnika pH mieszaniny. Model fizyczny składa się z czterech zbiorników połączonych ze sobą przy pomocy pomp i przewodów. W dwóch zbiornikach znajduje się odpowiednio kwas i zasada. Zasada i kwas przetłaczane są do zbiornika w którym tworzona jest mieszanina. Czynnik pH mieszaniny mierzony jest za pomocą mikroprocesorowego sterownika pH. Na stanowisku zastosowano sterownik firmy OMEGA typ PHCN-37. Sterownik ten wyposażony w elektrodę pomiarową z kompensacją temperaturową pozwala na zbudowanie autonomicznego układu sterowania czynnikiem pH uzyskiwanej mieszaniny, może również służyć jako wysokiej klasy przyrząd pomiarowy współpracujący z komputerowym systemem sterowania.

Sygnał pomiarowy przekazywany jest do stosownego modułu systemu ADAM pomiarowej w postaci napięciowej lub prądowej. Sterownik generuje sygnały sterujące do pomp w przypadku pracy autonomicznej. Sterownik pozwala na wykorzystanie wielu funkcji kontrolno-pomiarowych, szczegółowo opisanych w Operator’s Manual-PHCN-37.

Poziom mieszaniny mierzony jest za pomocą bezstykowego miernika ultradźwiękowego firmy OMEGA.

Dla zapewnienia jednorodnego składu mieszaniny w całej objętości zbiornika zastosowano elektryczne mieszadło (mixer). Mieszanina o założonej wartości czynnika pH odprowadzana jest do zbiornika końcowego przy pomocy pompy. W układzie zastosowano trzy identyczne pompy dozujące firmy OMEGA PHP-181. Są to pompy mogące pracować w dwojaki sposób. Pierwszy pozwala na ręczne ustawienie zadanego przepływu, drugi pozwala na zdalne sterowanie pompy odpowiednio przygotowanym sygnałem w postaci fali prostokątnej (przepływ proporcjonalny do częstości sygnału). Dokładnie opisano działanie pomp w Operator’s Manual PHP Series Chemical Metering Pumps. Każda z pomp wyposażona jest w filtr, zawór wypływowy oraz czujnik minimalnego poziomu niezbędnego do prawidłowej pracy pompy (mały kwadrat na rysunku 1). Maksymalny dopuszczalny poziom w zbiorniku końcowym jest mierzony. Przekroczenie go powoduje zawieszenia działania systemu.






Rysunek . Schemat stanowiska laboratoryjnego.
Na rysunku 2 przedstawiono uproszczony schemat instalacji elektrycznej stanowiska do regulacji i stabilizacji czynnika pH. Wszystkie urządzenia na stanowisku zasilane są z sieci 220 V poprzez stycznik uruchamiany przez wyłącznik główny. Sygnały pomiarowe z mierników pH i poziomu w zbiorniku z mieszaniną są przekazywane poprzez interface na wejścia analogowe stosownego modułu systemu ADAM. Sygnały cyfrowe sterujące pompami przekazywane są z komputera do pomp poprzez łącze szeregowe RS-232 oraz stosownie dobrany moduł systemu ADAM a dalej poprzez kontaktrony (zainstalowane w interface) dla zapewnienia izolacji obwodów komputera i stanowiska pomiarowego. Na rysunku 2 zaznaczono (blok alarm) sygnał zwrotny zatrzymujący działanie systemu po napełnieniu zbiornika końcowego.


Rysunek Schemat ideowy instalacji pomiarowo-sterującej stanowiska laboratoryjnego



  1. Podłączenie systemu ADAM do komputera PC

Układ zbudowany jest w oparciu o moduły akwizycji danych firmy Advantech serii ADAM 4000. Moduły tej serii, dzięki wbudowanemu mikroprocesorowi, mogą się komunikować między sobą lub z nadrzędnym komputerem. Komunikacja ta odbywa się z wykorzystaniem prostych komend w formacie ASCII, przekazywanych przez dwuprzewodową skrętkę (protokół RS-485). Seria 4000 zawiera moduły wejść/wyjść analogowych, wejść/wyjść cyfrowych, wzmacniaczy linii, konwerterów RS-232/RS-485. Wszystkie moduły nie posiadają żadnych zewnętrznych przełączników konfigurujących. Cała konfiguracja, tzn. adres modułu, charakter wejść/wyjść analogowych, prędkość transmisji, alarmy itp. może być ustawiana zdalnie (z nadrzędnego komputera). Można ją zmieniać z wykorzystaniem specjalnego oprogramowania lub bazując na podstawowych komendach konfigurujących. Wszystkie parametry, które można modyfikować, są zapisywane w nieulotnej pamięci EEPROM i nie kasują się po zaniku napięcia zasilającego. Moduły serii ADAM 4000 powinny być zasilane z niestabilizowanego źródła napięcia 24VDC (standard przemysłowy), lecz działają poprawnie przy napięciach od +10 do +30VDC.

Proponowany układ składa się z następujących modułów:


  1. ADAM-4520 - konwerter RS-232/RS-485,

  2. ADAM-4050 - moduł wejść/wyjść cyfrowych,

  3. ADAM-4017 - moduł wejść analogowych,

Wszystkie moduły zasilane są ze stabilizowanego zasilacza +12VDC.

Do jednego z wejść analogowych przyłączono analogowe wyjście cyfrowego pH-metru. Wyjścia modułu cyfrowego sterują (poprzez przekaźniki) pompami.

Schemat połączeń układu przedstawiono poniżej.



Rysunek . Schemat układu kontrolno-pomiarowego
z wykorzystaniem modułów ADAM



  1. OPIS MODUŁÓW SYSTEMU ADAM




    1. Moduł ADAM 4520

Większość przemysłowych systemów komputerowych jest standardowo wyposażona w łącze szeregowe RS-232. Łącze to posiada pewne ograniczenia związane z parametrami transmisji danych np. zasięg, prędkość. Standard RS-485 omija te ograniczenia dzięki zastosowaniu dwóch linii transmisyjnych: DATA+ i DATA-. Moduł 4520 automatycznie przekształca sygnały interface’u RS232 na RS485 i odwrotnie. Nie jest potrzebna żadna modyfikacja sprzętu lub oprogramowania.



Podstawowe parametry modułu ADAM 4520.

Napięcie zasilania: +10 +30VDC

Prędkość transmisji : max. 38.4 Kbps

Zasięg: max. 1200m

Pobierana moc 1.2W

Parametry te (oprócz pobieranej mocy) są wspólne dla wszystkich modułów.




    1. ADAM-4017

Moduł ten zawiera osiem analogowych wejść. Zbudowany jest w oparciu o 16-bitowy sterowany mikroprocesorem przetwornik analgowo-cyfrowy. Dane w postaci cyfrowej są przesyłane do komputera nadrzędnego przez łącze RS-485.

Podstawowe parametry modułu ADAM 4017

8 wejść analogowych:

6 różnicowych wejść symetrycznych,

2 wejścia niesymetryczne,

Możliwe tryby pracy:

wejście napięciowe: 150mV i 500mV

1V,5V i 10V

wejście prądowe: 20mA ( wymagany rezystor 125 )





Komenda

Nazwa

Opis

%AANNTTCCFF

Konfiguracja

Służy do ustawienia adresu, zakresu wejściowego, szybkości transmisji, formatu danych, sumy kontrolnej

$AAM


Odczyt nazwy modułu

Zwraca nazwę modułu z wyspecyfikowanego modułu analogowego.


%AANNTTCCFF


Nazwa

Konfiguracja

Opis

Służy do ustawienia adresu, zakresu wejściowego, szybkości transmisji, formatu danych, sumy kontrolnej

Składnia

%AANNTTCCFF(cr)

% znak rozdzielający

AA zakres 00÷FF reprezentuje 2 znakowy heksadecymalny adres analogowego modułu wejściowego, który chcesz konfigurować.

NN reprezentuje nowy heksadecymalny adres analogowego modułu wejściowego. Zakres: 00÷FF.

TT reprezentuje typ kodu (Tabela )

CC reprezentuje kod transmisji (Tabela )

FF wartość heksadecymalna 8-bitowa określająca format danych, status sumy kontrolnej, czas całkowania (Rysunek )

(cr) znak kończący dane, powrót karetki (0Dh)



Odpowiedź

!AA(cr) polecenie prawidłowe

?AA(cr) wprowadzono nieprawidłowe parametry lub próbowano je zmienić, w czasie gdy końcówka INIT* nie była podłączona do masy układu.

Nie ma żadnej odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub nastąpi błąd w komunikacji, lub gdy podany adres nie istnieje
! znak rozdzielający oznaczający prawidłowe polecenie

? znak rozdzielający oznaczający nieprawidłowe polecenie

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy, który będzie konfigurowany

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki(0Dh)



Przykład

komenda:%23240900(cr)

odpowiedź: !24(cr)

Moduł ADAM-4017 z adresem 23h jest konfigurowany na nowy adres 24h, zakres wejściowy 5V, szybkość transmisji 9600, czas całkowania 50ms.





Tabela

Kod (Hex)

Zakres wejściowy

08

10 V

0D

20 mA

Tabela

Kod (Hex)

Zakres wejściowy

03

1200 bps

07


19.2 kbps




Rysunek


#AAN

Nazwa


Odczyt wejścia analogowego z kanału N

Opis

Zwraca wartość wejściową jednego z 8 kanałów.

Składnia

#AAN (cr)

# znak rozdzielający

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu analogowych we

N określa nr kanału do odczytu (wartość od 0 - 7)

(cr) znak kończący, powrót karetki (0DH)


Odpowiedź

>(data) (cr)

nie ma odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub błąd w komunikacji lub określony adres nie istnieje

>znak rozdzielający

(data) -wartość wejściowa z kanału o numerze N. Dana zawiera znak + lub - , 5 dziesiętnych cyfr z kropką w stałym miejscu.



Przykład

polecenie: #120 (cr)

odpowiedź: > + 1.4567 (cr)

Polecenie to żąda od modułu wejść analogowych o adresie 12h zwrotu odczytu wartości z kanału 0.

Moduł ten zwraca wartość równą +1.4567 V




$AA0

Nazwa


Kalibracja

Opis

Kalibruje moduł wejść analogowych w celu poprawienia błędu wzmocnienia

Składnia

$AA0 (cr)

$ znak rozdzielający

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu analogowych wejść

0 jest to komenda kalibracji

(cr) znak kończący, powrót karetki (0DH)


Odpowiedź

!AA (cr) jeżeli polecenie jest prawidłowe

?AA (cr) jeżeli operacja była przeprowadzona nieprawidłowo

Nie ma odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub błąd w komunikacji lub określony adres nie istnieje

! znak oznaczający prawidłowe przesłanie polecenia

? znak oznaczający nieprawidłowe przesłanie polecenia

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu analogowych wejść

(cr) znak kończący, powrót karetki (0DH).



$AA1

Nazwa


Kalibracja przesunięcia

Opis

Kalibruje moduł wejść analogowych w celu poprawienia błędu przesunięcia

Składnia

$AA1 (cr)

$ znak rozdzielający

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu analogowych wejść

1 jest to komenda kalibracji przesunięcia

(cr) znak kończący, powrót karetki (0DH)


Odpowiedź

!AA (cr) jeżeli polecenie jest prawidłowe

?AA (cr) jeżeli operacja była przeprowadzona nieprawidłowo

Nie ma odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub błąd w komunikacji lub określony adres nie istnieje

! znak oznaczający prawidłowe przesłanie polecenia

? znak oznaczający nieprawidłowe przesłanie polecenia

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu analogowych wejść

(cr) znak kończący, powrót karetki (0DH).



$AA2

Nazwa

Stan konfiguracji

Opis

Zwraca ustawienia parametrów konfiguracyjnych adresowanego modułu analogowych wejść

Składnia

$AA2(cr)

$ - znak rozdzielający

AA - (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy

2 –jest poleceniem odczytania ustawienia parametrów konfiguracyjnych

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki(0Dh)


Odpowiedź

!AATTCCFF(cr)jeżeli polecenie jest prawidłowe

?AA(cr) jeżeli wydano nieprawidłowe polecenie

Nie ma żadnej odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub nastąpi błąd w komunikacji, lub gdy podany adres nie istnieje
! znak rozdzielający oznaczający prawidłowe polecenie

? znak rozdzielający oznaczający nieprawidłowe polecenie

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy

TT określa zakres wejść

CC kod okeślający prędkość transmisji

FF jest heksadecymalną wartością 8-bitowej liczby określającą format danych, stan sumy kontrolnej i czas całkowania (Rysunek ). Bity od 2 do 5 nie są używane i przyjmują wartość 0.

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki (0Dh)

(patrz także polecenie % AANNTTCCFF - konfiguracja)



Przykład

Polecenie : $452(cr)

Odpowiedź: !45090600(cr)

Polecenie to żąda od modułu o adresie 45h przesłania jego konfiguracji.

Moduł analogowych wejść o adresie 45h odpowiada, że zakres wejść wynosi 5V, prędkość transmisji 9600 bps, czas całkowania 50ms (60Hz), jednostki inżynierskie dla aktualnie ustawionych parametrów i bez sumy kontrolnej.




$AA5VV

Nazwa

Włączanie/wyłączanie kanałów do multipleksowania

Opis

Włączanie/wyłączanie multipleksowania jednocześnie dla oddzielnych kanałów w wyspecyfikowanym module wejść

Składnia

$AA5VV(cr)

$ - znak rozdzielający

AA - (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy

5 - jest poleceniem włączania/wyłączania kanałów

VV - dwie hexadecymalne wartości. Wartości te są interpretowane przez moduł jako dwa słowa binarne (4-bitowe). Pierwsze słowo reprezentuje stan kanałów 4 - 7, drugie słowo stan kanałów od 0 - 3. Wartość 0 oznacza, że kanał jest wyłączony, wartość 1, że jest włączony.

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki(0Dh)



Odpowiedź

!AA cr)jeżeli polecenie jest prawidłowe

?AA(cr) jeżeli wydano nieprawidłowe polecenie

Nie ma żadnej odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub nastąpi błąd w komunikacji, lub gdy podany adres nie istnieje
! znak rozdzielający oznaczający prawidłowe polecenie

? znak rozdzielający oznaczający nieprawidłowe polecenie

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki (0Dh)




Przykład

Polecenie : $00581(cr)

Odpowiedź: !00(cr)

8h = 1000B - co oznacza, że kanały 4,5 i 6 będą wyłączone, a kanał 7 włączony.

1h = 0001B - co oznacza, że kanały 1,2 i 3 będą wyłączone, a kanał 0 włączony.





$AA6

Nazwa

Odczyt stanu kanałów

Opis

Żąda od wyspecyfikowanego modułu zwrotu stanu wszystkich 8 kanałów

Składnia

$AA6(cr)

$ - znak rozdzielający

AA - (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy

6 - jest poleceniem odczytu stanu kanałów

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki(0Dh)


Odpowiedź

!AAVV cr)jeżeli polecenie jest prawidłowe

?AA(cr) jeżeli wydano nieprawidłowe polecenie

Nie ma żadnej odpowiedzi jeżeli moduł wykryje błąd składni lub nastąpi błąd w komunikacji, lub gdy podany adres nie istnieje
! znak rozdzielający oznaczający prawidłowe polecenie

? znak rozdzielający oznaczający nieprawidłowe polecenie

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy

VV - dwie hexadecymalne wartości. Wartości te są interpretowane przez moduł jako dwa słowa binarne (4-bitowe). Pierwsze słowo reprezentuje stan kanałów 4 - 7, drugie słowo stan kanałów od 0 - 3. Wartość 0 oznacza, że kanał jest wyłączony, wartość 1, że jest włączony.

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki (0Dh)


Przykład

Polecenie : $026(cr)

Odpowiedź: !02FF(cr)

Polecenie żąda od modułu o adresie 02h przesłania stanu swoich kanałów wejściowych. Moduł wejść analogowych odpowiada, że wszystkie multipleksowane kanały są włączone (FF = 1111 i 1111).





    1. ADAM 4050

Moduł wejść/wyjść cyfrowych zawiera siedem kanałów wejściowych i osiem kanałów wyjściowych


Podstawowe parametry modułu ADAM 4050


7 wejść cyfrowych:

poziom “0” : +1V max

poziom “1” : +3.5 do +30 V

maksymalny prąd 0.5 mA




8 wyjść cyfrowych:

otwarty kolektor

max. prąd:30mA

moc strat :300mW



Pobierana moc 0.4W
Zbiór komend modułu cyfrowych we/wy


Komenda

Nazwa

Opis

%AANNTTCCFF

Konfiguracja

Służy do ustawienia adresu, szybkości transmisji, sumy kontrolnej

$AA6

Odczyt kanałów wejściowych

Zwraca wartości cyfrowych wejść/wyjść.

$AA5

Stan bitu kasowania

Odczyt bitu kasowania

%AANNTTCCFF

Nazwa


Konfiguracja

Opis

Konfiguracja adresu, prędkości transmisji i/lub sumy kontrolnej adresowanego cyfrowego modułu we/wy

Składnia

%AANNTTCCFF(cr)

% - znak rozdzielający

AA (z przedziału 00-FF(hex)) określa 2-znakowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy, który będzie konfigurowany

NN określa nowy heksadecymalny adres modułu cyfrowych we/wy, także z przedziału 00-FF(hex)

TT dla modułu cyfrowych we/wy zawsze wynosi 40

CC kod określający prędkość transmisji (patrz Tabela )

FF jest heksadecymalną wartością 8-bitowej liczby określającą stan sumy kontrolnej (Rysunek ). Bity od 0 do 5 i bit 7 nie są używane i przyjmują wartość 0.

(cr) jest znakiem kończącym, powrót karetki(0Dh)


  1   2


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna