Пономарев О.П. Информационные технологии

Подождите немного. Документ загружается.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 88 -

На 1-м шаге выходным переменным положения термопары

присваиваются значения false, а выходной переменной количества

итераций nbcycle – начальное значение 0:

step1(R); step2(R);step3(R);step4(R);

ACTION (P) :

nbcycle:=0;

END_ACTION;

После перехода на 2-й шаг входная переменная step1

устанавливается в состояние true, переменная nbcycle получает

единичное приращение, производится генерация случайной

температуры в условной шкале 0…7 и с помощью оператора

ветвления IF-THEN-ELSE включается нагрев или охлаждение 1-й

секции детали:

step1;

ACTION (P) :

randval:=rand(8);

if (randval<4) then

Heat:=true;

Cold:=false;

else

Heat:=false;

Cold:=true;

end_if;

nbcycle:=nbcycle+1;

END_ACTION;

Условием перехода к шагу 3 является задержка на время tmax:

GS2.t>tmax;

На 3-м шаге программы входная переменная step2 устанавливается

в состояние true, производится генерация случайной температуры в

условной шкале 0…7 и с помощью оператора ветвления IF-THEN-

ELSE включается нагрев или охлаждение 2-й секции детали:

step2;

ACTION (P) :

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 89 -

randval:=rand(8);

if (randval<4) then

Heat:=true;

Cold:=false;

else

Heat:=false;

Cold:=true;

end_if;

END_ACTION;

Затем после задержки на время tmax осуществляется переход к 4-

му, а затем к 5-му шагам программы, где измеряется температура 3-й и

4-й секций детали.

Ниже показан вид окна соединения входов/выходов контроллера

для 8-ми канальных плат: аналогового входа xai8 и аналогового

выхода xao8.

В заключении данного примера приведем вид окна имитатора

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 90 -

программы с соответствующими клеммами плат ввода/вывода

сигналов.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 91 -

ПРИМЕР 3

В данном примере создается проект первичной обработки

аналоговых измерительных сигналов, выполняемый с помощью

функции ISaGRAF. На рис.3.15 приведена структурная схема

технических средств канала измерения технологического параметра

объекта.

Рис.3.15. Структурная схема технических средств канала

измерения технологического параметра объекта

Состояние объекта 1 воспринимается датчиком 2 и преобразуется в

стандартный сигнал (например токовый сигнал 0…20мА) с помощью

измерительного преобразователя 3. Так как не все датчики имеют

токовый выход, то в измерительном канале устанавливаются

промежуточные преобразователи 4. Последним этапом аппаратного

преобразования является устройство связи с объектом (УСО) 5,

предназначенное для согласования выхода измерительного канала со

входом ЭВМ. В качестве УСО может использоваться аналого-

цифровой преобразователь (АЦП). Для подавляющего большинства

датчиков применяются следующие виды первичных обработок

аналоговых сигналов: фильтрация, усреднение, интегрирование,

масштабирование, контроль на допустимые границы.

В качестве примера рассмотрим программную реализацию

операций цифровой фильтрации и масштабирования аналогового

сигнала.

Назначение фильтрации состоит в подавлении относительно

высокочастотных помех в линии связи измерительного канала.

Широкое распространение получил алгоритм экспоненциального

сглаживания, задаваемого в виде [3]:

,)(

11 −−

−

iiii

yyxy

(1)

1 2 3 5

. . .

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 92 -

где

−ii

yy - текущее и предыдущее значения отфильтрованного

сигнала, т.е. значения на тактах

−

ii работы АЦП;

- коэффициент фильтрации )10(

;

x - текущее значение входного сигнала.

Этот алгоритм часто представляют в форме:

)1(

−

⋅

−

⋅=

iii

yxy

. (2)

Значение

1−i

y при обработке берется из памяти ЭВМ

(контроллера), новое значение

y записывается на его место.

Преимущество метода - простота реализации, недостаток –

относительно низкая точность.

Масштабирование – это вид обработки аналогового сигнала,

предназначенный для согласования диапазона измерения датчика с

диапазоном АЦП, являющегося вторичным измерительным

преобразователем. Формула, описывающая операцию

масштабирования, имеет вид:

y +⋅

−

= , (3)

где

y - измеряемая величина в физических единицах;

- измеряемая величина в коде АЦП;

BA,

- верхняя и нижняя границы диапазона измерения датчика;

- диапазон кода АЦП.

На приведенной иллюстрации, поясняющей алгоритм обработки

аналогового сигнала по формуле (3), диапазон измерения датчика

нормирован и лежит в пределах 0…20мА, АЦП имеет диапазон в

десятичном коде 0…1024, текущее значение десятичного кода

измеряемого сигнала

x , что соответствует значению

измеряемого сигнала в единицах силы тока

мАy 332,0

датчик

мАBA 20...0... =

АЦП

1024...0=K

. .

мАy 332,0=

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 93 -

Рассмотрим пример. Пусть в качестве датчика измерения

температуры среды используется термопара, имеющая нормирующий

преобразователь. Для получения значений температуры при обработке

измерительной информации необходимо построить таблицу

преобразования (см. п.3.2) на основе градуировочной характеристики

данного типа термопары

)(TFe

, где

e - термо-ЭДС, мВ;

температура среды, град. Данный алгоритм поясняется иллюстрацией.

Создадим проект с именем Proba_2, реализующий операции

масштабирования и цифровой фильтрации измерительного сигнала.

Проект будет состоять из трех программ: программы Step на языке ST

с атрибутом Begin, программы Main на языке SFC с атрибутом

Sequential и подпрограммы с именем adc2val с атрибутом Function,

являющейся функцией. Функция задает параметры подпрограммы и

алгоритм обработки измерительного сигнала, программа с именем

Step определяет значения переменных подпрограммы-функции. При

выполнении действий в теле основной программы с именем Main

используются значения возвращаемой переменной подпрограммы –

)(кодАЦПx

. .

.)(градТ

таблица преобразований ISaGRAF

)(),(

TFeгдеeFx

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 94 -

функции. После создания проекта Proba_2, окно программ после

использования команды «Файл>>Новый» имеет следующий вид.

При создании функции необходимо задать комментарии и

атрибуты в соответствии с иллюстрацией.

В программах будут использоваться глобальные и локальные

переменные, таблица соответствия которых приведена ниже.

Обозначения

переменных в

формулах (1)-

(3)

Имена

переменных в

проекте

Комментарии

)

_(1

ителефункци

вadccodein

Код АЦП входного сигнала

)

2(_

ителефункци

вvaladcinp

Значение выходного

сглаженного сигнала на

текущем шаге в единицах

измеряемой величины

1−i

valo _

Значение выходного

сглаженного сигнала на

предыдущем шаге в единицах

измеряемой величины

Коэффициент сглаживания

adcmin_

Нижняя граница кода АЦП

adcmax_

Верхняя граница кода АЦП

signmin_

Нижняя граница диапазона

измерения датчика

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 95 -

signmax

Верхняя граница диапазона

измерения датчика

Для описания параметров подпрограммы используется команда

«Файл>Параметры» (см. п.3.2). Вызываемыми параметрами функции

(до 31 переменной) являются: code_adc (аналоговый), min_adc

(аналоговый), max_adc (аналоговый), min_sign (действительный),

max_sign (действительный), kf (действительный), o_val

(действительный). Возвращаемой переменной (для функции только

одна) является одноименная с именем функции переменная adc2val

(действительная). Окно параметров функции имеет следующий вид.

Дважды щелкнув ЛКМ на имени функции в окне программ,

осуществляется переход в тело функции для описания обработки

аналогового сигнала в соответствии с формулами (1)-(3) на языке ST:

adc2val:=(real(code_adc)*(max_sign-min_sign)/real(max_adc-

min_adc)+min_sign)*(1.0-kf)+o_val*kf;

Проверка программы с именем adc2val осуществляется по команде

«Файл>Проверить» из окна редактирования программ.

Программа с именем Step обращается к подпрограмме adc2val,

определяя значения переменных, причем переменным присваиваются

значения из нижеприведенной таблицы соответствия по принципу:

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 96 -

текущий вызываемый параметр функции – значение аргумента

вызываемой подпрограммы.

Программа с именем Step состоит из оператора вызова

подпрограммы – функции:

p_in:=adc2val(in1,0,65535,0.0,10000.0,0.5,p_in);

Вызываемый параметр

функции

Значение параметра

code_adc in1

min_adc 0

max_adc 65535

min_sign 0.0

Max_sign 10000.0

kf 0.5

o_val p_in

В основной программе с именем Main при инициализации входной

булевской переменной с именем bo1, выходной переменной с именем

out присваивается значение отфильтрованного и

промасштабированного значения измеряемой величины. Программа

имеет следующую структуру.

bo1;

CTION (N) :

out :=real(p_in);

END_ACTION;

GS2.t>t#1ms;

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

- 97 -

В словаре переменных определим глобальные переменные:

входные: bo1 – булевская; in1 – целая;

выходные: out – вещественная;

внутренние: p_in – вещественная.

Присоединение переменных к платам ввода/вывода осуществляется

по аналогии с примерами 1,2.

Если все действия при создании проекта выполнены корректно, с

учетом приведенных рекомендаций, то после компилирования проекта

по команде «Создать>Создать приложение» будет выдано

сообщение в виде следующего окна:

Отладка программы производится по команде

«Отладка>Симуляция».