- •Сборка стенда овен–Siemens
- •2.1 Аппаратная часть стенда
- •2.1.1 Устройства стенда
- •Овен плк-154 уm
- •2.1.3 Siemens s300 и его модули
- •2.1.3.1 Центральный процессор cpu im 154-8
- •2.1.3.2 Блок питания ps 307 5a
- •2.1.3.3 Станция et 200s
- •2.1.3.3.1 Интерфейсный модуль im 151-3 pn hf
- •2.1.3.3.3 Модули ввода-вывода аналоговых сигналов
- •2.1.3.3.3.1 Модуль ввода 2ai I 2/4wire hf
- •2.1.3.3.3.2 Модуль вывода 2ao I
- •2.1.3.3.4 Модули ввода-вывода цифровых сигналов
- •2.1.3.3.4.1 Модуль ввода 4di dc24v hf
- •2.1.3.3.4.2 Модуль вывода 2do dc24v/0.5a hf
- •2.2 Программная часть стенда
- •2.2.1 Разработка программного обеспечения цифрового имитатора физического объекта (цифо), реализованного на овен плк-154 ум, на языке st
- •2.2.2 Реализация взаимодействия контроллеров Siemens и овен
- •2.2.2.2 Режим реального времени
- •Эксперименты
2.1.3.3.4 Модули ввода-вывода цифровых сигналов
Модули ввода-вывода цифровых сигналов используется для управления стендом Siemens: при нажатии кнопки начинается работа и загорается лампа, а также для синхронизации работы Siemens и ОВЕНа.
2.1.3.3.4.1 Модуль ввода 4di dc24v hf
Таблица 2.9 – Технические характеристики 4DI DC24V HF
Параметр |
Значение |
Примечание |
Общие сведения |
||
Конструктивное исполнение |
Унифицированный корпус для крепления на DIN-рейку |
|
Количество выходов |
4 |
Задействован 1: в качестве взаимодействия с кнопкой |
Напряжение питания |
Номинальное напряжение: = 24 В |
|
Потребляемая мощность |
0,8 Вт(ВА) |
|
Индикация передней панели |
4 индикатора отображения состояний
1 индикатор ошибок в работе |
Зеленый светодиод на каждый вход Красный светодиод SF |
Объем параметров настройки |
3 байт |
|
2.1.3.3.4.2 Модуль вывода 2do dc24v/0.5a hf
Таблица 2.10 – Технические характеристики 2DO DC24V/0.5A HF
Параметр |
Значение |
Примечание |
Общие сведения |
||
Конструктивное исполнение |
Унифицированный корпус для крепления на DIN-рейку |
|
Количество выходов |
2 |
Задействованы 2: в качестве подачи сигнала на лампочку, для синхронизации |
Напряжение питания |
Номинальное напряжение: = 24 В |
|
Потребляемая мощность |
0.4 Вт(ВА) |
|
Индикация передней панели |
2 индикатора отображение состояний
1 индикатор ошибок в работе |
Зеленый светодиод на каждый выход Красный светодиод SF |
Объем параметров настройки |
4 байт |
|
2.2 Программная часть стенда
2.2.1 Разработка программного обеспечения цифрового имитатора физического объекта (цифо), реализованного на овен плк-154 ум, на языке st
Написанное программное обеспечение позволяет промоделировать объект третьего порядка на базе IBM совместимого компьютера.
ЗАМЕНИТЬ
Рисунок 2.3 – Моделируемый объект управления
u(t) – входное воздействие, y(t) – выход объекта.
Для проведения испытаний над объектом используется цифровой имитатор физического объекта (ЦИФО).
Дело в том, что реальный регулятор проектируется как электронное устройство, получающее входные сигналы в виде электрического напряжения (значительно реже в виде тока), и формирующее выходные сигналы также в виде электрического напряжения. Поэтому и реальный физический объект оснащается такими исполнительными механизмами, на вход которых требуется подать напряжение, и такими датчиками, с выхода которых поступает напряжение.
При этом, c точки зрения регулятора физическая природа объекта (механический, химический, электрический и т.д.) не имеет значения, важна лишь его передаточная функция. Нет разницы, подключен регулятор к реальному объекту или к ЦИФО с такой же передаточной функцией.
Во всех случаях, в которых инженера интересует в первую очередь поведение регулятора (например, разработка и отладка алгоритмов регулирования), реальный объект может быть с успехом заменен ЦИФО. Такая замена удобна еще и тем, что позволяет работы по настройке регулятора проводить в лаборатории.
Разработанное программное обеспечение выполняет следующие функции :
Получение управляющего сигнала с помощью АЦП в реальном времени;
Выдача вычисленного выхода объекта управления с помощью ЦАП в реальном времени;
Визуализацию процессов, происходящих в системе (вывод графиков);
Цифровой имитатор физического объекта был построен следующим образом.
В системе MatLab были заданы непрерывные коэффициенты объекта:
- коэффициенты числителя передаточной
функции объекта;
- коэффициенты знаменателя передаточной
функции объекта.
C помощью специальной функции создается передаточная функция объекта:
Далее получаются дискретные коэффициенты объекта:
где h период дискретности.
С помощью формул находится имитатор объекта:
Числитель и знаменатель почленно умножаются на
:
Полученное выражение в виде разностного уравнения выглядит следующим образом:
где y выход объекта в k момент времени, В;
u вход объекта в k момент времени, В.
После упрощения, используя, что
,
получится:
+
.
