Аналоговые выходные сигналы

От ПЛК часто требуется не только воспринимать аналоговые входные сигналы, но и формировать выходные сигналы, по природе также являющиеся аналоговыми. Типовыми ситуациями являются подключение аналоговых измерительных приборов или диаграммных самописцев и выработка эталонных сигналов, соответствующих заданному значению управляемой переменной (например, скорости тиристорного привода). Эти сигналы, так же как и входные, имеют стандартизированные диапазоны изменения 1—5 В или О—10 В для напряжения или 4—20 мА для тока.

Типичная аналоговая выходная плата 1771-OFE для ПЛК Allen Bradley имеет 4 выходных канала, каждый из которых преобразует 12-битовый (0—4095) цифровой сигнал в аналоговый выход. На выходах применяются развязывающие усилители, позволяющие уменьшить влияние помех и обеспечить подключение сигналов к внешним устройствам, питание которых осуществляется от различных электрических источников. Цифровые сигналы извлекаются из ячеек памяти внутри ПЛК, как показано на рис. 4.24. Эта операция называется цифроаналоговым преобразованием, или ЦАП.

Для получения лучшего разрешения ПЛК должен использовать полный диапазон 0—4095, но часто это сделать невозможно. Например, если ПЛК вырабатывает уставку для скорости вращения двигателя в диапазоне 0—1350 об/мин, это потребует установить диапазон изменения тока 4—20 мА. Выражение (4.1) для этого случая может быть трансформировано к виду:

где Vцап ^_ значение, выводимое в ЦАП (в диапазоне 0—4095), N — число в технических единицах измерения, a HR и LR — соответственно верхняя и нижняя границы диапазона выходного сигнала (в цифровом виде). Как и ранее, с выражением (4.6) следует обращаться очень осторожно, чтобы избежать переполнения или потери разрешающей способности.

Связь между PLC-5 и платой 1771- OFE осуществляется с помощью инструкции BTW, описанной ранее. Программист создает блок из 12 слов, как показано на рис. 4.25 (а); первые 4 слова соответствуют значениям, выводимым на плату, а остальные — границам диапазона HR и LR для каждого канала. Затем этот блок с помощью инструкции BTW записывается на выходную плату. На рис. 4.25 (б) приведен типичный пример, когда оператор, пользуясь кнопками, может увеличить или уменьшить заданное значение (в аналоговой форме) скорости вращения двигателя. Обратите внимание на использование инструкций «больше чем» (GTR) и «меньше чем» (LES), позволяющих удерживать значение счетчика в допустимом диапазоне 0—1350 об/мин. Выбор именно такого диапазона на рис. 4.25 позволяет использовать в программе технические единицы измерения; например, счетчик, как показано на рисунке, сохраняет значения скорости непосредственно в об/мин, но это сопровождается потерей разрешения, как объяснялось выше. Для диапазона 0—1350 об/мин разрешение составляет около 0.1% по сравнению с теоретическим значением 0.025%, доступным для выходной платы.