Выбор канала и преобразование в технические единицы измерения

Типичная 8-канальная аналоговая входная плата обеспечивает получение восьми 12-битовых сигналов, каждый из которых в необработанной форме изменяется в диапазоне от 0 до 4095. Программа ПЛК должна иметь доступ ко всем этим сигналам и обладать возможностью преобразования их в технические единицы измерения, такие как "С, Па, л/мин и т. д. Если, например, диапазон чисел 0—4095 представляет расход от 0 до 1000 л/мин, то теоретически достижимо разрешение 0.25 л/мин.

Таким образом, ПЛК должен решать две проблемы: как получить доступ к мультиплексированным данным с помощью входной платы и как использовать эти данные в программе. Существуют два основных способа доступа к данным, как это показано на рис. 4.19.

На рис. 4.19 (я) ПЛК выбирает номер канала, который необходимо опросить, посылая на плату 3- или 4-битовый адрес этого канала вместе с командой «Convert» (преобразовать). Плата возвращает оцифрованное 12-битовое значение сигнала вместе с сигналом «Done» (готово), которое может быть прочитано как нормальное входное слово. Преимущество этого метода заключается в том, что программист может выбрать разные периоды квантования для различных сигналов.

Однако наиболее распространенным является метод, проиллюстрированный на рис. 4.19 (б). Блок ячеек памяти в ПЛК непосредственно связан с аналоговой входной платой. Автономно работающая плата записывает оцифрованные значения в память, откуда они впоследствии могут быть выбраны программой. Например, в ПЛК Siemens с фиксированной адресацией гнезд адреса ячеек памяти определяются непосредственно по положению аналоговой платы в стойке; плата, расположенная в гнезде 2 первой стойки, будет записывать оцифрованные значения в блок ячеек памяти, начиная с адреса 192.

Преобразование необработанного 12-битового сигнала в технические единицы измерения по неосторожности может иметь трудно уловимые неприятные последствия. Теоретически это преобразование простое. Если N — необработанный сигнал, HR — сигнал, соответствующий верхней границе диапазона (т. е. 4095), a LR — сигнал, соответствующий нижней границе (т. е. 0), то измеренное значение MV определяется выражением

Если в вычислениях участвуют вещественные числа (с плавающей точкой), никаких проблем быть не должно, и выражение (4.1) можно использовать непосредственно.

Однако при использовании целых чисел следует проявлять крайнюю осторожность. Если сначала производится умножение

N x (HR - LR), вполне возможно арифметическое переполнение, которого можно избежать, только используя 32-битовое представление результата. Если сначала производится деление N/4095, то результат в виде целого числа будет равен нулю, т. к. N всегда меньше 4095. Поэтому всегда, когда это возможно, при вычислении выражения (4.1) следует использовать вещественные числа.

Чтобы избежать этой проблемы, различные производители ПЛК предложили специальные методы чтения аналоговых входных сигналов. Например, в ABB Master в базе данных для каждого сигнала определяются значения HR, LR, частота квантования и имя, по которому он будет находиться в программе. Существуют, конечно, и специфические отличия, поэтому в следующем разделе мы на примере покажем, как происходит чтение аналоговых сигналов в Allen Bradley PLC-5.