Produkowany przez firmę Siemens sterownik LOGO! 8 jest uniwersalny i może znaleźć zastosowanie w wielu aplikacjach. Jednym z elementów wyposażenia powiększającym jego funkcjonalność jest wbudowany przetwornik A/C. W artykule przedstawiamy aplikację ilustrującą użycie jednego kanału przetwornika A/C i kilku bloków analogowych w praktycznej aplikacji ? cyfrowego termometru z sygnalizacją przekroczenia zadanych progów temperatury.
Projekt prezentowany w artykule ma za zadanie pomiar temperatury otoczenia za pomocą sensora półprzewodnikowego, wyświetlenie zmierzonej wartości w postaci cyfrowej i analogowej (bargraf) na wyświetlaczu LCD wbudowanym w LOGO! Mierzona temperatura ma być porównywana z zadanymi przez użytkownika progami i w wypadku przekroczenia kolejnych progów mają być zwierane styki przekaźników na kolejnych wyjściach sterownika. Ponadto, po przekroczeniu krytycznej wartości temperatury, włączy się czerwone podświetlenie tła wyświetlacza, które zasygnalizuje krytyczną sytuację wymagająca interwencji obsługi. Projekt będzie implementowany w sterowniku LOGO! 8.FS4 z wykorzystaniem oprogramowania LOGO! Soft Comfort 8.1. Zestaw został udostępniony redakcji przez sklep KAMAMI.pl.
Ze względu na łatwą dostępność, niewielki koszt i wygodny w skalowaniu współczynnik konwersji temperatura-napięcie (10 mV/oC) w projekcie użyto półprzewodnikowego sensora temperatury MCP9700 firmy Microchip. Ponieważ zakres pomiarowy toru A/C w LOGO! wynosi 0…10 V DC, sensor został „obudowany” wzmacniaczem, który skaluje sygnał wyjściowy sensora do możliwości LOGO!. Dodatkowo jest znoszony offset napięcia wyjściowego MCP9700 (schemat toru dopasowującego pokazano na rysunku1).
Potencjometr P1 umożliwia skalibrowanie napięcia początku skali przetwarzania (która w przykładzie wynosi +5oC). Na wyjściu wzmacniacza U2A (rail-to-rail) uzyskujemy zakres napięcia wyjściowego bliski 0…10 V DC dla zakresu temperatury +5…+105oC, z marginesami ok. 12…20 mV od linii zasilających. W prezentowanej konfiguracji prawidłowa kalibracja wzmacniacza kompensuje także napięcie offsetu U2A, które katalogowo nie przekracza 5 mV.
Tor analogowy pokazany na rys. 1 został zaimplementowany w sprzętowym symulatorze otoczenia dla LOGO! (LOGO! Environment IO Simulator), którego wygląd pokazano na fotografii2.
Przejdziemy teraz do opisu przygotowania programu dla LOGO!, do czego użyjemy programu LOGO! Soft Comfort 8.1. Ponieważ sterownik LOGO! będziemy programować poprzez Ethernet, zaczynamy od skonfigurowania adresu IP w sterowniku (w przykładzie jest to 192.168.0.165). Następnie w LOGO! Soft Comfort tworzymy nowy projekt w zakładce Network Project (rysunek3). Klikamy opcję Add New Device, w wyświetlonym oknie wybieramy sterownik LOGO! 8.FS4 i konfigurujemy jego adres w sieci. W oknie Network View zostanie wyświetlony symbol graficzny sterownika dołączonego do PC (rysunek4), możemy teraz zweryfikować poprawność dołączenia go do PC. W tym celu klikamy Go Online, co powinno spowodować wyświetlenie po kilku sekundach zielonego znaczka check na widoku sterownika. Wyświetlenie go oznacza, ze połączenie sieciowe zostało poprawnie skonfigurowane.
Możemy teraz przejść do rysowania schematu programu, który zaimplementujemy w LOGO! Sensor temperatury z układem dopasowującym będzie dołączony do kanału wejściowego AI2. Zaczynamy więc od wybrania z listy dostępnych instrukcji symbolu Analog input (z sekcji Constans>Analog – rysunek5) i kładziemy go na planszy schematu. Dwukrotnie klikając w symbol wejścia wyświetlimy okno konfiguracji (rysunek6), w którym przypisujemy mu oznaczenie AI2.
Kolejny element niezbędny w naszym projekcie to wzmacniacz analogowy Analog Amplifier (sekcja Special functions>Analog – rysunek7), który w programie spełnia rolę konfigurowalnego konwertera A/C. Zalecaną w przykładzie konfigurację symbolu Analog Amplifier pokazano na rysunku8.
Przygotujemy teraz część programu odpowiadającą za wyświetlanie zmierzonej temperatury na wyświetlaczu LCD sterownika. W tym celu skorzystamy z symbolu Message texts (w sekcji Special functions >Miscellaneous – rysunek9). Pełną konfigurację połączeń symbolu Message texts na planszy schematu pokazano na rysunku10, a konfigurację wyświetlanych komunikatorów pokazano na rysunku11. Efekt działania przygotowanego programu pokazano na fotografii12.
W przedstawionej dotychczas konfiguracji białe podświetlenie wyświetlacza włącza się na chwilę po naciśnięciu przycisku OK na panelu czołowym LOGO! Utrudnia to nieco odczyt wyświetlanej na LCD wartości. Dla wygody można oczywiście wymusić stałe podświetlenie wyświetlacza, ale w prezentowanym projekcie zrezygnowano z tego pozostawiając obsłudze ręczne włączanie podświetlenia. Program wyposażymy natomiast w poręczną funkcję sygnalizacji przekroczenia krytycznej wartości temperatury – spowodujemy, że po wzroście temperatury zmierzonej przez sensor powyżej 35oC włączy się czerwone podświetlenie wyświetlacza.
Sterownik LOGO! wyposażono w rejestr flag, z których flaga oznaczona M29 odpowiada za włączenie czerwonego podświetlenia wyświetlacza (rysunek13). Stan tej flagi będzie modyfikowany przez komparator analogowy (Analog Comparator, dostępny w sekcji Special Functions>Analog), co wymaga wykonania połączeń jak na rysunku14. Okno konfiguracji komparatora analogowego pokazano na rysunku15, a skutek działania wprowadzonych modyfikacji pokazano na fotografii16.
W ten sposób uzyskaliśmy funkcjonalność termometru cyfrowego z sygnalizacją przekroczenia zakresu bezpiecznej temperatury.
Kolejną modyfikacją prezentowanego projektu będzie wprowadzenie sygnalizacji przekroczenia progów temperatury 25oC, 30oC i 35oC za pomocą wyjść Q1..Q4 sterownika LOGO! Na potrzeby przykładu przyjmiemy, ze wyjście Q1 jest aktywne dla temperatur <25oC, wyjście Q2 jest aktywne dla zakresu temperatury 25…30oC, wyjście Q3 dla zakresu temperatur 30…35oC, a Q4 dla zakresu temperatur >35oC. W tym celu musimy dodać do projektu i skonfigurować kolejne komparatory analogowe, jak pokazano na rysunku17.
Przedstawione rozwiązanie ma jedną wadę: komparatory wykrywające progi temperatury są pozbawione histerezy, co w przypadku wolnozmiennych przebiegów (temperatura otoczenia zazwyczaj zmienia się w stosunkowo wolnym tempie) może powodować drganie styków przy przechodzeniu przez próg komparacji. Jak zapobiec temu zjawisku wykorzystując mechanizmy dostępne w LOGO! pokażemy za miesiąc.
Zaloguj
