آموزش PLC S7-1500 نمایندگی زیمنس قسمت 22: تنظیم پارامتر AI , AQ

>آموزش PLC S7-1500 نمایندگی زیمنس قسمت 22: تنظیم پارامتر AI , AQ

نمایندگی زیمنس ایران

نمایندگی زیمنس ، زیمنس سیماتیک نماینده فروش محصولات زیمنس ( اتوماسیون صنعتی زیمنس، فشار ضعیف، فشار متوسط ) در ایران می باشد. علاوه بر فروش به کاربران نحوه کار کردن با  پی ال سی S7-1500 زیمنس در نرم افزار پر کاربرد TIA Portal آموزش می دهد. پر کاربردترین پی ال سی S7-1500 زیمنس می باشد.  

 

تنظیم پارامتر ماژول AI

در این بخش، پارامترهای یک نمونه ماژول AI و نحوه تنظیم آن ها در نرم افزار STEP 7 بیان می شود.

 

1. گزینه Module parameters

در این قسمت، تنظیماتی مانند مقایسه پیکربندی و تنظیم الگوی مورد نظر برای اعمال به کانال های ورودی آنالوگ انجام می‌شود که مهم ترین گزینه های این قسمت به شرح زیر می باشند:

1- General: این قسمت، مطابق مطالب بیان شده برای ماژول های I/O دیجیتال و ماژول PS می باشد و از توضیح مجدد آن صرف نظر می کنیم.

2- Channel template: با استفاده از این قسمت می توان الگوی مورد نظر را تعریف کرد و آن را به همه کانال هایی که از الگو استفاده می کنند، اعمال نمود. در این قسمت تنها گزینه Inputs وجود دارد که، دارای دو بخش Diagnostics و Measuring می باشد و شامل گزینه های زیر است:

  • No supply voltage L+: با فعالسازی این گزینه، اگر ولتاژ تغذیه L+، خیلی پایین باشد یا وجود نداشته باشد، امکانات عیب یابی (Diagnostics) فعال می شوند.
  • Overflow: در صورت فعالسازی این گزینه، اگر مقدار اندازه گیری شده توسط حسگر آنالوگ، از حد بالای آن بیشتر شود، امکانات عیب یابی فعال می شوند.
  • Underflow: با فعالسازی گزینه Underflow، در صورت کمتر شدن مقدار اندازه گیری شده از حد پایین آن، امکانات عیب یابی فعال می شوند.

 

توجه: کمیت های فیزیکی مانند دما، فشار، سطح و وزن، پس از اندازه گیری توسط حسگر مربوط به آن ها، به کمیت های الکتریکی مانند جریان، ولتاژ و مقاومت که مقادیر آنالوگ می باشند.، تبدیل می شوند. سپس این مقادیر آنالوگ وارد ماژول‌های AI می گردند و توسط قسمت ADC (مبدل آنالوگ به دیجیتال) موجود در ماژول AI، به یک مقدار دیجیتال 16 بیتی (از 32768- تا 32767+) برای ارسال به CPU S7-1500 تبدیل می شوند. علت تبدیل مقدار آنالوگ به دیجیتال این است که CPU می تواند تنها مقادیر دیجیتال را پردازش کند. از این مقدار اندازه گیری شده، مقادیر 27678- تا 27468+ در محدوده مجاز قرار دارند و مقادیر قبل و بعد از آن در محدوده Overshoot/Undershoot یا Overflow/Underflow قرار می گیرند. برای درک بهتر این موضوع به جدول 4-2 توجه کنید.

 

Range

Voltage Measuring Range

Values

 

±I V

±2.5 V

±5 V

±10 V

Hex

Dec

Overflow

>1.176 VV

>2.940 V

>5.879 V

>11.759 V

7FFF

32767

Overshoot

1.176 V

2.940V

5.879 V

11.759 V

7FFF

32511

 

 

 

 

6C01

27649

Rated

I V

2.5 V

5 V

10 V

6C00

27648

0.75 V

1.875 V

3.75 V

7.5 V

5100

20736

36.17m V

90.4m V

180.8m V

361.7m V

1

1

0 V

0 V

0 V

0 V

0

0

 

 

 

 

FFFF

-1

-0.75 V

-1.875 V

-3.75 V

-7.5 V

AF00

-20736

-I V

-2.5 V

-5 V

-I0 V

9400

-27648

Undershoot

 

 

 

 

93FF

-27649

-1.176 V

-2.940 V

-5.879 V

-11.759 V

8100

-32512

Underflow

<-1.176 V

<-2.940 V

<-5.879 V

<-11.759 V

8000

-32768

 

این جدول محدوده های اندازه گیری ولتاژ (برحسب ولت) و مقادیر مربوط به آن را نشان می دهد. که بسته به مقدار اندازه‌گیری شده، در محدوده مربوط قرار می گیرند.

به عنوان مثال، محدوده اندازه گیری آنالوگ ±10 V را با توجه به جدول 4-2 بررسی می کنیم.

در اینجا، ولتاژ (-27648) -10 V تا (+27648) +10 V، در محدوده مجاز اندازه گیری قرار می گیرند؛ به عبارت دیگر، در این محدوده هیچ خطای اندازه گیری رخ نمی دهد. از -10 V تا -11.759 V در محدوده Undershoot و از +10 V تا +11.759 V در محدوده Overshoot قرار می گیرند؛ در این محدوده ها، به علت اینکه اندازه گیری بیشتر یا کمتر از حد مجاز می باشد. خطای اندازه گیری رخ داده است. در محدوده Overflow یا Underflow نیز مقادیر اندازه گیری شده در قسمت ADC، به یک مقدار دیجیتال 16 بیتی (از 32768- تا 32767+) تبدیل می شوند؛ ولی مقادیری که در این محدوده قرار می گیرند، در محدوده اعداد دیجیتال 17 بیتی قرار دارند؛ به عبارت دیگر، عمل Overflow یا Underflow در اندازه گیری سیگنال آنالوگ رخ داده است؛ در این محدوده نیز خطای اندازه گیری صورت گرفته است که با فعال کردن گزینه های مربوط در قسمت Diagnostics ماژول AI، می توان این وضعیت را تشخیص داد.

  • Wire break: با انتخاب این گزینه، در صورت وجود قطعی سیم در ورودی متصل به ماژول آنالوگ، این قطعی تشخیص داده می شود. تشخیص قطعی سیم تنها در صورت انتخاب محدوده های مقدار تعریف شده (برای مثال 1-5 V و 4-20 mA) که در ادامه آورده شده اند، ممکن است.

 

  • Current limit for wire break diagnostics: حد عبور جریان، برای تشخیص قطعی سیم توسط این منوی گشودنی تعیین می شود. به بیان دیگر، می توانید توسط این قسمت ها آستانه ای از جریان را تعیین کنید که در صورت مشاهده آن، خطای قطعی سیم گزارش شود. مقادیر قابل انتخاب در این منوی گشودنی، بسته به حسگر استفاده شده متغیرند و می توانند برابر 1.185 mA یا 3.6 mA باشند. نحوه انتخاب حسگر مذکور (ولتاژی یا جریانی) در ادامه بیان شده است.

 

  • Measurement type: در این منوی گشودنی، می توانید نوع اندازه گیری را برای ورودی آنالوگ مربوط به صورت ولتاژ یا جریان تنظیم کنید. در شکل 61-2 گزینه های موجود در این منوی گشودنی نشان داده شده است. می توانید کانال های ورودی را که به آن ها نیاز ندارید، از طریق این منوی گشودنی غیرفعال (Deactivated) کنید. در این حالت،  CPU از پردازش کانال های غیرفعال خودداری می کند که در نتیجه، باز پردازشی CPU کاهش و سرعت پردازش آن افزایش می یابد.

 

نکته: در سیستم اتوماسیون S7-1500، نوع اندازه گیری برای ماژول های ورودی آنالوگ (AI) تنها توسط نرم افزار تعیین می شود و هیچ پارامتر قابل تنظیمی برای سخت افزار این ماژول وجود ندارد.

 

  • Measuring range: در صورت انتخاب هر یک از گزینه ها در منوی گشودنی Measuring type، می توانید محدوده آن را از طریق منوی گشودنی Measuring range تعیین کنید. گزینه های در دسترس برای هر یک از انواع اندازه گیری ها در جدول 5-2 نشان داده شده است.

 

جدول 5-2

Measuring Range

MeasuringType

±10 V

±5 V

1 V to 5 V

Voltage

4 mA to 20 mA

Current (2-wire transmitter)

±20 mA

4 mA to 20 mA

0 mA to 20 mA

Current (4-wire transmitter)

ـــ

Deactivated

 

 

  • Smoothing: سیگنال های اندازه گیری شده در اکثر ماژول های ورودی آنالوگ می توانند در نرم افزار STEP 7 به صورت Smoothing پیکربندی شوند. گزینه Smoothing، اثر سیگنال های تداخل را بر روی مقادیر آنالوگ از طریق فیلتر کردن کاهش می دهد. استفاده از این گزینه برای مقادیر اندازه گیری شده ای مثل دما که سرعت تغییرات آن زیاد نیست، مناسب است.

می توانید بسته به ماژول استفاده شده، چهار سطح None، Weak،  Medium و  Strong را برای هموار سازی مقادیر آنالوگ انتخاب کنید. گزینه انتخابی، تعداد مقادیر آنالوگی را که از طریق آن ها مقدار میانگین حاصل می شود، تعیین می کند؛ بنابراین هر چه گزینه انتخاب شده برای عملیات Smoothing به گزینه Strong نزدیک تر باشد، تعداد این مقادیر آنالوگ نیز بیشتر می شوند و به همین دلیل عملیات فیلتر شدن بهتر انجام می گردد.

 

2. گزینه Input 0-7

در این قسمت، آدرس ها و پارامترهای مربوط به کانال های ورودی تنظیم می شوند. مهم ترین گزینه های موجود در قسمت Input 0-7، به شرح زیر می باشند:

1- Inputs: در این قسمت، می توان پارامترهای مربوط به کانال های ورودی را به صورت دستی یا با استفاده از یک الگوی تعریف شده در بخش Channel template تنظیم کرد. در زیر مجموعه Inputs، 8 کانال با عنوان های Channel 0 تا Channel 7 برای انتخاب 8 کانال ورودی آنالوگ مورد نظر و اعمال تنظیمات آن ها در دسترس می باشند.

شایان ذکر است پارامترهای مربوط به منوی گشودنی Parameter settings و گزینه های موجود در قسمت های Diagnostics و  Measuring در ماژول های قبل تشریح شده اند و از توضیح مجدد آن ها صرف نظر می کنیم.

نکته: در صورت انتخاب گزینه From template در منوی گشودنی Parameter settings، تنظیمات قسمت Diagnostics غیر قابل تغییر می شوند.

نکته: در صورت انتخاب گزینه Manual در منوی گشودنی Parameter settings، می توان تنظیمات موجود در بخش Measuring را تغییر داد.

 

2- Hardware interrupts: در این بخش، تنظیمات مربوط به وقفه سخت افزاری ماژول AI انجام می شود.

توجه: نحوه تنظیم یک وقفه سخت افزاری برای یک ماژول IO، به فصل 6 موکول شده است.

 

3- IO addresses: این قسمت مشابه ماژول های قبل است؛ لذا از توضیح مجدد آن صرف نظر می کنیم.

نکته: هر کانال از ماژول ورودی آنالوگ، 16 بیت یا 2 بایت را اشغال می کند. در شکل 63-2، اولین آدرس، مربوط به اولین کانال ورودی است که بایت های 2 و 3 را اشغال کرده است و با عنوان PIW2 در محیط برنامه نویسی نمایش داده می شود. آخرین آدرس نیز مربوط به آخرین کانال ورودی است که بایت های 16 و 17 را اشغال کرده است و با عنوان PIW16 در محیط برنامه نویسی نشان داده می شود.

 

4- Hardware identifier: در این قسمت شناسه سخت افزاری ماژول AI نمایش داده می شود.

 

تنظیم پارامترهای ماژول AQ

در این بخش به بررسی پارامترهای یک نمونه ماژول AQ و نحوه تنظیم این پارامترها در نرم افزار STEP 7 می پردازیم. زبانه Properties مربوط به یک ماژول AQ 8xU/I HS را نمایش می دهد.

در ادامه، برخی از تنظیمات مهم این ماژول را بررسی می کنیم. در این قسمت، تنظیماتی مانند مقایسه پیکربندی و تنظیم الگوی مورد نظر برای اعمال به کانال های خروجی انجام می شود. گزینه های قسمت General مانند گزینه های بیان شده برای ماژول AI می باشند و از توضیح مجدد آن ها صرف نظر می کنیم.

 

1. گزینه Channel template

این گزینه در زیر مجموعه گزینه Module parameters قرار دارد و با استفاده از آن، می توان الگوی مورد نظر را تنظیم کرد و آن را به همه کانال های خروجی ای که از الگو استفاده می کنند، اعمال نمود. این قسمت شامل یک گزینه با عنوان Outputs است که مطابق شکل 65-2 به دو بخش Diagnostics و Output parameter تقسیم شده است و دارای پارامترهای زیر می باشد:

  • No supply voltage L+: اگر ولتاژ تغذیه L+، خیلی کم باشد یا وجود نداشته باشد، امکانات عیب یابی فعال می شوند.
  • Wire break: امکان تشخیص قطعی سیم خروجی آنالوگ متصل به کانال مربوط فعال می شود.
  • Short circuit to ground: تشخیص اتصال کوتاه (اتصال به زمین – MANA) منبع تغذیه خروجی آنالوگ متصل به کانال به زمین فعال می شود. این گزینه تنها برای خروجی های ولتاژی قابل انتخاب است.
  • Overflow: اگر مقدار خروجی ارسالی به یک عملگر آنالوگ، مثلاً یک درایو، از حد بالا (Overrange) بیشتر شود، امکانات عیب یابی فعال می گردند.
  • Underflow: اگر مقدار خروجی ارسالی به یک عملگر آنالوگ، از حد پایین (Underrange) کمتر شود، امکانات عیب یابی فعال می شوند.
  • Output type: توسط این منوی گشودنی، نوع خروجی آنالوگ بر حسب ولتاژ یا جریان تعیین می شود. شکل 66-2 گزینه های موجود در منوی گشودنی Output type و گزینه های قابل انتخاب در قسمت Output parameter را  نشان می دهد.

نکته: در سیستم اتوماسیون S7-1500، نوع اندازه گیری برای ماژول های خروجی آنالوگ (AQ) تنها از طریق نرم افزار تعیین می شود و هیچ پارامتر قابل تنظیمی در سخت افزار این ماژول وجود ندارد.

  • Output range: از این منوی گشودنی، برای تنظیم محدوده خروجی آنالوگ، استفاده می‌شود.

جدول 6-2

Output Range

Output Type

-/+ 10 V

1-5 V

0-10 V

Voltage

-/+ 20 mA

0-20 mA

4-20 mA

Current

ــــ

Deactivated

 

می توانید کانال های خروجی مورد نیاز را مطابق جدول6-2 غیر فعال کنید. در این حالت، CPU از پردازش کانال های غیرفعال خودداری می کند و در نتیجه، بار پردازشی CPU کاهش و سرعت پردازش آن افزایش می یابد.

 

  • Reaction to CPU STOP: توسط این منوی گشودنی می توانید نوع عکس العمل خروجی آنالوگ را نسبت به توقف CPU (تغییر حالت CPU از RUN به STOP) تعیین کنید که دارای گزینه های زیر است:
  • Shutdown: با انتخاب این گزینه، در صورت توقف CPU، خروجی غیرفعال می شود.
  • Keep last value: با انتخاب این گزینه، آخرین مقدار قبل از توقف CPU در خروجی مربوط حفظ می شود.
  • Output substitute value: اگر این گزینه انتخاب شود، مقدار خروجی آنالوگ برابر با مقدار جایگزین می شود. مقدار جایگزین در کادر Substitute value وارد می گردد.
  • Substitute value: این گزینه در صورت انتخاب گزینه Output Substitute value از منوی گشودنی Reaction to CPU STOP فعال می شود. در این قسمت می توانید یک مقدار جایگزین برای خروجی آنالوگ در هنگام توقف CPU وارد کنید. محدوده مقدار جایگزین، بسته به نوع خروجی متفاوت است.

 

2. گزینه Output 0-7

این گزینه نیز در زیر مجموعه گزینه Module parameters قرار دارد و آدرس و پارامترهای مربوط به کانال ها از طریق این قسمت تنظیم می شوند. مهم ترین گزینه های موجود در قسمت Output 0-7، عبارتند از:

  • Parameter settings: توسط این منوی گشودنی می توانید پارامترهای مربوط به کانال های خروجی را به صورت دستی یا با استفاده از الگوی تعریف شده در بخش Channel template تنظیم کنید. 

پارامتر های موجود در این قسمت، یعنی Diagnostics و Outputs مشابه ماژول های قبلی می باشند؛ لذا از توضیح مجدد آن ها صرف نظر می کنیم.

نکته: در صورت انتخاب گزینه From template از منوی گشودنی Parameter settings، تنظیمات بخش Diagnostics غیرقابل تغییر خواهند بود.

تنها در صورت انتخاب گزینه Manual از منوی گشودنی  Parameter settings، می توان تنظیمات موجود در بخش Output را تغییر داد.

  • IO addresses: توضیحات این قسمت، مشابه ماژول های قبل است؛ لذا از توضیح مجدد آن صرف نظر می‌کنیم.

نکته: هر کانال از ماژول خروجی آنالوگ، 16 بیت یا 2 بایت را اشغال می کند.  اولین آدرس مربوط به اولین کانال خروجی است که بایت های 4 و 5 را اشغال کرده است و با عنوان PQW4 در محیط برنامه نویسی نمایش داده می‌شود. آخرین آدرس نیز مربوط به آخرین کانال خروجی است که بایت های 18 و 19 را اشغال کرده است و با عنوان PQW18 در محیط برنامه نویسی نمایش داده می شود.

  • Hardware identifier: در این قسمت شناسه سخت افزاری ماژول AQ نمایش داده می شود.