PLC-AUTOMATIZACE - PERIFERIE - ANALOGOVÉ PERIFERIE - ANALOGOVÉ VSTUPY Provoz webu zajišťuje:

www.hapesoft.cz

ANALOGOVÉ VSTUPY

Charakteristika

Analogové vstupy převádí vnější spojitý elektrický signál na diskrétní číselné vyjádření jeho hodnoty ... analogově-digitální převodník, ve zkratce A/D převodník. Vstupními signály pro zpracování v PLC jsou napětí (U) a proud (I), tj. základní veličiny, odvozenou veličinou, kterou je možno měřit je elektrický odpor (R). Měření hustoty, tlaku, teploty, vodivosti, viskosity a pod. je realizováno snímacím členem (čidlem), který převádí informaci o měřené fyzikální veličině na veličinu elektrickou.

Velikost / rozsah analogového signálu

Standardní signály pro měření v regulačních obvodech jsou napětí (0 ... 10V, -10V ... +10V) a proud (0 ... 20mA, 4 ...20mA, -20mA ... +20mA), analogové signály unipolární (nabývají pouze kladné hodnoty) i bipolární (nabývají kladné i záporné hodnoty). Vstupní analogové jednotky se vyrábějí i s dalšími měřícími rozsahy, které jsou určeny pro měření teploty (termočlánky, termometry, Pt100) případně pro jiné využití.

Úprava vstupního rozsahu analogového signálu

Čip (např. integrovaný monolitický obvod) vstupního analogového převodníku má fyzicky jeden univerzální vstup pro všechny měřené veličiny, obvykle +/-1V nebo 0-1V. Typ, rozsah a způsob měření konkrétné veličiny se určuje vstupním analogovým obvodem, realizovaným odporovým děličem, kombinací odporů tak, aby byl předpokládaný rozsah analogového signálu upravena na hodnotu, kterou je analogový převodník schopen zpracovat. I měření proudu, je realizováno měřením napětí na zatěžovacím odporu vstupního obvodu analogového modulu (Ohnův zákon). V některých případech je analogový modul vybaven pomocným proudovým nebo napěťovým zdrojem pro napájení pasivních analogových komponent například k měření odporu, teploty. Příklady úpravy vstupního rozsahu pro analogově digitální převodník jsou uvedeny na obrázku 1a a 1b.

Obrázek 1a.
Odporový dělič s přepínáním rozsahů pro měření napětí.
Obrázek 1b.
Odporové bočníky s přepínáním rozsahu pro měření proudu.
 
Varování
Nevhodné nastavení vstupních obvodů (konfiguračních přepínačů nebo výběr měřících submodulů) pro úpravu analogového signálu před jeho přivedením k převodníku zpravidla vede k jeho znehodnocení.

Modul analogových vstupů

V modulu periferie analogových vstupů bývá pouze (minimálně) jeden převodník A/D, z důvodu ceny i úspory místa a pokud je modul určen pro zpracování více analogových signálů (např. 2, 4, 8), je A/D převodník doplněn analogovým multiplexerem, pomocí něhož se jednotlivé vstupní signály, připínají k A/D převodníku ale vždy se připíná pouze jeden analogový signál (kanál). Použití multiplexeru zlevňuje vícekanálový analogový modul, protože postačí jeden (dražší) analogově-digitální převodník. Na druhou stranu se prodlužuje dobu obsluhy převodu všech analogových signálů, protože se zpracovávají postupně. Blokové schéma modulu analogově-digitálního převodníku je uvedeno na obrázku 2.

Legenda:
1 - vstupní analogové obvody
2 - analogový multiplexer
3 - analogově-digitální převodník
4 - digitální demultiplexer
5 - paměť digit. hodnot pro jednotlivé kanály
6 - výstupní hodnota (datová sběrnice)
7 - adresová sběrnice, dekodér modulu
Obrázek 2.
Principielní schéma modulu A/D převodníku pro 8 kanálů.

Analogové hodnoty jsou přiváděny do vstupních obvodů (1) jednotlivých kanálů, kde jsou přizpůsobeny ke zpracování v převodníku. Analogový multiplexer (2) postupně připojuje jednotlivé kanály k analogově-digitálnímu převodníku, který analogovou hodnotu převede na digitální. Následující demultiplexer (4) přiřadí přivedenou digitální hodnotu do mezipaměti kanálu (5), pro který se provádí převod. PLC potom přistupuje k hodnotám jednotlivých kanálů tak, že nastaví adresu modulu a adresu kanálu (dolní 3 bity pro 8 kanálový převodník) a na datové sběrnici obdrží číselnou hodnotu konkrétního analogového signálu.

Vzorkování hodnoty z A/D modulu

Vzorkování analogového signálu je složitější a časově náročnější než vzorkování signálu digitálního, tedy je obtížné se přiblížit době cyklu PLC tak, aby byla vždy načtena právě aktuální hodnota analogového signálu. Tato situace se řeší dvěma způsoby a je vhodné přihlédnout i k tomu, jak rychle se může sledovaný analogový signál reálně měnit.

Dotazování na hodnotu

Princip je takový, že CPU vyšle přímým přístupem požadavek na periferii ke zjištění analogové hodnoty. Periferie provede převod konkrétního analogového signálu (kanálu) na digitální hodnotu a tuto odešle zpět do CPU. Do CPU se tedy dostane právě aktuální hodnota analogového signálu, což je sice požadovaný stav ale při čtení hodnoty na vyžádání dochází k pozastavení běhu programu v CPU, kdy se čeká na odpověď periferie a vrácení číselné hodnoty, tedy dochází k prodloužení doby cyklu. S narůstajícím počtem čtených analogových signálů může být takové prodloužení doby cyklu nežádoucí.

Poznámka
Tento způsob neodpovídá zkrácení reakční doby přímým přístupem.

Cyklické čtení hodnoty

Cyklické čtení hodnoty nezatěžuje dobu cyklu PLC ale není zaručeno, že v každém cyklu PLC bude zpracována právě aktuální hodnota analogového signálu. Vstupní analogová periferie provádí vlastní cyklus čtení analogových hodnot, tyto ukládá do zásobníku a při aktualizaci vstupů do CPU poskytuje hodnoty, které má právě k dispozici. Vzhledem k zvyšování rychlosti taktu (frekvence) pro řízení mikročipů jsou analogové periferie dostatečně rychlé aby bylo možno reálně pracovat i s takto získanými hodnotami. Taktéž bývá možno na periferii nastavit kolik analogových signálů (označovány jako kanály) má být vzorkováno vlastním cyklem periferie a tím interní cyklus převodu zkrátit.

Poznámka
Při volbě analogové vstupní periferie se zaměřte nejen na požadovaný rozsah měřené veličiny a přesnost převodu, ale i na převodní čas měření - na kanál, - na skupinu.
 
Doporučení
Pokud to dovoluje konfigurace analogového modulu, je vhodné nepoužité analogové vstupy funkčně (logicky) vypnou, tím se modulu časově odlehčí.

Potlačení interference

Potlačení interference frekvence analogových vstupů potlačuje rušení způsobené frekvencí střídavého napětí sítě, která může způsobovat výrazné ovlivnění měřených hodnot, což je nežádoucí zejména ve zpětných vazbách regulace. Podle provedení měřícího modulu je možno zvolit potlačení interference pro různé hodnoty, například pro 400, 60, 50 nebo 10 Hz a jejich násobky. Zvolená frekvence potlačení interference určuje integrační čas doby převodu mění v závislosti na potlačení rušení nastavené frekvence. Například, potlačení interference kmitočtu 50 Hz odpovídá integrační době 20 ms. Analogový modul počítá klouzavý průměr naměřených hodnot a teprve tyto předává do CPU ke zpracování.

Pokud vstupní analogový modul tuto funkci neposkytuje, je potřeba tuto realizovat programově.

Upozornění
Potlačení interference je určeno pro průmyslové frekvence, nikoliv pro vyhlazení kolísání analogového signálu (např. snímač hladiny - kolísání / vlny, tachodynamo - nerovnoměré otáčky).

Vyhlazení / filtrování signálu

Vyhlazení nebo filtrování analogového signálu je již funkční nadstavbou a komfortem pro uživatele a nemusí být dostupné u všech analogových modulů všech výrobců. Principielně se jedná výpočet klouzavého průměru v delším časovém intervalu než je použit pro potlačení interference.

Pokud vstupní analogový modul tuto funkci neposkytuje, je potřeba tuto realizovat programově.

Převod analogového signálu

Převod analogového signálu na hodnotu zpracovávanou v PLC je složitější než u digitálního signálu, který má konečný počet stavů. Analogový signál může nebývat libovolných hodnot z daného rozsahu. Z tohoto důvodu je nutno analogový signál převádět minimálně na číslo velikosti slova (integer), vyjadřující velikost analogového signálu.

Integrační metoda

A/D převodník s jednoduchou integrací

Integrační metoda je založena na měření doby (čítání) za jakou se nabije kondenzátor na požadovanou hodnotu (Uref) přivedeným vnějším (měřeným) signálem Uin. Číselná hodnota je potom nepřímo úměrná době nabíjení kondenzátoru. Tyto převodníky jsou levné ale méně přesné a pomalé, principielní schéma je zobrazeno na obrázku 3.

Obrázek 3.
Principielní schéma převodníku s jednoduchou integrací.

Převodník pracuje tak, řídící logika prvně provede vybití kondenzátoru integrátoru, vynulování čítače a po této operaci je zahájeno nabíjení kondenzátoru. Doba, po jakou se kondenzátor nabíjí na hodnotu danou napětím Uref, je zaznamenávána v čítači impulsů. Frekvence f, přiváděná do čítače po dobu měření musí být konstantní. Jakmile napětí na kondenzátoru dosáhne referenčního napětí, je tento stav zaznamenán komparátorem a předán do řídí logiky. Řídící logika provede zápis stavu čítače do pomocné paměti (MEM) a cyklus se opakuje. Pokud se kondenzátor nenabije na hodnotu Uref dříve než dojde k naplnění čítače na maximální hodnotu, je napětí na vstupu pod rozlišovací hodnotou převodníku, eventuelně nulové. Pokud dojde k okamžitému nabití kondenzátoru na hodnotu Uref, ještě před nebo s první změnou hodnoty čítače, je vstupní napětí Uin vyšší než rozsah převodníku. 

A/D převodník s dvojitou integrací

Integrační metoda s použitím dvojité integrace vychází z předchozího případu, rozdíl je v tom, že se provádí integrace jak při nabíjení kondenzátoru, tak i při jeho vybíjení (není vybit skokově) a měří se doba, za kterou klesne napětí integračního členu k referenční hodnotě. Realizace dvojité integrace je o málo složitější než při jednoduché integraci, přináší však výhodu v tom, že je kompenzována chyba časová chyba RC členu a nestabilita čítací frekvence, principielní schéma je zobrazeno na obrázku 4.

Obrázek 4.
Principielní schéma převodníku s dvojitou integrací.

V první fázi se nastaví čítač na maximální hodnotu (111...111b). Následně se zahájí nabíjení kondenzátoru integrátoru přivedením napětí Uin a probíhá odečet (dekrementace) hodnoty čítače o 1 (směrem k nule) konstantní frekvencí fc. Doba nabíjení kondenzátoru je dána dobou, dokud není čítač odečtem vynulován. Ve stavu, kdy je čítač vynulován, je zahájena druhá integrace. Vstup integrátoru je přepnut na referenční napětí Uref, zahájí se vybíjení kondenzátoru a čítač je inkrementován frekvencí fc až do té doby, než dojde k úplnému vybití kondenzátoru zaznamenané komparátorem. Obsah čítače (počet zaznamenaných impulsů v době vybíjení) pak odpovídá velikosti měřeného napětí Uin, a hodnota je zapsána do pomocné paměti MEM. Dále se cyklus opakuje. Je nutno vzít v úvahu, že při měření kladných napětí musí být Uref <= 0 < Uin a naopak. Při Uref = 0 V je možno měřit kladná i záporná napětí. Pokud je vstupní napětí Uin příliš malé (pod Uref) nebo nulové, je čítání zastaveno hned na začátku druhé fáze. Pokud je vstupní napětí Uin vyšší než povolený rozsah, dojde při vybíjení kondenzátoru v druhé fázi k přetečení čítače. Nucené okamžité vybíjení kondenzátoru již není nutné.

Metoda U/f

Metoda měření analogového signálu pomocí převodníku U/f je podobná integrační metodě, rozdíl je v tom, že se neměří doba za kterou se nabije/vybije kondenzátor, ale měří se kolikrát dojde k tomuto cyklu v daném časovém intervalu. převodník U/f (obecně oscilátor řízený napětím) zpravidla pracuje tak, že jeho výstupní frekvence je úměrná vstupnímu napětí Uin. V pravidelných intervalech (fsample) je odečítána hodnota čítače frekvence. Převodník tohoto provedení je vcelku jednoduchý a levný, nevýhodou je možná nelinearita převodu U/f a možná vyšší teplotní závislost. Principielní schéma je zobrazeno na obrázku 5.

Obrázek 5.
Principielní schéma převodníku využívající řízení frekvence oscilátoru

Převodník pracuje tak, že je prvně vynulován čítač impulsů a poté je zahájeno čítání. Čítač zaznamenává počet impulsů (frekvenci), který je úměrný velikosti měřeného napětí. S hranou vzorkovací frekvence je obsah čítače převeden do pomocné paměti (MEM) a cyklus se opakuje.

Komparační metoda

A/D převodník s paralelní komparací

Přímá komparační metoda využívá zapojení kaskády několika komparátorů, kdy se každý komparátor překlápí při jiné hodnotě (dáno kaskádou odporového děliče) vstupního napětí Uin proti referenčnímu napětí Uref. Jinými slovy, počet "překlopených" komparátorů odpovídá velikosti vstupního napětí. Stav komparátorů je potom logikou převeden na číslo odpovídající velikosti napětí. Velkou výhodou je nejrychlejší možná reakce převodníku, respektive nejkratší možný dosažitelný čas převodu analogového signálu do číselní podoby. Bohužel, velkou nevýhodou je extrémní náročnost na realizaci ve smyslu počtu nutně použitých komparátorů. Prakticky je takový převodník použitelný pouze pro velmi úzký rozsah měření, pokud budeme chtít docílit únosné přesnosti. Principielní schéma je zobrazeno na obrázku 6.

Obrázek 6.
Principielní schéma převodníku s komparátory.

Příklad: Při rozsahu vstupní napětí 0-10V je s jedním komparátorem možno detekovat např. stav <=5V nebo >5V. S použitím tří komparátorů je již možno indikovat stav v kroku 2,5V. S použitím 7 komparátorů pak v kroku 1,25V a tak dále .... Tedy pro dosažení rozlišení, které by bylo použitelní pro měření je potřeba 2n-1 komparátorů, konkrétně pro (pouze) 8 bitový převodník se jedná o 255 komparátorů.

A/D převodník s postupnou komparací

Převodník s postupnou komparací je odpovědí na snahu snížení počtu velkého množství komparátorů se zachováním výhody rychlého převodu. I přes toto řešení, obsahuje 8 bitový A/D převodník stále 30 komparátorů. Realizace takovéhoto převodníku představuje rozdělení celkového převodníku do dvou skupin obsluhující vyšší a nižšší bity výstupního slova. Principielní schéma je zobrazeno na obrázku 7.

Obrázek 7.
Principielní schéma převodníku s postupnou komparací.

První skupina pomocí 4 bitového převodníku hrubě určuje rozsah vstupního signálu a prezentuje jej na vyšších bitech datového slova. Tyto bity jsou dále využity pro generování pomocného napětí Uaux v D/A převodníku, které se odečte od vstupního napětí Uin. Tímto se sníží vstupní napětí Uin na napětí Udif, které je dalším A/D převodníkem zpracováno a výsledek je reprezentován na nižších bitech datového slova. Napětí Udif je vždy v rozsahu odpovídající podílu rozlišení prvního převodníku, v tomto případě 1/2n = 1/24 = 1/16.

Kompenzační metoda

Kompenzační metoda porovnává velikost měřeného analogového signálu Uin s interně generovaným analogovým signálem a řídící logika dorovnává interní napětí převodníku k napětí vstupnímu (měřenému) Uin. Prakticky je vstupní (měřené) napětí referenčním, ke kterému se hledá interní napětí převodníku. Vzájemná velikost napětí je vyhodnocována komparátorem. Řídící logika postupně generuje interní hodnotu (číslo) pro D/A převodník, jehož výstup je porovnán se vstupním napětím. Principielní schéma je zobrazeno na obrázku 8a.

Obrázek 8a.
Principielní schéma kompenzačního převodníku.

Podle způsobu generování číselné kombinace je možno realizovat následující případy převodníků.

Čítací kompenzační A/D převodník

Čítací převodník je nejjednodušší variantou řešení nalezení hodnoty vstupního napětí. Na začátku cyklu je vynulováno datové slovo a D/A převodník generuje napětí 0V. Postupně se zvyšuje hodnota datového slova, vždy o +1 (inkrementace) a tím se zvyšuje napětí na výstupu D/A převodníku. Jakmile toto napětí dosáhne úrovně měřeného napětí, překlopí se komparátor a zastaví se zvyšování hodnoty datového slova a jeho hodnota je přenesena do výstupní paměti MEM. Potom se cyklus opakuje.

Sledovací kompenzační A/D převodník

Kompenzační sledovací převodník v první fázi nabíhá na hodnotu stejně jako převodník čítací. Po nalezení shody mezi interním napětím a měřeným napětím neprovádí vynulování datového slova ale pouze hodnotu přepíše do výstupní paměti MEM. Dále se chová tak, že podle stavu komparátoru dále přičítá nebo odečítá hodnotu 1 z datového slova tak, aby průběžně dorovnával interní napětí k měřenému napětí a to podle stavu komparátoru, kdy přičítá nebo odečítá hodnotu 1 v datovém slově. Vzhledem k tomu, že převodník s jedním komparátorem nemůže dosáhnout klidového stavu, dochází k trvalé změně na hodnoty 0 - 1 - 0 - ... na nejnižším bitu. Tento bit pak nemusí být předáván jako část výstupního datového slova. Při použití dvou komparátorů s odporovým děličem je možno nastavit malou diferenci napětí (citlivost), na kterou převodník nereaguje a datové slovo se nemění (vynechání nejnižšího bitu vyjde levněji ale zhorší se přesnost). Principielní schéma je zobrazeno na obrázku 8b.

Obrázek 8b.
Principielní schéma sledovacího kompenzačního převodníku.

Aproximační kompenzační A/D převodník

Pokud se začíná s generováním stavu v jednom z možných krajních stavů minimum/maximum (příklady výše), závisela by doba převodu na tom, jak velká je velikost vstupního napětí, je-li blíže k minimální nebo blíže k maximální hodnotě. Korekcí tohoto stavu je použití aproximační metody půlení intervalu, kdy generátor v řídící logice vytváří kombinační posloupnost pro D/A převodník. Principielní schéma je zobrazeno na obrázku 8c.

Obrázek 8c.
Principielní schéma aproximačního kompenzačního převodníku.

Při zahájení převodu řídící logika v prvním kroku "zkusmo" nastaví interní rozsah na 50% (např. 5,88V pro nominální rozsah 0-10V), což je aktivace nejvyššího významového bitu v datovém slově. Pokud je interní napětí nižší než vstupní, řídící logika aktivuje další (nižší) bit a tím "přidá" 25% rozsahu, pokud je interní napětí stále nižší, opakuje se situace na dalším nižším bitu (rozsah 12,5%) atd... Pokud po poslední aktivaci je interní napětí vyšší než napětí vstupní, řídící logika vrátí stav zpět, tedy vypne poslední aktivovaný bit a aktivuje další nižší bit (rozsah 12,5%) a celý cyklus porovnání se opakuje až se vyčerpají možné kombinace až k nejnižšímu bitu. Pak je převod ukončen a interní číselná hodnota upravena do tvaru čísla integer a předána do výstupní paměti MEM. Orientační průběh interního napětí při hledání shody s měřeným napětím je znázorněn na obrázku 9a a 9b (pro kladnou i zápornou hodnotu).

Obrázek 9a.
Průběh interního napětí pro unipolární signál.
Obrázek 9b.
Průběh interního napětí pro bipolární signál.

Vyjádření hodnoty analogového signálu

Hodnota analogového signálu se obvykle vyjadřuje číslem velikosti slova, tedy 16. bitů, charakteru integer.

Přesnost převodníku

Uvážíme-li velikost obvyklého čísla integer v binární soustavě v rozsahu -32.768 ... +32.767 dostaneme limitní přesnost, s jakou je možno vyjádřit hodnotu analogového signálu, tj. rozsah 15 bitů + znaménko. V praxi se však málo využívá nejnižší bit slova (20), proto je maximální přesnost ještě poloviční, do měření dále vstupuje chyba převodníku, zákmity, šum.

Využitelný rozsah čísla integer ještě neznamená, že signál bude změřen s maximální možnou přesností, kterou je možno vyjádřit na zbylých 14 bitech. Z důvodu nižší ceny analogových modulů se vždy nevyužívá všech možných 14 bitů slova (+ znaménko + nejnižší bit = 16) ale pouze ty nejvyšší, tedy používají se i levnější převodníky, které mají aktivních pouze 12, 10, 8 bitů (čím méně bitů, tím nižší přesnost), přitom tyto bity jsou do výstupního slova vkládány od 15. bitu (214) směrem k nižším bitům, (16 bit je znaménko). Zbylé, nevyužité, bity až k 1. bitu (20) jsou ve slově pevně nastaveny na hodnotu 0 (nula). Toto řešení je důležité z toho důvodu, že potom je stejná velikost analogového signálu vždy vyjádřena stejnou hodnotou na nejvyšších bitech slova a odchylka nastává až na nižších bitech podle počtu využitých bitů - přesnosti převodníku. V tabulkách dále je pracováno se šířkou slova 16 bitů včetně znaménka.

Číselný rozsah hodnoty analogového signálu

Aby byla situace ještě trochu komplikovanější, neodpovídá maximální hodnotě analogového signálu maximální číselné vyjádření. Aby bylo možno zpracovat signál o velikosti např. 10V, musí mít převodník měřící rozsah větší, než je uváděn jako nominální. Tím je možno zjistit hodnotu signálu, která je vyšší než nominální, pokud je překročení nominální hodnoty malé, je hodnota převodu stále správná a to ještě i s požadovanou přesností měření a linearitě. Při vyšším překročení rozsahu již nelze zaručit přesnost měření ale číselná hodnota ještě mění svoji velikost podle změny signálu. Pokud je analogový signál příliš velký - kladný, dojde k přetečení (nebo k podtečení - záporný), tedy nastane takový stav, kdy převodník již nemůže číselně sledovat analogový signál. Při dalším zvýšení analogového signálu dojde k destrukci měřících obvodů.

Standardně je nominální velikost analogového signálu vyjádřena číselnou hodnotou 0 ... +27.648 u unipolárního a -27.648 ... +27.648 u bipolárního analogového signálu slova integer se znaménkem proto, aby bylo možno číselně vyjádřit i přeběh vstupního analogového signálu, což je případ, kdy je velikost analogového signálu větší, než je nominální rozsah převodníku. 

Přehled hodnot vyjádření analogového signálu je uveden v tabulce 1 pro bipolární signál a v tabulce 2 pro unipolární signál.

dekadická
hodnota
%
rozsahu
datové slovo (bit) rozsah
215 214 213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
32767 >117,589000 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 přetečení
32511 117,589000 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 překročení
27649 100,004000 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
27648 100,000000 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 nominální
1 0,003617 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0,000000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-1 -0,003617 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
-27648 -100,000000 1 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-27649 -100.004000 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 překročení
-32512 -117,583000 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
-32768 <117,583000 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 přetečení
Tabulka 1
Hodnoty pro bipolární signál.
 
dekadická
hodnota
%
rozsahu
datové slovo rozsah
215 214 213 212 211 210 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20
32767 >117,589000 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 přetečení
32511 117,589000 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 překročení
27649 100,004000 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
27648 100,000000 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 nominální
1 0,003617 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
0 0,000000 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-1 -100.004000 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 překročení
-4864 -17,593000 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
-32768 <17,593000 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 přetečení
Tabulka 2
Hodnoty pro unipolární signál.
 

Reprezentace hodnot analogového signálu

Jak je uvedeno v části "úprava vstupního analogového signálu" (viz výše) je používán jeden univerzální vstup a z toho  vyplývá, že převodník vždy zpracovává stejný číselný rozsah 0 ...100% (unipolární) nebo -100% ... +100% (bipolární) se stejným číselným výstupem bez rozdílu měřené veličiny. Skutečná velikost měřené veličiny pak odpovídá nastavení nebo volbě vstupních analogových obvodů před analogovým převodníkem. Konkrétní reprezentaci hodnoty pro různé signály jsou uvedeny v tabulkách: 3 (bipolární signály), 4 (unipolární signály), 5 (odpor) a 6 (teplota).

dekadická
hodnota
napětí (nominální hodnota) proud rozsah
± 10V ± 5V ± 1V ± 500mV ± 250mV ± 80mV ± 50mV ± 20mA
32767 >11,759 >5,879 >1,175 >587,9 >294,0 >94,1 >58,8 >23,52 přetečení
32511 11,759 5,879 1,175 587,9 294,0 94,1 58,8 23,52 překročení
27649                
27648 10,000 5,000 1,000 500,0 250,0 80,0 50,0 20,00 nominální
20736 7,500 3,750 0,750 375,0 187,5 60,0 37,5 15,00
1                
0 0,000 0,000 0,000 0,0 0,0 0,0 0,0 0,00
-1        
-20736 -7,500 -3,750 -0,750 -375,0 -187,5 -60,0 -37,5 -15,00
-27648 -10,000 -5,000 -1,000 -500,0 -250,0 -80,0 -50mV -20,00
-27649         překročení
-32512 -11,759 -5,879 -1,175 -587,9 -294,0 -94,1 -58,8 -23,52
-32768 <-11,759 <-5,879 <-1,175 <-587,9 <-294,0 <-94,1 <-58,8 <-23,52 přetečení
Tabulka 3
Reprezentace hodnot pro bipolární signály napětí a proud.
 
dekadická
hodnota
napětí (nominální hodnota) proud (nominální hodnota) rozsah
1-5V 0-10V 0-20mA 4-20mA
32767 >5,704 >11,759 >23,520 >22,810 přetečení
32511 5,704 11,759 23,520 22,810 překročení
27649        
27648 5,000 10,000 20,000 20,000 nominální
20736 4,000 7,500 15,000 16,000
1        
0 1,000 0,000 0,000 4,000
-1   překročení
-4864 0,297 -1,759 -3,520 1,185
-32768 <0,297 <-1,759 <-3,520 <1,185 přetečení
Tabulka 4
Reprezentace hodnot pro unipolární signály napětí a proud.
 
dekadická
hodnota
odpor (nominální hodnota) rozsah
150 Ohm 300 Ohm 600 Ohm
32767 >176,38 >352,77 >705,53 přetečení
32511 176,38 352,77 705,53 překročení
27649      
27648 150,00 300,000 600,00 nominální
20736 112,50 225,00 450,00
1      
0 0,000 0,000 0,000
Tabulka 5
Reprezentace hodnot pro odporové snímače.
 
dekadická
hodnota
Pt 100 / °C Ni 100 / °C rozsah
standard
0,1°C
climate
0,01°C
standard
0,1°C
climate
0,01°C
32767 >1000,00 >155,00 >295,00 >155,00 přetečení
10000 1000,00 155,00 295,00 155,00 překročení
8501  850,10 130,01 250,10 130,01
8500 850,00 130,00 250,00 130,00 nominální
-2000 -200,00 -120,00 -60,00 -60,00
-2001  -200,10 -120,01 -60,10 -60,01 překročení
-2430 -243,00 -145,00 -105,00 -105,00
-32768 -243,00 <-145,00 <-105,00 <-105,00 přetečení
Tabulka 6
Reprezentace hodnot pro teplotu / Pt100 a Ni100.

Přerušení

Podle typu analogové vstupní periferie je možno zadat podmínky, za jakých má periferie požádat o přerušení, které může být procesní (dosažení přednastavených limitních hodnot) nebo diagnostické (přerušení proudové smyčky, analogový signál je mimo povolený rozsah, výpadek napájení, interní chyba atd.).

Diagnostika

Některé vstupní i výstupní jednotky umožňují vnitřní diagnostiku jako je poškození nebo přetížení. Lze diagnostikovat externí závady jako je zkrat nebo přerušení vodičů signálů, výpadky napájení atd., záleží však na typu měřené veličiny.

Galvanické oddělení

Dřívější jednotky periferií byly vyráběny v provedení jako galvanicky vázané nebo galvanicky oddělené. Důvodem byla cena oddělovacích optoeletrických členů potřebných pro galvanické oddělení, v současné době je galvanické oddělení realizováno minimálně na úrovni oddělení interní sběrnice PLC od procesních signálů. Vyrábějí se i jednotky, které mají oddělení jednotlivých signálů, častěji se však jedná o oddělení skupin signálů.


PLC-AUTOMATIZACE - PERIFERIE - ANALOGOVÉ PERIFERIE - ANALOGOVÉ VSTUPY
 
Publikovaný obsah je určen pouze pro individuální studium.
Není povolena distribuce, prodej, přetisk a použití textu a/nebo vyobrazení (úplný, dílčí a/nebo částečný), použití ke školení a/nebo výuce (hromadné, skupinové nebo zadávané), veřejné a/nebo skupinové prezentace a ani jiné formy šíření v hmotné a/nebo nehmotné podobě.