PLC-AUTOMATIZACE - PLC - VZORKOVÁNÍ SIGNÁLU Provoz webu zajišťuje:

www.hapesoft.cz

VZORKOVÁNÍ SIGNÁLU

Charakteristika

Vzorkování je způsob, jakým PLC zjišťuje stav signálů procesu. Vzhledem k tomu, že cyklus PLC a tedy i vzorkování je vzhledem k řízenému procesu vždy asynchronní, musí být četnost vzorkování signálu musí být dostačující k tomu, aby byl spolehlivě zjištěn jeho stav. Pro názornost je zde uvažováno pouze s konstantní dobou cyklu a periodou vzorkování, není-li uvedeno jinak. Dále je popsáno vzorkování digitálního signálu, vzorkování analogového signálu probíhá jiným způsobem.

Optimální vzorkování

Obrázek 1
Optimální vzorkování signálu.
(svislé přerušované čáry označují okamžiky vzorkování, číslice u hrany signálu určují skutečný počet impulsů signálu, číslice pod časovou osou zobrazují skutečně zaznamenaný počet impulsů)

Optimální stav (viz obrázek 1) vzorkování je takový, kdy četnost změn signálu, respektive doba trvání stavu signálu "zapnuto" a "vypnuto" je taková, kdy PLC spolehlivě zjistí každý ze stavů "zapnuto" a "vypnuto" minimálně 2x, tedy z každého stavu signálu pořídí minimálně dva vzorky. Doba trvání každého stavu signálu je tedy delší než cyklus PLC a tím i perioda vzorkování. Optimální vzorkování je to proto, že stav signálu je spolehlivě zjištěn a přitom je využita maximální možná frekvence signálu.

Chybné vzorkování

Chybné vzorkování je takové, kdy alespoň v jednom případě dojde ke ztrátě informace o skutečném stavu signálu. Tento stav pak vede k chybné funkci celého PLC a takový stav nelze ignorovat. Pravdou je, že s vývojem se zvyšuje výkon CPU i zrychluje taktovací frekvence, tedy tím se za normálního stavu zvyšuje četnost vzorkování.

Občasné výpadky signálu

Obrázek 2
Občasné výpadky signálu.
(svislé přerušované čáry označují okamžiky vzorkování, číslice u hrany signálu určují skutečný počet impulsů signálu, číslice pod časovou osou zobrazují zaznamenaný počet impulsů)

K občasným výpadkům signálu (viz obrázek 2) v PLC oproti reálnému stavu dochází v případě, kdy se doba trvání signálu ve stavu "zapnut" nebo "vypnuto" blíží nebo je o málo kratší než doba cyklu PLC, tedy perioda vzorkování stavu signálu. V konkrétním případě na obrázku dojde ke ztrátě informace u třetího impulsu, protože systém mezi stavem "zapnuto" u druhého a třetího impulsu signálu nezaznamenal vzorek signálu "vypnuto" mezi těmito impulsy. Ze podobného důvodu není zaznamenán pátý impuls, protože systém mezi čtvrtým a šestým impulsem nezaznamenal vzorek signálu "zapnuto".

Trvalé výpadky signálu

Obrázek 3
Trvalé výpadky signálu.
(svislé přerušované čáry označují okamžiky vzorkování, číslice u hrany signálu určují skutečný počet impulsů signálu, číslice pod časovou osou zobrazují zaznamenaný počet impulsů)

K trvalým výpadkům signálu (viz obrázek 3) v PLC oproti reálnému stavu dochází v případě, kdy doba trvání stavu signálu "zapnuto" nebo "vypnuto" je výrazně menší, než doba cyklu PLC, tedy perioda vzorkování stavu signálu. Oproti předchozímu průběhu signálu, kdy je možno vhodným programovým algoritmem odhadnout stav signálu (nikoliv však pro počítání impulsů), v konkrétním případě je převážná část stavu signálu systémem zcela ignorována.

Občasné výpadky signálu vlivem periody vzorkování.

Obrázek 4
Občasné výpadky signálu (dolní záznam) vlivem změny periody vzorkování.
(svislé přerušované čáry označují okamžiky vzorkování, číslice u hrany signálu určují skutečný počet impulsů signálu, číslice pod časovou osou zobrazují zaznamenaný počet impulsů)

Perioda vzorkování, stejně jako cyklus PLC není konstantní a je ovlivněna vytížením CPU, které je zpravidla proměnné. Podle aktuální situace může CPU zpracovávat složitější programové sekvence, náročnější na dobu zpracování. 

Příklad takového stavu je znázorněn na obrázku 4. Tento příklad je odvozen z obrázku č. 3. V horní části obrázku probíhá vzorkování (neoptimální, na hranici použitelnosti), kdy se zdá být vše v pořádku ale, pokud dojde k časovému posunutí okamžiků vzorkování (vlivem vytížení CPU) k chybám zaznamenaných impulsů, v podstatě k rozpadu možnosti sledování signálu. Výsledek je patrný ze změny počtu zaznamenaných impulsů. Extrémním případem by pak byla taková změna periody vzorkování, kdy by došlo ke ztrátě informace o stavu signálu původně vzorkovaného podle obrázku 1.

Poznámka
Se vzorkováním úzce souvisí i reakční doba PLC.

PLC-AUTOMATIZACE - PLC - VZORKOVÁNÍ SIGNÁLU
 
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.