فرض کنید کارت آنالوگ ورودی۱۲ بیتی فوق سیگنال الکتریکی ولتاژی ۰ الی ۱۰ ولت را دریافت کند، حد تفکیک به روش زیر محاسبه می‏شود:
پس داریم
یعنی حداقل تغییر قابل تشخیص توسط کارت فوق ۲٫۴۴mV است و کارت تغییرات کمتر از آن را تشخیص نمی‏دهد. ماژول معرفی شده فوق قابلیت تنظیم شدن روی سیگنال­های ولتاژ، جریان دو سیمه، جریان چهار سیمه و ترموکوپل به صورت سخت­افزاری را دارد و هر دو کانال آن با هم روی یک سیگنال تنظیم می­شوند که نمی­ توان آن­ها را جداگانه تنظیم کرد. بنابراین باید در تنظیمات سخت افزاری علاوه بر مشخص کردن نوع کارت مورد استفاده نوع سیگنال را نیز تعیین کرد. در این فرایند آنچه که از ترانسمیترهای دما و سطح به کارت آنالوگ ارسال می­ شود، یک سیگنال جریانی است و پس از تبدیل به داده ۱۲ بیتی که اصطلاحا به آن آنالوگ خام گویند، به CPU ارسال می‏شود. این مقدار آنالوگ خام بر اساس تعداد بیت­های کارت آنالوگ (در اینجا ۱۲ بیت) بین ۰ تا ۲۷۶۴۸ تغییر می‏کند که فاقد مفهوم است. بنابرین پس از مقیاس‏بندی در برنامه استفاده می‏شود. این مقیاس‏بندی می‏تواند توسط توابع آماده در Step7 صورت گیرد یا از طریق توابعی که خودمان بر حسب نیاز تعریف می­کنیم، که در فصول آینده به آن اشاره خواهیم کرد.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۶-۶-۱-۳- ماژول آنالوگ خروجی
سیگنال­های آنالوگ خروجی از سیگنال­های پرکاربرد به ویژه در کنترل فرایند هستند. این سیگنال­ها به صورت جریانی یا ولتاژی هستند که همانند سیگنال­های آنالوگ ورودی علاوه افزودن کارت روی Rack، نوع سیگنال نیز (ولتاژ یا جریان) باید به هنگلم تنظیمات سخت­افزاری مشخص شود.
کارت آنالوگ خروجی استفاده شده در آزمایشگاه از نوع-۱۲ بیتی با شماره مشخصه ۶ES7 332-5HB01-0AB0 می­باشد. پس از آن که پردازش اطلاعات در CPU به پایان رسید، داده­ی دیجیتال به سیگنال آنالوگ تبدیل می­ شود و به کارت خروجی فرستاده می­ شود، البته مقادیر ماژول آنالوگ خروجی باید برای PLC قابل فهم باشد، در واقع داده ­های scale شده باید به مقادیر آنالوگ خام در بازه ۰ تا ۲۷۶۴۸ تبدیل شوند.
۶-۶-۱-۴- کارت شبکه
کارت CP استفاده شده در این فرایند از نوع CP 343-1 می­باشد. از این کارت می­توان برای ارتباطات تحت شبکه استفاده کرد.

• • 1. 1. سایر اجزای سخت‏افزاری فرایند مورد مطالعه

۶-۷-۱- شیر برقی
شیرهای برقی که در مسیر پمپ های رفت و برگشت آب قرار گرفته اند، از نوع Airtac 2PV250E می‏باشند.
شکل ۶-۱۱٫ شیر یرقی Valve 2pv250E.
۶-۷-۲- سنسور دما از نوع RTD
RTD یا Resistance Temperature Detector یکی از سنسورهای پرکاربرد در اندازه‏گیری دما هستند. اصول اندازه ­گیری در آن­ها بر اساس تغییرات مقاومت ناشی از تغییر دماست. در رابطه زیر میزان تغییر مقاومت با مقدار دما نشان داده شده است که دارای یک رابطه نسبتا مستقیم است.
شکل ۶-۱۲٫ سنسور PT100.
در این رابطه مقدار مقاومت در صفر درجه سانتیگراد و a ضریبی است که به جنس مقاومت بستگی دارد. جنس مقاومت می ­تواند مس، پلاتین، تنگستن یا نیکل باشد که هر کدام در بازه خاصی کاربرد دارند.
اتصال RTD به کارت آنالوگ می ­تواند دو سیمه یا سه­سیمه یا چهار سیمه باشد. دو سیمه فقط برای مسافت­های خیلی کم به کار می‏رود زیرا مقارمت سیم در اندازه ­گیری نیز دیده می­ شود. در نوع سه سیمه خطا وجود دارد ولی از دو سیمه کمتر است زیرا اهم یک مسیر در اندازه ­گیری دیده می­ شود. اگر این خطا از نظر کاربر قابل قبول باشد می­توان آن را اجرا نمود. نوع چهار سیمه برای اندازه ­گیری­های دقیق به کار می­رود. یک منبع جریان ثابت بین دو سر مقاومت RTD قرار می­گیرد و اندازه ­گیری ولتاژ در دو سر دیگر صورت می­گیرد. به علت اینکه از مسیر اندازه ­گیری ولتاژ جریان نمی­گذرد، ولتاژ اندازه ­گیری شده در دو سر مقاومت RTD است. پس در اندازه گیری مقاومت سیم­ها دیده نمی­شوند.
PT100 یکی از اعضای خانواده RTD است که بسیار پرکاربرد و معروف می­باشد. در آزمایشگاه از این نوع استفاده شده است که در دمای صفر درجه مقاومتی برابر با ۱۰۰ اهم دارد و تغییرات آن نسبتا خطی است.
برای اتصال این سنسور به کارت آنالوگ از نوع دو سیمه استفاده شده است. همانطور که در شکل ۶-۱۳ مشخص است، ابتدا توسط کارت جریان مشخصی به PT100 اعمال شده و سپس افت ولتاژ به وجود آمده در PT100 اندازه ­گیری می­ شود. با تقسیم ولتاژ اندازه ­گیری شده بر جریان اعمالی، میزان مقاومت آن به دست می ­آید.
شکل ۶-۱۳٫ نحوه اتصال PT100 به کارت آنالوگ [۶۴].
۶-۷-۳- سنسور فشار
از سنسور فشار برای تعیین سطح مایع درون مخزن اول استفاده می‏شود. این سنسور از نوع BCT110 می­باشد و بازه کاری آن ۰ تا ۱۰۰ میلی بار می­باشد. شکل ۷-۹ این سنسور و نحوه اتصال آن به کارت آنالوگ را نشان می­دهد.
شکل ۶-۱۴٫ سنسور BCT110 و نحوه اتصال آن به کارت آنالوگ [۶۵].

• • 1. 1. نرم‏افزار سیستم و زبان برنامه‏نویسی

همان­طور که در فصل دوم اشاره شد زبان برنامه نویسی ST که از دیگر زبان­های برنامه نویسی PLC ها جدید تر است، یک زبان سطح بالا شبیه C و پاسکال است و کاربردی عالی به ویژه در الگوریتم­های پیچیده ریاضی دارد. یادگیری این زبان برنامه­نویسی با توجه به شبیه بودن آن به زبان پاسکال برای اشخاص ناآشنا زمان­گیر و پرخطا است [۶۶]. یک روش جدید در سال ۲۰۱۱ ارائه شده است که می­توان با برنامه نویسی خاص و ساده با بهره گرفتن از بلاک­های ساده Simulink در نرم افزار MATLAB یک سری زیر سیستم ساخت و با تبدیلات خاصی آن را به کد نوشتاری برای بسیاری از PLC ها تبدیل نمود. این شیوه برای پیاده­سازی الگوریتم­های پیچیده کنترلی و ریاضی تا حدی برای صنایع بسیار مفید خواهد بود. از طریق این روش برنامه­نویسی، که نوشتن کد آن در PLC زمان­بر است و ممکن است به چندین ماه برنامه­نویسی نیاز داشته باشد را در مدت بسیار کوتاه­تری با دقت بیشتر در Simulink می­توان طراحی نمود. از طریق این روش خطاهای ناشی از برنامه نویسی های پیچیده کاهش می­یابد. همچنین کسانی که آشنایی کافی با نرم­افزار MATLAB و Simulink را دارند بدون آشنایی با زبان پاسکال یا ST می­توانند برای PLC ها برنامه نویسی خاص و بهینه داشته باشند. البته محدودیت­هایی در این روش وجود دارد، از جمله این که تنها از بلاک­های بسیار ساده و حالت گسسته زمانی در Simulnik می­توان استفاده کرد. در نتیجه الگوریتم­های طراحی شده باید تا حد معقولی ساده و قابلیت تبدیل شدن به ST را داشته باشند. در این پایان نامه نیز برای پیاده­سازی روش­های کنترلی پیشرفته، بسیاری از توابع و زیر تابع­ها از همین روش ساخته شده ­اند که نه تنها در کاهش زمان پیاده­سازی بلکه در کاهش خطای کدنویسی نیز بسیار تاثیرگذار بوده است. شکل زیر روند طراحی توابع مورد نیاز برای پیاده­سازی روی PLC را نشان می­دهد.
شکل ۶-۱۵٫ روند طراحی توابع مورد نیاز برای پیاده‏سازی روی PLC.

• • 1. 1. طراحی موج PWM برای اعمال به هیتر