Pytania pomocnicze - ELM.01

PID oznacza regulator proporcjonalno-całkująco-różniczkujący. Składa się z członów P, I oraz D.

Uchyb regulacji to różnica między wartością zadaną a wartością rzeczywistą mierzoną przez czujnik. Regulator działa tak, aby ten uchyb zmniejszyć.

Człon proporcjonalny wytwarza sygnał sterujący proporcjonalny do uchybu. Jego siłę działania określa współczynnik Kp.

Zbyt duże Kp może spowodować gwałtowne reakcje układu, przeregulowanie, oscylacje, a nawet niestabilną pracę regulacji.

Zbyt małe Kp powoduje słabą i powolną reakcję regulatora. Układ może długo dochodzić do wartości zadanej.

Człon całkujący usuwa uchyb ustalony, czyli trwałą różnicę między wartością zadaną a rzeczywistą. Działa na podstawie sumowania uchybu w czasie.

Człon różniczkujący reaguje na szybkość zmian uchybu. Pomaga przewidywać zmiany i może poprawić stabilność układu.

Odpowiedź regulatora PI ma najpierw skok wartości wyjściowej, a następnie liniowe narastanie w czasie. Skok pochodzi od członu P, a narastanie od członu I.

Regulator P daje tylko odpowiedź proporcjonalną do uchybu, czyli skok do stałej wartości. Regulator PI dodatkowo całkuje uchyb, dlatego jego wyjście po skoku dalej narasta.

Człon całkujący sumuje uchyb w czasie. Dzięki temu może doprowadzić do usunięcia uchybu ustalonego.

Pionowy skok jest wynikiem działania członu proporcjonalnego. Reaguje on natychmiast na skokową zmianę sygnału wejściowego.

Narastanie liniowe wynika z działania członu całkującego. Przy stałym uchybie całka z uchybu rośnie proporcjonalnie do czasu.

Regulator P po wymuszeniu skokowym daje skok sygnału wyjściowego do określonej wartości. Następnie wartość ta pozostaje stała.

Regulator I nie daje natychmiastowego skoku. Jego sygnał wyjściowy narasta liniowo od wartości początkowej.

Symbol Pt oznacza platynę, z której wykonany jest element rezystancyjny czujnika. Platyna ma stabilną i przewidywalną zależność rezystancji od temperatury.

Liczba 500 oznacza rezystancję znamionową czujnika równą 500 Ω w temperaturze 0°C.

Czujnik Pt1000 ma rezystancję 1000 Ω w temperaturze 0°C. Analogicznie Pt100 ma 100 Ω, a Pt500 ma 500 Ω.

Rezystancja czujnika Pt500 rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Jest to typowa cecha platynowych czujników rezystancyjnych.

Ponieważ Pt500 jest czujnikiem rezystancyjnym, więc jego podstawową wielkością elektryczną jest rezystancja. Omomierz pozwala sprawdzić, czy wartość rezystancji jest zbliżona do oczekiwanej.

Wskazanie 0 Ω może świadczyć o zwarciu w czujniku lub przewodach pomiarowych. Sprawny Pt500 w temperaturze 0°C powinien mieć około 500 Ω.

Bardzo duża lub nieskończona rezystancja może oznaczać przerwę w obwodzie, uszkodzenie czujnika albo przerwany przewód pomiarowy.

Ex-OR daje stan 1 na wyjściu tylko wtedy, gdy dokładnie jedno z dwóch wejść ma stan 1. Gdy oba wejścia są takie same, wyjście ma stan 0.

Najczęściej występują dwie równoległe gałęzie: w jednej wejście A jest jako styk NO, a B jako NC, w drugiej odwrotnie. Taki układ odpowiada zapisowi A·NOT B + NOT A·B.

OR daje 1, gdy aktywne jest co najmniej jedno wejście, także wtedy, gdy oba są aktywne. XOR daje 1 tylko wtedy, gdy aktywne jest jedno wejście, ale nie oba.

XOR daje 1, gdy wejścia są różne. XNOR daje 1, gdy wejścia są takie same.

Styk NC przewodzi wtedy, gdy przypisany sygnał ma stan 0. W logice PLC odpowiada negacji sygnału, czyli NOT.

Każda gałąź opisuje jeden przypadek, w którym wyjście ma być aktywne: A=1 i B=0 albo A=0 i B=1. Połączenie równoległe sumuje te warunki logicznie jako OR.

Najprościej utworzyć tabelę prawdy i przeanalizować wszystkie kombinacje stanów wejść. Dla każdego przypadku należy sprawdzić, czy istnieje droga przewodzenia do cewki wyjściowej.

Licznik CTD zlicza impulsy w dół. Po załadowaniu wartości początkowej każdy impuls na wejściu CD zmniejsza bieżącą wartość CV o 1.

Wejście LD ładuje do licznika wartość zadaną PV. Dzięki temu licznik rozpoczyna odliczanie od określonej wartości.

CV to aktualna, bieżąca wartość licznika. W liczniku CTD zmniejsza się ona po kolejnych impulsach zliczających.

Wyjście Q aktywuje się zwykle wtedy, gdy licznik odliczy do zera. Oznacza to zakończenie zadanej liczby impulsów.

CTD zlicza impulsy w dół, czyli zmniejsza CV. CTU zlicza impulsy w górę, czyli zwiększa CV.

W liczniku zmiana wyjścia zależy od liczby impulsów, a wartość CV zmienia się skokowo. W timerze działanie zależy od upływu czasu po zmianie stanu wejścia.

Na diagramie widać wartość CV zmniejszaną kolejnymi impulsami CD oraz ładowanie wartości przez LD. Timery TON i TOF pokazują opóźnienia czasowe, a nie odliczanie impulsów.

TON opóźnia załączenie wyjścia. Po pojawieniu się sygnału wejściowego odmierza zadany czas, a dopiero po jego upływie ustawia wyjście.

Wejście zmienia stan na 1 wcześniej, a wyjście przechodzi na 1 dopiero po określonym opóźnieniu. Po zaniku wejścia wyjście wyłącza się od razu.

TON opóźnia załączenie wyjścia, natomiast TOF opóźnia jego wyłączenie. W TOF wyjście jest aktywne od razu po załączeniu wejścia.

TON utrzymuje wyjście tak długo, jak aktywne jest wejście po upływie opóźnienia. TP generuje impuls o zadanym czasie, niezależnie od dalszego trwania sygnału wejściowego.

TON zeruje odmierzony czas po zaniku sygnału wejściowego. TONR jest timerem z podtrzymaniem, więc zapamiętuje odmierzony czas do momentu resetu.

Wyjście nie zostanie załączone, a odmierzony czas zostanie wyzerowany. Timer rozpocznie odmierzanie od początku przy kolejnym załączeniu wejścia.

TON stosuje się np. do opóźnionego załączenia silnika, lampy sygnalizacyjnej, zaworu lub kolejnego etapu sekwencji technologicznej.

SFC oznacza Sequential Function Chart, czyli sekwencyjny schemat funkcjonalny. Jest to graficzny sposób opisu kolejnych stanów i przejść programu sterownika PLC.

Sieć SFC składa się głównie z kroków, przejść oraz warunków przejść. Kroki opisują stany lub działania, a przejścia decydują o zmianie aktywnego kroku.

Początek sekwencji współbieżnej oznacza się przejściem z warunkiem, po którym występuje podwójna pozioma linia rozdzielająca przebieg na kilka równoległych gałęzi.

Po spełnieniu warunku aktywowane są jednocześnie wszystkie kroki znajdujące się w gałęziach za podwójną linią.

W sekwencji współbieżnej uruchamia się kilka gałęzi równocześnie. W sekwencji alternatywnej wybierana jest tylko jedna gałąź, zależnie od spełnionego warunku.

Podwójna pozioma linia oznacza rozdzielenie lub połączenie gałęzi współbieżnych. Jest charakterystycznym symbolem pracy równoległej w SFC.

Warunek przed podwójną linią decyduje o jednoczesnym uruchomieniu wszystkich gałęzi. Gdyby warunki były osobne dla gałęzi, oznaczałoby to inny typ struktury, np. wybór lub niepoprawny zapis.

Bramka AND daje stan `1` na wyjściu tylko wtedy, gdy wszystkie jej wejścia mają stan `1`. Jeśli choć jedno wejście ma `0`, wyjście powinno być `0`.

Bramka OR daje stan `1`, gdy przynajmniej jedno wejście ma stan `1`. Stan `0` pojawia się na wyjściu tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia mają `0`.

Bramka NOT odwraca stan logiczny. Dla wejścia `1` daje wyjście `0`, a dla wejścia `0` daje wyjście `1`.

Bramka NAND jest odwrotnością bramki AND. Jej wyjście ma stan `0` tylko wtedy, gdy wszystkie wejścia mają stan `1`; w pozostałych przypadkach daje `1`.

Należy sprawdzić po kolei wejścia i wyjście każdej bramki. Jeśli stan wyjścia nie zgadza się z tabelą prawdy danej bramki, ta bramka jest uszkodzona lub błędnie opisana.

Do bramki AND doprowadzono stany `1` i `0`, więc jej wyjście powinno mieć stan `0`. Na rysunku podano jednak stan `1`, co wskazuje na uszkodzenie tej bramki.

Kółko oznacza negację, czyli odwrócenie stanu logicznego. Na przykład kółko na wyjściu bramki AND oznacza bramkę NAND.

Funkcja SUB służy do odejmowania jednej wartości od drugiej. Wynikiem jej działania jest różnica, np. A - B.

ADD wykonuje dodawanie. Używa się jej, gdy w programie trzeba zsumować dwie lub więcej wartości.

MUL wykonuje mnożenie, a DIV wykonuje dzielenie. Są to podstawowe funkcje arytmetyczne dostępne w sterownikach PLC.

Odejmowanie stosuje się np. do obliczania różnicy między wartością zadaną a rzeczywistą, czyli uchybu regulacji. Może być też użyte do porównywania poziomów, temperatur lub liczników.

Wiele sterowników i środowisk programistycznych używa angielskich nazw instrukcji. Znajomość skrótów takich jak ADD, SUB, MUL i DIV ułatwia czytanie programów oraz rozwiązywanie zadań egzaminacyjnych.

Tak. W języku LD funkcje arytmetyczne często występują jako bloki funkcyjne wstawiane do programu sterownika.

Najczęściej po złączu D-Sub 9-pin oraz opisach pinów takich jak RxD, TxD, GND, RTS i CTS. Są to typowe sygnały komunikacji szeregowej RS-232.

RxD służy do odbioru danych, a TxD do nadawania danych. Przy łączeniu dwóch urządzeń zwykle TxD jednego urządzenia łączy się z RxD drugiego.

GND jest masą sygnałową i stanowi punkt odniesienia dla przesyłanych sygnałów. Bez wspólnej masy komunikacja może być niestabilna lub niemożliwa.

RS-232 to standard komunikacji szeregowej, często realizowany przez złącze DB-9. RJ-45 to typ złącza używany najczęściej w sieciach Ethernet.

RS-232 jest starszym interfejsem szeregowym stosowanym często w urządzeniach przemysłowych i serwisowych. USB jest nowszym, uniwersalnym interfejsem komputerowym z inną budową złącza i protokołem komunikacji.

Jest prosty, dobrze znany i nadal obsługiwany przez wiele urządzeń przemysłowych. Często wykorzystuje się go do konfiguracji, diagnostyki lub komunikacji z prostymi urządzeniami peryferyjnymi.