АЦП, но, в отличие от обычных аналоговых входов, преобразование полученных от АЦП целочисленных значений в градусы Цельсия производится программой пересчета таблицы. В этом случае в табличной ячейке состояния входа будет записана температура в градусах Цельсия, а не целочисленное значение с АЦП. Подключение температурных датчиков к обычным аналоговым входам потребует либо дополнительной обработки значений в табличной программе, либо использования в расчетах целочисленных значений от аналого-цифрового преобразователя, по которым быстро определить реальное значение температуры достаточно сложно. При любом из этих решений табличная программа потеряет прозрачность, что, в свою очередь, усложнит дальнейшее обслуживание и ремонт оборудования. Использование простых аналоговых входов для измерения температуры — это возможное, но не лучшее решение.

При необходимости контролировать пороговые значения температуры наиболее простым способом будет использование дискретных датчиков, настроенных на определенную температуру. В отличие от тепловых реле с биметаллической пластиной и гистерезисом в 7 °C и более, датчики температуры имеют гистерезис около 1 °C. Для их подключения используются обычные дискретные входы контроллера. Чтобы однозначно зафиксировать превышение порогового значения, можно добавить таймер с задержкой на включение. Если датчик будет находиться во включенном состоянии больше установленного времени, то результат запишется в активные ячейки.

Пример программы, включающей вентилятор охлаждения при срабатывании дискретного температурного датчика, показан в таблице «а» на рис. 60. В момент срабатывания датчика температуры начинается отсчет времени таймеров TON в строке 2 и TOF в строке 3. Если датчик температуры остается включенным больше 5 секунд, то включается вентилятор охлаждения. Если работающий в течение 20 секунд вентилятор не смог понизить температуру, то выходной сигнал «разрешение работы» переходит в ноль. Для того чтобы вентилятор не выключался сразу же после отключения датчика температуры, а продолжал работать еще некоторое время, можно использовать триггерные ячейки. Такой вариант программы показан в таблице «б» на рис. 60. В этом случае управление вентилятором осуществляется ячейками «S» и «R». При срабатывании датчика температуры, как и в предыдущем случае, начинается отсчет времени таймеров. Через 5 секунд при включенном датчике активная триггерная ячейка «S» в строке 2 запускает вентилятор охлаждения. Если в предыдущем случае при выключении реле температуры вентилятор отключался сразу, то здесь после отключения реле вентилятор будет работать еще 15 секунд. Такая задержка будет сформирована таймером TON в строке 4 (рис. 60, «б»).

Рис. 60. Программа управления вентилятором охлаждения:

а) управление с помощью логических ячеек; б) управление с помощью триггерных ячеек

Пример использования простых аналоговых входов для измерения температуры показан на рис. 61. Независимо от типа аналогового датчика измеряемая температура может быть преобразована в электрический сигнал, напряжение которого будет функцией от температуры, измеряемой датчиком. Напряжение с датчика температуры поступает на аналоговый вход контроллера. Аналого-цифровой преобразователь, подключенный к этому входу, преобразует измеряемое напряжение в целочисленное значение, разрядность которого будет определяться разрядностью АЦП. К примеру, если разрядность АЦП — 12 бит, то минимальное получаемое значение будет ноль, а максимальное — 4095. Опытным путем или с помощью таблиц и вычислений мы можем найти, какие значения, получаемые с АЦП, соответствуют интересующим нас температурам.

Рис. 61. Программа контроля температуры с подключением датчиков к простым аналоговым входам

Рассмотрим пример, приведенный на рис. 61, в котором при температуре выше 30,5 °C (измеряется датчиком) должен включиться вентилятор, а при температуре ниже 15,2 °C должен включиться подогрев. Опытным путем составляем таблицу зависимости цифрового значения, получаемого с АЦП, от измеряемой температуры. Пока нас интересуют два цифровых значения, которые соответствуют 15 °C и 30 °C. Допустим, это 1693 и 2091. Используя операции сравнения, включаем либо подогрев, либо вентиляцию.

Программа проста, понятна и не требует специальных входов для измерения температуры. Но при эксплуатации, настройке или ремонте оборудования довольно сложно интерпретировать такие показания датчика температуры. На рис. 61 полученное с АЦП значение равно 1569. Сложно определить, какой температуре оно соответствует. Можно только сделать вывод, что температура ниже 15,2 °C. Реализовать в табличной программе алгоритм пересчета значений с АЦП в температуру в градусах Цельсия нецелесообразно, это усложнит общий алгоритм управления и сделает его трудным для понимания. Поэтому предпочтительнее использовать для измерения температуры специальные аналоговые входы.

На рис. 62 показана программа, в которой сигнал с датчика температуры приходит на аналоговый вход измерения температуры. Теперь вместо значения, получаемого с АЦП, в таблице представлена текущая температура, измеряемая датчиком, в привычных градусах Цельсия. Помимо удобного представления текущей температуры, теперь довольно просто производить настройку граничных значений в градусах.

Рис. 62. Программа контроля температуры с подключением датчиков к входам измерения температуры

4.6. Аналоговый джойстик

Для оперативного ручного управления различными механизмами, имеющими электрические приводы, часто используют качающуюся ручку управления, при смещении которой относительно центрального положения производится какое-либо действие. Наиболее распространенное название таких ручек управления — джойстик. Для того чтобы в зависимости от величины смещения ручки изменялась, например, скорость перемещения управляемого объекта, конструкцией джойстика предусмотрено изменение электрического сигнала на его выходе пропорционально отклонению ручки от центрального положения.

В настоящее время выпускаются джойстики по самым различным технологиям, но мы рассмотрим способ, при котором изменение положения ручки джойстика приводит к изменению напряжения на его выходе. Наиболее простая реализация этого способа заключается в использовании в качестве датчика отклонения переменного резистора, когда отклонение ручки джойстика будет приводить к повороту оси переменного резистора. Если на неподвижные выводы переменного резистора подать опорное напряжение, то с подвижного вывода можно снимать напряжение, которое будет пропорционально углу отклонения. Подав напряжение с выхода джойстика на аналоговый вход контроллера, можно получать цифровое значение, пропорциональное углу отклонения ручки джойстика.

На рис. 63 показан пример программы управления с помощью аналогового джойстика скоростью вращения электрического двигателя, подключенного к преобразователю частоты (ПЧ). Выходное напряжение с джойстика поступает на аналоговый вход контроллера, преобразуется в цифровое значение, которое присваивается переменной с адресом 101. Так как в центральном положении джойстика переменный резистор будет установлен в среднее положение, то напряжение на входе АЦП будет равно примерно половине опорного. По мере отклонения ручки джойстика влево напряжение будет увеличиваться от половины опорного напряжения вплоть до опорного напряжения в крайнем левом положении ручки. При отклонении ручки джойстика вправо напряжение на входе АЦП станет падать и в крайнем правом положении ручки будет равно нолю. Обработка сигнала с джойстика в программе на рис. 63 разделена на несколько блоков.

Рис. 63. Программа управления частотным приводом с помощью