Jste zde

TEST - PLC s HMI panelem IDEC FT1A Touch - 4. díl - nastavení vstupů

Antonín Vojáček, 14. Říjen 2015 - 0:00

Ve 4. pokračování seriálu o kompaktním HMI-PLC IDEC FT1A Touch se prakticky podíváme na použití a nastavení vstupů, které jsou zde k dispozici. Nejde jen o dvoustavové (binární) vstupy, ale také o ty analogové.

Po prvních třech dílech věnované popisu hardwaru (1. díl), popisu programovacích možností (2. díl) a Modbus-TCP komunikaci (3.díl), se dnes blíže zaměřím a vstupy kombinovaného PLC s HMI IDEC FT1A Touch, hlavně z pohledu nastavení a programového využití. Konkrétně vše bude opět jako v předchozích dílech demonstrováno na typu IDEC FT1A-C14SA-W.

Vstupy u IDEC FT1A-C14SA-W

Z pohledu elektrických vstupů jsou k dispozici:

Až 8x dvoustavový vstup 24 VDC (z toho až 4 vstupy lze použít jako rychlé čítací dvoustavové vstupy 10 kHz - např. pro enkodéry),
2x analogový vstup (nastavitelný jako napěťové 0-10V nebo proudové 4-20 mA).

Vstupy označené jako I0 až I5 a případně i I6 a I7 jsou použitelné jako klasické pomalé dvoustavové vstupy, kdy přečtení jejich stavu se provádí vždy jen 1x v každém cyklu vykonávání smyčky programu PLC části, tedy v řádu jednotek nebo několika desítek milisekund (dle velikosti a náročnosti programu na procesor). Jde tak o vzorkovací frekvence v řádu cca 500 až 50 Hz. To je klíčová informace pro rozhodnutí, zda využít tento základní pomalý režim vstupů nebo zvolit režim rychlých binárních/pulzních vstupů. Zde je možné až 4 vstupy použít jako rychlé čítací dvoustavové vstupy pro frekvence až do 10 kHz, tedy pro periody či pulsy délky již od 0,1 ms. Jsou jedy vhodné jak pro rotační i lineární inkrementální enkodéry, tak i "sběr" velmi krátkých pulsů, které se sice například vyskytují v počtu jen několik za sekundu (tedy frekvence je v řádu stovek hertzů), ale délka samotného pulsu je velmi krátká (do 10 ms) a tedy pomalý režim vstupů by je nemusel zaregistrovat. Rychlý čítací nebo záchytný (catch) režim vstupů totiž pracuje mimo hlavní smyčku/cyklus programu a využívá režim přerušení, kdy se neustále monitoru změna stavu napětí na vstupu a při její detekci se na chvilku "přeruší" vykonávání chodu hlavního programu, aby se obsloužila reakce na tuto změnu.

Vstupy označené jako I6 a I7 lze provozovat jak dvoustavové vstupy, tak také jako dva nezávislé analogové vstupy pro snímání spojité hodnoty napětí v rozsahu 0-10 V nebo proud v rozsahu 4-20 mA. Nezávislé zde znamená, že každý vstup je reprezentován vlastní dvojicích šroubovacích svorek + a - a lze je tedy provozovat nezávisle na sobě, například jeden vstup nastavit na napětí a druhý na proud. To nebývá v této oblasti levných PLC vždy obvyklé. Zde však, stejně jako u pomalých dvoustavových vstupů platí, že hodnota napětí či proudu je měřena jen 1x za cyklus programu, takže maximální frekvence analogového signálu musí být dle vzorkovacího teorému nanejvýš 50 Hz při uvažování prováděcího cyklu programu do 10 ms.

Základní použití (čtení, zápis) dvoustavových vstupů I0 až I7 při volání z vizualizace HMI panelu (tlačítko).

Programové nastavení vstupů

Každý dvoustavový vstup I0 až I5 lze nastavit v okně "Function Area Settings" konfiguračního a programovacího PC softwaru programu Automation Organizer (WindO/I-NV3). Konkrétně po přepnutí do programovací sekce PLC (kliknutím na položku "Control function") a dále kliknutím na položku "Configuration->Input&Output Configuration". Zde lze nastavit pracovní režim každého dvoustavového vstupu v položkách "Special Inputs" a pak jeho úroveň filtrace v položce "Input Filters".

U kombinovaných vstupů I6 a I7, které též mohou pracovat jako analogové, je situace trošku odlišná. Ty lze ve dvoustavovém režimu využít jen čistě jako zcela základní pomalé dvoustavové vstupy.

Pracovní režim "Special Inputs" vstupů I0 až I5 lze navolit jako:

"Normal" pro standardní "pomalé" čtení logického stavu 1 nebo 0 v rámci cyklu oběhu programu,
"Single-phase High-speed Counter (u vstupů I2 až I5) nebo i "Dual-phase High-speed Counter" (vstupy I0-I1) pro rychlé čítání počtu pulsů jednokanálového nebo dvoukanálového enkodéru,
"Catch Input" pro okamžité zachycení změny stavu hned změně stavu na jednotlivém vstupu I2 až I5,
"Interrupt Input" pro funkci přepnutí standardního běhu programu do vykonávání podprogramu tzv. přerušení vždy, když se na daném vstupu změní stav,
"Frequency Measurement" pro přesné měření aktuální frekvence pulsů na zvoleném vstupu (například užitečné pro přímé měření frekvence/rychlosti otáčení rotačního inkrementálního enkodéru).

Volitelná nabídka pro dvoustavové binární vstupy I2 až I5. Vstupy I0 a I1 mohou být "Normal" nebo pak pro "Two-phase High-speed Counter".

Položky nastavená filtrace "Input Filters" slouží k eliminaci reakce na krátké pulsy, například při sledování stisku mechanických tlačítek, kdy vlivem nedokonalého sepnutí kontaktů nebo chvěním ruky, která tlačítko tiskne, mohou vznikat i krátké "záchvějové pulsy", které mohou být vyhodnoceny jako vícenásobný stisk.

Možnosti nastavení filtrace vstupů I0 až I7.

Programová obsluha dvoustavových vstupů

V režimu "Normal" se standardně v programu přistupuje k aktuálnímu stavu vstupu voláním jeho binární proměnné I0 až I5, například v příkazu MOV lze aktuální stav vstupů I0 až I5 (případně také I6 i I7) překopírovat do vnitřní binární paměťové proměnné M0 až M1277.

V režimu "Single-phase High-speed Counter" nebo "Dual-phase High-speed Counter" se v přednastavených datových registrech D počítají rychlé pulsy přicházející na zvolený vstup nebo vstupy a průběžně porovnávají s cílovými 32bitovými hodnotami též uloženými v dalších předdefinovaných datových registrech (zvolit lze libovolné registry D0000 až D1999). V případě dosažení cílové hodnoty se dle nastavení buď aktivuje zvolený spínaný výstup Q1 až Q3 nebo vykoná zvolená část programu definovaná návěštím. Dle dalšího nastavení se pak buď pokračuje k další následující cílové hodnotě umístěné v dalším nadefinovaném D registru nebo se provede reset aktuálního čítače na nulovou nebo předdefinovanou počáteční hodnotu a děj se opakuje. Nastavit lze 1 až 6 po sobě následujících cílových nasčítaných hodnot. Možnosti nastavení jsou poměrně rozsáhlé a provádí se v dalším speciálním nastavovacím okně pouze pro tento režim. V některém dalším díle plánuji se k možnostem tohoto režimu vrátit na praktické ukázce s dvoukanálovým enkodérem.

V režimu "Catch Input" se průběžně monitoruje moment změny stavu na zvoleném vstupu a pokud je změna zaregistrována, tak je po dobu následujícího cyklu programu "nahozen" stav speciálního registru M8091 (pro vstup I2) až M8095 (pro vstup I5).

V režimu "Interrupt Input" se průběžně monitoruje moment změny stavu na zvoleném vstupu, a pokud je změna zaregistrována, je běh programu "přesměrován" na část programu s návěštím uloženým v registru D8033 (pro vstup I2) až D8038 (pro vstup I5).

V režimu "Frequency Measurement" se průběžně periodicky počítá aktuální hodnota frekvence vstupních pulsů a ukládá do speciálních registrů D8056 (pro vstup I2) až D8041 (pro vstup I5), odkud je možné je například příkazem MOV překopírovat do standardních registrů D0000 až D1999 pro další výpočty či zobrazení.

Programové nastavení a obsluha analogových vstupů

V nastavovacím okně "Configuration->Input&Output Configuration" se definuje v položce "Analog/Digital Inputs" zda vstupy I6 a I7 budou pracovat jako standardní dvoustavové nebo jako analogové vstupy. V druhém případě lze vybrat rozsah 0 - 10 V nebo 4 - 20 mA a nastavit filtraci průměrováním hodnoty přes počet programových cyklů. Samozřejmě čím větší číslo zde bude zvoleno, tím hodnota bude stabilnější, ale také pomalejší bude reakce na změnu. 10bitová hodnota (rozsah čísel 0 až 1000) reprezentující úroveň napětí či proudu na analogovém vstupu se automaticky ukládá / updatuje ve speciálních vnitřních registrech D8040 (pro vstup I6) a D8041 (pro vstup I7). Odtud je lze dále libovolně používat ve výpočetech či zobrazeních na displeji HMI panelu nebo kopírovat do dalších datových registrů D0000 až D1999.

Volba typu analogového vstupu I6 a I7.

Speciální registry D8040 a D8041 pro čtení hodnoty obou analogových vstupů.

Závěr

Nastavení a použití vstupů u řídící jednotky IDEC FT1A Touch je díky plnému "klikacímu" nastavení všech parametrů dobře přehledné a jednoduché. Pouze je nutné si vždy najít v pdf manuálu či nápovědě (helpu) programu Automation Organizer najít informace, jaké speciální vnitřní registry M80xx a D80xx jsou pro danou funkci využívány. "Help" programu ipdf manuál, který se s programem nainstaluje, je ovšem v tomto směru také dobře přehledný.

V příštím díle se podobně jako dnes podíváme na možnosti a použití spínaných a analogových výstupů řídící jednotky IDEC FT1A Touch.