SPS-Analogwertverarbeitung
In einem Produktionsprozess gibt es eine Vielzahl von physikalischen Größen (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit, Drehzahl, Viskosität, usw.). Diese sogenannten Analoge Signale müssen von der SPS verarbeitet werden. Die folgende Abbildung zeigt die analoge Signalverarbeitung in einer SPS:
SPS – Analogverarbeitung – Signale und Baugruppen
Begriffe:
| Sensor | Sensorelemente werden auch als „Wandler“ genannt, weil sie eine physikalische Größe (meistens eine mechanische Größe) in ein elektrisches Signal wie Strom, Spannung oder elektrischen Widerstand umwandeln. |
| ADU | Bevor die analogen Werte von der CPU verarbeitet werden können, müssen sie in eine digitale Form umgewandelt werden. Dies erfolgt durch den ADU (Analog-Digital Umformer) als Modul innerhalb des analogen Eingangsmoduls. |
| Eingang/ Ausgangs- Cache | Das Ergebnis der Konvertierung wird in einem Cache gespeichert und bleibt dort abgreifbar, bis es durch einen neuen Wert überschrieben wird. Der gewandelte Analogwert kann mit dem Befehl Load „L PEW ...“ gelesen werden. |
| Analogausgang | Mit der Transferanweisung „T PQW ...“ wird der vom Anwenderprogramm benutzte Analogwert an den Analogausgang gesendet, wo ein DAU (Analog-Digital Umformer) -Baustein den Wert in ein normiertes analoges Normsignale umwandelt. |
Funktionsweise eines ADU`s (Analog-Digital-Umformer):
Analoge Signale müssen in digitale Informationen umgewandelt werden, bevor sie von der SPS verarbeitet werden können. Das Modul, das die Analog-Digital-Wandlung durchführt, wird als ADC (Analog-Digital-Wandler) bezeichnet.
Das bedeutet, dass z. B. die Spannung von 10 V in einer Reihe von Bits als binäre Information gespeichert wird. Je mehr Binärziffern zur Verfügung stehen, desto besser ist die Auflösung.
Arbeitsweise eines Analog-Digital-Umformers
Wenn also z.B. für den Spannungsbereich von 0 ... 10 V nur 2 Bits zur Verfügung stehen, kann ein Spannungsbereich in vier separate Bereiche aufgeteilt werden: 0 ... 2.5 / 2.5 ... 5/5 ... 7.5 / 7.5 ... 10V. Die Auflösung kann mit der folgenden Gleichung bestimmt werden:
Auflösung = Messbereich (n = Anzahl der Bits)
. 2n
Soll noch zwischen negativen und positiven Spannungsbereich unterschieden werden, so muss ein Bit für das Vorzeichen der Spannung reserviert werden. Die Gleichung ändert sich zu:
Auflösung = Messbereich (n = Anzahl der Bits)
. 2n - 1
Die Analogwerte werden vom Eingangsmodul eingelesen und als Information im Format „WORD“, also 16 Bit, an die CPU gesendet. Die Anweisungen zum Zugriff auf diese Daten lauten wie folgt:
L PIW xxx // load process-input WORD into the PLC (Load Process Input Word)
T PQW xxx // transfer process-output WORD to the Analog output module (Transfer Process Input Word)
SPS - Analogverarbeitung - L PEW
- 0:00 Einführung Analogverarbeitung mit SPS
- 0:28 SPS und Signalverlauf
- 0:52 Analog-Digital-Wandler ADC
- 1:40 Was ist Skalierung?
- 2:31 Analoge Sensoren