Preview

Аэрокосмический научный журнал

Расширенный поиск

Вычисление производной аналогового сигнала в программируемом логическом контроллере

https://doi.org/10.7463/aersp.0416.0847260

Полный текст:

Аннотация

В технологических процессах наземного оборудования стартовых комплексов все большее применение находят программируемые логические контроллеры (ПЛК). Благодаря своим вычислительным возможностям, они позволяют осуществлять дополнительную обработку аналоговых сигналов, поступающих с датчиков физических величин. В частности, аппаратные и программные средства ПЛК позволяют вычислять первую производную аналогового сигнала с целью улучшения качества регулирования или прогнозирования хода управляемого процесса.

Работа направлена на исследование особенностей вычисления первой производной аналогового сигнала средствами ПЛК SIMATIC S7-200 компании Siemens. Выбор метода цифрового дифференцирования был сделан в пользу алгоритма, основанного на представлении производной конечным рядом обратных разностей последовательных отсчетов равномерно дискретизированной непрерывной функции. Такой алгоритм позволяет получить приемлемую точность вычисления первой производной аналогового сигнала в ПЛК при использовании первой и второй разностей отсчетов. При этом большое значение имеет также выбор периода дискретизации дифференцируемого процесса. Исследование процесса дифференцирования, проведенное на математических моделях апериодических звеньев первого и второго порядков, показало, что для примененного в работе ПЛК период дискретизации не должен быть меньше 50 мс. Проведенный натурный эксперимент показал, что вычисление первой производной сигнала с датчика температуры позволяет существенно увеличить скорость отклика ПЛК на резкое изменение измеряемой величины.

Результаты проведенных исследований показали, что ПЛК SIMATIC S7-200 позволяют обеспечить достаточную точность и быстродействие при вычислении первой производной низкочастотных аналоговых сигналов, характерных, например, для систем заправки или систем термостатирования.

Полученные результаты представляют интерес для специалистов в области разработки и эксплуатации технологических систем наземного оборудования стартовых комплексов.

Об авторе

Б. М. Новожилов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


Список литературы

1. Жиляков Е.Г., Черноморец А.А., Паболкова Н.С. Дифференцирование сигналов по дискретным отсчетам на основе частотных представлений // Научные ведомости БелГУ. Серия: Экономика, Информатика. 2010. Т. 19. № 16/1. С. 88-89.

2. Майстренко А.В., Светлаков А.А., Старовойтов Н.В. Цифровое дифференцирование сигналов с применением многоточечных методов в системах автоматического регулирования процессов // Доклады ТУСУР. 2009. № 2 (20). С. 83-88.

3. Майстренко А.В., Светлаков А.А., Старовойтов Н.В. Цифровое дифференцирование измеряемых сигналов с применением интегральных уравнений В. Вольтерра и его регуляризация. Омский научный вестник. 2013. № 2(120). С. 308-311.

4. Бесекерский В.А., Ефимов Н.Б., Зиатдинов С.И. и др. Микропроцессорные системы автоматического управления / Под общ. редакцией Бесекерского В.А. Л.: Машиностроение, 1988. 365 с.

5. Новожилов Б.М. Программируемый логический контроллер в теплотехническом эксперименте // Инженерный вестник. Электрон. журн. 2013. №1. С. 501-510. Режим доступа: http://engsi.ru/doc/535435.html (дата доступа 21.07.16).

6. Новожилов Б.М. Применение программируемых контроллеров в системах управления космических стартовых комплексов // Инженерный вестник. Электрон. журн. 2014. №3. С. 1-10. Режим доступа: http://engsi.ru/doc/701050.html (дата доступа 11.07.16).

7. Новожилов Б.М., Козлов В.В. Обеспечение температурного режима компрессорных станций // Инженерный вестник. Электрон. журн. №10. С. 590-599. Режим доступа: http://engsi.ru/doc/736742.html (дата доступа 15.07.16).

8. Фритч В. Применение микропроцессоров в системах управления. Пер. с нем. М.: Мир, 1984. 464 с.

9. Al-Alaoui M.A. Linear Phase Low-pass IIR Digital Differentiators. IEEE Transactions on signal processing. 2007. Vol. 55, № 2. Pp. 697–706. DOI: 10.1109/TSP.2006.885741

10. SIMATIC. Программируемый контроллер S7-200. Системное руководство. SIEMENS, 06/2004. 498 с.


Для цитирования:


Новожилов Б.М. Вычисление производной аналогового сигнала в программируемом логическом контроллере. Аэрокосмический научный журнал. 2016;2(04):1-12. https://doi.org/10.7463/aersp.0416.0847260

For citation:


Novojilov B.M. Analog Signal Derivation in the Programmable Logical Controller. Aerospace Scientific Journal. 2016;2(04):1-12. (In Russ.) https://doi.org/10.7463/aersp.0416.0847260

Просмотров: 249


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2413-0982 (Online)