بلوک های آنالوگ مهم در لوگو

بخش بعدی از بلوک های آنالوگ لوگو زیمنس شامل موارد زیر می شود:

• Analog watchdog
• Analog differential trigger
• مالتی پلکسر آنالوگ یا Analog MUX
• تابع شیب یا Analog Ramp

جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص کنترل آنالوگ می توانید مقالات قبلی مانند پردازش مقادیر آنالوگ، توابع محاسبات ریاضی، بلوک Analog threshold trigger و غیره را مطالعه کنید.

بلوک Analog Watchdog

بلوک Analog Watchdog لوگو مجهز به یک پایه Enable، پایه سبز رنگ Par، یک ورودی آنالوگ Ax و خروجی دیجیتال Q است. در تصویر زیر شماتیک این بلوک آورده شده است.

تنظیمات مربوط به پارامترها از طریق پنجره مشخصات و یا جعبه پارامتر بلوک انجام می‌شود. این موارد در مقاله بلوک های برنامه نویسی در لوگو بررسی شده است. تصویر زیر جعبه پارامتر بلوک Analog Watchdog را نمایش می دهد.

در پنجره مشخصات این بلوک قسمت‌های Sensor، Gain، Offset و تعداد رقم اعشار مانند بلوک‌های آنالوگ دیگر می‌باشد. به منظور پیش گیری از تکرار مطالب، لطفا مقاله ی مقایسه کننده ی آنالوگ در لوگو را مطالعه کنید. تفاوت این بلوک با بلوک‌های دیگر در قسمت Threshold آن است. در این قسمت دو پارامتر Threshold1 و 2 تحت عنوان Threshold 1 (upper:+) و Threshold 2 (lower: -) وجود دارند. محل تنظیم این پارامترها را می توانید در کادر قرمز رنگ تصویر زیر مشاهده کنید.

این بلوک با فعال یا یک شدن ورودی En مقدار سیگنال ورودی آنالوگ Ax را در حافظه ذخیره می‌کند. این مقدار ذخیره شده در بلوک با پارامتر Aen معرفی می‌شود. هر دو مقدار Ax و Aen در مقدار Gain ضرب شده و سپس با مقدار پارامتر Offset جمع می‌شوند. مقادیر آنالوگ به دست آمده به شکل Actual value Aen و Actual value Ax نام گذاری می خواهند شد.

\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{\left( {Ax\; \times gain} \right) + offset = Actual\;value\;Aen}\\{\left( {Ax\; \times gain} \right) + offset = Actual\;value\;Ax\;\;}\end{array}} \right.\]

وضعیت خروجی Q با توجه به مقادیر تنظیم شده در آستانه 1 و 2 طبق حالت های زیر تغییر می‌کند:
1) اگر ورودی En فعال باشد و مقدار ورودی آنالوگ Ax بزرگتر از Aen + Threshold1 و یا کوچکتر از Aen – Threshold2 باشد خروجی Q فعال می‌شود.
2) اگر مقدار ورودی آنالوگ Ax در محدوده Aen + Threshold < Ax < Aen – Threshold قرار داشته باشد و یا En غیر فعال شود؛ خروجی Q غیر فعال خواهد شد.
در تصویر زیر دیاگرام عملکرد این بلوک رسم شده است.

در نظر داشته باشید که مقدار Aen با هر بار تغییر سطح سیگنال از 0 به1 در ورودی Enable  تغییر می‌کند. در صورت غیر فعال بودن پایه En مقدار Aen برابر با 0 خواهد بود. به محض فعال شدن پایه En مقدار Aen با مقدار ((Gain * Ax) + Offset) در لحظه فعال شدن En برابر خواهد شد. اگر هنگام فعال بودن En مقدار ورودی آنالوگ Ax را تغییر دهیم، مقدار Aen تغییر نخواهد کرد. تغییر در مقدار Aen تنها در صورت تغییر در سطح ورودی En از 0 به 1 ایجاد خواهد شد.

به عنوان مثال در تصویر سمت راست ورودی En غیر فعال و در نتیجه مقدار Aen صفر است. همانطور که مشاهده می کنید در این مدار ورودی آنالوگ Ax برابر با 175 است. در سمت چپ ورودی En فعال شده است. به همین دلیل مقدار Aen و Ax برابر با مقدار ((Gain * Ax) + Offset) خواهد بود. در این مثال Gain = 2 و Offset=0 و مقدار Ax=350 است. طبق فرمول مقدار Actual value Ax برابر با 350 و مقدار Actual value Aen نیز برابر 350 می باشد. در تصویر سمت چپ اگر بدون غیرفعال کردن ورودی En ورودی Ax را تغییر دهیم، مقدار Aen به روز نخواهد شد. در این صورت تنها مقدار واقعی ورودی آنالوگ یا همان Actual value Ax تغییر می کند.

در تصویر زیر مقدار Actual value Ax برابر با 1350 بوده در حالی که مقدار Aen همان 350 است.

Analog differential trigger

در تصویر زیر شماتیک بلوک analog differential trigger در لوگو سافت را مشاهده می کنید. این بلوک مجهز به یک پایه ورودی آنالوگ Ax، پایه سبز رنگ Par و خروجی دیجتال Q است. تنظیمات مربوط به پارامترها از طریق پنجره مشخصات بلوک انجام می‌شود.

در پنجره مشخصات این بلوک پارامترهای زیر وجود دارد:

• Gainو  Offset
• تعداد رقم اعشار
• آستانه روشن شدن یا On
• مقدار تفاضلی جهت محاسبه آستانه خاموش شدن

تصویر زیر تب Parameter از پنجره مشخصات این بلوک را نمایش می دهد.

از قسمت Delta در تصویر بالا جهت تنظیم آستانه روشن شدن و مقدار تفاضلی برای مشخص کردن آستانه خاموش‌شدن خروجی استفاده می‌شود. بازه قابل انتخاب برای این دو پارامتر از -20000 تا 20000 است. عملکرد بلوک analog differential trigger به این شرح می باشد:

• ابتدا مقدار واقعی ورودی آنالوگ طبق فرمول زیر محاسبه می‌شود:
  \[\left( {Ax \times Gain} \right) + Offset = Actual\;value\;of\;Ax\]
• خروجی Q بسته به مقدار آستانه روشن شدن یا پارامتر On و مقدار تفاضلی Delta عمل می کند. بلوک به صورت خودکار مقدار آستانه خاموش شدن را با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌کند:

\[Off = On + Delta\]

در نظر داشته باشید که Delta می‌تواند مقداری مثبت، منفی یا صفر داشته باشد.  قانون محاسباتی جهت روشن یا خاموش کردن خروجی Q به دو گروه زیر تقسیم می‌شود:

حالت اول ) مقدار پارامتر Delta منفی باشد: در این صورت مقدار آستانه روشن شدن یا On ≥ آستانه خاموش شدن خروجی یا Off است. در نظر داشته باشید که آستانه8 خاموش شدن برابر با On+Delta بوده و مقدار دلتا در این حالت منفی اسیت. در این شرایط خروجی یکی از دو حالت زیر را خواهد داشت:
\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{Q = 1\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;if\;actual\;value\;Ax > On\;}\\{\;Q = 0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;if\;actual\;value\;Ax \le Off}\end{array}} \right.\]

به عنوان مثال اگر آستانه روشن شدن خروجی برابر با 500 و مقدار Delta برابر با -10 باشد، آنگاه به ازای ورودی‌های آنالوگ 501 به بالا خروجی بلوک فعال خواهد شد. با کاهش مقدار ورودی آنالوگ همچنان Q فعال می‌ماند تا زمانی که مقدار ورودی آنالوگ برابر با 490 یا 10-500 شود. با رسیدن مقدار Actual value Ax به مقدار 490 خروجی Q غیر فعال می‌شود. روشن شدن مجدد Q به رسیدن مقدار ورودی آنالوگ به 501 وابسته بوده و این چرخه ادامه پیدا می کند. دیاگرام زمانی این حالت را تصویر زیر مشاهده می کنید:

حالت دوم) مقدار پارامتر Delta مثبت باشد: در این حالت مقدار آستانه روشن شدن یا On < آستانه خاموش شدن یا Off بوده و :
\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{Q = 1\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;if\;On \le the\;actual\;value\;Ax < Off\;}\\{\;Q = 0\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;Else\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;\;}\end{array}} \right.\]

به عنوان مثال فرض کنید آستانه روشن شدن برابر با 500 و مقدار Delta برابر با 10 است. اگر ورودی آنالوگ در بازه 500 تا 509 قرار داشته باشد؛ خروجی Q فعال خواهد بود. دیاگرام زمانی این حالت در تصویر زیر آورده شده است:

مالتی پلکسر آنالوگ یا Analog MUX

طبق تصویر زیر این بلوک مجهز به پایه‌های En، ورودی‌های S1 و S2، پایه سبز رنگ Par و خروجی آنالوگ AQ است.

تنظیمات مربوط به پارامترها از طریق پنجره مشخصات بلوک و یا با استفاده از روش توابع تو در تو از طریق جعبه پارامتر بلوک انجام می‌شود. دز تصویر زیر جعبه پارامتر بلوک را مشاهده می کنید:

پنجره مشخصات این بلوک دارای پارامترهای V1 تا V4 است. این پارامترها در بازه -32768 تا +32767 قابل تنظیم هستند. پارامتر مربوط به تعداد رقم اعشار یا p روی 0، 1، 2 یا 3 رقم قابل تنظیم است.

در صورت فعال بودن ورودی En با توجه به وضعیت ورودی‌های S1 و S2 یکی از 4 ورودی آنالوگ از پیش تعیین شده روی خروجی آنالوگ AQ قرار می گیرد. انتخاب یکی از مقادیر V1 تا V4 جهت قرار گرفتن در خروجی AQ از طریق جدول زیر انجام می‌شود:

سطح سیگنال در ورودی S1	سطح سیگنال در ورودی S2	پارامتر انتخاب شده برای قرار گرفتن در خروجی
0	0	V1
0	1	V2
1	0	V3
1	1	V4

در صورت صفر بودن ورودی En، مقدار 0 به خروجی AQ منتقل می‌شود. همانطور که می‌دانید در خروجی‌های آنالوگ لوگو تنها امکان پردازش مقادیر 0 تا 1000 وجود دارد.به منظور اتصال مستقیم بلوک مالتی پلکسر به خروجی آنالوگ لوگو باید از بلوک تقویت کننده آنالوگ استفاده شود. این تقویت کننده میان خروجی مالتی پلکسر و ورودی بلوک AQ یا Analog output قرار می گیرد. با استفاده از تقویت کننده آنالوگ رنج خروجی مالتی پلکسر روی مقدار 0 تا 1000 استاندارد می‌شود. طبق تصویر مقدار به دست آمده قابل انتقال به خروجی آنالوگ لوگو است.

در تصویر زیر دیاگرام زمانی این بلوک را مشاهده می کنید:

تابع شیب یا Analog Ramp

طبق تصویر یک بلوک Analog ramp مجهز به 3 پایه ورودی دیجیتال، یک پایه جهت تنظیم پارامترها و یک خروجی آنالوگ است. تنظیمات پارامترهای بلوک Analog ramp را می توان از طریق روش توابع تودرتو یا پنجره مشخصات بلوک انجام داد.

در تصویر زیر پنجره مشخصات این بلوک آورده شده است:

طبق تصویر جعبه پارامتر بلوک Analog Ramp شامل Aq و R1 و R2 می باشد.

پارامترهای تابع Analog Ramp عبارت‌اند از:

• L1 و L2: در این قسمت مقدار Level یا سطوح قابل دست‌یابی مورد نظر انتخاب می شود. این سطوح قابل تنظیم در بازه -10000 تا 20000 هستند. به منظور کسب اطلاعات از مقادیر قابل انتخاب برای L1 و L2 از طریق جعبه پارامتر بلوک Analog Ramp، به دفترچه راهنمای نرم افزار مراجعه فرمایید.
• MaxL یا Largest Output value: در این قسمت حداکثر مقدار خروجی مشخص می‌شود. به بیان دیگر پارامتر MaxL برابر با حداکثر مقداری است که خروجی از آن تجاوز نخواهد کرد. رنج تغییرات این پارامتر از -10000 تا10000 می باشد.
• StSp یا Start/Stop offset: در پنجره مشخصات بلوک شیب دو گزینه Offset وجود دارد. به Offset موجود در قسمت تنظیمات آنالوگ “B” و به آفست قسمت تنظیمات RAMP نیز Start/Stop Offset گفته می شود. به صورت کلی سطح آغازین یا همان Start/Stop level از حاصل جمع مقدار “B” با مقدار Start/Stop Offset به دست می‌آید. در نظر داشته باشید که بازه قابل تنظیم پارامتر StSp از 0 تا 20000 است.
• Rate یا Speed of change: این پارامتر مشخص کننده‌ی تعداد استپ یا گام‌ها در هر ثاینه است. به بیان دیگر Rate برابر با تعداد گام‌هایی است که خروجی در هر ثاینه تغییر می‌کند. به عنوان مثال اگر مقدار Rate روی عدد 10 تنظیم شود؛ خروجی در هر ثانیه 10 واحد تغییر خواهد کرد. بدیهی است که هر چه تعداد استپ‌ها بیشتر باشد سرعت تغییرات خروجی نیز بیشتر خواهد بود. بازه قابل تنظیم این پارامتر از 1 تا 10000 است.
• Gain: بازه قابل تنظیم این پارامتر از 0 تا 10.00 است.
• Offset: بازه قابل تنظیم این پارامتر از -10000 تا 10000 است.
• P: پارامتر p مشخص کننده تعداد رقم اعشار است.

در نظر داشته باشید که مقدار یا سطح فعلی خروجی در این بلوک در متغیر Current level ذخیره می‌شود. Current level همان مقدار بدون اسکیل خروجی AQ که از طریق رابطه ی زیر محاسبه می شود:

\[{\rm{Output\;AQ\;}} = \frac{{{\rm{current\;level\;}}–{\rm{\;Offset\;\;B}}}}{{{\rm{Gain\;\;A}}}}\]

مقدار Current level هر 100 میلی ثانیه یک بار آپدیت می‌شود.

مطالب شرح داده‌شده در این مقاله را می‌توانید به‌صورت ویدئو در دوره تصویری لوگو زیمنس مشاهده کنید. در این دوره‌ی آموزشی با انواع پی ال سی، زبان‌های برنامه‌نویسی و مینی پی ال سی لوگو زیمنس آشنا می‌شویم. آموزش لوگو از ابتدا صورت گرفته و شامل بررسی ماژول اصلی، کارت‌های توسعه، نصب، سیم بندی، برنامه‌نویسی و کنترل توسط اپلیکیشن و وب سرور می‌شود. در بخش برنامه‌نویسی تمام بلوک‌های دیجیتال، شبکه، آنالوگ و غیره بررسی‌شده و نحوه‌ی کار آن‌ها روی لوگو نمایش داده‌شده است. مانیتورینگ و کنترل لوگو از طریق اپلیکیشن، وب سرور و صفحه‌های طراحی‌شده توسط LWE صورت می‌گیرد. این موارد نیز در دوره‌ی تصویری شرح داده‌شده‌اند. لطفاً جهت مشاهده‌ی سرفصل‌ها و لیست ویدئوهای این دوره روی عبارت لوگو زیمنس کلیک کنید.

بررسی پایه‌های بلوک

• پایه ی En: ب فعال شدن ورودی Enable مقدار خروجی برابر با سطح Start/Stop level یا همان مقدار Offset “B” + StSp شده و پس از آن عملیات Ramp آغاز می‌شود. اگر فقط پایه En فعال باشد مقدار خروجی با توجه به نرخ تنظیم شده برای سایر پارامترها به سمت سطح 1 یا Level1 می‌رود. اگر پایه En و پایه Sel با یکدیگر فعال باشند مقدار خروجی با توجه به نرخ تنظیم شده برای سایر پارامترها به سمت سطح 2 یا Level2 سوق پیدا می‌کند. قابل ذکر است که با صفر شدن ورودی؛ بلافاصله مقدار سطح فعلی یا همان Current level برابر با مقدار آفست “B” خواهد شد. این مقدار در خروجی برابر با 0 می‌باشد. به بیان دیگر صفر شده سیگنال ورودی En موجب صفر شدن مقدار خروجی AQ خواهد شد.
• پایه ی Sel: تغییرات این پایه می تواند یکی از حالت های زیر باشد:

\[\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{Sel = 0\;\; \to \;\;\;\;\;\;\;\;Level\;1\;\;Selected\;}\\{Sel = 1\;\; \to \;\;\;\;\;\;\;Level\;2\;\;Selected\;\;\;}\end{array}} \right.\]

وضعیت ورودی Sel موجب تغییر در سطح انتخاب شده می‌شود. اگر وضعیت ورودی Sel از 0 به 1 و برعکس تغییر کند شمارش Current level به سمت Level دیگر تغییر جهت می‌دهد. تصور کنید ورودی Sel برابر با 0 بوده و پایه En فعال شود. در این حالت Current level متناسب تنظمیات سایر پارامترها از مقدار B”+StSp” به سمت Level 1 حرکت می‌کند. اگر حین رسیدن Current level به سطح 1 ورودی Sel یک یا فعال شود، شمارش Current level از مقدار فعلی به صورت عکس به سمت سطح 2 تغییر خواهد کرد.

• پایه ی St: با یک شدن ورودی St مقدار Current level به سمت B”+StSp” تغییر می‌کند. پس از رسیدن مقدار Current level به B”+StSp”به اندازه 100 میلی ثانیه مکث کرده و مقدار Current level برابر با آفست “B” خواهد شد. همانطور که اشاره شد مقدار AQ مقدار سطح فعلی یا Current level اسکیل شده است. فعال شدن ورودی St موجب صفر شدن مقدار خروجی AQ می‌شود.
• پایه ی AQ: خروجی آنالوگ AQ از طریق فرمول زیر اسکیل می‌شود:

\[AQ = \frac{{(Current\;value – (Offset\;{\rm{B\;))}}}}{{{\rm{Gain\;\;}}A\;}}\]

خروجی آنالوگ همان مقدار اسکیل شده‌ی Current value است. در نمایشگر لوگو و بلوک Message text مقدار Current value نمایش داده می شود. رنج تغییرات خروجی آنالوگ از 0 تا 32767 است.

با توجه به نکات فوق عملکرد کلی این بلوک به شرح زیر است:

• با فعال شدن ورودی En مقدار Current value به مدت 100 میلی ثانیه برابر با مقدارStSp + Offset “B” می‌شود.
• پس از گذشت 100 میلی ثانیه بسته به وضعیت پایه Sel بلوک از “StSp+Offset”B به سمت Level 1 یا Level 2 حرکت می‌کند. سرعت تغییرات خروجی به پارامتر Rate بستگی دارد.
• با فعال شدن پایه St مقدار Current level به سمت مقدارStSp + Offset “B” تغییر می‌کند.
• پس از رسیدن مقدار Current level به B”+StSp” به اندازه 100 میلی ثانیه مکث کرده و مقدار Current level برابر با آفست “B” می‌شود.
• در این لحظه مقدار خروجی AQ برابر با صفر است. در نظر داشته باشید که با فعال شدن پایه St تنها در صورت Reset شدن پایه En و St امکان راه اندازی مجدد تابع وجود دارد.
• با تغییر سطح در ورودی Sel بسته به وضعیت این پایه تابع از سطح هدف قبلی خود به سطح هدف جدید تغییر مسیر می‌دهد. به عنوان مثال اگر وضعیت پایه Sel از 0 به 1 تغییر کند مقدار Current level از سطح هدف خود که سطح Level 0 است به سمت سطح هدف جدید یا همان Level 1 تغییر مسیر می‌دهد.
• اگر ورودی enable ریست شود مقدار خروجی AQ بلافاصله برابر با صفر خواهد شد. در این حالت مقدار Current level برابر با مقدار آفست B می‌باشد. رابطه‌ی خروجی AQ به صورت زیر است:

\[{\rm{Output\;AQ\;}} = \frac{{{\rm{current\;level\;}}–{\rm{\;Offset\;\;B}}}}{{{\rm{Gain\;\;A}}}}\]

در تصویر نمودار زمانی بلوک Analog Ramp لوگو را مشاهده می کنید:

متناسب با Gain و Offset تنظیم شده در قسمت Analog setting ، مقادیر ماکسیمم و مینیمم خروجی Current level تعیین می‌شود. اگر مقدار Level 1 کوچک تر از مقدار Minimum در رنج اندازه گیری باشد، مقدار Current level در تابع تا مقدار Minimum رفته و کمتر از آن نخواهد شد. در این حالت مقدار Current level به مقدار L1 نخواهد رسید.

محتوای این مقالات برگرفته از کتاب لوگو 8 تالیف مثلث زرد می باشد. این کتاب دارای مجوز از وزارت فرهنگ و ارشاد اسلامی بوده و هر گونه کپی و نسخه برداری و انتشار مجدد غیرمجاز بوده و پیگرد قانونی دارد.