Split-Range Time-Proportioning (SRTP) für Allen-Bradley ControlLogix nutzen

Der Befehlssatz der Allen-Bradley ControlLogix und CompactLogix Controller ist sehr umfangreich. Es ist daher keine Überraschung, dass es viele Anweisungen gibt, die der durchschnittliche Benutzer nie verwendet oder gar nicht kennt. Die Split-Range Time-Proportioning-Anweisung, abgekürzt SRTP, bildet da keine Ausnahme.

Ich nutze Allen-Bradley ControlLogix-Produkte seit ihrer Veröffentlichung vor über 20 Jahren und bin erst vor wenigen Jahren auf diese Anweisung gestoßen, versteckt in der Prozesssteuerungs-Befehlsgruppe des ControlLogix- und CompactLogix-Befehlssatzes.

Die SRTP-Anweisung ist nur als Funktionsblock oder Structured-Text-Anweisung verfügbar und leider nicht in Ladder-Logik-Form.

 

Abbildung 1. Die Funktionsblock-Darstellung der SRTP-Anweisung.

 

Funktionsweise der SRTP-Anweisung

Die SRTP verwendet ein analoges Signal als Eingang, typischerweise von einem PID-Regler, und wandelt es in ein gepulstes digitales Signal mit einem Tastverhältnis um, das relativ zum analogen Eingang steht, mit angewendeten Minimal- und Maximalskalierungseinstellungen. Die Anweisung kann das digitale Signal auch in zwei Teile aufteilen, die jeweils nur auf einen bestimmten Bereich des Eingangssignals reagieren (z. B. 0–50 % für den ersten digitalen Ausgang, 51–100 % für den zweiten digitalen Ausgang).

 

Abbildung 2. Zeitproportionaler Ausgang, manchmal als Pulsweitenmodulation (PWM) bezeichnet.

 

Die digitalen Ausgänge sind als „HeatOut“ und „CoolOut“ bezeichnet, da diese Anweisung häufig zur Steuerung eines Heiz-/Kühlprozesses verwendet wird. Wenn nur Heizen oder Kühlen gewünscht ist, aber nicht beides, kann der Benutzer den gesamten Eingangsbereich für Heizen oder Kühlen konfigurieren und den anderen unerwünschten Ausgang ignorieren. Der Ausgang ähnelt einem allgemein bekannten Signal, das als Pulsweitenmodulation (PWM) bezeichnet wird.

 

Anwendungsbereiche der SRTP-Anweisung

Die typischste Verwendung der SRTP-Anweisung ist die Umwandlung eines analogen Ausgangs eines PID-Reglers in einen gepulsten Ausgang für Heiz- und/oder Kühlanwendungen. Da die PID-Anweisung in ControlLogix und CompactLogix einen analogen Ausgang hat, ist eine Umwandlung erforderlich, um die PID-Anweisung mit einem digitalen Ausgang zu verwenden.

 

Abbildung 3. Die SRTP-Anweisung wird mit einer PIDE-Anweisung verwendet.

 

Wenn der gepulste Ausgang in Verbindung mit einem Halbleiterrelais verwendet wird, kann der Tastzyklus eines daran angeschlossenen Elektroheizers gesteuert werden, wodurch die Wärmemenge für einen Prozess geregelt wird. Wenn Kühlung benötigt wird, ist der Kühlausgang typischerweise mit einem Magnetventil verbunden, das einen flüssigen Kühlmittel- oder Wasserfluss zu einem Prozess steuert.

 

SRTP-Anweisungseinstellungen

Es gibt neun grundlegende Einstellungen, um die Anweisung funktionsfähig zu machen. Vier sind mit dem Heizausgang verbunden, vier mit dem Kühlausgang, und eine ist für beide gemeinsam.

Die vier Heizeinstellungen sind:

• Minimaler Heizeingang
• Maximaler Heizeingang
• Minimale Heizzeit
• Maximale Heizzeit

Der minimale Heizeingang ist der Prozentsatz des Eingangssignals, der die minimale Heizausgangsimpulsmenge repräsentiert. Der maximale Heizeingang ist der Prozentsatz des Eingangssignals, der die maximale Heizausgangsimpulsmenge repräsentiert. Wenn sowohl Heizen als auch Kühlen in einem Splitsystem verwendet werden, sind typische Einstellungen für minimalen und maximalen Heizeingang 50 % bzw. 100 %.

 

Abbildung 4. Einige grundlegende Einstellungen für die SRTP-Anweisung.

 

Die minimalen und maximalen Heizzeiten sind Grenzwerte für den Heizausgangsimpuls. Die minimale Heizzeit ist die minimale Zeit in Sekunden, die der Heizausgangsimpuls eingeschaltet bleibt, unabhängig vom berechneten Impulszeitwert. Entsprechend ist die maximale Heizzeit die maximale Zeit in Sekunden, die der Heizausgangsimpuls eingeschaltet bleibt, unabhängig vom berechneten Wert.

Die vier Kühleinstellungen sind:

• Minimaler Kühleingang
• Maximaler Kühleingang
• Minimale Kühlzeit
• Maximale Kühlzeit

Die Kühleinstellungen sind den Heizeinstellungen sehr ähnlich, mit dem einzigen Unterschied, dass sie den Kühlausgang statt des Heizausgangs beeinflussen. Ansonsten sind Definitionen und Funktionen identisch.

Die eine gemeinsame Einstellung zwischen den beiden Modi ist die Zykluszeit, die als Periode der Ausgangsimpulse betrachtet werden kann. Die Zykluszeit legt die Periode (in Sekunden) der Heiz- und Kühlausgangsimpulse fest.

Die Verwendung der SRTP-Anweisung kann Zeit sparen und die Logik vereinfachen, wenn ein analoges Signal in einen PWM-Digitalausgang umgewandelt werden muss. Die Anweisung hat recht einfache Konfigurationsoptionen und ist, einmal verwendet, leicht zu verstehen.

Die Implementierung einer äquivalenten oder ersatzweisen Logiklösung würde wahrscheinlich umständlicher und schwerer verständlich aussehen. Hoffentlich macht dieser Artikel Sie auf die Anweisung aufmerksam und inspiriert Sie, sie in Ihrer nächsten Anwendung auszuprobieren.