Algemene beschrijving van de regelprogramma's

Deze beschrijving is voor de regelprogramma's, die werken met de I/O kaart K8055 en/of VM167.

Om het aantal in- en uitgangen te verhogen kan een multiplexer worden gebruikt.

Programma EasyPLC K8055

enkel

K8055

multiplexer

VM167

enkel

VM167

multiplexer

Digitale ingangen 5 5 5 4 4

Analoge ingangen 2 (8 bits) 8 (8 bits) 5 (10 bits) 10 (10 bits)

Digitale uitgangen 8 8 6 4 6

Analoge uitgangen 2 2 2 4

PID regelaars 2 2 2 4

PID regelaars cascade 1 1 1 1

Aan/uit regelaars 3 2 4

Stappen regelaars 3 2 2

Recorders 2 8 5 10

Het programma is bedoeld om met eenvoudige en relatief goedkope manier regelingen te maken.

In het programma kun je werkende transmitters b.v. van 4 – 20 mA of 0 – 5 Volt inlezen.

Op de uitgangen kun je kleppen aansturen die werken op 4 – 20 mA, 0 – 10 Volt of die werken met

een pulssignaal.

De digitale in- en uitgangen zijn of 0 volt of 5 volt, high of low.

Wanneer je werkt met de VM167(multiplexer) moet je eerst de driver installeren.

Deze driver is te vinden op de site van Velleman.

Wanneer je het programma opstart krijg je de procestekening gelijk te zien.

Deze tekening staat in de map “teks” onder de naam “procesplaat.bmp”.

Je kunt deze tekening naar eigen wens aanpassen in een tekenprogramma zoals b.v. Paint.

Sla de tekening wel weer op als een bitmap als “.bmp”.

Project-1 Het inlezen van een leveltransmitter.

De leveltransmitter geeft een signaal af van 4 – 20 mA.

Met behulp van de weerstand van 250 Ω wordt dit omgezet in een signaal van 1 – 5 Volt.

De weerstand 250 Ω kun je maken met 4 weerstanden van 1k parallel te schakelen.

De volgende stap is het plaatsen van de blokken in de logics.

Met de ChangeUp wordt het zevend nulpunt uit de meting gehaald.

De volgende stap is het zichtbaar maken van de recorder op je beeldscherm.

Over de draden lopen de signalen.

0 – 255 bij de K8055

0 – 1023 bij de VM167 De digitale signalen lopen ook over deze draden waarbij 0 low is en de maximale waarde high.

De K8055Multiplexer maakt gebruik van een multiplexer CD4052b.

Hierdoor heb je geen 2 maar 8 analoge ingangen elk van 8 bits. (0 – 255).

De multiplexer dient volgens tekening te worden aangesloten.

Het signaal van de transmitter wordt met de weerstand van 250 Ω omgezet in een signaal van 1 – 5

Volt. In de K8055 wordt dit omgezet naar een digitaal signaal van 51 – 255.

Met de ChangeUp wordt dit signaal omgezet naar 0 – 255.

In plaats van de ChangeUp kun je ook gebruik maken van het rekenblok.

Als het beginsignaal nu 51 is wordt het 51 * 125/100 – 64 = 0

Een ander voordeel van het rekenblok is dat je het signaal wat kan bijstellen.

Het maken van een algemene voeding

Met twee adapters kun je een voeding maken voor 12 resp 24 Volt.

Een voeding voor 5 Volt maak je de spanningsregelaaar LM7805 en een condensator.

Project 2 Het opbouwen van een regelkring.

Je kan de leveltransmitter van project-1 gebruiken voor het maken van een regelkring.

De signalen zijn hier zowel de transmitter als de regelklep weer van 4 – 20 mA.

De opbouw in de logics is:

Als regelaar is hier voor de PID-regelaar gekozen.

De letters PID staan voor Proportionele, Integrerende en Differentiërende regelaar.

De uitgang van de regelaar gaat naar de analoge uitgang als een 1 – 5 Volt signaal.

(bij de VM167 moet je de PWM nog afvlakken met een condensator en weerstand)

Daarna volgt de omzetting van een 1 – 5 Volt naar 4 – 20 mA.

Daarvoor wordt een schakeling met een opamp gebruikt.

De PID-regelaar kan gebruikt worden als:

P-regelaar

PI-regelaar

PD-regelaar

PID-regelaar

P-regelaar Wanneer de I-tijd wordt ingesteld op 0 seconde, gaat de regelaar werken als P-regelaar, met een bias

van 50%.

De D-tijd dient op 0 seconde te staan.

b.v. PB=100%, I-tijd=0 seconde, D-tijd=0 seconde.

PI-regelaar De D-tijd dient op 0 seconde te staan.

b.v. PB=100%, I-tijd=60 seconde, D-tijd=0 seconde.

PD-regelaar De I-tijd dient op 0 seconde te staan.

b.v. PB=100%, I-tijd=0 seconde, D-tijd=60 seconde.

PID-regelaar b.v. PB=100%, I-tijd=60 seconde, D-tijd=60 seconde.

Met Outpmax en Outpmin kan de output naar wens worden beperkt.

Met Setpmax en Setpmin kan het setpoint naar wens worden beperkt.

Bij D staat de regelaar direct, bij R staat de regelaar indirect (reverse).

PB staat voor proportionele band (PB= 100% / Kr)

De Aan/Uit regelaar

Deze regelaar heeft twee uitgangsstanden, of hoog of laag.

Project-3 Een relais aansturen

Er zijn verschillende manieren om een relais aan te sturen.

Via een knop op je beeldscherm kun je een relais bedienen.

Plaats een knop op je beeldscherm en stuur via de logics hiermee een relais aan.

Analoge signalen inlezen op de K8055multiplexer.

De analoge signalen 0 – 5 volt komen binnen op de multiplexer.

Je hebt totaal 8 ingangen, die ook geschikt zijn voor het 4 – 20 mA signaal.

Pulskleppen Pulskleppen worden tekens met een kort stroompulsje verder open of dicht gezet.

Op de pulsklep zitten 3 draden:

1. een draad voor het openen. 2. een draad voor het sluiten. 3. een draad als GND.

Deze pulsklep heeft circa 15 seconde nodig om volledig open of dicht te gaan.

De puls-regelaar geeft om de 4 seconde telkens een signaaltje van 1 seconde af.

Hierdoor heeft de klep minimaal 4 x 15 = 60 seconde nodig om volledig te openen of te sluiten.

De stap-regelaar kijkt of het meetsignaal (PV) naar het setpiont (SP) toe gaat of niet, alleen als de

PV niet naar het setpiont (SP) gaat geeft de regelaar zijn signaaltje af.

Een stap-regelaar heeft 2 digitale uitgangen, een om de klep te openen en een om de klep te sluiten.

Voor het aansturen van de relais kun je een relaisblok gebruiken.

Project-4 De temperatuur meten met een LM35

De LM35 is een analoge temperatuursensor die een uitgangsspanning geeft van 0,01 Volt/ °C

Bij een temperatuur van 100 °C heb je een spanning van 100 x 0,01 = 1 volt.

Dit is te weinig voor de ingang van de I/O kaart, deze wil immers 5 volt hebben bij de maximale

range. Met de opamp LM358 kun je dit versterken.

Hiervoor moet volgens de formule R2 vier keer zo groot zijn als R1, dan heb je een

versterkingsfactor van 5.

Als je voor R1= 1 k neemt, moet R2= 4 k zijn (= 4 weerstanden van 1k).

Met het rekenblok kun je de temperatuur meting nog iets afstellen.

Het nadeel van deze eenvoudige schakeling is dat de meting bij 0 °C iets gaat afwijken.

Project 5 Het aansturen van een vermogensrelais.

Voor het aansturen van een verwarmingselement moet je een vermogens relais gebruiken,

een solid state relais.

Dit relais mag 10 A schakelen (of meer) en gebruikt daarvoor een stuursignaal van niet meer dan 12

mA. De uitgang van de K8055 of VM167 is dus voldoende groot om dit stuursignaal te leveren.

Controleer wel altijd voor gebruik of deze waarde niet worden overschreden.

Een Aan/uit-regelaar aangesloten op de uitgang naar een vermogens relais.

Een aan/uit-regelaar heeft slechts twee uitgangsstanden of high of low.

Wanneer je de regelaar automatisch zet pendelt de uitgang om het setpoint heen, de gap bepaalt de

grootte hiervan. Wanneer de output high (hoog) is, is het de cirkel links rood gekleurd.

Het SetOff-blokje.

Met dit blokje heb je een afvaltimer.

Als knop-1 hoog komt sluit gelijk het relaisblokje waardoor ook de uitgang hoog komt.

Als de ingestelde tijd is verstreken valt het blokje weer af.

De in te stellen tijd is in seconde.

8 of 10 bits signalen

De VM167 maak gebruik van 10 bits signalen, deze lopen van 0 tot 1023, bij de K8055 heb je 8 bits

signalen en deze lopen van 0 tot 255.

Zo is 45% in een 10 bits signaal gelijk aan 460 of 0111001100.

High= 1111111111 en Low= 0000000000 (10 bits VM167)

High= 11111111 en Low= 00000000 (8 bits K8055)

Project 6 Level of niveau meten.

De meest simpele manier om een level te meten is gebruik te maken van een eenvoudige

levelsensor, b.v. de shaluo niveau sensor.

De werking van de sensor berust op een magneetvlotter die langs de reedsensoren gaat.

Als het niveau hoog is heb je een weerstand van 107 Ω, de totale weerstand is dan 1107Ω.

Bij een spanning van 10 Volt krijg je dan een stroom van 0,009 A.

Dit geeft een deelspanning van 0,967 Volt.

Als het niveau laag is heb je een weerstand van 7 Ω, de totale weerstand is dan 1007Ω.

Bij een spanning van 10 Volt krijg je dan een stroom van 0,01 A.

Dit geeft een deelspanning van 0,07 Volt.

Deze spanning gaat naar de opamp versterker die deze spanningsuitgang met factor 5 versterkt.

De uiteindelijk uitgang wordt dan 0,35 naar 4,84 volt.

De versterkingsfactor berekening van de opamp kun je in project 4 terug vinden.

Je hebt nu nog een kleine afwijking, deze kun je in het programma verder wegwerken.

Project-7 De temperatuur van een vlam

Stel de range van de recorder in op: 0 - 1000°C.

Meet deze opstelling kun je de temperatuur meten van b.v. een waxine- of theelichtje.

Type K is Nikkel/chroom draad met een Nikkel/aluminium draad en geschikt tot het meten van

temperaturen tot 1372°C.

De weerstand van 250 Ω kun je maken met 4 weerstanden van 1k.

Project-8 de Pt-100

De Pt-100 is een temperatuur gevoelige weerstand, die bij 0°C precies 100Ω is.

Wanneer de temperatuur oploopt, wordt ook de weerstand van de Pt-100 hoger.

De omvormer zet de weerstand om naar een mA signaal van 4 – 20 mA.

Met de weerstand van 250Ω (4 x 1k) verkrijg je het Volt signaal van 1 a 5 Volt.

Ook hier kun je de weerstand vervangen door een voorgeprogrammeerde PIC.

Stel in je programma de range in.

http://www.google.com/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwil5MCY37rgAhXBZlAKHczfCwUQjRx6BAgBEAU&url=http%3A%2F%2Fwww.ni.com%2Ftutorial%2F7115%2Fen%2F&psig=AOvVaw3fX3SnAHQXyuzZp9eTiUjY&ust=1550217130515969

Project-9 Verschildruksensor de MPX5010 is een analoge verschildruksensor.

Deze druksensor heeft zijn meetgebied van 0 – 0,1 bar of 0 – 100 cm waterkolom.

Hij ook geschikt als niveau of levelmeting.

De gemerkte pin is de output-pin.

De maximale range is van 0 – 100 cmH20, kan deze in het programma aanpassen naar b.v. een

range van 0 – 60 cmH2O.

Gebruik hiervoor het rekenblok.

Wanneer je te maken hebt met een gesloten vat moet je de sensor omdraaien.

Het buitenbeen moet dan geheel gevuld blijven i.v.m. condensatie.

Project-10 De brug van Wheatstone.

De brug bestaat uit vier weerstanden, waarbij R1 = R2 en Rv ongeveer gelijk aan R3.

Rv is meestal een sensor waarvan de weerstand verandert tijdens de meting.

De Pt-100 is een voorbeeld van een weerstands-veranderende sensor.

Als R1 = R2 en Rv = R3 is de brug in evenwicht, en meet de voltmeter geen spanning.

Als weerstand Rv iets toeneemt komt de brug uit evenwicht, de spanning op punt A stijgt hierdoor

iets. Door deze spanning te versterken kan je een schikte spanning krijgen als input (0 – 5 V) voor

de I/O kaart.

Hiervoor wordt een opamp schilversterker toegepast.

Als b.v. Rb= 10 kΩ en Ra= 1200 kΩ krijg je een versterkingsfactor van 120 keer.

VM167Multiplexer

De VM167Mulpiplexer heeft meer ingangen en uitgangen.

Er wordt gebruik gemaakt van 2 keer de CD4053b zodat je 10 analoge ingangen hebt.

De twee 12F675 zijn voorgeprogrammeerde PIC’s net als de 16F628a.

Deze zijn te bestellen bij de uitgever van Rimar Educatief Software.