पीपी सी322 बीई एक उच्च-प्रदर्शन, सामान्य प्रयोजन प्रोग्रामयोग्य नियंत्रक है जिसे एबीबी इंडस्ट्री एजी द्वारा अपने पीएसआर सिस्टम के लिए विकसित किया गया है। पीएसआर, जिसका अर्थ है 'प्रोग्रामियरबैरर श्नेलर रेगलर' (प्रोग्रामेबल फास्ट कंट्रोलर), इंगित करता है कि सिस्टम विशेष रूप से औद्योगिक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिसमें उच्च गति, उच्च-परिशुद्धता नियंत्रण कार्यों की आवश्यकता होती है। पीपी सी322 बीई जटिल, गतिशील प्रक्रियाओं को संभाल सकता है, जैसे स्टील, खनन, समुद्री प्रणोदन और बड़े पंखे/पंप अनुप्रयोगों जैसे परिदृश्यों में मोटर टॉर्क, गति और प्रवाह का सटीक नियंत्रण।
2. मुख्य वास्तुकला और संचालन सिद्धांत
पीपी सी322 बीई का मुख्य संचालन सिद्धांत एक फंक्शन ब्लॉक प्रोग्रामिंग लैंग्वेज पर आधारित है। यह एक ग्राफ़िकल प्रोग्रामिंग प्रतिमान है जो जटिल नियंत्रण एल्गोरिदम, तार्किक संचालन और गणितीय गणनाओं को मानकीकृत, पुन: प्रयोज्य कार्यात्मक इकाइयों में समाहित करता है जिन्हें 'फ़ंक्शन ब्लॉक' कहा जाता है।
2.1 फ़ंक्शन ब्लॉक: नियंत्रण के बिल्डिंग ब्लॉक
प्रत्येक फ़ंक्शन ब्लॉक एक स्वतंत्र सॉफ़्टवेयर मॉड्यूल है जो पूर्ण कार्य करता है, इसकी विशेषता है:
ग्राफ़िकल प्रतीक: प्रोग्रामिंग इंटरफ़ेस में एक आयत के रूप में दर्शाया गया है, बाईं ओर इनपुट और दाईं ओर आउटपुट, सहज समझ और तर्क निर्माण की सुविधा प्रदान करता है।
मानकीकृत इंटरफ़ेस: प्रत्येक इनपुट और आउटपुट में एक कड़ाई से परिभाषित डेटा प्रकार (उदाहरण के लिए, प्रतिशत, बूलियन, पूर्णांक, बीसीडी) होता है, जो कनेक्शन में डेटा स्थिरता सुनिश्चित करता है।
विन्यास: अधिकांश ब्लॉकों में पैरामीटर पिन होते हैं, जो उपयोगकर्ताओं को कोर लॉजिक में बदलाव किए बिना व्यवहार को समायोजित करने की अनुमति देते हैं (उदाहरण के लिए, पीआई नियंत्रक का आनुपातिक लाभ, अभिन्न समय निर्धारित करना)।
विस्तारशीलता: कई ब्लॉक (उदाहरण के लिए, एडर एडीडी, और गेट) में विस्तार योग्य इनपुट (32 तक) होते हैं, जो ग्राफ़िक रूप से पिन जोड़कर, कई ब्लॉकों को कैस्केड किए बिना प्रोग्राम संरचना और निष्पादन दक्षता को अनुकूलित करके प्राप्त किया जा सकता है।
2.2 डेटा प्रकार डिज़ाइन में परिशुद्धता
पीपी सी322 बीई विविध नियंत्रण कार्य आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए डेटा प्रकारों के एक समृद्ध सेट का समर्थन करता है, जो इसके सटीक डिज़ाइन को दर्शाता है:
बूलियन (बी): सही/गलत (1बी/0बी) का प्रतिनिधित्व करता है, तर्क नियंत्रण के लिए उपयोग किया जाता है।
बिटसेट (बीएस): एक 16-बिट शब्द जहां प्रत्येक बिट को स्वतंत्र रूप से हेरफेर किया जा सकता है, अक्सर कई बूलियन सिग्नल पैक करने या डिवाइस स्थिति शब्दों का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग किया जाता है।
प्रतिशत (%): एनालॉग प्रोसेसिंग के लिए प्राथमिक प्रारूप। यह एक 16-बिट निश्चित-बिंदु संख्या है जो -199.9939% से +199.9939% तक है। यह प्रतिनिधित्व नियंत्रण प्रणालियों के लिए आदर्श है, जो सीधे प्रति-इकाई मूल्यों या पूर्ण-पैमाने प्रतिशत के अनुरूप है। उच्च गतिशील रेंज और सटीकता के लिए 32-बिट डबल प्रिसिजन प्रतिशत भी समर्थित है।
पूर्णांक (I) और दीर्घ पूर्णांक (LI): गिनती और असतत मूल्य प्रबंधन के लिए 16-बिट और 32-बिट हस्ताक्षरित पूर्णांक।
फ़ैक्टर (K), मिलीसेकंड (MS), सेकंड (S): समय स्थिरांक, स्केलिंग फ़ैक्टर और समय विलंब के लिए समर्पित प्रारूप, पैरामीटरीकरण को सरल बनाना।
बीसीडी: डिजिटल डिस्प्ले या थंबव्हील स्विच जैसे बाहरी उपकरणों के साथ डेटा विनिमय के लिए उपयोग किया जाता है।
वर्ड (एच): एक सामान्य 16-बिट डेटा कंटेनर।
डेटा प्रकार संगतता मैट्रिक्स सुनिश्चित करता है कि केवल संगत प्रकारों को ही आपस में जोड़ा जा सकता है, जिससे भाषा स्तर पर डेटा प्रकार की त्रुटियों को रोका जा सके; अन्यथा, TRAN या TRANW फ़ंक्शन ब्लॉक का उपयोग करके स्पष्ट रूपांतरण आवश्यक है।
2.3 निष्पादन तंत्र और वास्तविक समय प्रदर्शन
नियंत्रक प्रोग्राम में क्रम से निष्पादित फ़ंक्शन ब्लॉकों का एक क्रम होता है। पीपी सी322 बीई मल्टी-टास्किंग का समर्थन करता है, जिसमें इंटरप्ट कार्य और पृष्ठभूमि कार्य शामिल हैं।
व्यवधान कार्य: समय-महत्वपूर्ण तेज़ नियंत्रण लूप निष्पादित करने के लिए उपयोग किया जाता है, हार्डवेयर टाइमर द्वारा सटीक रूप से ट्रिगर किया जाता है (उदाहरण के लिए, दस्तावेज़ में उल्लिखित 2000 माइक्रोसेकंड पर टाइमर 0)। यह करंट और स्पीड लूप जैसी उच्च-आवृत्ति प्रतिक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण है।
पृष्ठभूमि कार्य: संचार, पैरामीटर प्रबंधन और धीमे तर्क जैसे गैर-वास्तविक समय संचालन को संभालता है।
3. मुख्य कार्यात्मक श्रेणियाँ और गहन सिद्धांत विश्लेषण
प्रमुख श्रेणियां नीचे बताई गई हैं:
A. बुनियादी एनालॉग और अंकगणितीय कार्य
ये नियंत्रण एल्गोरिदम की नींव बनाते हैं।
अंकगणितीय परिचालन: ADD (जोड़/घटाना), MULT (गुणा), DIV (भाग), SQRT (वर्गमूल) बुनियादी गणित करते हैं। वे आंतरिक रूप से निश्चित-बिंदु अंकगणित का उपयोग करते हैं और अतिप्रवाह को ठीक से संभालते हैं (आउटपुट अधिकतम/न्यूनतम मान तक सीमित है)।
फ़ंक्शन जनरेशन: एफसीटीएल (लीनियर फ़ंक्शन जेनरेटर) उपयोगकर्ता-परिभाषित ब्रेकप्वाइंट (एक्स, वाई) के बीच रैखिक इंटरपोलेशन के माध्यम से मनमाने ढंग से वक्र का अनुमान लगाता है। एफसीटीपी (बहुपद फ़ंक्शन जेनरेटर) अधिक जटिल गैर-रेखीय संबंधों को संभालता है, दक्षता के लिए हॉर्नर की विधि का उपयोग करके बहुपद मूल्यों की गणना करता है।
त्रिकोणमितीय कार्य: SIN, COS, ASIN, ACOS सीधे कोणों को संसाधित करते हैं (रेडियन में, प्रतिशत प्रारूप में मैप किए गए)। ये समन्वय परिवर्तन और चरण गणना के लिए आवश्यक हैं। दस्तावेज़ सटीक रूप से उनकी इनपुट/आउटपुट रेंज और ओवरफ़्लो स्थितियों को निर्दिष्ट करता है, उदाहरण के लिए, प्रतिशत सीमा से अधिक परिणामों से बचने के लिए ACOS इनपुट > -41.6092% होना चाहिए।
बी. बुनियादी तर्क और अनुक्रमिक कार्य
डिजिटल तर्क और अनुक्रम नियंत्रण लागू करें।
लॉजिक गेट्स: AND, OR, EXOR कॉम्बिनेटरियल लॉजिक के लिए बूलियन और बिटसेट प्रारूपों का समर्थन करते हैं।
फ्लिप-फ्लॉप: राज्य भंडारण के लिए आरएसएफएफ (आरएस फ्लिप-फ्लॉप, रीसेट-डोमिनेंट), टीओजीएफएफ (टी फ्लिप-फ्लॉप)।
टाइमर और काउंटर:
एमएस, एमएस और (मोनोस्टेबल मल्टीवाइब्रेटर): निश्चित-चौड़ाई वाले पल्स उत्पन्न करें। MS नॉन-रिट्रिगरेबल है, यदि इनपुट कम हो जाता है तो MS आउटपुट को बाधित कर देता है। जैसा कि दस्तावेज़ में बताया गया है, उनकी समय सटीकता नियंत्रक चक्र समय से संबंधित है।
ओएनडी, ओएफडी, ओओडी (ऑन-डिले, ऑफ-डिले, ऑन/ऑफ-डिले): सिग्नल फ़िल्टरिंग और टाइमिंग समन्वय के लिए उपयोग किया जाता है।
सीएनटी, पीबीसीएनटी (काउंटर्स): घटना गिनती और तुलना लागू करें।
C. अत्यधिक एकीकृत और नियंत्रण एल्गोरिदम
यह पीपी C322 BE की मुख्य शक्ति का प्रतीक है।
पीआई नियंत्रक (पीआई-आर0, पीआई-आर1):
सिद्धांत: क्लासिक नियंत्रण एल्गोरिदम। आनुपातिक (पी) भाग तेजी से प्रतिक्रिया प्रदान करता है, इंटीग्रल (आई) भाग स्थिर-अवस्था त्रुटि को समाप्त करता है। ये अलग-अलग समय, डिजिटल कार्यान्वयन हैं। एकीकरण सूत्र है: o(k) = o(k-1) + [i(k) + i(k-1)]/2 * (T0/TN) , ट्रैपेज़ॉइडल (टस्टिन) विधि का उपयोग करके, सरल आयताकार एकीकरण की तुलना में अधिक सटीक।
विशेषताएं: PI-R0 और PI-R1 दोनों सेटपॉइंट/फीडबैक तुलना, त्रुटि सिग्नल इनपुट, आउटपुट लिमिटिंग, इंटीग्रेटर प्रारंभिक स्थिति सेटिंग और एंटी-विंडअप का समर्थन करते हैं। PI-R0 अतिरिक्त रूप से स्वतंत्र इंटीग्रेटर सीमाएं (UPL-I, LOL-I) प्रदान करता है, जो अधिक लचीली एंटी-विंडअप रणनीति प्रदान करता है।
समन्वय परिवर्तन (RSTDQ, DQRST, DQPOL):
सिद्धांत: कोर से वेक्टर ड्राइव नियंत्रण। RSTDQ तीन-चरण AC मात्राओं को स्थिर संदर्भ फ़्रेम (R, S, T) से DC मात्राओं में दो-चरण घूर्णन संदर्भ फ़्रेम (d, q) में परिवर्तित करता है। यह परिवर्तन (क्लार्क और पार्क ट्रांसफॉर्म को मिलाकर) समय-परिवर्तनशील एसी पैरामीटर (उदाहरण के लिए, वर्तमान, वोल्टेज) को नियंत्रण के लिए आदर्श डीसी पैरामीटर (टॉर्क घटक, फ्लक्स घटक) में परिवर्तित करता है।
अनुप्रयोग: DQRST उलटा परिवर्तन करता है, PWM तरंगों को उत्पन्न करने के लिए d, q DC मात्राओं को तीन-चरण AC मात्राओं में परिवर्तित करता है। DQPOL कार्टेशियन निर्देशांक (d, q) से ध्रुवीय निर्देशांक (परिमाण |A|, कोण PHI) में परिवर्तित होता है, जिसका उपयोग अक्सर फ्लक्स परिमाण आदि की गणना के लिए किया जाता है।
ये ब्लॉक एसी ड्राइव में फील्ड-ओरिएंटेड कंट्रोल (एफओसी) एल्गोरिदम के कार्यान्वयन को बहुत सरल बनाते हैं।
इंटीग्रेटर्स (INT, INT-I):
INT में एक निश्चित हार्डवेयर समय आधार (1ms या 1s) पर आधारित एक एकीकरण समय स्थिरांक है, जो भौतिक समय से सख्ती से संबंधित एकीकरण के लिए उपयुक्त है।
INT-I में व्यवधान कार्य चक्र समय (T0) से संबंधित एक एकीकरण गुणांक है। इसका आउटपुट o(k) = o(k-1) + (T0/TI) * [i(k) + i(k-1)]/2 है । यह प्रोग्राम निष्पादन आवृत्ति के साथ एकीकरण व्यवहार को सिंक्रनाइज़ करता है, जिससे यह डिजिटल नियंत्रण प्रणालियों में अधिक सामान्य और सटीक हो जाता है।
डिजिटल फ़िल्टर (AVG, AVG-M, G2(Z)):
एवीजी एक चलती औसत फिल्टर है, जो अंतिम एन नमूनों के औसत से विशिष्ट आवृत्ति शोर को दबाता है।
G2(Z) एक सामान्य प्रयोजन वाला दूसरे क्रम का अंतर समीकरण कार्यान्वयन है, जिसे विभिन्न फिल्टर (उदाहरण के लिए, कम-पास, उच्च-पास, बैंड-पास) या यहां तक कि एक ऑसिलेटर के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है। इसका स्थानांतरण फलन G(z) = (A0 + A1*z⁻¹ + A2*z⁻²) / (1 + B1*z⁻¹ + B2*z⁻²) है । गुणांक A0-A2 और B1-B2 सेट करके, लगभग किसी भी रैखिक समय-अपरिवर्तनीय असतत प्रणाली को महसूस किया जा सकता है।
डी. डेटा प्रबंधन एवं संचार
डेटा रूपांतरण: %-बीसीडी, बीसीडी-%, बीआईबीएस, बीएसबीआई, मर्ज, स्प्लिट विभिन्न डेटा प्रारूपों और बिट-चौड़ाई के बीच रूपांतरण को संभालते हैं, नियंत्रक और बाहरी दुनिया (उदाहरण के लिए, डिस्प्ले, एनकोडर) के बीच एक पुल के रूप में कार्य करते हैं।
बस संचार: RDLA, WRLA का उपयोग B448 बस (एक ABB स्वामित्व वाली औद्योगिक बस) के लंबे पते वाले स्थान में डेटा पढ़ने/लिखने के लिए किया जाता है। SLAVE-I का उपयोग सिस्टम इनिशियलाइज़ेशन के दौरान बस में अन्य स्लेव डिवाइसों के पते, मेलबॉक्स आकार और मापदंडों को कॉन्फ़िगर करने के लिए किया जाता है, जो मल्टी-डिवाइस सिस्टम समन्वय की नींव बनाता है।
ई. निदान एवं उन्नत कार्य
ट्रांसिएंट रिकॉर्डर (टीआरईसी): एक अत्यंत शक्तिशाली निदान उपकरण। यह उच्च आवृत्ति पर लगातार कई संकेतों का नमूना ले सकता है और, ट्रिगर स्थिति (उदाहरण के लिए, एक गलती सिग्नल) पर, ट्रिगर बिंदु से पहले और बाद के डेटा को रिकॉर्ड कर सकता है। यह डेटा ऑसिलोस्कोप या डेटा लॉगर के कनेक्शन के लिए समय-समय पर आउटपुट किया जा सकता है, जो सिस्टम गतिशील प्रतिक्रिया का विश्लेषण करने और क्षणिक दोषों के निवारण के लिए महत्वपूर्ण है।
सिग्नल निरीक्षण और पैरामीटर संशोधन (आईएनएसपी): यह फ़ंक्शन ब्लॉक अधिकृत कर्मियों को (कुंजी पासवर्ड सुरक्षा के माध्यम से) पैरामीटर सहित नियंत्रक के भीतर किसी भी आंतरिक सिग्नल के मूल्यों को ऑनलाइन पढ़ने और संशोधित करने की अनुमति देता है। सेवा इकाइयों (उदाहरण के लिए, एसडी ए338) के साथ प्रयोग किया जाता है, यह एक शक्तिशाली एचएमआई और डिबगिंग टूल बनाता है।
समय पर्यवेक्षण (टीएसयूपी-यूएस, टीएसयूपी-एमएस) और इवेंट रिकॉर्डिंग (ईवेंट): डीआईएन 19235 के अनुरूप सिस्टम ऑपरेशन मॉनिटरिंग और फर्स्ट-आउट फॉल्ट अनाउंसमेंट प्रदान करें, जो स्पष्ट रूप से फॉल्ट घटनाओं के अनुक्रम को दर्शाता है।
4. विकास एवं विन्यास
पीपी सी322 बीई की प्रोग्रामिंग के लिए एबीबी के पीटीएस-टूल्स (प्रोग्रामिंग और टेस्ट सिस्टम टूल्स) के उपयोग की आवश्यकता होती है। इंजीनियर किसी प्रोग्राम में आवश्यक फ़ंक्शन ब्लॉक को खींचने और छोड़ने, उनके इनपुट और आउटपुट को कनेक्ट करने और पैरामीटर सेट करने के लिए पीसी पर ग्राफिकल इंटरफ़ेस का उपयोग करते हैं। टूलचेन ग्राफिकल प्रोग्राम को नियंत्रक द्वारा निष्पादन योग्य कोड में संकलित करता है, जिसे लोडर के माध्यम से लक्ष्य डिवाइस (पीपी सी 322 बीई) में डाउनलोड किया जाता है।
PP C322 BE को फ़ंक्शन ब्लॉक लाइब्रेरी संस्करण (उदाहरण के लिए, C_R1_V20) से मेल खाना चाहिए। नए फ़ंक्शन ब्लॉक (उदाहरण के लिए, ACOS, ASIN, BRREL) केवल उच्च लाइब्रेरी संस्करणों में उपलब्ध हैं, जो ऊपर की ओर अनुकूलता और निरंतर कार्यात्मक विस्तार सुनिश्चित करते हैं।
