PP C322 BE, ABB Industrie AG tarafından PSR sistemi için geliştirilen yüksek performanslı, genel amaçlı programlanabilir bir kontrol cihazıdır. 'Programmierbarer Schneller Regler' (Programlanabilir Hızlı Denetleyici) anlamına gelen PSR, sistemin özellikle yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli kontrol görevleri gerektiren endüstriyel uygulamalar için tasarlandığını belirtir. PP C322 BE, çelik, madencilik, deniz tahriki ve büyük fan/pompa uygulamaları gibi senaryolarda motor torkunun, hızının ve akışının hassas kontrolü gibi karmaşık, dinamik süreçleri yönetebilir.
2. Temel Mimari ve Çalışma Prensibi
PP C322 BE'nin temel çalışma prensibi, Fonksiyon Bloğu Programlama Dilini temel alır. Bu, karmaşık kontrol algoritmalarını, mantıksal işlemleri ve matematiksel hesaplamaları 'Fonksiyon Blokları' adı verilen standartlaştırılmış, yeniden kullanılabilir işlevsel birimler halinde kapsayan bir grafik programlama paradigmasıdır.
2.1 Fonksiyon Blokları: Kontrolün Yapı Taşları
Her fonksiyon bloğu, tam bir işlevi yerine getiren bağımsız bir yazılım modülüdür ve aşağıdakilerle karakterize edilir:
Grafik Sembol: Sezgisel anlamayı ve mantık oluşturmayı kolaylaştıracak şekilde, girişler solda ve çıkışlar sağda olacak şekilde programlama arayüzünde bir dikdörtgen olarak temsil edilir.
Standartlaştırılmış Arayüz: Her giriş ve çıkış, bağlantılarda veri tutarlılığı sağlayan, kesin olarak tanımlanmış bir veri türüne (örneğin, Yüzde, Boolean, Tamsayı, BCD) sahiptir.
Yapılandırılabilirlik: Çoğu blokta, kullanıcıların çekirdek mantığı değiştirmeden davranışı (örn. PI kontrol cihazının orantısal kazancını, integral süresini ayarlama) ayarlamasına olanak tanıyan parametre pinleri bulunur.
Genişletilebilirlik: Pek çok blokta (örneğin, Toplayıcı ADD, AND kapısı) genişletilebilir girişler bulunur (32'ye kadar), grafiksel olarak pinler eklenerek elde edilebilir, birden fazla bloğu basamaklandırmadan program yapısını ve yürütme verimliliğini optimize eder.
2.2 Veri Türü Tasarımında Hassasiyet
PP C322 BE, hassas tasarımını yansıtan, çeşitli kontrol görevi gereksinimlerini karşılamak için zengin bir veri türleri kümesini destekler:
Boolean (B): Lojik kontrol için kullanılan Doğru/Yanlış'ı (1B/0B) temsil eder.
Bit kümesi (BS): Her bir bitin bağımsız olarak işlenebildiği, genellikle birden fazla Boolean sinyalini paketlemek veya cihaz durum sözcüklerini temsil etmek için kullanılan 16 bitlik bir sözcük.
Yüzde (%): Analog işleme için birincil format. -%199,9939 ile %+199,9939 arasında değişen 16 bitlik sabit noktalı bir sayıdır. Bu gösterim, doğrudan birim başına değerlere veya tam ölçekli yüzdelere karşılık gelen kontrol sistemleri için idealdir. Daha yüksek dinamik aralık ve doğruluk için 32 bit çift duyarlık yüzdesi de desteklenir.
Tam Sayı (I) ve Uzun Tam Sayı (LI): Sayma ve ayrık değer işleme için 16 bit ve 32 bit işaretli tam sayılar.
Faktör (K), Milisaniye (MS), Saniye (S): Zaman sabitleri, ölçeklendirme faktörleri ve zaman gecikmeleri için parametrelendirmeyi basitleştiren özel formatlar.
BCD: Dijital ekranlar veya ayar düğmesi anahtarları gibi harici cihazlarla veri alışverişi için kullanılır.
Word (H): Genel bir 16 bitlik veri taşıyıcısı.
Veri Türü Uyumluluk Matrisi, yalnızca uyumlu türlerin birbirine bağlanabilmesini sağlar ve dil düzeyinde veri türü hatalarını önler; aksi halde TRAN veya TRANW fonksiyon bloklarını kullanarak açık dönüştürme yapılması gerekir.
2.3 Yürütme Mekanizması ve Gerçek Zamanlı Performans
Kontrolör programı sırayla yürütülen bir dizi fonksiyon bloğundan oluşur. PP C322 BE, kesme görevleri ve arka plan görevi de dahil olmak üzere çoklu görevleri destekler.
Kesme Görevleri: Donanım zamanlayıcıları tarafından doğru şekilde tetiklenen, zaman açısından kritik hızlı kontrol döngülerini yürütmek için kullanılır (örneğin, belgede belirtilen 2000 mikrosaniyede Zamanlayıcı 0). Bu, akım ve hız döngüleri gibi yüksek frekanslı yanıtlar için çok önemlidir.
Arka Plan Görevi: İletişim, parametre yönetimi ve yavaş mantık gibi gerçek zamanlı olmayan işlemleri yönetir.
3. Temel Fonksiyonel Kategoriler ve Derinlemesine Prensip Analizi
Anahtar kategoriler aşağıda açıklanmıştır:
A. Temel Analog ve Aritmetik Fonksiyonlar
Bunlar kontrol algoritmalarının temelini oluşturur.
Aritmetik İşlemler: ADD (Toplama/Çıkarma), MULT (Çarpma), DIV (Bölme), SQRT (Karekök) temel matematik işlemini gerçekleştirir. Dahili olarak sabit nokta aritmetiği kullanırlar ve taşmayı doğru şekilde yönetirler (çıkış maksimum/min değerleriyle sınırlıdır).
Fonksiyon Üretimi: FCTL (Doğrusal Fonksiyon Oluşturucu), kullanıcı tanımlı kesme noktaları (X,Y) arasında doğrusal enterpolasyon yoluyla rastgele eğrilere yaklaşır. FCTP (Polinom Fonksiyon Üreteci), verimlilik için Horner yöntemini kullanarak polinom değerlerini hesaplayarak daha karmaşık doğrusal olmayan ilişkileri yönetir.
Trigonometrik Fonksiyonlar: SIN, COS, ASIN, ACOS açıları doğrudan işler (radyan cinsinden, yüzde formatına eşlenir). Bunlar koordinat dönüşümleri ve faz hesaplamaları için gereklidir. Belge, giriş/çıkış aralıklarını ve taşma koşullarını kesin olarak belirtir; örneğin, yüzde aralığını aşan sonuçları önlemek için ACOS girişi > %-41,6092 olmalıdır.
B. Temel Mantık ve Sıralı Fonksiyonlar
Dijital mantık ve sıra kontrolünü uygulayın.
Mantık Kapıları: AND, OR, EXOR, kombinatoryal mantık için Boolean ve Bitset formatlarını destekler.
Flip-Floplar: Durum depolaması için RSFF (RS Flip-Flop, sıfırlama baskın), TOGFF (T Flip-Flop).
Zamanlayıcılar ve Sayaçlar:
MS, MS& (Tek Kararlı Multivibratörler): Sabit genişlikte darbeler üretir. MS yeniden tetiklenemez; giriş azalırsa MS& çıkışı keser. Zamanlama doğrulukları, belgelendiği gibi kontrol cihazının çevrim süresiyle ilgilidir.
OND, OFD, OOD (Çekmede Gecikme, Düşmede Gecikme, Açma/Kapamada Gecikme): Sinyal filtreleme ve zamanlama koordinasyonu için kullanılır.
CNT, PBCNT (Sayaçlar): Olay sayımı ve karşılaştırmayı uygulayın.
C. Yüksek Derecede Entegre ve Kontrol Algoritmaları
Bu, PP C322 BE'nin temel gücünü temsil eder.
PI Kontrolörleri (PI-R0, PI-R1):
Prensip: Klasik kontrol algoritması. Orantılı (P) kısım hızlı yanıt sağlar, İntegral (I) kısım ise kararlı durum hatasını ortadan kaldırır. Bunlar ayrık zamanlı, dijital uygulamalardır. İntegrasyon formülü şu şekildedir: o(k) = o(k-1) + [i(k) + i(k-1)]/2 * (T0/TN) , yamuk (Tustin) yöntemini kullanır, basit dikdörtgen entegrasyondan daha doğrudur.
Özellikler: Hem PI-R0 hem de PI-R1, ayar noktası/geri bildirim karşılaştırmasını, hata sinyali girişini, çıkış sınırlamayı, entegratör başlangıç durumu ayarını ve kapanma önlemeyi destekler. PI-R0 ayrıca bağımsız entegratör limitleri (UPL-I, LOL-I) sunarak daha esnek bir kapanma önleme stratejisi sunar.
Koordinat Dönüşümleri (RSTDQ, DQRST, DQPOL):
Prensip: Çekirdekten vektöre sürücü kontrolü. RSTDQ, üç fazlı AC niceliklerini sabit referans çerçevesinden (R, S, T) iki fazlı dönen bir referans çerçevesindeki (d, q) DC niceliklerine dönüştürür. Bu dönüşüm (Clarke ve Park dönüşümlerini içerir), zamanla değişen AC parametrelerini (örn. akım, gerilim) kontrol için ideal DC parametrelerine (tork bileşeni, akı bileşeni) dönüştürür.
Uygulama: DQRST, PWM dalga formları oluşturmak için d, q DC niceliklerini tekrar üç fazlı AC niceliklerine dönüştürerek ters dönüşümü gerçekleştirir. DQPOL, Kartezyen koordinatlardan (d, q) kutupsal koordinatlara (büyüklük |A|, PHI açısı) dönüştürür; bu genellikle akı büyüklüğünü vb. hesaplamak için kullanılır.
Bu bloklar, AC sürücülerde Alan Odaklı Kontrol (FOC) algoritmalarının uygulanmasını büyük ölçüde basitleştirir.
Entegratörler (INT, INT-I):
INT, sabit bir donanım zaman tabanını (1ms veya 1s) temel alan ve kesinlikle fiziksel zamanla ilgili entegrasyona uygun bir entegrasyon zaman sabitine sahiptir.
INT-I, kesme görevi çevrim süresine (T0) ilişkin bir entegrasyon katsayısına sahiptir. Çıkışı şu şekildedir: o(k) = o(k-1) + (T0/TI) * [i(k) + i(k-1)]/2 . Bu, entegrasyon davranışını program yürütme frekansıyla senkronize ederek dijital kontrol sistemlerinde onu daha yaygın ve hassas hale getirir.
Dijital Filtreler (AVG, AVG-M, G2(Z)):
AVG, son N örneğin ortalamasını alarak belirli frekans gürültüsünü bastıran hareketli bir ortalama filtresidir.
G2(Z), çeşitli filtreler (örn. alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren) veya hatta bir osilatör olarak yapılandırılabilen genel amaçlı bir ikinci dereceden fark denklemi uygulamasıdır. Transfer fonksiyonu G(z) = (A0 + A1*z⁻¹ + A2*z⁻²) / (1 + B1*z⁻¹ + B2*z⁻²) 'dir . A0-A2 ve B1-B2 katsayılarını ayarlayarak neredeyse her doğrusal zamanla değişmeyen ayrık sistem gerçekleştirilebilir.
D. Veri Yönetimi ve İletişim
Veri Dönüştürme: %-BCD, BCD-%, BIBS, BSBI, MERGE, SPLIT, farklı veri formatları ve bit genişlikleri arasındaki dönüşümleri yöneterek denetleyici ile dış dünya (örn. ekranlar, kodlayıcılar) arasında bir köprü görevi görür.
Veri Yolu İletişimi: RDLA, WRLA, B448 veri yolunun (ABB'ye özel endüstriyel veri yolu) uzun adres alanındaki verileri okumak/yazmak için kullanılır. SLAVE-I, sistemin başlatılması sırasında veriyolundaki diğer bağımlı cihazların adresini, posta kutusu boyutunu ve parametrelerini yapılandırmak için kullanılır ve çoklu cihaz sistem koordinasyonunun temelini oluşturur.
E. Teşhis ve Gelişmiş Fonksiyonlar
Geçici Kaydedici (TREC): Son derece güçlü bir teşhis aracı. Çoklu sinyalleri sürekli olarak yüksek frekansta örnekleyebilir ve bir tetikleme koşulu (örneğin bir arıza sinyali) üzerine, tetikleme noktasının öncesi ve sonrasındaki verileri kaydedebilir. Bu veriler, sistemin dinamik yanıtını analiz etmek ve geçici arızaları gidermek için hayati önem taşıyan bir osiloskopa veya veri kaydediciye bağlantı için periyodik olarak çıkarılabilir.
Sinyal Denetimi ve Parametre Değişikliği (INSP): Bu fonksiyon bloğu, yetkili personelin (ANAHTAR şifre koruması yoluyla) parametreler de dahil olmak üzere kontrol cihazı içindeki tüm dahili sinyallerin değerlerini çevrimiçi olarak okumasına ve değiştirmesine olanak tanır. Servis Birimleri (örn. SD A338) ile birlikte kullanıldığında güçlü bir HMI ve hata ayıklama aracı oluşturur.
Zaman Denetimi (TSUP-US, TSUP-MS) ve Olay Kaydı (EVENT): Sistem çalışmasının izlenmesini ve DIN 19235 ile uyumlu ilk çıkış arıza bildirimini sağlayarak arıza oluşum sırasını açıkça gösterir.
4. Geliştirme ve Yapılandırma
PP C322 BE'nin programlanması, ABB'nin PTS Araçlarının (Programlama ve Test Sistemi Araçları) kullanılmasını gerektirir. Mühendisler, gerekli fonksiyon bloklarını bir programa sürükleyip bırakmak, giriş ve çıkışlarını bağlamak ve parametreleri ayarlamak için bilgisayardaki grafik arayüzü kullanır. Araç zinciri daha sonra grafiksel programı, bir yükleyici aracılığıyla hedef cihaza (PP C322 BE) indirilen kontrolör tarafından yürütülebilir kod halinde derler.
PP C322 BE, fonksiyon bloğu kitaplığı sürümüyle (örn. C_R1_V20) eşleşmelidir. Daha yeni fonksiyon blokları (örn. ACOS, ASIN, BRREL) yalnızca daha yüksek kitaplık versiyonlarında mevcuttur ve yukarıya doğru uyumluluk ve sürekli işlevsel genişleme sağlar.
