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Tipo di articolo: Esempio di applicazione ID articolo: 17913921, Data articolo: 23/04/2004
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Misura di distanza con un Sonar BERO ed il contatore integrato delle CPU S7 31xC

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DOMANDA
C'è un esempio su come si può utilizzare il contatore integrato nelle CPU S7 31xC per la misura di una distanza con un Sonar BERO?

RISPOSTA
In questo articolo viene descritto come si può utilizzare il contatore integrato nelle CPU S7 compatte CPU31xC per la misura di una distanza con un Sonar BERO Siemens della serie compatta M18.

Figura 1. Schema funzionale dei componenti utilizzati

Funzionamento
Il Sonar BERO invia ad intervalli regolari brevi impulsi di ultrasuoni. L'intervallo di tempo dalla trasmissione fino al ritorno sul Sonar Bero degli impulsi sonori riflessi da un oggetto viene misurato e convertito in una frequenza. Sull'uscita in frequenza del Sonar BERO compare un segnale ad onda quadra la cui frequenza è proporzionale alla distanza misurata. Il segnale viene portato all'ingresso digitale del contatore integrato nella CPU S7 314C. La frequenza viene rilevata continuamente tramite l'SFB 48 e convertita nel programma nella corrispondente di distanza. 

 

 

Contatto BERO

Significato del segnale

Collegamenti S7

1

L+

Alimentazione: +24 VDC

2

Enable/Sync

Uscita digitale: 124.1

3

L-

Alimentazione: M

4

Uscita in frequenza

Ingresso digitale: 124.0

Tabella 1 Occupazione dei collegamenti per la connessione Sonar BERO - CPU S7

Per il collegamento del Sonar BERO con la CPU314C-2PtP, si deve utilizzare un cavo schermato con conduttori attorcigliati a coppie (es. un cavo di collegamento Ethernet-PC è particolarmente adatto per piccole distanze).

Per garantire anche con frequenze elevate un andamento ad onda quadra del segnale, l'uscita del Sonar BERO deve essere caricata con una resistenza da 300 ohm (2 W) (possibilmente nelle immediate vicinanze dell'uscita digitale della CPU S7).

CPU 314C-2PtP
Per la misura di frequenza occorre parametrizzare nella Configurazione hardware STEP7 il submodulo " Conteggio" della CPU 314C.

Nel registro "Parametri di base" occorre impostare il tipo di funzionamento "Misura di frequenza". Poi nel registro "Misura di frequenza" si deve provvedere alle seguenti impostazioni.

Figura 2 STEP 7 Configurazione hardware con le impostazioni per il submodulo "Conteggio" nel registro "Misura di frequenza"

Nel tipo di funzionamento "Misura di frequenza" gli impulsi forniti dal Sonar BERO vengono contati nell'ambito del tempo di integrazione e da questo si definisce la frequenza. Dopo che il tempo di integrazione è trascorso, il valore di misura viene aggiornato.

Il misuratore frequenza viene pilotato dal blocco funzionale di sistema SFB 48 "SFB FREQUENC". La frequenza misurata dalla CPU S7 ha la risoluzione di 1 mHz. Il valore di misura viene fornito dal parametro di uscita "MEAS_VAL" di SFB 48.

Al superamento del valore limite superiore opp. allo scendere sotto il valore limite inferiore, l'ingresso digitale (DA 124.1), selezionato tramite la Configurazione hardware, viene impostato.

Esempio di programma
Il circuito dell'SFB 48 necessario per la misura di frequenza così come la conversione della frequenza misurata nella distanza vengono eseguite dallo FC 48..

Figura 3 Diagramma di flusso di FC 48

Il Sonar BERO utilizzato ha un campo nominale di misura di 15 cm ... 100 cm. La frequenza generata dal BERO è lineare con la distanza. 

 

Distanza del Sonar BERO dall'oggetto

Frequenza generata dal Sonar-BERO

15 cm

150 Hz

100 cm

1000 Hz

Tabella 2 Frequenza di uscita del Sonar BERO in funzione della distanza

La risoluzione del contatore vale 1 mHz. In questo modo la misura si calcola in centimetri, mentre il valore della frequenza viene diviso per 10.000. Il valore misurato dall'SFB 48 viene per questo convertito nel formato dati "REAL" e poi viene eseguita la divisione.

Nel diagramma allegato le frequenze misurate sono rappresentate in funzione della distanza.

Figura 4 Risultati delle misure con il Sonar BERO utilizzato

Per molte applicazioni la precisione misurata è assolutamente sufficiente. Per ottenere risultati di misura ancora più precisi, lo scostamento nella pendenza tra le curve del valore assegnato e del valore istantaneo può essere ridotto tramite un fattore di correzione. Nel programma questa possibilità è prevista come opzione ed il fattore di correzione preassegnato con "1".

Avvertenza
Il fattore di correzione deve essere individuato singolarmente per ogni Sonar BERO. Per il Sonar BERO rappresentato nel diagramma si ha un fattore di correzione di 0,9843.

Per l'esecuzione del programma procedere nel modo seguente.

  1. Caricare il programma STEP7 incl. i dati di sistema.
  2. Dopo il nuovo avviamento attivare il merker M0.7, in modo che venga attivata l'uscita "Enable/Sync" 124.1 ed il Sonar BERO collegato.
  3. Poi tramite il M0.1 si può attivare il gate SW per il misuratore di frequenza.
    La frequenza applicata all'ingresso "Ch0_FreqCount" (E 124.0) viene misurata e visualizzato sulla uscita "COUNTVAL" dell'SFB 48. Se la frequenza misurata si trova all'esterno del campo progettato, allora l'uscita digitale 124.0 diventa attiva e nel programma il valore di misura viene impostato = 0.

Per l'introduzione e per la sorveglianza dei valori è disponibile la tabella delle variabili "VAT_FreqCount".

Ulteriori informazioni / Manuali
"Sonar BERO Serie compatta M18",
N. di ordinazione 3ZX1012-0RG62-2AA1, articolo con ID 6008111

"SIMATIC Sistema di automazione S7-300 Dati delle CPU: CPU 31xC e CPU 31x",
facente parte del pacchetto di documentazione
N. di ordinazione 6ES7398-8FA10-8AA0, articolo con ID 12996906

"Sistema di automazione S7-300 CPU 31xC Funzione tecnologiche",
facente parte del pacchetto di documentazione
N. di ordinazione 6ES7 398-8FA10-8AA, articolo con ID 12429336

 

Contenuto

Descrizione

Nome progetto

Freq31xC

Linguaggio di programmazione utilizzato

AWL

Blocchi

FC 48 -> Richiamo di SFB 48

Commenti nel blocchi

Commutabili: tedesco / inglese

Mnemonico e commento in codice sorgente

Inglese

Tabella 3 Prospetto sul contenuto del download allegato

Il download allegato contiene il progetto STEP 7 "Freq31xC"

Freq_31xC.exe

Copiare il file "Freq_31xC.exe" in una directory separata ed avviarlo con un doppio clic. Il progetto STEP 7 viene scompattato automaticamente e poi può essere aperto e modificato.

Eseguibilità e ambiente di test
L'esempio è impiegabile su tutti i tipi di CPU S7-300 della serie compatta CPU 31xC con funzioni tecnologiche integrate.
Nella tabella seguente sono elencati i componenti con i quali quest'articolo è stato realizzato ed è stata verificata la funzionalità descritta. 

 

 

Ambiente di test

Versione

Piattaforma PC

Pentium III, 800MHz, 260 MB di memoria

Sistema operativo PC

Windows XP V5.1 SP1

STEP 7

STEP 7 V5.2, SP 1

Pacchetti opzionali

--

S7-CPU

CPU 314C-2PtP (314-6BF00-0AB0)

Sonar-BERO

Serie compatta M18 (3RG62 33-3RS00

Tabella 4 Requisiti di sistema del download allegato



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https://www.siemens.com/cybersecurity#Ouraspiration.
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