Zeitmessanlage

Hallo Dirk,

für die von dir formulierte Aufgabe einer Zeitmessung mit einer Auflösung von 0,01 s ist die LOGO nicht gerade wie geschaffen, denn 0,01 s ist die absolute Grenze der einstellbaren zeitlichen Parameter der LOGO-Blöcke. Deshalb sind dazu genauere Betrachtungen nötig (vgl. dazu die Begriffe und Angaben zu Zyklusfrequenz fz bzw. -zeit der Abarbeitung von LOGO-Programmen lt. Handbuch). Ich habe zwar Messungen und zeitliche Programmoptimierungen an LOGO-Basisgeräten vorgenommen, doch bislang kein Erfordenis gehabt, die auch bei Anwendung von Zusatzmodulen zu tun. Grundsätzlich ist jedoch zu erwarten dass die Zyklusfrequenz dabei deutlich absinkt, denn Basisgerät und Module kommunizieren über eine (wie auch immer geartete) serielle Schnittstelle parallel zur Abarbeitung des Schaltungsprogrammes, was natürlich "Rechenzeit" beanspruckt.

Für die Lösung der von dir dargestellten "Timing-Probleme" sind also Betrachtungen zur Zyklusfrquenz erforderlich. Deshalb solltest du zu allererst die Zyklusfrequenz fz unter folgenden Bedingungen mit dem in beiden Beispielprogrammen (vgl. Dateianhang) oben im Schaltplan enthaltenen Schaltungsteilen zur Messung von fz (plus Textbox zur Anzeige) ermitteln und die Ergebnisse hier mitteilen:
1. nur dieser Schaltungsteil zur Messung von fz mit LOGO-Basis
2. nur dieser Schaltungsteil zur Messung von fz mit LOGO-Basis + Zusatzmodul
3/4. Timerschaltung (bei aktivter und bei inaktiver Zeitmessung) + dieser Schaltungsteil zurMessung von fz mit LOGO-Basis
5/6. Timerschaltung (bei aktivter und bei inaktiver Zeitmessung) + dieser Schaltungsteil zur Messung von fz mit LOGO-Basis + Zusatzmodul

[Anm.: Zur LOGO!-Zyklusfrequenz noch folgendes: Die Softwaresimulation für die LOGO! beinhaltet einige Fehler und Unzulänglichkeiten. So werden u. a. Impulse der Eingänge bei Auswahl von "Frequenz" nicht an den Block "Zähler" weitergeleitet!. Außerdem ist trotz Megaherz-PC die Zyklusfrequenz der Softwaresimulation (ermittelt über die im Handbuch der LOGO! angegebene Schaltung) wesentlich (mind. Faktor 10) geringer als die der realen LOGO (230AC). Eigene Tests haben ergeben, das die Zyklusfrequenz der realen Logo! (nur Schaltung "Zyklusfrequenz plus
Textanzeige) bei grösser 800 Hz liegt, die der Simulation liegt jedoch nur bei 30 Hz bis 35 Hz !!!
Eigene Schaltungen mit 130 Blöcken erreichen in der realen LOGO! Zyklusfrequenzen von 300 Hz bis 330 Hz, in der Simulation jedoch nur ca. 30 Hz bis 35 Hz!
-->> Fazit: ZeitParameter von 0,01 Sekunden sollten also von der realen LOGO! beherrscht werden, für die Schaltungsprüfung per Simulation (z. B. Impulsgeber mit > 1 Hz) müssten jedoch sämtliche ZeitParameter angepasst werden (Zeitlupe).]

Nun zur Analyse und Verbesserung deines Schaltungsentwurfes, wobei ich nur auf den Teil der Impulserzeugung (Zeitrefferenz und das "Auffangen" bzw. Zählen dieser Impulse in B002 eingehe:

1. Dein Schaltungsteil zur Impulserzeugung, mit dem Ziel, alle 0,01 s einen Impuls für den Zähler zu erzeugen hat einen systematischen Fehler, der dazu führt, dass nur alle 0,01 s + n s ein Impuls erzeugt wird! n ergibt sich aus der Tatsache, dass nach jedem Impuls am Ausgang von B001 erst nach 2 weiteren Zyklen B001 erneut getriggert wird und nach 0,01 s erneut schaltet. Somit wird die Dauer von 1 Zyklus der LOGO NICHT erfasst. Es folgt n = 1 / fz Sekunden. Nun dass erscheint zunächst vernachlässigbar, aber: Bei fz = 1000 Hz (ist ein sehr hoher Wert) ergibt sich nach einer 1 Minute eine Fehlzeit von 100 * 60 * 1 / 1000 = 6 s. Bei fz = 300 Hz eine Fehlzeit von 100 * 60 * 1 / 300 = 30 s
--> Im Schaltplan "Zykluszeit_bestimmen_und_TimerTEST.lsc" habe ich deshalb eine alternative Impulserzeugung aufgebaut, die diesen Effekt nicht hat.

2. Es werden, wie bei deiner Schaltung auch, mindestens 3 LOGO-Zyklen benötigt, um einen Zählerimpuls für B002 zu erzeugen, woraus sich unmittelbar die Bedingung ergibt, dass fz zu jedem Zeitpunkt mindestens um den Faktor 3 höher sein muss als die gewünschte Zeitbasis, also muss gelten fz > als 300 Hz. Andernfalls werden nicht alle 100 Impulse pro Sekunde erzeugt, was wiederum zu "Fehlzeiten" führt.

Im Vorgriff auf deine Messungen der vorliegenden Zyklusfrequenz fz unter deinen Randbedingungen hier bereits ein Hinweis auf ein von mir (zur Erhöhung der erreichbaren PWM-Signalfrequenz bei gleicher Auflösung) entwickeltes Schaltungsprinzip, dass auch bei Zeitreferenzen wie hier eine höhere Ausnutzung der Zyklusanzahl zuläßt. Mit Geschick läßt sich der oben angegebene Faktor 3 eliminieren! Wie dies bewerkstelligt werden kann, zeigt die Schaltung in "Zykluszeit_bestimmen_und_TimerTEST_2.lsc".
Konzept: man verwende 2 Zähler anstelle von einem und kann diese dann abwechselnd (jeder Zählimpuls benötigt mindestens 2 Zyklen) bei JEDEM Zyklus der LOGO hochzählen. An den gewünschten Wert (Zähler 1 + Zähler 2) kommt man dann über den "Umweg" der analogen Blöcke... Schließlich ergibt sich als Bedingung zur korrekten Arbeitsweise der Zeitrefferenz fr in Hz: fz >= fr

3. Schließlich will ich noch auf eine 3. Quelle für eine zu geringe "gemessene" Zeitdauer hinweisen, die ebenfalls abhängig von der Zyklusfrequenz ist und sich vor allem bei kleinen Parameterwerten für Zeiten in Blöcken auswirkt. Im allgemeinen dürfte die Erfüllung einer zeitlichen Bedingung, wie einer Ausschaltverzögerung oder einer Impulszeit / Impulspause, NICHT mit dem Ende bzw. dem Beginn eines (Bearbeitungs-)Zyklusses der LOGO zusammenfallen. Daraus ergibt sich eine (wenn auch in jedem Einzelfall geringe) zeitliche Verzögerung der Ausführung (also 0,01 s Einschaltverzögerung sind abgelaufen, aber der nächste Zyklus, der diese berücksichtigen kann, beginnt erst 0,005 s später). Das führt letztendlich trotz der oben angegebenen Schaltungsmodifikationen bei längeren Zeitmessungen mittels kleiner Zeitteilung (wie hier von 0,01 s) zu Abweichungen in Form von "Fehlzeiten". Z. B. bei einer (realen) Zähldauer von 01:00:00 h werden in einer Zählerkaskade nur 00:59:59 h aufaddiert. Derartige Fehlzeiten bei langer Zähldauer könnten ggf. durch parallele Erfassung / Zählung von entsprechend niedrigfrequenten Impulsen / Zeitreferenzen korrigiert werden......

Insgesamt ergeben sich 3 Fragen: Wieviel Vertauen kann in die Anzeigewerte 1 / 100 s gesetzt werden, ist eine solche Auflösung bei Zeitdauern von Stunden (wie in deiner Zählerkaskade vorgesehen) sinnvoll und ist die Genauigkeit bei hohen Zeitdauern (gegenüber der Zeitreferenz) ggf. bei einer größeren (z. B. 1 s) Zeitbasis sogar besser/höher?

Ich freue mich auf eine Diskussion mit euch.

MfG

Betel

Hallo Betel,

da war ich jetzt zu voreilig. Ich habe bereits den Impulsgeber aus Bsp.1 eingebaut und sonst noch kleine Änderungen vorgenommen. Ich erhalte jetzt eine Zyklusfrequenz von 340 hz. Und nach meiner Vergleichsmessung, ist keine Abweichung erkennbar. Ich hoffe, dieser "Puffer" reicht.
Wir sind ja hier auf dem Dorf und nicht in Aachen bei der WM!
Und bevor ich mit diesem Projekt begann, hatten wir manuelle Messungen mit Stoppuhren. Die 0,01s Auflösung schreibt denn auch nur die Prüfungsordnung vor.

Ich habe den Std-Zähler entfernt, der machte wirklich keinen Sinn, da die Prüfungen hier so in einer Zeit zwischen2 und 15 Min. absolviert werden (ich hatte den auch nur der Vollständigkeit halber mit eingebaut). Insofern würde ich auch gerne die Zeitbasis 1/100 erhalten. Wenn ich nämlich für die Sekunden eine weitere Zeitbasis (1 s) nehmen würde, habe ich spätestens bei man. Stopp und Wiederstart (nach Hindernisabwurf) eine Abweichung zwischen 1/100 und Sekunden Zähler.

In meinem Programm gibt es aber eine weitere "Unzulänglichkeit", an deren Lösung ich mir die Zähne ausgebissen habe (ich bin eigentlichja nur ein kfm. Angestellter mit einem Hang zu Technikbasteleien, insofern fehlt mir meistens der physikalische, mathematische oder technische Hintergrund, um Alternativlösungen zu erdenken, meistens werden die "erprobiert").

Die Strafsekunden werden auf Tastendruck generiert und dem Zähler B014(Sekunden) zugeführt. Ich habeeine "Storno-Funktion" eingebaut, die bei gleichzeitigem Druck auf STOP und STRAFSEKUNDENTASTE den entsprechenden Wert abzieht. Das klappt solange der Zähler unter 60 s ist und keinen Reset bekommen hat. Andernfalls kann ich nur bis 0 zurückzählen lassen und müsste ausserdem die Minuten ebenfalls korrigieren (z.B: bei Zeit 01:03:56 sollen 6 Strafsekunden storniert werden, weil fälschlicherweisegedrückt wurde).Hast Du dafür evtl. auch noch eine Idee ?

Und wenn ich noch eine Frage aufwerfen darf, für deren Lösung mir noch die Idee fehlt:

Nach Überschreiten einer "erlaubten Zeit" (je nach Prüfung unterschiedlich, d.h. dieser Wert muss über das Modul änderbar sein) sollen pro angefangener Zeiteinheit (je nach Prüfung variabel 0,.. sek bis 10 sek / auch über das Modul änderbar) Strafpunkte aufaddiert werden. Nun können das 0,25 Pkte oder 0,4 Pkte pro Zeiteinheit sein. Alle hier variabel dargestellten Werte brauchen nur 1x vor Prüfungsbeginn vorgebbar sein, also nicht bei jeder Zeitmessung erneut)

So, damit wären derzeit meine Fragen auf dem Tisch. Für Lösungsideen wäre ich echt dankbar.

Anliegend habe ich die aktuelle Programmversion beigefügt. Der Impulsgeber scheint in der Simulation nicht zu funktionieren, in der LOGO! tut er aber, was er soll.

Gruss

Dirk

Hallo Dirk,

ich überlege mir gerne Lösungen für deine weiteren Aufgabenstellungen, allerdings kann dies etwas dauern, da ich dafür (anders als zur Zeitmessung) keine Lösung bereits erarbeitet habe und außerdem derzeit anderweitig stark zeitlich beansprucht bin. Das "Abziehen" läßt sich denke ich lösen.
Fragen dazu: Werden nur eine Strafzeit je Zeitmessung oder ggf. auch mehrere addiert und ggf. auch mehrere korrigiert (abgezogen)? Wäre es auch wünschenswert, die Strafzeiten während der Zeitmessung einzugeben?

Nun zu den Strafpunkten. Hierzu habe ich noch ggf. Verständnisprobleme -ich habe dich so verstanden:
1. Es sollen folgende Vorgaben als Basis eingegeben werden können:
- max. Sollzeit (in welcher Zeiteinheit vorgegeben?),
- Gewichtung für die Strafpunktberechnung (wie heißt der WERT korrekt?) von G = 0,25 und 0,4 (wobei stets nur einer dieser Werte G dann aktuell ist und als Faktor verwendet wird)
- Zeitintervall (von 0 s bis 10 s) für die Ermittelung der Anzahl n der Strafeinheiten (wie heißt der WERT korrekt?)

2. Daraus sollen dann die Strafpunkte berechnet werden,
d. h. Strafpunkte = G * n und diese Strafpunkte sollen dann (in einer Textbox zusätzlich zur Zeitmessung) angezeigt werden ?

3. Sollen die Strafpunkte vor oder nach den manuell vorgegebenen Strafzeiten bzw. -sekunden berechnet werden?

Zur FunktionsSimulation am PC: Am PC wird eine wesentlich geringere Zyklzsfrequenz (...ca. 35 Hz...) erreicht, so das nur noch das prinzipielle Schaltungsverhalten getestet werden kann. Dazu kannst du im einfachsten Fall einfach die Zeiten des Impulsgebers (der Zeitreferenz) deutlich (so 0, 15 s bis 0,25 s oder mehr) erhöhen (dann stimmen natürlich die Parameter der Zähler nicht mehr oder du korrigierst diese entsprechend).
Die andere Möglichkeit (ggf. in Kombination nit der vorhergehenden) zur Funktionskontrolle besteht darinn, dass Programm in Einzelschritten (insb. 1 Zyklus oder ggf. 0,01 s) auszuführen und die einzelnen Signale zu beobachten. Weil deine Eingänge aber teilweise als Taster eingestellt sind mußt du diese als Schalter (nur als Trick für die Simulation) einstellen und dann wie folgt bei Eingaben vorgehen: Du führst das Programm in Einzelschritten aus (1. Simulation an, 2. Stopp, 3. ggf. "Stromausfall" simulieren für korrekten Programmbeginn, 4. dann einzelne Schritte) bis zum "Zeitpunkt" der Taster- (nun Schalter-)Betätigung. Dazu aktivierst du 1. den Taster- (nun Schalter-), führst 2. einen weiteren Schritt aus (der nun die Eingangsänderung 0 --> 1 erkennt), deaktivierst 3. den Taster- (nun Schalter-) wieder, führst 4. einen weiteren Schritt aus (der nun die Eingangsänderung 1 --> 0 erkennt). Nun geht es weiter mit Einzelschritten und bei Bedarf mit weiteren Eingaben. "Echte" Schalter läßt du natürlich so lange aktiviert wie gewünscht. Zur Schalter-De- bzw. Aktivierung mußt du auch jeweils mindestens einen Einzelschritt zur Erkennung durch die Software anschließen.

MfG
Betel