Beschreibung der Funktion des Beispielprogrammes

Visualisierung

Die Visualisierung besteht aus zwei Seiten. Auf der Hauptseite (siehe Abb. Erste Seite der Visualisierung des Beispielprogrammes) werden alle berechneten Werte angezeigt und die Berechnungen für die Kanäle können einzeln zu- und abgeschaltet werden. Über die Betätigung des mit „Go to Errors“ beschrifteten Buttons gelangt man auf die zweite Seite der Visualisierung, auf der aufgetretene Fehler angezeigt werden. Man beachte, dass schon auf der ersten Seite durch die Umrandung des erwähnten Buttons ersichtlich ist, ob ein Fehler aufgetreten ist (siehe Abb. Umrandung des „Go to Errors“-Buttons bei aufgetretenen Fehler).

Auf der zweiten Seite der Visualisierung werden aufgetretene Fehler angezeigt (siehe Abb. Zweite Seite der Visualisierung des EL3773 Beispielprogrammes). Hier wurde beispielsweise im laufenden Betrieb das EtherCAT-Kabel von der Steuerung zum Koppler entfernt.

Auswahl der Größe des FIFO-Puffers

Die aufgenommenen Samples werden pro Zyklus in einen FIFO-Puffer kopiert, in den „vorne“ die neuesten Werte gespeichert werden und die ältesten Werte „hinten“ herausfallen. Die Größe des FIFO-Puffers kann zu Beginn festgelegt werden und sollte entsprechend des Oversampling-Faktors, der Zykluszeit und der anliegenden Frequenz gewählt werden. Wichtig für eine genaue Auswertung der anliegenden Spannungen und Ströme ist ein ausreichend großer Speicher von aufgenommenen Werten. Beträgt die anliegende Frequenz beispielsweise 50 Hz, werden mit einem Oversampling-Faktor von 20 und einer Zykluszeit von 5 ms pro SPS-Zyklus 4 Werte pro Millisekunde aufgenommen. Die Periodendauer bei einer Frequenz von 50 Hz beträgt 20 ms und mit den gewählten Einstellungen wird eine gesamte Periode mit 80 Werten abgetastet. Somit sollte die Größe des FIFO-Puffers ein ganzzahliges Vielfaches von 80 sein, beispielsweise 800.

Eine Übersicht über die Funktionsweise des Datenpuffers liefert folgende Abbildung:

Durchführung der Berechnungen

Wenn nicht anders vermerkt, finden alle Berechnungen gleitend mit allen im FIFO-Puffer berechneten Werten statt. In der Praxis hat es sich darüber hinaus als bewährter erwiesen, über die letzten berechneten Werte einen Durchschnitt zu bilden. Die Anzahl der Werte dafür kann vom Benutzer über die globale Variable CnMaxRecordedValues festgelegt werden.

Beispiel: Die allgemeine Formel zur Berechnung des RMS-Wertes lautet

Die jeweiligen Unter- und Obergrenzen für die Summenbildung werden durch die Größe des FIFO-Puffers festgelegt. Die Berechnung der RMS-Werte erfolgt in jedem Zyklus gleitend über die gesamte Größe des FIFO-Puffers.

Das Ergebnis der Berechnung wird wiederum in einen FIFO-Puffer geschrieben, über diesen findet gleitend die Berechnung des in der Visualisierung angezeigten Wertes statt:

Der Bereich für die Summenbildung wird vom Benutzer über die globale Variable CnMaxRecordedValues festgelegt.

Berechnung der Frequenz und des Vorzeichens der Blindleistung Q Die Berechnung der Frequenz erfolgt über die Feststellung des Zeitpunktes des Nulldurchgangs von positiv nach negativ. Dieser Zeitpunkt wird durchgängig festgestellt und mit dem vorherigen Nulldurchgang verglichen. Aus der Zeitdifferenz wird die Frequenz berechnet. Die verwendete Methode zur Frequenzberechnung dient nur als erster Ansatzpunkt zur Vermittlung eines möglichen Algorithmus. Dem Anwender bleibt es überlassen, die Praxistauglichkeit des Verfahrens für eine bestimmte Applikation zu überprüfen. Praxistests haben gezeigt, dass bei der Frequenzberechnung eines stark verrauschten Signals mit dem verwendeten Verfahren keine verlässlichen Werte geliefert werden. Die Berechnung der Frequenz der 50 Hz Netzspannung hat allerdings bei allen durchgeführten Tests verlässlich funktioniert. Gleiches gilt für die Bestimmung des Vorzeichens der Blindleistung Q, denn dieses wird über den Vergleich der Zeitpunkte der Nulldurchgänge von Spannung und Strom ermittelt.