6.6 过零检测

1、实验目的

基于Simulink官方的过零检测仿真案例，采用低代码控制器代替其中的开关模块，选择输出信号，实现硬件在环仿真。

2、实验模型

本实验原始模型来自于Simulink官方的房屋温度控制模型，官网给出了该模型原理的详细介绍（ https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/accurate-zero-crossing-detection.html ），在MATLAB命令行窗口中输入命令：openExample('simulink_general/sldemo_zeroxingExample')可打开该模型，如下图所示：

采用低代码控制器代替开关模块进行过零检测时，将开关模块替换为S-函数，在S-函数中实现与低代码控制器通信功能，修改后的模型如下图所示：

3、实验步骤

低代码控制器的特点在于不需要对控制器进行代码的编写，只要在excel文件之中进行测点配置、通信通道和AOE配置就可以实现相应的控制。

3.1、编写低代码控制器配置文件

低代码控制器文件配置分为三个部分：测点配置、通信通道配置和AOE配置。测点配置用于配置控制器输入和输出信号点的参数，本案例中需要的信号是输入的正弦信号绝对值、按时间生成的过零信号，通信通道的配置是为了将控制器与simulink仿真模型建立modbus通信，实现仿真模型与控制器的信息交互，而AOE配置是建立AOE模型网络来实现所需的控制逻辑和功能。

3.1.1、测点配置

测点配置表格的内容包含了测点的点号、名称、别名、是否离散、是否是计算点以及默认值等。点号是程序里给这个测点的编号，可以自己定义，使用时，测点与通信通道的点号一一对应完成对接。别名是英文字母与下划线组合使用，可以当做变量名用于AOE表格里表达式的书写，使之可以不用点号来表达，使得表达式的意思表达得更加清楚。本案例测点配置如下所示：

3.1.2、通信通道配置

低代码控制器通过Modbus协议与Simulink进行通信。由于Matlab仅有Modbus客户端功能，因此需要将低代码控制器配置为Modbus服务端，如下图所示，其中通道数量为1，服务端口需设置为未占用端口。

然后对客户端信息和测点信息等进行配置，如下图所示：

3.1.3、AOE配置

本案例中AOE文件配置内容分为三个部分。

AOE网络声明

本案例中的AOE网络声明如下所示：

控制器的作用是实现过零检测，所以名称定为过零检测，触发条件设置为事件控制。变量初始值定义了过零比较值threshold为0.5。

AOE节点声明

本案例的控制逻辑可以用AOE网表示如下：

对应上图需要定义的节点有4个，节点声明如下所示：

第一个节点是simulink通信事件节点，为事件触发类型，当DoCal_POINT>0.5时，也就是测点11输出1，表示允许控制器计算时，该节点被触发，进入运算流程。

第2个节点是逻辑判断节点，对于设定值进行大小比较判断开关控制信号是否大于threshold，也就是测点7的值是否大于0，完成逻辑判断后根据结果进入两条不同动作的边：判断结果为真执行第1条边，否则执行第2条边，边的顺序是就是文件里面定义的顺序。

第3、4个节点是结束节点，是事件触发类型，当所有的计算步骤都完成，信号传输后，进入结束节点，计算结束，并将DoCal_POINT的数值改为0，等待下一次通信之后，开始计算。超时时间定为100ms，因为需要DoCal_POINT置0再让AOE执行过程结束，防止AOE被反复触发。

AOE边声明

本案例中的AOE边声明如下图所示：

本实验中的边声明的动作类型是SetPoints，SetPoints类型的动作边在连接节点的同时还需要进行动作。接下来简单介绍每条边的动作：

1. 连接第1和第2节点的边：动作名称：aoe触发测点复位，需要在这个边的动作上将DoCal_POINT置0，防止循环结束时还未置0导致网络再触发。
2. 连接第2和第3节点的边：动作名称：输出正弦波绝对值，动作类型为SetPoints，当第2个节点判断为真的时候，需要输出三组输出信号的绝对值，
3. 连接第2和第4节点的边：动作名称：输出正弦波限幅值，动作类型为SetPoints，当第2个节点判断为假的时候，需要输出三组输出信号的限幅值。

3.2、编写Simulink与控制器通信程序

打开Simulink模型中S-函数的源文件，将S-函数的输入信号数量设置为2、输出信号数量设置为1，采样时间，采样时间设置为0.01（每仿真10ms与控制器通信一次）。添加建立Modbus通信的命令，其中需要服务端ip和端口参数：

添加温度设定值、温度测量值、读取控制指令程序：

3.3、低代码控制器配置与运行

该步骤具体操作同房屋温度控制，此处不再赘述。

3.4、运行仿真

先运行低代码控制器，再运行Simulink模型，进行仿真。得到的利用低代码控制器的输出信号与原模型十分接近。

由该仿真实验可以看出，使用低代码控制器并不需要繁复的程序代码编写，只需要编写测点配置、通信通道配置和AOE配置文件就可以实现通信和控制功能，与目前常用的其他控制器相比，更方便于非编程技术背景人员的应用。

附件：过零检测.rar