Розробка автоматизованої системи управління

Наведемо повний список змінних і блоків з коментарями до них.

Таблиця 10.1. Таблиця змінних

Таблиця 10.2. Таблиця дескрипторів або блоків

Програма контролеру PSt (EMULATOR) в свою чергу ділиться на PSt.USRTask та PSt.SYSTask, задачі програм користувача і системні задачі відповідно. Обидві задачі можуть містити свої підзадачі. Отже в PSt.USRTask були створені окремі 4 задачі з циклічністю 500 мс:

1. SysStart - задача яка містить в собі програму SysStart на мові FBD.

Ця програма служить для того щоб запускати та зупиняти всю установку. В логіку закладено наступні умови що коли від всіх контролерів немає сигналу про помилку або збій в роботі і прийшов сигнал на ввімкнення системи то всі котролери отримують команду про початок роботи, а також стандартні уставки для об'єкту керування, а саме переключаються в режим автоматичного керування з зовнішнім завданням, величиною завдання для кожного окремого взятого контуру і налаштувань регуляторів.

Рис. 10.2. Програма SysStart.

Також передбачена можливість автоматичного старту контроллеру співвідношення газ повітря при ввімкнені регулятора температури газу. З розділу 3 аварійна зупинка системи охолодження мастила при досягнені температури масла на зливі з системи у 80 ?С.

2. TemOilContrl задача яка містить в собі програму TemOil на мові FBD.

В тілі даної програми містяться два ПІ регулятора для реалізації двоконтурного керування, PI_01 головний регулятор температури масла та PI_02 внутрішній корегуючий регулятор температури підшипників. Перелік всіх змінних та їх призначення див. таблицю 10.1.

Рис. 10.3. Програма TemOil.

3. TemGasContrl задача яка містить в собі програму TemGas на мові FBD.

В тілі даної програми містяться ПІД регулятор для реалізації одноконтурного керування. PID_01 головний регулятор температури газу. Перелік всіх змінних та їх призначення див. таблицю 10.1

Рис. 10.4. Програма TemGas

4. GasAirConrtlзадача яка містить в собі програму CoeffGasAir на мові FBD.

В тілі даної програми містяться два ПІ регулятора для реалізації двоконтурного керування, PI_03 головний регулятор відношення повітро-газової суміші та PI_02 внутрішній регулятор витрати повітря, заданням для якого служить добуток сигналу з витратою повітря та коефіцієнт співвідношення. Перелік всіх змінних та їх призначення див. таблицю 10.1.

Рис. 10.5. Програма CoeffGasAir

Змінна KOMPRESSORWORK яка не використана в жодній програмі використовується тільки SCADA програмою для контролю ступеню стиснення повітря, тобто нагрузкою компресора з розділу 3.

5. Econom яка містить в собі програму Econom02 на мові FBD.

Програма обрахунку пере регулювання регуляторів, зі скиданням обрахованого значення, а також обрахунок середнього значення коефіцієнту економічності згорання - «газ-повітря».

Рис. 10.6. Програма Econom02.

Узгодження з верхнім рівнем реалізується дуже просто так як для верхнього і нижнього рівня список змінних один, що забезпечується за рахунок комплексності редактору. Тому ми можемо використовувати всі змінні програми контролеру при створені SCADA програми. Зв'язок з контроллером відбувається за допомогою мережі Ethernet.

12. Порядок перевірки системи автоматизації

Повністю зконфігуроване дерево з програмою операторської станції має наступний вигляд:

Рис.11.1. Дерево операторської станції

Умовні позначення які використані:

­ GRP груповий дисплей на який можуть бути винесені деяка кількість блоків які мають свої панелі користувача;

­ FRG графічний дисплей;

­ OVW вікно в якому можливо згрупувати всі існуючі вікна та інші посилання;

­ TR_D-OS спеціальний дисплей трендів.

Перший головний дисплей це - Mnemo, яка містить повну мнемо схему об'єкту

Рис. 11.2. Вікно з мнемосхемою об'єкту - Mnemo.

На мнемо схемі можна бачити кнопки включення та виключення установки, кнопки виклику лицьових панелей основних регуляторів, а також відображення значень керуючого впливу яке має бути та реальне значення, основні параметри регулювання: температура димових газів, витрата газу, витрата повітря, температура масла, температура підшипників, а також деякі параметри контролю: нагрузка компресору.

Приведемо установки які були зроблені для кнопки «Ввімкнути», яка при натисненні на неї задає змінній SYS_ON_OFF значення TRUE.

Рис. 11.3. Уставки кнопки «Ввімкнути».

Кнопка «Вимкнути» має єдину відмінність задає змінній SYS_ON_OFF значення FALSE.

Puc.11.4. Вікно дії для кнопки «Вимкнути».

Налаштування для кнопок які відкривають лицьові панелі регуляторів виконуються за допомогою стандартного функціоналу і всі зроблені аналогічно.

Рис.11.5. Налаштування відображення лицьової панелі регулятора.

Налаштування лампочок сигналізаторів стану роботи системи і стану регуляторів.

Рис. 11.6. Налаштування лампочок сигналізаторів.

Залежно від станів вхідних дискретних параметрів, яких може бути підключено до трьох, можна отримати до 12 станів обладнання і для кожного назначити свою індикацію. В нашому випадку для лампочки включення виключення системи може бути два стани, а от робото здатність дворівневої системи оцінюється за допомогою трьох дискретних зміних.

Налаштування панелей які показують значення керуючого впливу і оберненого зв'язку від має вигляд наступного віконця.

Рис. 11.7. Вікно налаштування панелей відображення значень.

Налаштування об'єкту з анімацією процентної заливки по значенню, яка використовується для параметру контролю який показує нагрузку компрессора.

Рис.11.8. Вікно налаштування панелей відображення значень.

Сама мнемосхема об'єкту вставляється як bitmap формату.bmp.

Рис. 11.9. Вікно налаштування панелей відображення значень.

Наступні три графічні дисплеї OilTrend, GasTrend, CoeffTrend містять в собі об'єкт тренду зі значенням фактичного стану об'єкту керування та заданого значення. Не зважаючи на те що створено окреме вікно для перегляду трендів рис. 11.9. та рис. 11.10. яке більш універсальне, оператору надається можливість слідкувати за окремими параметрами, якогось конкретного регулятору рис.11.8.

Рис. 11.10. Вікно налаштування панелей відображення значень.

Вікна налаштування трендів, а також саме вікно трендів зображені на рис. 11.9а рис. 11.10а. Як вже зазначалося вище вікно на рис.11.10а має більш гнучкі настройки. За його допомогою можна назначати трендам тип лінії, колір лінії, діапазон значення, розмірність в процентах, одиниці вимірювання, за допомогою чек боксів відмічати ті тренди які необхідно відображати, а також змінювати поряд трендів.

Рис.11.9а. Параметри налаштувань вікна трендів.

Рис.11.10а. Вікно трендів TrendAll

Наступний графічний дисплей під назвою Control&Econ створено для виведення на екран деяких параметрів які обраховуються, перегулювання та середня значення відношення коефіцієнта «газ-повітря» взяті для прикладу. За допомогою кнопки «Обновить» можна скинути значення параметрів.

Рис.11.11. Графічне вікно з показниками якості.

Вікно алармів з можливістю квітування створено автоматично системою для виведення параметрів які перевищили допустимий рівень і т.д.

Рис.11.12. Вікно алармів.

Інший тип вікон це групові дисплеї, зручні і добре підходять якщо потрібно згрупувати деякі лицьові панелі блоків. На рисунку нижче представлено два групові дисплеї:

- DG - груповий дисплей який містить лицьові панелі регуляторів з лицьовими панелями завдання зовнішнього завдання;

- Zadanie - груповий дисплей в якому можна задати налаштування регуляторів; відповідно:

Рис. 11.13. Налаштування групових дисплеїв.

Відповідно в SCADA програмі ці групові дисплеї мають вигляд представлений на рис. 11.14.

Рис.11.14. Групові дисплеї.

Вікно перегляду Overview дозволяє зібрати в собі всі розроблені вікна на одному загальному вікні і можуть розміщатися в довільному порядку.

Рис.11.15. Вікно Overview з розробленими вікнами.

Узгодження з нижнім рівнем реалізується дуже просто так як для верхнього і нижнього рівня список змінних один, що забезпечується за рахунок комплексності редактору. Тому ми можемо використовувати всі змінні програми контролеру при доступу до неї. Зв'язок з контролером відбувається за допомогою мережі Ethernet.

12. Опис ПЗ супервізорного рівня ПТКЗА

Підготовчі етапи для перевірки функціонування розробленої системи.

Необхідно в заданому порядку запустити програми та виконати дії по інструкції:

1. Запустити Control Builder F з робочого столу або з меню Пуск Все программы ABB Industrial IT Freelance 800F v9.1 Control Builder F

Рис.12.1. Запуск Control Builder F

В данній програмі неодхідно відкрити проєкт яких розроблено за допомогою команди Project Open і перейти в режим Configuration.

Після запуску Control Builder F автоматично запуститься сервер трендів та OPC сервер:

Рис. 12.2. Запущені сервер трендів і OPC сервер

Перейти в діалогове вікно настройки підключень в меню Project Network… і переконатись що моно має наступні настройки:

Рис.12.3. Вікно налаштування Network…

2. Запустити Internet Explorer з робочого столу або з меню Пуск? Internet Explorer:

Рис.12.4. Запуск Internet Explorer

В данній програмі неодхідно відкрити сторінку яка має наступний адреса: http://127.0.0.1:8888/

Рис.12.5. Вікно створення віртуального контролеру

Це необхідно для запуску віртуального контролеру. В поле Station ID необхідно ввести 26 це значення збігається з Res.ID в Network Configuration для емулятору контролера, та нажати кнопку Start Controller.

Після цього маємо побачити напис:

Рис.12.6. Приклад старту віртуального контроллеру

І після оновлення сторінки бачимо запущений контроллер:

Рис.12.7. Приклад створеного контролеру

3. Запускаємо Matlab з робочого столу або з меню Пуск Все программы Matlab Rb Matlab Rb. Та запустити Simulink. Відкриваємо нашу модель об'єкту в якій настроїно OPCConfigurator. Задати час виконання `inf', що значить бескінечно, та натиснути кнопку старту.

Рис.12.8. Модель клапану в середовищі Simulink.

Рис.12.9. Модель об'єкту в середовищі Simulink.

4. Відкриваємо вже запущений Control Builder F та завантажуємо всі підпрограми в основні вузли: сервер трендів, OPC сервер, програму контролеру і операторську станцію за допомого команди Load > Whole Station.

Модель об'єкту

Модель об'єкту керування наведена на рис.12.8 і рис.12.9. Взаємодія з верхнім та нижнім рівнем автоматизації відбувається за допомогою OPC серверу. Як вже зазначалося в попередніх розділах узгодження змінних реалізується дуже просто так як для верхнього і нижнього рівня список змінних один, що забезпечується за рахунок комплексності редактору. Тому ми можемо використовувати всі змінні програми контролеру при доступу до неї.

Рис. 12.10. Блоки зв'язку з OPC сервером, де з ліва на право: блок налаштування зв'язку, блок зчитування змінної, блок запису змінної.

Для перевірки того факту що зв'язок з OPC сервером налаштовано і відбувається взаємодія необхідно поглянути у вікно рис.12.11. і натиснути кнопку Connect, після того як в OPC Clients з'явиться надпис Connected OPC сервер вважається підключеним.

Рис.12.11. Вікно яке демонструє підключений OPC сервер середи розробки Control Builder F.

Реалізація всіх функцій контролю виглядає наступним чином:

Рис.12.12 Функції контролю.

Передбачена сигналізація як на фізичному рівні так і на програмному, тобто звукова сигналізація при критичній ситуації, а також у SCADA програмі параметр який вийшов за допустимі межі повинен змінити колів відображення червоний, щоб звернути на себе увагу оператора, що продемонстровано на наступних рисунках:

Рис.12.13. Сигналізація при виході параметру за межі.

Рис.12.14. Зміна кольорів відображення параметрів та станурегуляторів.

В розробленій програмі реалізоване безударне переключення на ручне керування:

Рис.12.14. Без ударне переключення на ручне керування

Размещено на Allbest.ru