Здавалка
Главная | Обратная связь

ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТАНОВКИ



 

Применение микропроцессорных приборов в установке потребовало настройки действующего (поставляемого с приборами) и разработки нового программного обеспечения системы управления.

Для этого решены следующие задачи:

1) опрос технологических датчиков, обработка и передача информации в управляющее устройство;

2) представление, регистрация и архивирование информации;

3) разработка и реализация алгоритма цифрового управления.

Решение задачи 3) зависит от цели управления. Целью установки является получение заданного (максимального) количества воды заданной температуры.

Для достижения цели проведен анализ технологического процесса как объекта управления и выявлена топология связей в объекте (рис. 7).

Рис. 7. Структура связей объекта управления: РО – регулирующий орган

Это позволило разработать структуру системы управления (рис. 8).

 

Рис. 8. Структурная схема системы управления:

W1¸W13 – передаточные функции каналов объекта; UT – напряжение на ТЭН; РОВХ, РОВЫХ – процент хода регулирующих органов на входе и выходе из емкости; SВР – частота вращения двигателя насоса на рецикловом потоке; FВХ, FВЫХ, FР – расход воды на входе, выходе из емкости и рецикловом потоке; РВХ, ТВХ – давление и температура воды на входе в емкость; ТР – температура рецикла; ТЕ, LЕ – температура и уровень воды в емкости; PТЕ, PFВХ, PFР, PFВЫХ, PLЕ – регуляторы; КТР, КТВХ, КРВХ, КFВХ, КFВЫХ – компенсаторы возмущений и перекрестных связей в объекте; ТЕЗ, FВХЗ, FРЗ, LЕЗ – задающие воздействия регуляторам

 

Разработка многосвязной системы (рис. 8) позволяет эффективнее управлять технологическим процессом по сравнению с одноконтурными схемами, т.к. в алгоритме учтено влияние контролируемых возмущений и перекрестных связей между промежуточными параметрами на основные управляемые параметры (температуру и уровень в емкости).

Для решения задач 1), 2) использовано программное обеспечение НПО “ОВЕН”, содержащее программы-конфигураторы контроллеров ТРМ151 и модулей ввода/вывода МВА8 (рис. 9), МВУ8, МР1, а также технологическую SCADA-систему “Owen Process Manager” (рис. 10) [9], позволяющую отображать тренды текущих измерений и управляющих воздействий, создавать файлы-архивы.

 

Рис. 9. Экранная форма настройки опроса датчика дТС035, подключенного ко входу 1, с помощью программы “Конфигуратор МВА8”

 

Рис. 10. Фрагмент экранной формы программы “Owen Process Manager” (вкладка модуля МВА8 и температурный тренд)

Данного ПО вполне достаточно для реализации системы управления процессом. Однако эффективное управление требует разработки автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора с возможностями слежения за ходом технологического процесса, документирования получаемых данных, своевременного выявления аварийных ситуаций и внесения изменений в ход процесса, а также решения задач корректировки и оптимизации управления.

При выборе средств разработки АРМ оператора предпочтение отдано интегрированной среде Trace Mode (версия 6) . Данная система обладает необходимыми драйверами к контроллерам и УСО, большой встроенной графической библиотекой, имеет мощный редактор представления данных, библиотеку алгоритмов управления и встроенные редакторы разработки программ в SCADA-системе.

Экранная форма структуры АРМ представлена на рис. 11. В верхней части экрана указано название установки и мнемосхема процесса (выполнена анимация заполнения емкости водой и включения/выключения двигателя насоса). На мнемосхеме вблизи точек установки технологических датчиков и исполнительных устройств осуществляется индикация текущих значений параметров. Эта информация дублируется в нижней части экрана с помощью графических элементов “Ползунок”. Вверху экрана предусмотрено поле для сообщений об аварийных ситуациях (переполнение или опорожнение емкости, превышение температуры в емкости выше допустимой и т.д.). Также на экране высвечивается системное время рабочей станции и эмблема Trace Mode.

Правая часть экранной формы предназначена для интерактивной работы с интерфейсом. При выборе источника данных определяется, будем ли мы опрашивать технологические датчики и выдавать управляющие сигналы на исполнительные устройства или работать с имитационной моделью объекта.

Имитационная модель объекта разработана с использованием FBD-блоков визуального редактора Trace Mode . Динамические каналы объекта описаны апериодическими звеньями 1-го – 3-го порядков с запаздыванием, что отражает динамику связей между параметрами. В модели объекта предусмотрена генерация помех на управляющие и управляемые параметры.

 

Рис. 11. Мнемосхема процесса и интерактивное меню

(главная экранная форма проекта АРМ)

 

Выбор отображения информации позволяет оператору подобрать наилучший вариант представления информации о процессе – индицировать или скрывать значения параметров вблизи точек установки технических средств (по месту) и в нижней части экрана (на щите), а также просматривать тренды параметров задаваемого размера.

Предусмотрена архивация данных, т.е. сохранение за указанный период текущей информации о процессе с возможностью ее просмотра (просмотр архива).

Пуск процесса позволяет запустить и вывести технологический объект на режим нормальной работы (по текущему отлаженному алгоритму).

Останов процесса обеспечивает плановое завершение работы установки (выключение нагревательного ТЭНа и насоса, слив воды из емкости).

Корректировка алгоритма включает в себя ряд этапов, связанных с просмотром структуры и параметров текущего алгоритма управления, формированием структуры и параметрическим синтезом нового алгоритма. Для этого формируются структуры моделей каналов объекта и системы управления (предусмотрена возможность реализации одноконтурных, каскадных, комбинированных, несвязанных и связанных схем).

На следующем этапе выполняется параметрирование модели объекта, включающее получение динамических характеристик по каналам объекта и идентификацию дискретных динамических моделей методом наименьших квадратов и оптимизационными методами.

Далее проводится этап структурирования и параметрирования регуляторов и компенсаторов, в который входит выбор структур регуляторов (типовые варианты ПИД-закона, цифровые регуляторы различных порядков), ручная настройка параметров регуляторов (по динамическим характеристикам замкнутой системы (рис. 12, 13)) или решается задача оптимизации настроек регуляторов (по модели объекта) по выбранному критерию и синтеза компенсаторов с применением принципов автономно-инвариантного управления. Выбор структур регуляторов выполняется по показателям качества.

Безударное включение системы управления в работу осуществляется путем формирования заданий цифровым регуляторам по текущим измерениям регулируемых параметров.

При неустойчивой работе синтезированного алгоритма предусмотрена его блокировка и автоматическое переключение на базовый (отлаженный) вариант управления.

Рис. 12. Имитатор замкнутой системы регулирования

с ПИД-регулятором и моделью объекта 1-го порядка

(фрагмент программы Techno FBD)

 

 

Рис. 13. Динамические характеристики имитатора

замкнутой системы регулирования

 

Для реализации технологического управления в SCADA Trace Mode используется технология OPC (OLE for Process Control), т.е. OLE (Object Linking and Embedding). OPC представляет стандартный доступ в реальном времени к УСО и SCADA-системе (рис. 14).

Рис. 14. Экранная форма OPC драйвера для приборов ОВЕН

 







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.