4.4. Настройка базового контроллера рсу

Контроллеры РСУ имеют в своем распоряжении слоты управления, каждый из которых можно настроить независимо от других. У слотов также есть различные конфигурируемые алгоритмы управления, а также множество других полезных функций. Процесс настройки осуществляется с помощью набора специальных информационных слов.

4.4.1. Настройка контроллера

В процессе конфигурирования (настройки) системы базовый контроллер РСУ предоставляет инженеру КИПиА множество функций. Все настраиваемые функции содержатся в ОЗУ устройства. Функции, используемые для управления, зависят от параметров, выбранных для каждого слота перед вводом контроллера в работу. Настройка проводится с помощью набора 4-битных конфигурационных слов. При необходимости, восемь слотов в контроллере можно сконфигурировать одинаково или по-разному, а также в разных комбинациях.

Каждый слот в контроллере считается блоком, в котором находится алгоритм управления, при этом у блока есть два входа и один выход. Выход является функцией двух изменяемых входных сигналов и времени, как определено алгоритмом, выбранным для каждого слота.

Два входа слота управления обозначаются X и Y, где X является технологической переменной (PV), а Y – уставкой (SP). Следовательно, выход (S) является функцией X, Y и t (время) согласно выбранному алгоритму.

Выходы = f(X,Y,t)

На РИС. 5.1 показана принципиальная схема базового контроллера с 8 слотами, каждый слот имеет входы X и Y, выход S, и выбранный функциональный алгоритм.

РИС. 5.1 Конфигурация слотов контроллера

4.4.2.Режимы управления

Режимы Управления делятся на следующие виды:

• MAN (Ручной) : выход (S) управляется оператором и не является функцией вычислений, производимых в слоте.

• AUTO (Автоматический) : выход (S) является функцией прямого вычисления с получением входного сигнала Y от локальной уставки слота (LSP).

• CASC (Каскадный) : выход (S) является функцией прямого вычисления с получением входного сигнала Y от дистанционной переменной (RV) сконфигурированной для входа Y.

• PROG (Программный) : этот режим может быть в виде алгоритма ПЦУ или МДУ, где выходной сигнал (S) управляется компьютером. С помощью алгоритма ПЦУ выход будет непосредственно управляться компьютером на ИМ. С алгоритмом МДУ компьютером регулируется локальная уставка.

4.4.3. Конфигурационные слова

На РИС. 5.2 показано четыре конфигурационных слова, с помощью которых можно настроить базовый контроллер. Очевидно, что эти четыре слова необходимо набрать для каждого слота контроллера.

Конфигурационное слово 1

Выбранный алгоритм вводится в конфигурационное слово в виде двух первых цифр. Все алгоритмы содержатся в ПЗУ контроллера, поэтому выбор можно изменить в любое время путем перенастройки двузначного кода в конфигурационном слове соответствующего слота. Далее на этом занятии мы объясним работу всех 22 алгоритмов вместе с их выходными уравнениями.

Третья цифра определяет необходимость в вызове прошлого режима. При отключении контроллера (потеря питания или выключение), происходит запись памяти устройства в ОЗУ с батарейным питанием, которое сохраняет состояние всех слотов. Можно настроить контроллер таким образом, чтобы при восстановлении питания он загружался с возвращением предыдущих состояний своих слотов: это называется вызовом прошлого режима.

За время, когда контроллер выключен, регулирующие клапаны изменяют свое положение, поэтому слоты обычно не настраивают на вызов прошлого режима. Без этой функции слоты переходят в режим MAN с выходными сигналами значения 0,0 мА.

РИС. 5.2 Конфигурационные слова базового контроллера.

Четвертая цифра конфигурирует слот на:

• слежение

• инициализацию

• слежение и инициализацию

• отсутствие слежения или инициализации в зависимости от цифры, поставленной в конфигурационном слове.

Слежение (трекинг)

Слежение используется для получения функции, которая, при нахождении слота в РУЧНОМ (MAN) режиме, заставляет вход Y (LSP) СЛЕДИТЬ за входом X (PV), что обеспечивает плавный переход с режима MAN на режим AUTO без участия оператора и согласования сигналов SP и PV перед изменением режима управления.

Инициализация

Инициализация используется слотами, настроенными на КАСКАДНЫЙ (CASC) режим работы и использования ПИД алгоритма, обеспечивая регулировку выхода первичного регулирующего контура таким образом, чтобы он следовал за входом Y вторичного контура во всех случаях, когда вторичный регулирующий контур выходит из режима CASC. Это обеспечивает плавный обратный переход в режим CASC без участия оператора для согласования значения PV вторичного контура с выходом первичного контура.

Конфигурационное слово 2

Первая и третья цифра второго конфигурационного слова содержат в себе номер слота, которому адресовано конфигурирование. Поэтому для обозначения адреса X и Y в этих местах помещается число от 1 до 8, (т.е. для слота №7 два числа 7, для слота №5 два числа 5 и т.д.) Единственный случай, когда числа разные, это если вход Y является RV (дистанционной переменной), приходящей с другого слота (как в случае входного сигнала SP на вторичный каскадный регулирующий контур), когда указывается номер слота образующего контура.

Вторая и четвертая цифры описывают тип входа для X и Y соответственно. Это будет выход, PV, RV или LSP. В случае каскадного регулирующего контура, вход Y на вторичный контур будет являться выходом другого (первичного) контура, и таким образом четвертая цифра должна быть нулем.

Конфигурационное слово 3

Первая цифра определяет десятичный формат данных, отправляемых и отображаемых на пульте оператора. Это зависит от используемых единиц и диапазона датчика по каждой конкретной информационной точки.

Вторая цифра задает характеристику для информационной точки. Например, если слот отвечает за регулировку уровня, значение PV будет выражено в единицах уровня и, скорее всего, потребует линейного преобразования (т.е. диапазон входного сигнала 4-20 мА будет линейно отображать заданный диапазон уровня).

Термопарам может понадобиться характеристика в зависимости от их типа (т.е. тип J или тип K), если только она не выполняется полевым датчиком. В данном случае, в слоте будет использована линейная характеристика.

Применение квадратного корня часто требуется для сигналов расхода, приходящих от датчиков перепада давления (используемых для определения расхода от диафрагм, трубок Пито и т.д.), если расход необходимо отобразить на квадратичной шкале.

Термометрам сопротивления (RTD) из платины или платины и родия необходима уникальная характеристика, выбираемая числом четыре.

Третья цифра выбирает градусы Фаренгейта или градусы Цельсия для температурных контуров. Если слот не используется для регулирования температуры, данная цифра пропускается.

Четвертая цифра определяет тип аварийного сигнала, используемого для слота; есть два типа:

• Отклонение (DEV): оператору подаются аварийные сигналы при отклонении PV от сигнала SP. Степень отклонения можно задать с пульта оператора. Можно задать параметры DEVHI (PV выше SP) и DEVLO (PV ниже SP). Для выбора этой опции на место четвертой цифры третьего конфигурационного слова ставится ноль.

• Амплитуда технологической переменной (PV): аварийные сигналы подаются в зависимости от фактической амплитуды PV. Оператор может задать параметры PVHI и PVLO. Для выбора этой опции на место четвертой цифры третьего конфигурационного слова ставится единица.

Конфигурационное слово 4

Первая цифра этого конфигурационного слова определяет используемое уравнение регулирования: уравнение 'A' или уравнение 'B'. Чаще всего выбирают уравнение 'A'. Регулирующее уравнение 'B' используется в основном для контуров управления с большим временем задержки, например температурные контуры, которые используют регулирующее действие RATE. В этом случае регулирующее уравнение 'B' позволяет проводить регулировку уставки без получения ошибки (PV - SP) с воздействием на действие RATE. Смотрите РИС. 3.

РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УРАВНЕНИЕ А

где OUT (S) = нормализованный выход

s = оператор Лапласа

К = коэффициент усиления

T1 = время интегрирования в минутах

T2 = время дифференцирования в минутах

1/a = амплитуда дифференцирования = 8

РЕГУЛИРУЮЩЕЕ УРАВНЕНИЕ В

РИС. 5.3 Уравнение ПИД-регулятора

Вторая цифра определяет прямое или обратное отображение выходного сигнала. Обычно данный параметр настраивают таким образом, чтобы оператор видел на пульте все выходы регулирующих контуров (которые передаются на регулирующие клапаны) с перемещением от 0 до 100% (для полного открытия или закрытия), независимо от того, открываются или закрываются клапаны от выходного сигнала 4-20 мА.

Третья цифра задает прямое или обратное регулирующее действие. Прямое действие увеличивает выходной сигнал, когда PV выше относительно SP, а обратное действие уменьшает выходной сигнал при увеличении PV относительно SP.

Последняя цифра определяет обработку входного сигнала. Это может быть линейная обработка (для сигналов линейного датчика), или извлечение квадратного корня для сигналов расхода от устройств измерения перепада давления.