Методические указания к выполнению лабораторной работы

«Разработка SCADA системы управления смесителем с моделированием модели и системы управления смесителем в пакете программирования контроллеров Trident»

Цель работы:

Данная работа является развитием предыдущих лабораторных работ дисциплины и предназначена для ознакомления студентов со средствами программирования программно-логических контроллеров (ПЛК) и написания для них программ, а также осуществление связи ПЛК со SCADA системами. В нашем случае для связи между эмулятором контроллера Trident и SCADA iFIX использован протокол DDE (Data Dynamic Exchange)

1. Разработать в пакете программирования контроллеров Trident языке FBD модель объекта смесителя с накоплением уровня и модели работы задвижек.

2. Разработать в пакете программирования контроллеров Triconex языке FBD систему регулирования уровня и систему блокировки по уровню, с возможностью снятия действия блокировки по каждой из задвижек.

3. Средствами iFIX отобразить смеситель на мнемосхеме. Обеспечить возможность управления задвижками на мнемосхеме, включения/отключения действия блокировки по каждой из задвижек, а также возможность изменения уставки блокировки расхода и максимального значения расхода для каждого из потоков. Для системы регулирования уровня обеспечить возможность изменения с мнемосхемы режима работы регулятора уровня, его задания, настроечных параметров регулятора, а в ручном режиме регулятора предусмотреть возможность управления непосредственно положением клапана расхода слива из смесителя.

4. Обеспечить связь между эмулятором контроллера Trident и SCADA пакета iFIX.

5. Включить накопление истории по регулируемому параметру и отобразить на мнемосхеме исторический тренд.

6. Отладить работу системы и элементы управления ею на мнемосхеме.

7. Сделать выводы по работе.

Технологическая схема процесса

Последовательность выполнения работы:

1. Разработка конфигурации контроллера Trident в пакете Tristation 1131.

1. Описание интерфейса Tristation 1131

Рис.1 Общий вид пакета программирования Tristation 1131

В левой части окна пакета имеются 3 вкладки:

1. Application – содержит дерево проекта, включая исходный тексты программ, функций и функциональных блоков. В подразделе Implemantation указывается время сканирования контроллера и список исполняемых в нем программ.

Рис.2 Подраздел Implementation

2. Controller – определяются конфигурация контроллера, а также управление контроллером и его эмулятором (загрузка проекта, его запуск, отладка). Возможен просмотр использования системных ресурсов контроллера

Рис. 3 Вкладка Controller

Рис.4 Просмотр использования системных ресурсов контроллера

2. Project – предназначена для формирования проектной документации по разработанному проекту программного обеспечения

Рис. 5 Вкладка Project

1.2. Конфигурирование аппаратной части контроллера

Создадим новый проект программного обеспечения контроллера

Рис. 6 Создание нового проекта контроллера Trident

Создание программного обеспечения для ПЛК начинается с определения конфигурации аппаратной части контроллера (типа процессорного блока (блоков), коммуникационных процессоров, плат ввода/вывода). При создании аппаратной конфигурации в проекте, для каждой платы в зависимости от ее типа выделяется адресное пространство, которое затем используется в создаваемых программах контроллера.

Таким образом, в первую очередь определяем тип процессорного устройства и его имя.

Рис.7 Определение типа процессорного модуля контроллера.

На втором этапе аппаратной конфигурации определяется тип и положение плат ввода/вывода.

Рис. 8 Определение плат ввода/вывода

Для нашего проекта сформируем следующий набор плат ввода/вывода

Рис. 9 Перечень плат ввода/вывода контроллера

Отчет по аппаратной конфигурации контроллера имеет следующий вид

Рис. 10 Перечень плат ввода/вывода контроллера

1.3. Конфигурирование тегов контроллера

На следующем этапе необходимо сформировать переменные, ссылающиеся на адреса плат ввода/вывода, которые в дальнейшем будут использоваться в программах. Также определяются внутренние переменные контроллера для хранения значений вычислений, параметров и т.п., которые могут создаваться оп мере необходимости.

Рис. 11 Создание новой переменной контроллера

Для переменной определяется ее уникальное имя, тип, тип программы которой она будет использоваться, ее начальное значение, а также энергозависимость переменной (при энергонезависимости переменной сброс питания контролера и его последующее восстановление не влияет на значение переменной, в противном случае значение переменной сбрасывается в начальное значение).

рис. 12 Окно определения переменной

На следующей вкладке объявляется область памяти переменной (входная, выходная, внутренняя), метод доступа к переменной с помощью протокола Modbus (чтение, запись, а также адрес регистра для доступа к переменной через протокол Modbus). Кроме того, для переменной определяется, может ли в нее записываться значение из разных мест программы (Enable multiply writes).

Рис. 13 Окно определения переменной

Попытаемся создать переменные для плат ввода/вывода. Начнем с аналоговой платы ввода. Окно ввода физического адреса переменной представлено на следующем рисунке.

Рис. 14 Создание входной переменной

Мы видим, что значения с каналов платы хранятся в виде типа DINT (double integer – двойное целой), а именно в виде кода АЦП и преобразование значения в число с плавающей точкой приведенное к шкале измерения должно осуществляться в программе.

Так как у нас все равно не имеется физических плат ввода/вывода, то в качестве значений с аналоговых датчиков расхода по потокам и уровня будем использовать внутренние переменные типа REAL.

Для переменных входных дискретных сигналов с конечных выключателей положения отсекателей и выходных дискретных сигналов на отсекатели используем внутренние переменные типа BOOL.

Для выходного аналогового сигнала на регулирующий клапан также создадим внутреннюю переменную типа REAL.

Ниже представлен перечень переменных контроллера необходимых нам в работе с указанием их типа и назначения.

Таблица 1

Переменные контроллера необходимые при реализации программы

№	Имя переменной	Область памяти	Тип	Описание
1	ZIO1	Memory	BOOL	Состояние конечного выключателя открытия отсекателя
2	ZIC1	Memory	BOOL	Состояние конечного выключателя закрытия отсекателя
3	XV1	Memory	BOOL	Сигнал на управление отсеакателем (0 – Закрыть, 1 – Открыть)
4	XV1_OPER	Memory	BOOL	Задание оператора на отсекатель
5	ZIO2	Memory	BOOL	Состояние конечного выключателя открытия отсекателя
6	ZIC2	Memory	BOOL	Состояние конечного выключателя закрытия отсекателя
7	XV2	Memory	BOOL	Сигнал на управление отсеакателем (0 – Закрыть, 1 – Открыть)
8	XV2_OPER	Memory	BOOL	Задание оператора на отсекатель
9	ZIO3	Memory	BOOL	Состояние конечного выключателя открытия отсекателя
10	ZIC3	Memory	BOOL	Состояние конечного выключателя закрытия отсекателя
11	XV3	Memory	BOOL	Сигнал на управление отсеакателем (0 – Закрыть, 1 – Открыть)
12	XV3_OPER	Memory	BOOL	Задание оператора на отсекатель
13	F1	Memory	REAL	Значение расхода по потоку 1 при открытом отсекателе
14	F2	Memory	REAL	Значение расхода по потоку 2 при открытом отсекателе
15	F3	Memory	REAL	Значение расхода по потоку 3 при открытом отсекателе
16	F4	Memory	REAL	Максимальное значение расхода потока 4 при полностью открытом клапане
17	FE1	Memory	REAL	Расход потока 1
18	FE2	Memory	REAL	Расход потока 2
19	FE3	Memory	REAL	Расход потока 3
20	FE4	Memory	REAL	Расход потока 4
21	L	Memory	REAL	Значение уровня в смесителе
22	L_GAIN	Memory	REAL	Коэффициент интегрирования потоков для моделирования накопления уровня
23	L_HILIM	Memory	REAL	Значение уставки блокировки по уровню
24	L_BLOCK	Memory	BOOL	Сигнал о превышении уровня уставки по блокировке
25	Key1	Memory	BOOL	Ключ отключения блокировочного действия на отсекатель по потоку 1 (0 – блокировка включена, 1 – блокировка выключена)
26	Key2	Memory	BOOL	Ключ отключения блокировочного действия на отсекатель по потоку 1 (0 – блокировка включена, 1 – блокировка выключена)
27	Key3	Memory	BOOL	Ключ отключения блокировочного действия на отсекатель по потоку 1 (0 – блокировка включена, 1 – блокировка выключена)
28	MV_L	Memory	REAL	Управляющее воздействие на регулирующий клапан
29	SP_L	Memory	REAL	Задание на поддержание уровня в смесителе
30	Mode_L	Memory	BOOL	Режим регулятора уровня (0 – Ручной, 1 – Авто)
31	Kp	Memory	REAL	Коэффициент пропорциональности регулятора уровня
32	Ti	Memory	REAL	Постоянная времени интегрирования регулятора уровня, сек
33	Td	Memory	REAL	Постоянная времени дифференцирования уровня, сек