9.3.Описание программы управления электрозадвижкой
Рассмотрим алгоритм управления электрозадвижкой [65, 66]. Ввиду того, что при реализации программы на контроллере используется и аппаратная часть, то систему управления задвижкой назовём блоком управления задвижкой (БУЗ).
Алгоритм управления задвижкой должен реализовать следующие функции:
обеспечивает дистанционный, ручной и автоматический режимы работы задвижки;
формирует управляющие сигналы (команды):открыть или закрыть задвижку;
блокирует ошибочные команды (например, команду «открыть» при открытой задвижке);
осуществляет контроль времени схода задвижки с конечного выключателя (КВ);
обеспечивает антиреверсную защиту;
организует индикацию состояния задвижки;
формирует сигнал об аварии;
индицирует тип произошедшей аварии по запросу оператора.
Кратко поясним суть каждой функции. Режимы работы. Блоком управления задвижкой предусмотрено три режима работы. В ручном режиме оператор может управлять задвижкой по месту, т.е. кнопками: ОТКРЫТЬ или ЗАКРЫТЬ. Такой режим может использоваться при пуско-наладочных режимах или в аварийных ситуациях. Каковы же функции блока управления задвижкой в этом режиме? Это контроль состояния задвижки. Контроль времени перехода из одного состояния в другое. Контроль и блокировка неправильных действий оператора. Например, попытка открыть задвижку, когда другая задвижка открыта, что по технологии недопустимо. Если это напорная задвижка, то блокируется пуск центробежного насоса, если задвижка открыта. Блокировки в ручном режиме могут быть отключены по указанию начальника смены или системного администратора. Обычно отключение блокировок в ручном режиме производится с автоматизированного рабочего места оператора-технолога (АРМ). Данные действия фиксируются в журнале действий оператора. Как только оператор переходит на дистанционный режим или автоматический, то признак отключения блокировок в ручном режиме автоматически сбрасывается, т.е. все блокировки вновь автоматически восстанавливаются и при переключении в ручной режим будут действовать. Дистанционный режим аналогичен ручному, только управление задвижкой осуществляется с операторной: с лицевой панели контроллера или с АРМ13 технолога-оператора. В автоматическом режиме блокировки не могут быть отключены, и если по данной задвижке выработался сигнал АВАРИЯ, то команды Открыть или Закрыть блокируются. Например, признак Авария сформировался при команде Открыть, следовательно, команда Открыть будет блокирована.
В автоматическом режиме, если отсутствует признак Авария, то блок управления задвижкой принимает команду и формирует на её выходе. В автоматическом режиме реализованы в случае, если БУЗ отдельно для задвижки, то реализуются следующие блокировки: команда Открыть, если задвижка открыта, команда Закрыть, если задвижка закрыта, блокируются команды в случае наличия признака АВАРИЯ, блокируются команды Открыть и Закрыть, если они поступили одновременно. Если задвижка закрыта, то формируется состояние «закрыта с КВ», который назовём нижним конечным выключателем (НКВ). Аналогично, если задвижка открыта, то сигнал будет идти с верхнего конечного выключателя (ВКВ) Во время пуско-наладочных испытаний задаётся время схода с КВ и время перехода из одного состояния в другое по каждой задвижке. Поэтому, как только появляется команда ОТКРЫТЬ, то сразу осуществляется отсчёт времени и контролируется время схода с НКВ. Если оно его превышает, то формируется признак Авария по задвижке. Если БУЗ работает автономно (на одну задвижку), то формируется признак Авария, но команда не сбрасывается. Если БУЗ работает в паре с насосом, то формируется признак Авария, сбрасывается команда Открыть и насос останавливается тоже с признаком Авария.
В автоматическом режиме команда сбрасывается в следующих ситуациях:
при нажатии соответствующего КВ;
по времени, т.е. когда не сработал КВ;
по появлению противоположной команды;
при не сходе с КВ за отведённое время.
В БУЗе предусмотрена антиреверсная защита. Суть антиреверсной защиты представлена на рис.55.
Сигнал АВАРИЯ формируется в следующих случаях (по следующим причинам):
оба КВ нажаты;
оба отжаты без команды;
не сработал ВКВ;
не сработал НКВ;
задвижка не сошла с НКВ;
задвижка не сошла с ВКВ.
Для технолога выдается просто один сигнал АВАРИЯ, для инженера по КИПиА при нажатии запрограммированной клавиши выдаются причины аварии.
Рассмотрим лицевую панель логической модели контроллера Р-130, на которой очень удобно и наглядно представлять состояние задвижки или насоса. Учитывая расположение светодиодов на лицевой панели контроллера (Рис.51), закрепим их следующим образом:
состояние задвижки: в положении ОТКРЫТА «горит» верхний (№1);
если задвижка открывается, то светодиод №1мигает;
ЗАКРЫТА ‑ «горит» нижний (№9);
если задвижка закрывается, то светодиод №9мигает;
появление команды ОТКРЫТЬ или ЗАКРЫТЬ подтверждается светодиодом №17;
при возникновении аварии загорается светодиод (№25).14
по нажатию программируемой кнопки на лицевой панели осуществляется индикация причин аварии.
Р
ис.
52 Лицевая панель логической модели
контроллера Ремиконт Р-130
На рисунке 53 представлена структура алгоритма управления задвижкой.
Рис. 53 Структурная схема программы управления задвижкой
Сигналы открытия и закрытия выдаются на исполнительный механизм; сигналы состояния и сигнал аварии могут передаваться на верхний уровень для отображения на мнемосхеме, например, АРМ-технолога.
Программа на языке FBD автономного алгоритма управления задвижкой представлена на рис.54.
Рис. 54 Программа управления задвижкой
Отображение информации на ЛП:
Номер входа ОКЛ |
Цифровой индикатор |
Шифр входа |
Шкала |
Наименование |
4 |
Первый прямоугольный индикатор ЛП |
Nоп |
|
Авария |
5 |
ЦИ |
Z1 |
|
Время открывания задвижки, с. |
7 |
ЦИ |
Z2 |
|
Время закрывания задвижки, с. |
Конфигурационная таблица.
Имя схемы: BUZSEV.rem
Дата создания отчета: 29/09/2009(ШМВ)
С И С Т Е М Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы:
Системный номер контроллера: 2
Модель контроллера: Логическая
Комплектность УСО группы А: 8 ан.вх. и 2 ан.вых.(1)
Комплектность УСО группы Б: 8 д.вх. и 8 д.вых.(5)
Временной диапазон контроллера: Младший(Сек/Мин)
А Л Г О Р И Т М Ы И К О Н Ф И Г У Р А Ц И Я :
Таблица 14
Ал.б. |
Алгоритм |
Мод |
Вход |
Значение |
Источник |
|
|
|
N Имя |
|
Ал.б. Выход |
01 |
ОКЛ(02) |
00 |
|
|
|
|
|
|
1 Cпус |
0 |
|
|
|
|
2 Cст |
0 |
|
|
|
|
3 Cсбр |
0 |
|
|
|
|
4 Nоп |
|
6 1(D1) |
|
|
|
5 z1 |
|
11 1(T) |
|
|
|
6 Nz1 |
8 |
|
|
|
|
7 z2 |
|
12 1(T) |
|
|
|
8 Nz2 |
8 |
|
|
|
|
9 z3 |
0 |
|
|
|
|
10 Nz3 |
8 |
|
|
|
|
11 z4 |
0 |
|
|
|
|
12 Nz4 |
8 |
|
05 |
ВДБ(10) |
04 |
|
|
|
06 |
ЛОИ(70) |
01 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
19 1(D) |
|
|
|
2 C21 |
|
13 9(D9) |
07 |
ИЛИ(72) |
04 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
5 1(D1) |
|
|
|
2 С21 |
|
9 1(Y1) |
|
|
|
3 C12 |
|
5 2(D2) |
|
|
|
4 С22 |
0 |
|
|
|
|
5 C13 |
|
5 3(D3) |
|
|
|
6 С23 |
|
9 2(Y2) |
|
|
|
7 C14 |
|
5 4(D4) |
|
|
|
8 С24 |
0 |
|
09 |
ВИН(05) |
02 |
|
Резервный блок |
|
|
|
|
1 Nист |
0 |
|
|
|
|
2 N1 |
1 |
|
|
|
|
3 N2 |
2 |
|
10 |
ЛОИ(70) |
02 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
7 1(D1) |
|
|
|
2 C21 |
|
7 2(D2) |
|
|
|
3 C12 |
|
7 3(D3) |
|
|
|
4 C22 |
|
7 4(D4) |
11 |
ТМР(81) |
02 |
|
|
|
|
|
|
1 Сст |
0 |
|
|
|
|
2 Ссбр |
инверсия |
27 1(D1) |
|
|
|
3 T1 |
5 |
|
|
|
|
4 T2 |
10 |
|
12 |
ТМР(81) |
02 |
|
|
|
|
|
|
1 Сст |
0 |
|
|
|
|
2 Ссбр |
инверсия |
27 2(D2) |
|
|
|
3 T1 |
5 |
|
|
|
|
4 T2 |
10 |
|
13 |
ТРИ(76) |
09 |
|
|
|
|
|
|
1 Cs1 |
|
10 1(D1) |
|
|
|
2 Cr1 |
|
15 1(D) |
|
|
|
3 Cs2 |
|
10 2(D2) |
|
|
|
4 Cr2 |
|
16 1(D) |
|
|
|
5 Cs3 |
|
24 3(D3) |
|
|
|
6 Cr3 |
|
29 2(D1) |
|
|
|
7 Cs4 |
|
11 3(D2) |
|
|
|
8 Cr4 |
|
29 2(D1) |
|
|
|
9 Cs5 |
|
24 4(D4) |
|
|
|
10 Cr5 |
|
29 2(D1) |
|
|
|
11 Cs6 |
|
12 3(D2) |
|
|
|
12 Cr6 |
|
29 2(D1) |
|
|
|
13 Cs7 |
|
21 1(D1) |
|
|
|
14 Cr7 |
|
29 2(D1) |
|
|
|
15 Cs8 |
|
22 1(D) |
|
|
|
16 Cr8 |
|
29 2(D1) |
|
|
|
17 Cs9 |
|
23 1(D) |
|
|
|
18 Cr9 |
|
29 2(D1) |
14 |
ИЛИ(72) |
01 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
27 1(D1) |
|
|
|
2 С21 |
|
27 2(D2) |
15 |
МИЛ(73) |
04 |
|
|
|
|
|
|
1 C1 |
инверсия |
7 2(D2) |
|
|
|
2 C2 |
|
24 3(D3) |
|
|
|
3 C3 |
|
11 3(D2) |
|
|
|
4 C4 |
|
10 2(D2) |
16 |
МИЛ(73) |
04 |
|
|
|
|
|
|
1 C1 |
инверсия |
7 4(D4) |
|
|
|
2 C2 |
|
24 4(D4) |
|
|
|
3 C3 |
|
12 3(D2) |
|
|
|
4 C4 |
|
10 1(D1) |
17 |
ТМР(81) |
01 |
|
|
|
|
|
|
1 Сст |
0 |
|
|
|
|
2 Ссбр |
|
13 1(D1) |
|
|
|
3 T1 |
5 |
|
18 |
ТМР(81) |
01 |
|
|
|
|
|
|
1 Сст |
0 |
|
|
|
|
2 Ссбр |
|
13 2(D2) |
|
|
|
3 T1 |
5 |
|
19 |
МУВ(84) |
- |
|
|
|
|
|
|
1 Сп |
0 |
|
|
|
|
2 Ссбр |
0 |
|
|
|
|
3 T1 |
1 |
|
|
|
|
4 T0 |
1 |
|
20 |
ОДВ(83) |
- |
|
|
|
|
|
|
1 Cп |
|
14 1(D1) |
|
|
|
2 Ссбр |
0 |
|
|
|
|
3 T |
2 |
|
21 |
ЛОИ(70) |
01 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
инверсия |
7 2(D2) |
|
|
|
2 C21 |
инверсия |
7 4(D4) |
22 |
МНИ(71) |
03 |
|
|
|
|
|
|
1 C1 |
инверсия |
20 1(D) |
|
|
|
2 C2 |
|
7 4(D4) |
|
|
|
3 C3 |
|
7 2(D2) |
23 |
МИЛ(73) |
06 |
|
|
|
|
|
|
1 C1 |
|
13 3(D3) |
|
|
|
2 C2 |
|
13 4(D4) |
|
|
|
3 C3 |
|
13 5(D5) |
|
|
|
4 C4 |
|
13 6(D6) |
|
|
|
5 C5 |
|
13 7(D7) |
|
|
|
6 C6 |
|
13 8(D8) |
24 |
ЛОИ(70) |
04 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
27 1(D1) |
|
|
|
2 C21 |
|
19 1(D) |
|
|
|
3 C12 |
|
27 2(D2) |
|
|
|
4 C22 |
|
19 1(D) |
|
|
|
5 C13 |
|
11 2(D1) |
|
|
|
6 C23 |
инверсия |
7 4(D4) |
|
|
|
7 C14 |
|
12 2(D1) |
|
|
|
8 C24 |
инверсия |
7 2(D2) |
25 |
ИЛИ(72) |
02 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
инверсия |
7 2(D2) |
|
|
|
2 С21 |
|
24 1(D1) |
|
|
|
3 C12 |
инверсия |
7 4(D4) |
|
|
|
4 С22 |
|
24 2(D2) |
26 |
ДИК(04) |
32 |
|
|
|
|
|
|
1 С1 |
|
25 1(D1) |
|
|
|
2 С2 |
0 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
|
|
9 С9 |
|
25 2(D2) |
|
|
|
10 С10 |
0 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
|
|
17 С17 |
|
14 1(D1) |
|
|
|
18 С18 |
0 |
|
… |
… |
… |
… |
… |
… |
|
|
|
25 С25 |
|
13 9(D9) |
|
|
|
26 С26 |
|
28 1(D1) |
|
|
|
27 С27 |
|
28 2(D2) |
|
|
|
28 С28 |
|
28 3(D3) |
|
|
|
29 С29 |
|
28 4(D4) |
|
|
|
30 С30 |
|
28 5(D5) |
|
|
|
31 С31 |
|
28 6(D6) |
|
|
|
32 С32 |
|
1 9(Dкл) |
27 |
ЛОИ(70) |
02 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
13 1(D1) |
|
|
|
2 C21 |
|
18 2(D1) |
|
|
|
3 C12 |
|
13 2(D2) |
|
|
|
4 C22 |
|
17 2(D1) |
28 |
ЛОИ(70) |
06 |
|
|
|
|
|
|
1 C11 |
|
13 3(D3) |
|
|
|
2 C21 |
|
1 9(Dкл) |
|
|
|
3 C12 |
|
13 4(D4) |
|
|
|
4 C22 |
|
1 9(Dкл) |
|
|
|
5 C13 |
|
13 5(D5) |
|
|
|
6 C23 |
|
1 9(Dкл) |
|
|
|
7 C14 |
|
13 6(D6) |
|
|
|
8 C24 |
|
1 9(Dкл) |
|
|
|
9 C15 |
|
13 7(D7) |
|
|
|
10 C25 |
|
1 9(Dкл) |
|
|
|
11 C16 |
|
13 8(D8) |
|
|
|
12 C26 |
|
1 9(Dкл) |
29 |
ТМР(81) |
01 |
|
|
|
|
|
|
1 Сст |
0 |
|
|
|
|
2 Ссбр |
|
1 9(Dкл) |
|
|
|
3 T1 |
5 |
|
39 |
ДВБ(14) |
02 |
|
|
|
|
|
|
1 C1 |
|
27 1(D1) |
|
|
|
2 C2 |
|
27 2(D2) |
В таблице 15 приведена расшифровка алгоритмов, использованных в программе. Следует обратить внимание, наряду с классическими алгоритмами И, ИЛИ, НЕ, ТРИ в программе используются и другие алгоритмы: таймер, мультивибратор, одновибратор, алгоритм интерфейсного ввода, алгоритмы вывода команд через УСО и алгоритм вывода состояния дискретных сигналов на лицевую панель контроллера.
Таблица 15
Номер алгобло-ка |
Шифр алгорит-ма |
Комментарии |
01 |
ОКЛ |
Алгоритм оперативного контроля позволяет контролировать время перехода задвижки и отображать аварию на первом прямоугольном индикаторе. |
05 |
ВДБ |
Ввод дискретных сигналов группы Б. Первый канал – команда ОТКРЫТЬ. Второй канал- состояние ОТКРЫТА (сигнал с ВКВ). Третий канал - команды ЗАКРЫТЬ, четвёртый канал - сигнала с НКВ.15 |
06 |
ЛОИ |
Логическое И. Формирует мигающий световой сигнал в момент появления аварии. |
07 |
ИЛИ |
Логическое ИЛИ. Сборка команд ОТКРЫТЬ или ЗАКРЫТЬ. |
09 |
ВИН |
Ввод интерфейсный. Ввод команд «открыть» и «закрыть» с другого контроллера, например, с контроллера №2. |
10 |
ЛОИ |
Логическое И. Блокировка команды «открыть» при нажатом КВ открыта и команды «закрыть» при нажатом КВ закрыта. |
11 |
ТМР |
Таймер. Отсчет времени схождения с НКВ закрытия и времени открывания задвижки. |
12 |
ТМР |
Таймер. Отсчет времени схождения с ВКВ и времени закрывания задвижки. |
13 |
ТРИ |
Триггер. Установка и сброс команд «открыть», «закрыть», фиксирование причин аварии. |
14 |
ИЛИ |
Логическое ИЛИ. Объединение команды ОТКРЫТЬ или ЗАКРЫТЬ и формирование на выходе признака команды. |
15 |
МИЛ |
Многовходовое ИЛИ. Формирование сигнала сброса команды «открыть». |
16 |
МИЛ |
Многовходовое ИЛИ. Формирование сигнала сброса команды «закрыть». |
17 |
ТМР |
Таймер антиреверсной защиты. Отсчет времени блокировки команды «закрыть» при отработке команды «открыть». |
18 |
ТМР |
Таймер антиреверсной защиты. Отсчет времени блокировки команды «открыть» при отработке команды «закрыть». |
19 |
МУВ |
Мультивибратор. |
20 |
ОДВ |
Одновибратор. Срабатывает при появлении команды и формирует импульс длительностью Т, блокирующий сигнал АВАРИЯ на время перехода задвижки из одного состояния в другое, когда оба КВ отжаты. |
21 |
ЛОИ |
Логическое И. Формирование сигнала АВАРИЯ в ситуации, когда появляются сигналы, что оба КВ нажаты. |
22 |
МНИ |
Многовходовое И. Блокировка АВАРИИ в ситуации, когда появляются сигналы, что оба КВ отжаты на время перехода задвижки из одного состояния в другое, т.е. переход по команде. |
23 |
МИЛ |
Многовходовое ИЛИ. Сборка аварий |
24 |
ЛОИ |
Логическое И. Формирование сигналов «открывается» и «закрывается» для индикации, контроль схода с КВ. |
25 |
ИЛИ |
Логическое ИЛИ. Формирование сигналов «открыта/открывается» и «закрыта/закрывается», для индикации. |
26 |
ДИК |
Дискретный контроль. Выдача сигналов на светодиоды лицевой панели (индикация). |
27 |
ЛОИ |
Логическое И. Временная блокировка поступающей команды Открыть при наличии команды Закрыть и наоборот. |
28 |
ЛОИ |
Логическое И. Формирование условной выдачи причин аварии. Причины аварии проходят на индикацию по нажатию клавиши на ЛП контроллера. |
29 |
ТМР |
Таймер. Индикация причин аварии заданное время. |
39 |
ДВБ |
Дискретный вывод команд (Открыть, Закрыть) – алгоритм выдачи команд через УСО контроллера по группе Б. |
Рассмотрим ещё одну ситуацию, которая встречается при пуско-наладочных работах и освоении новой технологии. Допустим, ошибочно подана команда Открыть. Задвижка начала открываться, сошла с НКВ и тут, оператор спохватился и подаёт команду Закрыть. В этом случае команда Открыть сбрасывается, а команда Закрыть задерживается на несколько секунд. Задержка по времени при прохождении противоположной команды связана с антиреверсной защитой. Суть антиреверсной защиты заключается в следующем. Антиреверсная защита не позволяет при движении задвижки в одном направлении мгновенно переключиться на противоположное направление. Например, задвижка начала открываться, но ещё не достигла своего крайнего положения, как вдруг поступает команда Закрыть. В таком случае сбрасывается команда Открыть, делается задержка по времени и только после истечении этого времени пропускается команда Закрыть. Таким образом, антиреверсная защита обеспечивает корректный переход от открывания к закрыванию или наоборот, что исключает удары в редукторе. Данный фрагмент программы приведён на рис.55.
Рис. 55 Фрагмент программы на языке FBD с блокировкой и антиреверсной защитой
Этот фрагмент программы позволяет лучше понять назначение защит по входу и антиреверсную защиту.
Следует отметить, что в реальной системе управления задвижкой должны быть реализованы следующие моменты: должен осуществляться контроль напряжения питания цепей КИП и А, напряжение питания электродвигателя, должен контролироваться рабочий ресурс задвижки, конечных выключателей и прогнозироваться время профилактики или время вероятного отказа.