2.2. Последовательность обслуживания алгоблоков
Контроллер как дискретное устройство выполняет загруженную программу периодически с постоянным периодом повторения, равным времени цикла контроллера (Т0). За этот период (рис. 2) последовательно обслуживаются все алгоблоки программы, начиная с первого и до последнего; осуществляется прием и передача информации через интерфейсный канал (сеть «Транзит»), а в оставшееся до следующего цикла время производится самодиагностика контроллера.
Рис. 2. Циклограмма работы контроллера
а б
Рис. 3. Последовательность обработки алгоблоков:
а) выполнение программы за один цикл; б) выполнение программы за два цикла
Задержка обслуживания показана на двух фрагментах программы: рис. 3, а – номер алгоблока-источника меньше номера алгоблока-приемника, задержка – один цикл; б – номер алгоблока-источника больше номера алгоблока-приемника, поэтому задержка в получении результата на выходе алгоблока 7 составит два цикла.
Период квантования (время одного цикла контроллера) Т0 – изменяемый при программировании параметр, который выбирается для контроллера Р-130 в диапазоне от 0,2с до 2 с и устанавливается с шагом 0,2 с. Общее время Тп на обслуживание алгоблоков Таб и интерфейсного канала Тин должно быть меньше времени цикла Т0, причем эта разница должна составлять величину не меньше 0,04-0,08 с. Фактическое время выполнения программы можно узнать с помощью пульта настройки ПН-1 [13, 25].
Поскольку алгоблоки обслуживаются циклически и последовательно, в обработке сигналов появляется запаздывание, величина которого зависит от «расстановки» алгоблоков, т.е. от их нумерации. Полезна следующая рекомендация: для минимизации запаздывания алгоблок-источник сигнала должен иметь меньший номер, чем алгоблок-приемник (рис. 3, а).
Для вызова контекстной помощи (информационно-справочной системы по алгоритмам Ремиконта Р-130 в редакторе Редитор Р-130) следует поставить курсор мыши на алгоблоке и нажать левую кнопку. Появится окно с названием «параметры алгоблока» с кнопкой «Справочник». Нажимают на кнопку «Справочник» и получают всю информацию по этому алгоритму. Если затем нажать клавишу F1, то можно получить информацию по другим алгоритмам или узнать технические характеристики контроллера. Алгоритмы находятся в ПЗУ. По своему коду они вызываются в ОЗУ контроллера. Подробное описание контроллера и работы в Редиторе Р-130 приведено в пособиях [13, 25].
3. Простой пид-регулятор
Рассмотрим программу стандартного ПИД-регулятора (PID-PROS.REM), представленную на рис. 4 на языке функциональных алгоблоков.
Рис. 4. Структура простого регулятора
Расшифровка используемых в программе алгоритмов: ВАА – ввод аналоговых сигналов по группе А; ЗДН – задание; РАН – регулятор аналоговый стандартный; РУЧ – ручное управление; АВА – аналоговый вывод сигналов управления; ОКО – оперативный контроль информации на лицевой панели регулирующей модели контроллера. Римскими цифрами обозначены алгоритмы, составляющие основу регулятора.
Xi – значение регулируемой переменной; Хздн – задание регулятору (или иногда называют «уставка»); ∆U – выходное значение регулятора (в приращении); U – абсолютное значение сигнала регулирования, выдаваемое с контроллера на исполнительный механизм. В приложении Г даются общие пояснения, и указывается, где описаны используемые программами алгоритмы. Для первой программы распишем подробно назначение и принцип работы каждого алгоритма, входящего в простой регулятор. Если у читателя в дальнейшем появятся вопросы, то на большинство из них найдутся ответы в приложениях или в учебном пособии [25].
В пятом алгоблоке размещён алгоритм ВАА, его код – 07. Алгоритм ВАА предназначен для ввода информации с модуля МАС. На рис. 5 представлен алгоритм ВАА8, который берёт значения сигналов с двух каналов модуля МАС9. Количество опрашиваемых каналов алгоритмом ВАА определяется модификатором. В данном случае модификатор равен двум. Максимальное количество опрашиваемых каналов не может быть больше восьми, т.к. модуль аналоговых сигналов, с которого берутся сигналы, имеет восемь входных аналоговых каналов. Сигнал каждого канала можно корректировать, для чего в алгоритме ВАА имеются два коэффициента: Хс – коэффициент смещения сигнала и Км – коэффициент масштабирования. Коэффициент смещения Хсм и коэффициент масштабирования Км в алгоритме ВАА служат для исключения систематической погрешности измерительного канала; m – модификатор устанавливает количество опрашиваемых каналов.
Для начала работы в Редиторе Р-130 достаточно запустить его re.ехе файл. При вызове алгоритма указывают код алгоритма и значение модификатора, и сразу автоматически на экране появляется нужный вам алгоритм [25]. Как только программа записывается в контроллер, то автоматически она начинает работать, и после первого цикла контроллера на выходе алгоритма ВАА появляются текущие значения восьми10 оцифрованных сигналов.
Номер контура определяется номером алгоблока, в котором расположен алгоритм ОКО. В нашем случае регулятор расположен в первом контуре.
РАН – шифр алгоритма аналогового регулятора, где реализован ПИД-закон регулирования. Далее слово шифр перед алгоритмом будем опускать.
ЗДН – алгоритм, формирующий сигнал задания. Этот алгоритм снабжен переключателем вида задания, с помощью которого можно выбирать один из трех видов задания: ручное, программное или внешнее. При автоматическом управлении сигнал задания устанавливается оператором вручную; при программном задании – задание изменяется во времени по заданной программе, которое формируется в алгоритме программного задания (ПРЗ); при внешнем задании сигнал задания либо формируется внутри контроллера с помощью других алгоритмов, либо поступает на алгоритм ЗДН (четвёртый вход) извне через цепи аналогового входа, либо поступает извне по сети Транзит.
РУЧ – алгоритм, с помощью которого регулятор отключается. Регулирование ведётся в режиме ручного или дистанционного управления. при дистанционном управлении сигнал, управляющий исполнительным механизмом, может либо формироваться какими-либо алгоритмами (помимо основного ПИД) внутри контроллера, либо поступать извне, например, по сети «Транзит» или с верхнего уровня.
При реализации аналогового стандартного регулятора цифровые индикаторы регулирующей модели закрепляются следующим образом.
ОКО — алгоритм оперативного контроля. Алгоритм ОКО предназначен для отображения значений сигналов на лицевой панели (ЛП) контроллера, на двух цифровых индикаторах регулирующей модели Р-130. На верхний цифровой индикатор (ВЦИ) выдаётся сигнал, который поступает на первый вход алгоритма ОКО. Этот вход называют вход задания (Хздн). На нижний цифровой индикатор (НЦИ) выдаются сигналы, подаваемые на входы: второй - «вх», пятый - «e», седьмой - «вр» и восьмой - Z алгоритма ОКО. На НЦИ можно поочереди (избирательно) просмотреть четыре сигнала. Вход «вх» подключается к сигналу, представляющему регулируемый параметр. Вход «e» обычно связывается с выходом ε алгоритма РАН, на котором формируется сигнал рассогласования. Вход «вр» (или «вых», выход регулятора) подключается к выходу алгоблока, там, где выходной сигнал регулятора. В нашем случае на вход «вр» поступает сигнал с выхода алгоритма РУЧ. Сигнал, подаваемый на вход ОКО «вр», поступает не только на НЦИ, но также на шкальный индикатор. По шкальному индикатору ориентировочно (с разрешающей способностью 5 %) контролируется выходной сигнал регулятора независимо от того, какой сигнал в данный момент выводится на НЦИ избирательного контроля. Для аналогового регулятора, представленного на рис. 4, выходным сигналом регулятора считается сигнал на выходе алгоритма РУЧ. Однако, в принципе, на шкальный индикатор можно выдавать любой сигнал.
Если вход «вр» («вых») алгоритма ОКО может подключаться к выходу разных алгоблоков, то вход «руч» (вход 6) алгоритма ОКО обязательно должен подключаться к первому выходу алгоритма РУЧ. Только в этом случае с помощью клавиш лицевой панели можно менять режим управления и управлять исполнительным механизмом вручную. Алгоритм ОКО имеет два настроечных входа W(0) и W(100). W(0) – начало шкалы; W(100) – конец шкалы. На этих входах обычно задаются константы, определяющие технические единицы, в которых контролируются сигналы задания, входа и рассогласования (для всех трёх сигналов технические (физические) единицы одинаковы). Такой перевод возможен в том случае, если шкала датчика линейная.
Выходной сигнал регулятора наблюдают как по цифровому, так и по шкальному индикатору. Выход регулятора всегда контролируется в процентах независимо от значений W(0) и W(100). На втором выходе алгоритма РАН формируется сигнал рассогласования ε = Xздн – Xвх. Если регулируемый параметр Xвх меньше сигнала задания Xздн, то сигнал ε положителен, в противном случае – отрицателен. При контроле сигнала знаку этого сигнала рассогласования обычно принято приписывать противоположный смысл. Поэтому сигнал на входе «e» (ε) алгоритма ОКО инвертируется.
Для реализации аналогового регулятора в алгоритме ОКО устанавливается значение модификатора m [0, 3].
Ниже приводятся правила организации оперативного управления, справедливые не только для стандартных, но и для любых других регуляторов:
1) для вывода информации на лицевую панель контроллера задействован алгоритм ОКО;
2) сигнал, поступающий на вход «здн» алгоритма ОКО, выводится на верхний цифровой индикатор (ВЦИ); сигналы, поступающие на входы «вх», «e», «вр», «z» алгоритма ОКО, избирательно выводятся на нижний цифровой индикатор (НЦИ); сигнал, поступающий на вход «вр» алгоритма ОКО, кроме того, выводится на шкальный индикатор.
С точки зрения контроля информации эти входы могут связываться с любыми выходами любых алгоблоков, только следует учитывать тип переменных (см. Приложение В или [25])
3) между алгоритмом РАН, с одной стороны, и алгоритмами ЗДН и РУЧ – с другой, при необходимости могут включаться любые другие алгоритмы. При этом для того, чтобы с клавиш лицевой панели можно было управлять заданием, вход «здн» алгоритма ОКО непосредственно (без промежуточных алгоблоков) должен быть подключен к выходу 01 алгоритма ЗДН. Аналогично для ручного управления вход «руч» (вход 6) алгоритма ОКО должен непосредственно подключаться к выходу 01 алгоритма РУЧ, а (при построении каскадных регуляторов) вход «здн,л» алгоритма ОКО должен непосредственно подключаться к выходу 01 алгоритма ЗДЛ.