Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Программно-технические комплексы средств автоматизации» для специальности 1-53 01 04 «Автоматизация и управление теплоэнергетическими процессами»

выхода аналоговые (ток 4 ... 20 мА).

В регуляторе ТРМ-101 установлен модуль двунаправленного интерфейса RS-485, который позволяет осуществлять связь с РС-совместимым компьютером. При этом с компьютера можно производить чтение измеряемых величин, изменение режимов регулирования, запуск/останов процесса регулирования.

Микропроцессорный регулятор ТРМ-101 выполнен в щитовом исполнении и имеет габаритные размеры 48 х 48 х 102 мм.

Производство приборов ТРМ-1, 2ТРМ-1, ТРМ-10, ТРМ-101 осуществляется ПО «ОВЕН», г. Москва (www.owen.com.ru). Кроме рассмотренных микропроцессорных регуляторов ПО «ОВЕН» производятся:

ТРМ-12 - ПИД-регулятор для управления задвижками и трехходовыми клапанами;

ТРМ-501 - позиционный регулятор с таймером;

УКТ-38 – восьмиканальное устройство контроля температуры;

ТРМ-138 – универсальный восьмиканальный измеритель-регулятор позиционнымзакономрегулированияивстроенныминтерфейсомдля связи с компьютером RS-485.

ПО «ОВЕН» производит также специализированные контроллеры для систем отопления, горячего водоснабжения и приточной вентиляции - ТРМ-32, ТРМ-33 (рис. 2.6); для управления холодильными машинами -

ТРМ-961, ТРМ-974.

Рис. 2.6. Внешний вид прибора ТРМ-32(33)

Тема 2.4. Микропроцессорные регуляторы «Протар»

Программируемые микропроцессорные регулирующие приборы семейства «Протар» (Протар – 101(111), 102(112), 120(130)) разработаны Московским заводом тепловой автоматики с целью замены комплекса аналоговых средств регулирования и аналогичных комплексов (рис. 2.7).

Рис. 2.7. Внешний вид регулятора «Протар-101».

Приборы «Протар» предназначены для применения в автоматизированных системах управления технологическими процессами в энергетической и других отраслях промышленности. Приборы используются в схемах стабилизации технологических параметров, программного, каскадного, многосвязного регулирования с реализацией сложных алгоритмов обработки информации. Наличие резервного источника питания на сухих элементах, автоматически включающегося при отключении сети переменного тока, обеспечивает сохранение информации, записанной в цифровом вычислительном устройстве.

Регуляторы «Протар» используют в одном из двух режимов работы:

в режиме работы по программе с «жесткой» структурой (за исключением Протар-120(130)), записанной в ПЗУ вычислительного устройства прибора, и пригодной для решения наиболее распространенных задач;

в режиме работы по программе со свободно программируемой структурой, составленной пользователем на базе библиотеки подпрограмм ПЗУ.

Использование «Протара» в режиме работы по программе с «жесткой» структурой фактически не отличается от использования непрограммируемых приборов: необходимо подключить прибор и установить с помощью пульта оператора требуемые параметры настройки.

Функциональная структура регулятора «Протар»-101(102, 120) представлена на рис. 2.8. Она включает устройства ввода и вывода информации, цифровое вычислительное устройство и встроенный пульт оператора.

Рис. 2.8. Функциональная структура «Протар-101»

Устройство ввода информации позволяетвводитьдошестианалоговых сигналов xi и до одиннадцати дискретных сигналов qi.

Аналоговые входные сигналы xa, xb, xc, xd гальванически изолированы друг от друга и от всех остальных цепей и рассчитаны на подключение унифицированных сигналов тока (0 ... 5 мА, 0(4) ... 20 мА) или напряжения (0...10В). Входные сигналы вводятся через устройства ВТ 05/2, ВТ 20/2, ВН 10/2, поставляемые в комплекте. Устройства подключения ВТ и ВН преоб-

разуют соответствующий входной сигнал внешних цепей во входной сигнал прибора с динамическим диапазоном изменения 0…2В.

Аналоговые входные сигналы xe, xh вводятся без гальванического разделения.

Все шесть аналоговых входных сигналов преобразуются в цифровую форму аналого-цифровым преобразователем (АЦП).

Дискретные входные сигналы q, соответствующие разомкнутому или замкнутому состоянию контактных или бесконтактных ключей, преобразуются в электрический двоичный сигнал (логический «0» или логическая «1»). Для ввода сигнала логической «1» управляющий ключ должен находиться в замкнутом состоянии. Для ввода логического «0» - ключ размыкается.

Устройство вывода информации предназначено для связи регулятора с исполнительными механизмами, другими регуляторами и системами управления, а также для организации систем контроля и сигнализации.

Результаты функционирования регулятора представляются на его выходе в виде:

аналогового сигнала у с диапазоном изменения 0 ... 10 В («Про- тар»-101(111)) или в виде унифицированного сигнала тока (0 ... 5 мА, 0(4) ... 20 мА) или напряжения 0 ... 10 В («Протар»-101(111), «Про- тар»-120(130));

сигнала широтно-импульсной модуляции, организованного по трехпроводной схеме с внутренним или внешним источником питания и используемого для управления электрическим импульсным исполнительным механизмом;

дискретных сигналов zн, zв, управляемых программными компараторами, и zотк, управляемым блоком диагностики отказов.

Подключение нагрузок к импульсным и дискретным выходам регулятора при использовании внутреннего и внешнего источников питания иллюстрируется рис. 2.9.

Рис. 2.9. Подключение нагрузок к импульсным (а, б) и дискретным (в, г) выходам: а, в - с внутренним источником питания; б, г - с внешним источником питания

Программируемое цифровое вычислительное устройство обеспечивает работу прибора в режиме «жесткой» или свободно программируемой структуры.Переключениережимовосуществляетсядискретнымвходомqs.Приqs = 0 (вход разомкнут) реализуется свободно программируемая структура, при qs = 1 (вход замкнут) включается «жесткая» структура. При этом вход в режим программирования не реализуется.

Вычислительное устройство в рамках функции F00 (эта функция входит в любую программу) реализует диагностику отказов. При наличии отказов или ошибок программирования или инициализации на цифровом дисплее периодически индицируется код отказа.

Коды отказов в порядке убывания приоритета:

Е.08 - отказ ПЗУ;

Е.06 - некорректность в записи программы или отказ ОЗУ программы;

Е.05 - отсутствие инициализации или отказ ОЗУ данных;

Е.04 - превышение допустимого времени выполнения программы или зацикливание;

Е.02 - программируемый отказ (при использовании функции F58);

Е.01 - программируемый отказ (если переменная Г0 < 0 ).

При возникновении одного из отказов размыкается дискретный выход

zотк, обнуляются импульсные выходы zм, Z6 и замораживается выходной аналоговый сигнал у.

Встроенный пульт оператора предназначен для набора программ, изменения текущих значений переменных, индикаций режимов работы и состояний дискретных и импульсных выходов, сигнализации при отказах регулятора. Размещение кнопок управления, светодиодных индикаторов и 8-разрядного цифрового дисплея показано на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Встроенный пульт оператора

Назначение кнопок и индикаторов пульта оператора:

Кнопка - переключение режимов работы цифрового дисплея;

Кнопка «П-Н» - переход в режим просмотра (настройки) переменных и структуры (кода) программы;

Кнопки - просмотр или изменение переменных или структуры программы;

Кнопки и - переход в ручной и автоматический режим работы регулятора, соответственно;

Кнопки - управление в ручном режиме исполнительным механизмом, подключенным к импульсным выходам zб, zм;

Светодиодные индикаторы - индикация работы выходов zб, zм в автоматическом режиме работы регулятора;

Режимы работы цифрового дисплея

По выбору оператора цифровой восьмиразрядный дисплей может работать в одном из следующих режимов:

1.Режим «гашения». В режиме предусмотрена возможность кон-

троля исправности дисплея (при одновременном нажатии кнопок во всех восьми разрядах высвечивается «8»). Также в этом режиме производится снятие отказов (при одновременном нажатии кнопок и «П-Н»).

2.Режим индикации рассогласования E и задания Y0 .

3.Режим просмотра переменных и параметров, выбора переменной для отображения на дисплее и настройки параметров алгоритмов. Выбор пе-

ременной или параметра из списка осуществляется кнопками . После нажатия кнопки «П-Н» выбранный параметр может быть изменен кнопками

.

4. Режим просмотра сигналов, выбор сигнала для индикации и индикация переменной, выбранной в режиме 3. В этом режиме оператор имеет возможность одновременно наблюдать на дисплее один из входных сигналов и любую внутреннюю переменную из списка. Переключение режимов осуществляется кнопкой , и они устанавливаются в последовательности

1-2-3-4-1 и т.д.

относительно простых подпрограмм-функций для выполнения статических и преобразований сигналов, выполнения логических операций и т.д.

Назначение подпрограмм-блоков:

•F00 - организация ввода-вывода информации, диагностика отказов, фиксация конца программы;

•F01, F03, F05 - модификации формирования ПИД-закона регулирования для управления импульсными исполнительными механизмами;

•F02, F04, F06 - модификации формирования ПИД-закона регулирования с аналоговым выходным сигналом;

•F07 - организация каскадногорегулирования (совместно сF01или

F02);

•F08 - формирование сигнала программного управления в виде кусочно-линейной функции времени;

•F09, F11 - интегрирование с управлением по сигналам дб, дм;

•F10, F12 - интегрирование с управлением по сигналам q+, q_ ;

•F13 - кусочно-линейное преобразование сигнала;

•F14, F15 - двух и трехпозиционное широтно-импульсное преоб-

разование;

•F16, F17, F18, F19 - статическое и динамическое преобразование сигналов ха, xb, хс, xd соответственно.

Перечисленные подпрограммы-блоки и подпрограммы-функции (F20-F59) записаны в ПЗУ регулятора. Программирование заданного алгоритма заключается в объединении готовых подпрограмм в общую программу определенной конфигурации.

По форме записи программа работы регулятора представляет последовательностькоманд.Содержание этих команд определяетпоследовательность использования подпрограмм и устанавливает связь между переменными. При программировании эта последовательность записывается как шаги, каждому из которых присваивается номер.

Введенная последовательность команд формирует цепочный алгоритм

вычислений, промежуточные результаты которых запоминаются, а конечные результаты являются входными сигналами устройств вывода информации из прибора.

Алгоритмами подпрограмм предусматриваются действия над одной (х1) или двумя ( х1, х2) независимыми локальными переменными. Соответственно, функции F20 - F24 принято называть одноместными y = f (x1), F25 - F59 - двухместными y = f (х1,х2).

В качестве локальной переменной х1 в подпрограмму передается результат вычислений на предыдущем шаге программы. В качестве переменной х2 функции используют переменную, записанную на последующем шаге программы.

Например, необходимо сложить переменные А и В, являющиеся цифровыми аналогами входных сигналов ха и xb, и запомнить результат в переменной P. Программа выглядит следующим образом:

При составлении программ необходимо учитывать следующие особенности технологического программирования :

1.Первым шагом программы может быть либо функция F40 (вызов переменной), либо одна из подпрограмм F16 - F19, входными переменными которых являются входные сигналы прибора, а также функции F08, F09, F10.

2.Каждая из сложных подпрограмм-блоков F00 - F19 в программе может быть применена только один раз (некоторые из них не совместимы); подпрограммы-функции F20 - F59 допускается использовать многократно.

3.Программа выполняетсяпоследовательно шагзашагом,начинаяс шага 00. Это дает возможность многократно использовать одни и те же пе-