ASUTP_Literatura / Posobie_ASK_TP_LPZ

Запитання до захисту

 Поясніть призначення та функціональні можливості графічних операторських панелей в системах автоматизації.

Які пристрої підтримують роботу з графічними операторськими панелями, як організовується взаємодія цих пристроїв з панелями?

Чи можлива робота ОП XBT GT серії 2000 одночасно з кількома ПЛК? Поясніть варіанти відповідей.

Поясніть, які задачі вирішуються на основних етапах розробки проекту людино-машинного інтерфейсу.

Назвіть способи організації переходів між сторінками проекту людино-машинного інтерфейсу.

Вкажіть, які операції та команди можуть виконуватись за графічних елементів.

Порівняйте ефективність законів управління частотним електроприводом, чи можливо змінити закон керування під час роботи ЕП по мережі CANopen.

Поясніть принцип роботи протоколу CANopen на фізичному рівні. Чим він відрізняється від протоколу Modbus на цьому рівні?

Поясніть принцип роботи протоколу CANopen на інформаційному рівні. Чим він відрізняється від протоколу Modbus на цьому рівні?

61

Лабораторна робота № 6

ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМИ РЕГУЛЮВАННЯ З ПІ-РЕГУЛЯТОРОМ НА БАЗІ ПЕРЕТВОРЮВАЧА ЧАСТОТИ ALTIVAR 31

 Мета роботи Засвоїти методику налаштування параметрів перетворювача частоти Altivar 31 для виконання функції ПІ-регулятора. Дослідити статичні та динамічні характеристики перетворювача частоти

врежимі ПІ-регулятора.

6.1Програма виконання лабораторної роботи

1.Ознайомтесь з прикладними функціями перетворювача частоти Altivar 31 [16, c. 37-59]. Зверніть увагу на сумісність прикладних функцій з функцією ПІ-регулятора, а також на параметри налаштування контура ПІрегулятора в меню ПЧ [16, c. 49-52].

2.Розробіть функціональну та принципову схему системи автоматичного регулювання напору повітря в повітряпроводі з використанням ПЧ. В якості сигналу завдання використати внутрішнє наперед задане значення завдання rPI, а в якості зворотнього зв’язку регулятора використати аналоговий вхід AI1 ПЧ.

3.Складіть таблицю налаштувань для меню ПЧ, що призначений для відпрацювання функції ПІ-регулятора, додатково передбачте виведення на дисплей ПЧ значення сигналу зворотнього зв’язку ПІ-регулятора (меню SUP). Розрахуйте масштабний коефіцієнт зворотнього зв’язку для вибраного типу рівнеміра.

4.Виконайте необхідні налаштування в меню ПЧ, встановіть завдання rPI, що рівне 50 %, а значення інтегруючої складової мінімальним, виконайте пробний запуск та перевірку роботи статичного регулятора (П- регулятор). Визначте за допомогою секундоміра час виходу системи регулювання на усталений режим.

5.Використовуючи методику налаштування регулятора [16, c. 50], встановіть такі параметри налаштування, які відповідають задовільній формі перехідного процесу в системі. Перевірте реакцію системи регулювання на збурення та на зміну завдання, використовуючи секундомір.

6.Зробіть висновки по роботі. Вкажіть область застосування таких систем, з’ясуйте можливість застосування комбінованого режиму управління ПЧ від промислової мережі та виконання функції локального регулятора.

62

6.2Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи

1.Більшість з прикладних функцій ПЧ несумісна з використанням його в режимі регулятора технологічного параметру (для даної роботи – напору повітря) [16, c. 13]. Це пов’язано з тим, що вихідна частота перетворювача залежить від помилки регулювання (тобто різниці між завданням та зворотнім зв’язком) в даний момент часу. В системах стабілізації рівня завдання являється величиною незмінною, а от параметр об’єкту, який вибраний в якості зворотнього зв’язку для системи, може змінюватись залежно від дії збурення в доволі широких межах. Отже, вихідна частота в робочому режимі також змінюватиметься в широких межах з невідомим наперед значенням частоти (в межах від нижньої швидкості LSP до верхньої швидкості HSP). В решті прикладних функцій ПЧ працює з фіксованими або заданими оператором швидкостями.

Основними параметрами налаштування ПЧ при роботі в режимі ПІрегулятора, як і для решти регуляторів такого класу є коефіцієнти, що відповідають П-складовій закону регулювання та І-складовій. Цим параметрам в меню ПЧ [16, c. 51] відповідають коефіцієнти rPG (коефіцієнт підсилення П-ланки) та rIG (інтегральний коефіцієнт – величина, обернена до постійної часу ізодрому І-ланки). Структурна схема ПІ-регулятора ПЧ Altivar 31 з кодами параметрів налаштування наведена на рис. 6.1.

Рисунок 6.1 – Структурна схема ПІ-регулятора перетворювача частоти Altivar 31

Коефіцієнт підсилення в каналі зворотнього зв’язку ПІ регулятора FbS дозволяє провести масштабування сигналу звротнього зв’язку у випадку невідповідності верхньої межі вимірювання датчика процесу (і відповідно максимального сигналу зворотнього зв’язку) верхньому значенню завдання параметра. Наприклад, рівень слід регулювати в межах 0 – 2 м (0 – 100 %), вхід зворотнього зв’язку регулятора призначений на

63

аналоговий вхід АІ1, який має діапазон вхідного сигналу 0 – 10 В (0 – 100 %). Наявний рівнемір з вихідним сигналом 0 – 10 В, але з межами вимірювання 0 – 5 м. Тоді при максимальному завданні і досягненні рівнем заданого значення сигнал рівнеміра буде складати 10 · (2 / 5) = 4 В, а регулятор все одно фіксуватиме помилку, оскільки очікуватиме узгодження сигналу завдання 100 % (2 м) з сигналом зворотнього зв’язку 100 % (10 В). Таким чином для узгодження меж вимірювання датчика процесу з завданням регулятора коефіцієнт FbS розраховується як відношення верхньої межі датчика до верхньої межі завдання, для наведено прикладу FbS = 5 (м) / 2 (м) = 2,5.

2.Функціональну схему системи автоматичного регулювання розробіть згідно умовних позначень засобів автоматизації по ГОСТ 21.404-

85.Для складання принципової схеми системи регулювання скористайтесь типовою схемою підключення кіл ПЧ [17, c. 34].

3.Зразок таблиці налаштувань ПІ-регулятора наведено в табл. 6.1. Заповніть її відповідно до завдання та рекомендацій [16, c. 50].

Таблиця 6.1 – Таблиця налаштувань перетворювача частоти

При визначенні напрямку регулювання враховуйте, що система регулювання повинна бути побудована шляхом впливу на приток (тобто керований насос працює на подачу рідини). При пониженні рівня помилка регулювання буде додатною, а швидкість повинна зрости – в цьому випадку напрямок регулювання потрібно вибрати «прямий» і параметр PIC = nO (PI conversion). Якщо керований насосний агрегат

64

використовується для відбору рідини з ємності, в якій регулюється рівень, то при пониженні рівня (додатня помилка) швидкість повинна знизитись –

втакому разі використовується значення параметру PIC = yES.

4.Доступ до параметрів меню, збереження та реєстрація значень параметрів відбувається натисненням клавіші ENT, якщо при цьому відбувається зміна вже введеного значення, то індикація на дисплеї супроводжується миганням. Всі меню з замкненою прокруткою, тобто після останнього параметра при подальшому натисненні клавіші переходу  переходять до першого, відповідно при переході в зворотньому напрямку при натисненні клавіші  – від першого пункту меню до останнього.

Натиснення на клавіші прокрутки  та  не зберігають вибору – для збереження слід натиснути ENT. Тривале натиснення на клавіші прокрутки (більше 2 с) прискорює прокрутку, а якщо за допомогою цих клавіш здійснюється вибір числового значення параметру, то змінюється розряд приросту.

Вихід з меню, повернення до попереднього розділу меню, перехід до раніше збереженого значення параметру здійснюється натисненням клавіші ESC.

Перед першим пуском налаштованого ПЧ (П-регулятор з

коефіцієнтом підсилення rPG = 1, внутрішнє завдання активне і рівне 50 %) встановіть кран зливу рідини з напірного резервуару в закритий стан і після пуску встановіть час заповнення резервуару до заданого значення та зупинки ПЧ після компенсації помилки регулювання.

5.Використовуйте методику налаштування коефіцієнтів ПІрегулятора, вказану в [16, c.50].

Не змінюйте послідовність налаштування: спочатку всатновлюйте портібне значення П-складової rPG з дискретизацією в 0,5, а потім, при необхідності прискорення перебігу перехідного процесу, змінюйте значення інтегрального коефіцієнту rIG з тим же кроком. При кожному новому значенні rPG фіксуйте за допомогою секундоміра та дисплея ПЧ амплітудне значення сигналу від датчика процесу та час закінчення перехідного процесу. Те ж саме виконуйте при налаштуванні rIG. Результати налаштувань занесіть до таблиці, зразок якої наведено в табл. 6.2.

6.Використання ПЧ в якості ПІ-регуляторів є однією з найпоширеніших задач регульованих електроприводів при транспортуванні рідких, газподібних та сипучих речовин в різноманітних технологічних процесах важкої та легкої промисловості. Складіть перелік відомих Вам об’єктів промисловості з вказівкою їх місця розташування

65

(фабрика, завод, технологічна ділянка тощо), в яких є доцільною стабілізація відповідного параметра за допомогою регульованого електропривода.

Таблиця 6.2 – Налаштування ПІ-регулятора

Запитання до захисту

 Поясніть будову силової апаратної частини та частини управління ПЧ. Яка з частин відповідає за функцію ПІ-регулятора?

Поясніть, як впливають на динаміку перехідних процесів коефіцієнти налаштування ПІ-регулятора в замкненій системі автоматичного регулювання?

Складіть принципову схему слідкуючої системи автоматичного регулювання, що реалізована за допомогою функції ПІ-регулятора ПЧ. Наведіть параметри налаштування для такої системи і приклад її практичного застосування.

Складіть принципову схему системи програмного регулювання параметру, що реалізована за допомогою функції ПІ-регулятора ПЧ. Які додаткові пристрої повинні бути наявними в схемі? Наведіть параметри налаштування для такої системи і приклад її практичного застосування.

Поясніть призначення додаткових параметрів налаштування ПІрегулятора: коефіцієнту масштабування каналу зворотнього зв’язку, порогового значення перезапуску ПЧ та інверсії регулюючого впливу.

66

Лабораторна робота № 7

РОЗРОБКА ЛЮДИНО-МАШИННОГО ІНТЕРФЕЙСУ В СЕРЕДОВИЩІ

TRACE MODE 6

 Мета роботи Опанувати основні прийоми розробки графічного інтерфейсу SCADA-системи в середовищі Trace Mode

7.1 Програма виконання лабораторної роботи

1.Ознайомтесь з призначенням, системними вимогами та функціональними можливостями середовища розробки SCADA-систем Trace Mode з розділу довідки середовища або використовуючи довідниковий матеріал [18].

2.Складіть структурну схему комплексу технічних засобів з вказівкою протоколів та мережевих адрес пристроїв, які використовувались в роботі

№5: перетворювач частоти (ПЧ), модуль CANopen, програмований логічний контролер (ПЛК), панель оператора, додайте до схеми робоче місце оператора, обладнане персональним комп’ютером з інстальованим середовищем розробки Trace Mode, та комунікаційний шлюз Ethernet / Modbus.

3.Розробіть проект системи управління та моніторингу за об’єктом з регульованим електроприводом (дренажною насосною станцією). На апаратному рівні система повинна забезпечувати управління та моніторинг стану перетворювача частоти Altivar 71. В головному вікні передбачити:

пуск та зупинку електроприводу в ручному та автоматичному режимах;

симуляцію зміни рівня в дренажній водозабірній споруді при працюючому електроприводі;

введення заданої швидкості за допомогою клавіатури та графічного елементу з переміщенням повзунка;

контроль фактичної швидкості, струму та моменту електроприводу;

формування тренду зміни швидкості і рівня протягом останньої хвилини;

Для контролю швидкості, струму та моменту використати цифрову індикацію та індикацію зі шкалою. Для контролю рівня використати динамічну індикацію шляхом заповнення контуру водонапірної споруди, відображення числового значення рівня з динамічним переміщенням відповідно ступеня заповнення контуру споруди. В полі основної сторінки розташувати тренд значень швидкості та рівня в одній координатній площині. Швидкість приросту рівня при симуляції його значення повинна бути пропорційною до заданої швидкості електроприводу.

67

4.Зебережіть розроблений проект та перевірте його в режимі симуляції.

5.Відкрийте проект програми ПЛК, розроблений для роботи № 5 та завантажте його в ПЛК. Запустіть завантажену програму на виконання, увімкніть перетворювач частоти.

6.Перевірте роботу створеної системи керування, змінюючи режим управління насосом (ручний / автоматичний) та завдання по швидкості обертання. Згенеруйте звіт по роботі системи керування. Перевірте формування повідомлення тривоги при відключенні ПЧ від мережі.

7.Зробіть висновки по роботі, вказавши область застосування розробленої системи, її відмінності від попередніх.

7.2Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи

1.Створення системи керування об’єктом та моніторингу за ним в середовищі для розробки SCADA-систем має в цілому ті ж етапи, що і створення людино-машинного інтерфейсу та додатково етапи відлагодження обміну даними з іншими програмами (Microsoft Access, 1C, Excel, Internet Explorer тощо).

Крім того, можливості SCADA-системи набагато ширші, ніж в панелях оператора за рахунок вбудованого менеджера розробки програм обробки даних, тому їх застосовують ще і в якості програмного забезпечення для розподілених систем керування (ПЛК або спеціальні модулі використовуються в якості пристроїв збору/передачі даних з об’єкту, а програма керування виконується на операторській станції з інстальованим середовищем SCADA-системи).

В поставленій задачі лабораторної роботи будуть використовуватись лише окремі базові прийоми роботи з інтегрованим середовищем розробки Trace Mode, які дозволяють створити уяву про його можливості. Для досконалого опанування цього середовища потрібно займатись додатково [19].

Етап перший: створення проекту та налаштування протоколу обміну даними з ПЛК. Після запуску середовища розробки Trace Mode (приклад розроблений для версії 6.06) виберіть тип проекту «Простой», як наведено на рис. 7.1.

68

Рисунок 7.1 – Вікно вибору типу проекту системи керування та моніторингу

Після створення нового проекту в боковому браузері вибираємо каталог «Источники / Приемники» та ініціюємо створення групи MODBUS, як наведено на рис. 7.2.

Рисунок 7.2 – Створення групи підпорядкованих пристроїв MODBUS

69

Збережіть проект та складіть таблицю змінних за зразком, наведеним в табл. 7.1.

Таблиця 7.1 – Таблиця аргументів SCADA-системи

Надалі скористайтесь створеною таблицею для додавання вказаних змінних (компонентів) в створену раніше групу MODBUS. Етап додавання компонентів проілюстровано на рис. 7.3.

Рисунок 7.3 – Додавання компонентів в групу MODBUS

70