6.2.Аппаратная часть

После теоретического обоснования приводятся выбор конкретных технических средств, схемы расположения, монтажные схемы, принципиальные схемы, схемы подключения, соединения. В первую очередь, должен быть обоснованный выбор микропроцессорного контроллера и представлена схема подключения выбранных датчиков, ИМ к контроллеру. Должны быть указаны интерфейсные связи. Включение блоков искрозащиты, грозозащиты, ИБП (UPS), блоков переключения на резерв (БПР, АВР), организация связи контроллера со схемами КИП и А. Расчёт и организация надёжного питания технических средств АСУ ТП. В этот раздел проекта входит освоение новых контроллеров, кроме Р-130. Приведение сравнительных технических характеристик с Ремиконтом Р-130. Целесообразно проектировать верхний уровень с приведением структуры всей системы. Должны быть приведены схемы подключения всех используемых в проекте устройств.

6.3.Программная часть

Все алгоритмы должны быть представлены в виде действующих программ, в первую очередь на контроллерах. В виде исключения допускается программы представлять в среде MathCAD или других пакетах. Не следует прибегать к последним версиям, когда это не требуется по сути задачи. Как показала практика, чтобы не ставить работу студента в зависимость от аппаратно-программных средств ПЭВМ, достаточно версии AutoCAD, MathCAD и др. не выше 2000 года. Если используется версия выше 2000, то необходимо сохранить работу и в версии 2000. Если среда или пакет не используются в институте, то программа представляется вместе с данным пакетом. При оформлении программ необходимо придерживаться требований ГОСТ. При сдаче КП программы должны загружаться в микропроцессорный контроллер и обязательно представляться на защите в работоспособном виде, выполняющем заданные функции. Предварительно показывается выполнение программой всех функций, т.е. программа должна быть работоспособной и отражать требования ТЗ.

Если программа сложная, то вначале студент может показать работу отдельных блоков: блок проверки на достоверность входной информации, блок сигнализации, регуляторы, дискретный автомат и т.д. На защите студент обязан показать программу в работе с имитацией основных ситуаций и реакции программы на них (основные функции). Программный продукт сдаётся в виде выполняемого программного модуля на любом из языков программирования промышленных контроллеров. Предпочтение следует отдавать языку функциональных алгоблоков (FBD). Если программа написана на других языках, то обязателен исходный код программы (исходный текст программы), включающий все подпрограммы. Программы должны сопровождать следующие руководства: системного программиста, программиста с основами программирования данных контроллеров, оператора. Работа считается выполненной отлично, если программа оформлена как программный модуль, а ещё лучше подготовлена или сдана в фонд алгоритмов и программ по АСУ ТП⁶.

Структура программной части должна включать следующие блоки:

1. Блок проверки на достоверность входной информации. По аналоговым каналам должна быть предусмотрена защита от обрыва, выброса или провала сигнала, а также проверка «замирания» сигнала¹. По дискретным сигналам должна быть защита от «дребезга» или кратковременного исчезновения сигнала.

2. Блоки проверки на достоверность входной информации должны быть составной частью реализуемых алгоритмов: сигнализации, аналогового и дискретного управления и т.д. Целесообразно привести пример выявления и исключения систематической погрешности в измерительном канале. Если используется термопара, то привести пример линеаризации статической характеристики с помощью блоков кусочно-линейной аппроксимации. Если шкала датчика квадратичная, показать, что линеаризация производится, используя корень квадратный из измеренного значения.

3. Блок сигнализации. Простой блок сигнализации должен включать не менее 2‑х аналоговых сигналов и 2-х дискретных. Для тех, кто идёт на оценку не ниже 4, необходимо помимо простого блока сигнализации, хотя бы по одному аналоговому каналу применить интеллектуальный блок сигнализации.

4. Аналоговый регулятор. Желательно реализовывать регуляторы повышенной надёжности [68]. Оценку настроек регулятора предпочтительнее делать разными методами: например, по расширенным АЧХ и с применением интегрального критерия⁷. Таким образом, два контура регулирования обязательны при выполнении КП, причём по каждому контуру должна быть своя структура регулятора: например, простой и комбинированный.

5. Дискретный автомат или дискретная система контроля и регулирования. Здесь должны быть, как минимум, реализованы следующие программы: управление по заданной циклограмме, реализован дискретный автомат без памяти или с памятью, управление одной или двумя электро или пневмозадвижками. Реализован сам алгоритм дискретного управления вначале без памяти и без учёта особенностей эксплуатации, т.е. «игрушка». Затем должны быть указаны ситуации, которые необходимо учитывать и особенности программной реализации. Подробно всё это рассматривалось на лекциях (см. МУ по контроллерам и МУ по надёжности).

6. Программная организация информационного обмена по локальной сети контроллеров: что передаётся, что принимается каждым контроллером. Передаваемая и принимаемая информация должна отображаться на ЛП контроллера.

7. Необходимо представить лицевые панели контроллеров и указать, какая информация выдаётся на каждую лицевую панель и по какому контуру.

8. Необходимо указать, что хранится во флэш-памяти, если таковая используется.

9. Связь с АРМом. Показать, как организована связь с контроллерами. Представить разработанные мнемосхемы и пояснить как осуществлена связь с контроллером, как принимаются и отображаются на мнемосхеме значения аналоговых параметров и состояния дискретных сигналов. Представить и пояснить организацию защиты от несанкционированного доступа.

10. Блоки оригинальных решений, блоки, реализующие нестандартные законы контроля и регулирования.

11. Необходимо представить тесты программных и аппаратных средств. Как оценивается работоспособность системы.

При разработке программ требуется умело использовать принципы построения АСУ и принципы программирования [5, 70].

Студенту могут предлагаться задачи обратного программирования. В этих заданиях студенту даётся готовая программа, в которой он должен разобраться. Сначала следует вспомнить назначение и работу каждого «кирпичика» программы. «Кирпичиками» могут быть отдельные алгоритмы языка FBD или подпрограммы. После изучения и анализа программы необходимо представить алгоритм работы программы.

К программам, реализующим циклическое управление, обязательно прикладывается график циклограммы. Анализируемая программа набирается в кросс-средствах, записывается в контроллер и проверяется в работе. Выявляются и устраняются ошибки в программе. Результаты анализа и сама программа включаются в КП.

К выполненной работе обязательно должны прикладываться разработанные программы, с помощью которых проводились те или иные вычисления, моделирование. Если КП сдаётся после срока, то весь материал должен быть распечатан, включая и программы.