Фрагменты работы Быкова А.Ю.

 

Ниже приведена примерно пятая часть семестровой работы студента гр. АТП-07 филиала МЭИ в г. Волжском Быкова Артёма Юрьевича. Здесь отсутствуют программы по следующим темам: «Информационный обмен в промышленных контроллерах [95]», «Реализация алгоритмов сигнализации [23, 25]», «Реализация дискретных систем управления [25, 26, 27]».

 

Трёхканальный блок циклической индикации

Программная реализация такого блока на языке ST представлена ниже. В этом блоке имеется счётчик каналов (он же индицирует отображаемый в данный момент канал). Отображаемая величина берётся из канала, соответствующего текущему значению счётчика. Изменение значения счётчика происходит в момент времени, соответствующий смене каналов. Этот момент времени определяется с помощью таймера и триггера.

 

FUNCTION_BLOCK cycle_ind (*блок циклической индикации*)

VAR_INPUT

sig_1: REAL;

sig_2: REAL;

sig_3: REAL;

time_sm: TIME; (*время смены каналов*)

END_VAR

VAR_OUTPUT

out: REAL; (*величина сигнала отображаемого канала*)

num_chan: BYTE; (*номер отображаемого канала*)

END_VAR

VAR

tm: TON; (*таймер*)

t: TIME; (*прошедшее время от последней смены каналов*)

trig: F_TRIG; (*тригер заднего фрона для определения момента

смены каналов*)

END_VAR

(*отсчитываем время*)

tm(IN:=t<time_sm, PT:=time_sm+T#1s, ET=>t);

(*единичный импульс при необходимости смены каналов*)

trig(CLK:=t<time_sm);

IF trig.Q THEN (*если надо сменить канал индикации*)

IF num_chan<3 THEN (*если отображаемый канал не последний*)

num_chan:=num_chan+1;(*переходим на следующий канал*)

ELSE (*если отображается последний канал*)

num_chan:=1; (*переходим на первый канал*)

END_IF

END_IF

(*присвоение выходному значению значение величины требуемого канала*)

CASE num_chan OF

1: out:=sig_1;

2: out:=sig_2;

3: out:=sig_3;

END_CASE

 

Четырёхканальный блок циклической индикации

Даны две групп параметров, по 4 параметра в каждой группе. Для каждого параметра – своя шкала. Реализация этого блока аналогична реализации предыдущего блока, но в данном случае добавляется индивидуальное преобразование величин каждого параметра по своей шкале, и параметры группируются в 2 группы по 4 параметра в каждом. В один момент времени выводится 4 параметра одной группы. Группировка происходит следующим образом: параметры 1-4 попадают в первую группу, параметры 5-8 – во вторую.

Преобразование величин по шкалам производится с помощью блока LIN_TRAFO из библиотеки «Util», входящей в стандартный комплект поставки среды CodeSys. Описание этого блока доступно в справочной системе CodeSys.

 

FUNCTION_BLOCK cycle_ind_2 (*блок циклической индикации*)

VAR_INPUT

sig_1: REAL; (*величина сигнала на входе*)

sig_1_in_min: REAL:= 0; (*минимальное значение сигнала на входе*)

sig_1_in_max: REAL:= 100; (*максимальное значение сигнала на входе*)

sig_1_out_min: REAL:= 0; (*минимальное значение сигнала на выходе*)

sig_1_out_max: REAL:= 100; (*максимальное значение сигнала на выходе*)

sig_2: REAL;

sig_2_in_min: REAL:= 0;

sig_2_in_max: REAL:= 100;

sig_2_out_min: REAL:= 0;

sig_2_out_max: REAL:= 100;

sig_3: REAL;

sig_3_in_min: REAL:= 0;

sig_3_in_max: REAL:= 100;

sig_3_out_min: REAL:= 0;

sig_3_out_max: REAL:= 100;

sig_4: REAL;

sig_4_in_min: REAL:= 0;

sig_4_in_max: REAL:= 100;

sig_4_out_min: REAL:= 0;

sig_4_out_max: REAL:= 100;

sig_5: REAL;

sig_5_in_min: REAL:= 0;

sig_5_in_max: REAL:= 100;

sig_5_out_min: REAL:= 0;

sig_5_out_max: REAL:= 100;

sig_6: REAL;

sig_6_in_min: REAL:= 0;

sig_6_in_max: REAL:= 100;

sig_6_out_min: REAL:= 0;

sig_6_out_max: REAL:= 100;

sig_7: REAL;

sig_7_in_min: REAL:= 0;

sig_7_in_max: REAL:= 100;

sig_7_out_min: REAL:= 0;

sig_7_out_max: REAL:= 100;

sig_8: REAL;

sig_8_in_min: REAL:= 0;

sig_8_in_max: REAL:= 100;

sig_8_out_min: REAL:= 0;

sig_8_out_max: REAL:= 100;

time_sm: TIME; (*время смены каналов*)

END_VAR

VAR_OUTPUT

out_1: REAL; (*величина сигнала отображаемого канала*)

out_2: REAL;

out_3: REAL;

out_4: REAL;

num_chan: BYTE; (*номер отображаемого канала*)

END_VAR

VAR

tm: TON; (*таймер*)

t: TIME; (*прошедшее время от последней смены каналов*)

trig: F_TRIG; (*триггер заднего фронта для определения момента

смены каналов*)

lf1: LIN_TRAFO; (*пересчёт значений канала*)

END_VAR

(*отсчитываем время*)

tm(IN:=t<time_sm, PT:=time_sm+T#1s, ET=>t);

(*единичный импульс при необходимости смены каналов*)

trig(CLK:=t<time_sm);

IF trig.Q THEN (*если надо сменить канал индикации*)

IF num_chan<2 THEN (*если отображаемый канал не последний*)

num_chan:=num_chan+1; (*переход на следующий канал*)

ELSE (*если отображается последний канал*)

num_chan:=1; (*переход на первый канал*)

END_IF

END_IF

(*присвоение выходному значению значения сигнала с учётом шкалы*)

CASE num_chan OF

1: lf1(IN:=sig_1, IN_MIN:=sig_1_in_min, IN_MAX:=sig_1_in_max

,OUT_MIN:=sig_1_out_min, OUT_MAX:=sig_1_out_max, OUT=>out_1);

lf1(IN:=sig_2, IN_MIN:=sig_2_in_min, IN_MAX:=sig_2_in_max

,OUT_MIN:=sig_2_out_min, OUT_MAX:=sig_2_out_max, OUT=>out_2);

lf1(IN:=sig_3, IN_MIN:=sig_3_in_min, IN_MAX:=sig_3_in_max

,OUT_MIN:=sig_3_out_min, OUT_MAX:=sig_3_out_max, OUT=>out_3);

lf1(IN:=sig_4, IN_MIN:=sig_4_in_min, IN_MAX:=sig_4_in_max

,OUT_MIN:=sig_4_out_min, OUT_MAX:=sig_4_out_max, OUT=>out_4);

2: lf1(IN:=sig_5, IN_MIN:=sig_5_in_min, IN_MAX:=sig_5_in_max

,OUT_MIN:=sig_5_out_min, OUT_MAX:=sig_5_out_max, OUT=>out_1);

lf1(IN:=sig_6, IN_MIN:=sig_6_in_min, IN_MAX:=sig_6_in_max

,OUT_MIN:=sig_6_out_min, OUT_MAX:=sig_6_out_max, OUT=>out_2);

lf1(IN:=sig_7, IN_MIN:=sig_7_in_min, IN_MAX:=sig_7_in_max

,OUT_MIN:=sig_7_out_min, OUT_MAX:=sig_7_out_max, OUT=>out_3);

lf1(IN:=sig_8, IN_MIN:=sig_8_in_min, IN_MAX:=sig_8_in_max

,OUT_MIN:=sig_8_out_min, OUT_MAX:=sig_8_out_max, OUT=>out_4);

END_CASE

 

В результате применения БЦИ количество контролируемых на ЛП параметров увеличилось в десятки раз. При этом резко сокращается число нажатий клавиш оператором при просмотре значений параметров. Принцип работы блока циклической индикации является общим и может использоваться на других контроллерах.

 

Программный регулятор

Программный регулятор реализован с использованием библиотеки oscat (файл «oscat_basic__codesys2_321.lib»). Полное описание этой библиотеки находится в файле «oscat_basic_doc_332_en.pdf}».

Регулятор состоит из блока задания уставки (prg) по заданной программе (задаётся три уставки, время выдержки первых двух и время перехода между уставками), блока защиты уставки (protect_ust), блока ограничения скорости изменения уставки (org_speed_ust), блока защиты аналогового сигнала обратной связи (protect_input_sig), блока ПИД-регулятора (pid_reg1) и блока ограничения скорости изменения выходной величины регулятора (org_speed_out_reg). Кроме этого в программе имеются блок, имитирующий объект управления в виде апериодического звена первого порядка (ob), и блока, имитирующего реальный измерительный канал с некоторой погрешностью измерения и с возможностью имитации выброса, провала и обрыва в данном канале.

Программа регулятора вместе с описанными блоками:

 

PROGRAM p2

VAR

pid_reg1: pid_reg; (*регулятор*)

y: REAL; (*выходная величина объекта*)

i_reset: BOOL:=FALSE; (*сброс интегральной составляющей регулятора*)

i_enable: BOOL:=TRUE; (*включение интегральной составляющей регулятора*)

manual_enable: BOOL; (*включение ручного режима работы регулятора*)

var_manual: REAL; (*величина выходного сигнала регулятора в ручном режиме*)

ob: FT_PT1; (*модель объекта управления*)

kp: REAL:=2; (*коэффициент пропорциональности регулятора*)

ti: REAL:=16; (*постоянная времени интегрирования регулятора*)

td: REAL:=4; (*постоянная времени дифференцирования регулятора*)

protect_input_sig: mprotect_analog; (*защита входного аналогового сигнала*)

protect_ust: mprotect_ust; (*защита уставки*)

kanal: real_kan; (*модель канала измерения*)

org_speed_ust: FT_RMP; (*ограничение скорости изменения уставки*)

org_speed_out_reg: FT_RMP;(*ограничение скорости изменения выходного сигнала регулятора*)

prg: prog_ust; (*программа изменения уставки*)

b4: BOOL; (*разрешение работы блока prg*)

b5: BOOL; (*сброс блока prg*)

END_VAR

 

 

Рис. 99. Программа регулятора с изменением задания во времени

FUNCTION_BLOCK pid_reg

VAR_INPUT

ust: REAL:=0;

act: REAL:=0;

db: REAL:=0;

kp: REAL:=1;

ti: REAL:=1;

td: REAL:=1;

ien: BOOL:=TRUE;

irst: BOOL:=FALSE;

i_lim_l: REAL:=-100;

i_lim_h: REAL:=100;

out_lim_l: REAL:=-100;

out_lim_h: REAL:=100;

men: BOOL:=FALSE;

m: REAL:=0;

END_VAR

VAR_OUTPUT

out: REAL;

i_lim: BOOL;

out_lim: BOOL;

END_VAR

VAR

pid1: FT_PID;

out1: CTRL_OUT;

END_VAR

 

 

Рис. 100. Программа простого (стандартного ПИ-регулятора) регулятора

 

FUNCTION_BLOCK prog_ust (*программа для формирования задания (уставки)*)

VAR_INPUT

en: BOOL; (*разрешить работу блока*)

val_1: REAL; (*стартовое значение уставки*)

tm_1: TIME; (*время выдержки val_1*)

ptm_1: TIME; (*время перехода от val_1 к val_2*)

val_2: REAL; (*уставка 2*)

tm_2: TIME; (*время выдержки val_2*)

ptm_2: TIME; (*время перехода от val_2 к val_3*)

val_3: REAL; (*завершающая уставка*)

reset: BOOL; (*сброс*)

END_VAR

VAR_OUTPUT

ust: REAL;

END_VAR

VAR

tmr: TON; (*таймер*)

t: TIME; (*текущее время*)

lf: lin_trafo; (*линейное преобразование для плавного перехода с одного задания на другое(на другую уставку)*)

END_VAR

(*если работа блока разрешена*)

IF en THEN

(*выполняем отсчёт времени*)

tmr(IN:=NOT(reset), PT:=tm_1+ptm_1+tm_2+ptm_2+T#1s, ET=>t);

(*если не сброс блока и не завершение счёта таймера*)

IF NOT(reset) AND NOT(tmr.Q) THEN

(*если время уставки 1*)

IF t<=tm_1 THEN

ust:=val_1;

(*если время перехода с уставки 1 на уставку 2*)

ELSIF t>tm_1 AND t<=tm_1+ptm_1 THEN

lf(IN:=TIME_TO_REAL(t-tm_1), IN_MIN:=0, IN_MAX:=TIME_TO_REAL(ptm_1)

,OUT_MIN:=val_1, OUT_MAX:=val_2, OUT=>ust);

(*если время уставки 2*)

ELSIF t>tm_1+ptm_1 AND t<=tm_1+ptm_1+tm_2 THEN

ust:=val_2;

(*если время перехода с уставки 2 на уставку 3*)

ELSIF t>tm_1+ptm_1+tm_2 AND t<=tm_1+ptm_1+tm_2+ptm_2 THEN

lf(IN:=TIME_TO_REAL(t-tm_1-ptm_1-tm_2), IN_MIN:=0, IN_MAX:=TIME_TO_REAL(ptm_2)

,OUT_MIN:=val_2, OUT_MAX:=val_3, OUT=>ust);

(*если время уставки 3*)

ELSE

ust:=val_3;

END_IF

END_IF

END_IF

(*если сброс*)

IF reset THEN ust:=val_1; END_IF

 

FUNCTION_BLOCK real_kan

VAR_INPUT

sig_in:REAL;

vybros: BOOL;

proval: BOOL;

koeff: REAL;

obryv: BOOL;

obryv_val: REAL;

time_noise:TIME;

amplitude_noise: REAL;

offset_noise:REAL;

END_VAR

VAR_OUTPUT

sig_out: REAL;

END_VAR

VAR

gen_random: GEN_RDM;

END_VAR

gen_random(

PT:=time_noise

,AM:=amplitude_noise

,OS:=offset_noise);

IF obryv THEN

sig_out:=obryv_val;

ELSE

sig_out:=

sig_in

+gen_random.Out

+koeff*BOOL_TO_REAL(vybros)

-koeff*BOOL_TO_REAL(proval);

END_IF

 

оглавление

 

Введение…………………………………………………………………...........
1. Технические характеристики контроллеров……………………………….
2. Структура алгоблока. Последовательность обслуживания алгоблоков…
2.1. Структура алгоблоков…………………………………………………..
2.2. Последовательность обслуживания алгоблоков……...........................
3. Простой ПИД-регулятор…………………………………………………….
3.1. Алгоритмы, входящие в состав простого регулятора………………...
3.2. Безударные переключения регулятора………………………………...
3.3. Назначение и оценка зоны нечувствительности……………………...
4. Модификация ПИД-регулятора………………………………….
5. Программный регулятор с ПРЗ…………………..........................................
6. Программный регулятор с КУС……………………….................................
7. Регулятор с переменной структурой……………………………………….
7.1. Комбинированный регулятор с переменной структурой………….....
7.2. Реализация привязки по каналу возмущения……………....................
8. Регулятор повышенной надёжности………………………………………..
8.1. Конфигурационная таблица программы 1…………………….............
8.2. Программа защиты по аналоговому каналу………………..................
8.3. Конфигурационная таблица программы 2………………….................
8.4. Алгоритм простого алгоритма мажоритарного выбора……….........
8.5. Программа простого алгоритма мажоритарного выбора ….........
9. САР соотношения растворов реагентов……………………………………
9.1. Простой регулятор соотношения………………………………………
9.2. Программа регулирования соотношения расходов…………………..
9.3. Регулятор соотношения с переключением каналов……......................
10. Регулятор с автоподстройкой………………………….................................
11. Каскадный регулятор………………………………………………………..
12. Регулятор обратного действия…………………….......................................
12.1. Формирование запрета………………………………………………...
12.2. Конфигурационная таблица……………………..................................
13. Таблицы приёма, передачи и отображения параметров…………………..
13.1. Спецификация разработанных программ………………....................
13.2. Отображение информации на ЛП контроллера 02………..................
13.3. Таблица перечня параметров………………........................................
13.4. Передача информации в сеть «Транзит»…………………………….
13.5. Приём информации из сети «Транзит»…………................................
13.6. Отображение информации на ЛП контроллера 03………………….
14. Организация связи сети контроллеров с верхним уровнем………………
15. Документы, прикладываемые к ПО САР……..............................................
16. Пути совершенствования САР на базе контроллеров…………………….
16.1. Повышение эффективности кросс-средств………..............................
16.2. Пути совершенствования библиотек алгоритмов…………………...
Заключение………………………….....................................................................
Список литературы………………………………………………………………
Приложение А. Модули УСО…………………………………………………..
Приложение Б. Диапазон изменения сигналов и параметров………………...
Приложение В. Типы сигналов и их соответствие………................................
Приложение Г. Справочная информация по алгоритмам……….....................
Приложение Д. Ряд Пада………………………………………………………..
Приложение Ж. Проверка на достоверность аналоговых сигналов………….
Приложение З. Выбор исправного канала из двух……………………………
Приложение И. Контрольные вопросы по темам…….....................................
Приложение К. Задания по обратному программированию…………………
Приложение Л. Принципы программирования………………………………..
Приложение М. Блок циклической индикации……..........................................
Приложение Н. Фрагменты работы Быкова А.Ю. ……………………………

 

Севастьянов Борис Георгиевич