Вопросы для самопроверки

1. Поясните функциональную схему цифрового регулятора.

2. Для чего предназначен модуль импульсного блока питания?

3. Каково назначение модуля индикации и клавиатуры?

4. Дайте характеристику модулю (АЦП).

5. Поясните назначение модуля ПВИ.

6. Для каких целей предназначен модуль интерфейсов RS-232/485?

7. Поясните работу дискретных блоков входов и выходов, для каких целей они используются?

8. Поясните назначение и работу микропроцессорного блока управления.

9. Нарисуйте функциональную схему цифрового регулятора.

Должен знать: функциональную схему цифрового регулятора, назначение и принцип действия основных модулей.

Должен уметь: составлять схемы подключения цифрового регулятора к внешним устройствам в зависимости от задач управления.

Тема 5. Конфигурирование технических средств автоматизации

Литература: [11, 12]

Методика и алгоритм конфигурирования цифрового регулятора определяется той идеологией, которую в него вложили разработчики в зависимости от решаемых задач. Поскольку большую часть парка регуляторов составляют приборы для локальных систем автоматического управления (САУ), методику конфигурирования покажем на примере измерителя регулятора технологического ИРТ 5501/М1, выпускаемого Российской компанией «Элемер». ЦР предназначен для измерения, контроля и регулирования температуры и других неэлектрических величин, преобразованных в электрические сигналы силы, напряжения постоянного тока и активное сопротивление постоянному току. Функциональная схема ЦР представлена на рис. 4.2. При разработке ЦР решены следующие задачи по реализации функций:

• управления работой прибора с помощью кнопок, расположенных на лицевой панели;

• визуализации результатов измерений и параметров конфигурации ЦР;

• вывода цифровой и символьной информации о текущем состоянии прибора;

• преобразования цифрового кода в соответствующее значение измеряемой величины (масштабирование);

• анализа результата текущего измерения в режиме реального времени;

• управления процессами взаимодействия между модулями ЦР;

• управления состоянием выходных реле по результатам измерений;

• вывода текущего значения измеряемой величины или значений уставок на индикаторы;

• опроса клавиатуры;

• управления модулем интерфейсов RS-232/485;

• реализации процессов ПИД/ПДД/ручного регулирования;

• реализации прямого и обратного управления;

• защиты от несанкционированного доступа (пароль).

Принципиально данные функции могут быть реализованы аппаратно и программно. Аппаратная реализация функций характерна для аналоговых приборов, которые относятся к устаревшему поколению. Современные ЦР конфигурируются программно, ввиду значительных преимуществ, таких как легкость перепрограммирования, интеллектуальных возможностей и др. Причем программирование может осуществляться в командах, используя встроенное программное обеспечение и в SCADA -пакетах, с помощью компьютера.

Схема взаимосвязей между режимами регулятора ИРТ 5501/М1 представлена на рис. 5.1.

Просмотр и редактирование значений параметров, определяющих работу прибора, осуществляется в режиме меню. Измененное значение параметра сохраняется в энергонезависимой памяти прибора и вступает в действие сразу после окончания редактирования. При входе в режим меню процессы измерений в каналах не прекращаются так же, как и процессы автонастройки и регулирования (если они уже были запущены). Ниже представлены некоторые элементы программирования ЦР, с использованием клавиатуры на лицевой панели.

Структура меню ЦР состоит из следующих разделов: «Уставки», «Конфигурирование», «Сброс реле». Первые два раздела содержат параметры прибора, третий раздел предназначен для выполнения специальной функции – сброса реле.

Навигация по меню. Вход в режим меню, просмотр и редактирование значений параметров, а также выход из режима меню осуществляются с помощью кнопок «», «» и «», расположенных на лицевой панели прибора.

В режиме меню (разделы «Уставки», «Конфигурирование») мнемоническое название параметра отображается на основном индикаторе, текущее значение параметра – на дополнительном.

Для входа в раздел меню «Уставки» из режима индикации измерений, необходимо:

• нажать кнопку «» на лицевой панели;

• ввести пароль 1;

• убедиться, что на основном индикаторе выведено «SEt1», а на дополнительном – установленное значение данного параметра.

Неверный ввод пароля 1 возвращает прибор в режим индикации измерений.

Рис. 5.1. Схема взаимосвязей между режимами регулятора ИРТ 5501/М1

Для входа в раздел меню «Конфигурирование» из режима индикации измерений, необходимо:

• нажать одновременно кнопки «» и «» и удерживать их в нажатом состоянии в течение 2 секунд;

• ввести пароль 2;

• убедиться, что на основном индикаторе выведено «Addr», а на дополнительном – установленное значение данного параметра.

В режиме меню на дополнительном индикаторе может отображаться:

• десятичное число (целое или дробное);

• упорядоченный набор символов, каждый из которых записывается в соответствующем разряде индикатора и выбирается из некоторого списка;

• слово, для отображения которого используются разряды индикатора (все или часть из них), выбираемое из некоторого списка.

В этом режиме кнопки «» и «» используются для:

• выбора нужного названия параметра из списка всех параметров раздела;

• выбора нужного значения параметра из списка;

• выбора нужного значения для каждого из разрядов параметра;

• выхода из режима меню в режим индикации измерений.

Кнопка «» используется для:

• начала редактирования выбранного параметра (при этом все слово или 1-й разряд индикатора начинают мигать);

• перехода к редактированию следующего разряда (при этом редактируемый разряд начинает мигать, а предыдущий – прекращает);

• окончания редактирования значения параметра (при этом все разряды перестают мигать, и выбранное значение параметра вступает в силу).

Для выхода из режима меню в режим индикации измерений, необходимо нажать одновременно кнопки «» и «».

Параметры раздела меню «Конфигурирование». Все параметры условно разбиты на 7 групп параметров, близких по функциональному назначению и объединенных в таблицы:

• параметры связи;

• параметры реле;

• параметры дискретных входов;

• параметры измерений и обработки входного сигнала;

• параметры преобразования входного сигнала;

• параметры настройки процессов регулирования;

• параметры настройки выхода ПВИ.

Из вышеизложенного легко убедиться, что конфигурирование цифровых регуляторов процесс кропотливый, требующий опыта и знаний как в области теории автоматического управления, так и в сфере технических средств и самих автоматизируемых технологических процессов.

Конфигурирование цифровых регуляторов также возможно посредством различных технических устройств – коммуникаторов, облегчающих программирование или с помощью специальных программ при подключении прибора к компьютеру. Такие программы, позволяющие взаимодействовать между оператором и техническими средствами автоматизации называются MMI (Man Machine Interface) или HMI (Human Machine Interface) – человеко-машинный интерфейс. Эти пакеты могут быть написаны на любом языке высокого уровня общего назначения или создаваться с помощью программного обеспечения, получившего общее название SCADA. «SCADA-система» (Supervisory Control And Data Acquisition System) означает систему сбора данных и оперативного диспетчерского управления. Для конфигурирования цифровых регуляторов используются SCADA – системы низкого уровня.

Стандарты Международной Электротехнической Комиссии IEC-1131, IEC 61131 специфицирует 5 инструментальных языков программирования для создания человеко-машинных интерфейсов:

• Sequential Function Chart (SFC) -язык последовательных функциональных блоков;

• Function Block Diagram (FBD) -язык функциональных блоковых диаграмм;

• Ladder Diagrams (LD) - язык релейных диаграмм;

• Structured Text (ST) - язык структурированного текста;

• Instruction List (IL) - язык инструкций.

Языки ST и IL вобрали в себя наиболее общие операторы языков типа Pascal и ассемблер. Программы на языке LD похожи на электросхемы релейной логики. Язык SFC позволяет осуществлять программирование на алгоритмическом уровне, но предполагает конечную реализацию программы на других языках.

Язык функциональных блоковых диаграмм FBD служит для построения и детального описания алгоритмов управления технологическим процессом. Он предоставляет пользователю возможность естественным образом для инженера по автоматизации построить любую сложную процедуру, состоящую из библиотечных блоков. В качестве библиотечных блоков используются как элементарные функции, так и алгоритмы П, ПИ, ПИД-регулирования, фильтрация сигналов, стабилизация заданных параметров. Набор из математических и статистических функциональных блоков позволяет просто организовать необходимые вычисления и обработку сигналов.

Пример конфигурирования регулятора с помощью HMI – интерфейса представлен на рис. 5.2, 5.3. При нажатии левой кнопкой мыши на мнемо-изображение регулятора будет открыто окно его состояния и управления, при этом выбранный регулятор выделяется рамкой красного цвета. В окне управления регулятором могут отображаться следующие поля, индикаторы и кнопки управления (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Окно регулирующего клапана

При появлении аварий по данному регулятору на панели индикации аварий высвечивается сообщение, при этом отключается все управление на данном приборе.

Кнопка «Квит» предназначена для квитирования аварийной сигнализации по данному регулятору и восстановления управления.

Кнопки управления регулятором предназначены для подачи команд на изменение положения регулятора.

Кнопки «АВТ», «МЕСТ», «ДИСТ» и «РЕМОНТ» предназначены для изменения режима управления:

• автоматический – регулятор управляется автоматикой;

• местный – регулятор управляется со шкафа управления операторами вручную;

• дистанционный – регулятор управляется из диспетчерской операторами вручную;

• ремонт – регулятор не управляется, находится в ремонте.

При нажатии правой кнопкой мыши на изображении регулятора будет открыто расширенное окно его состояния и управления, при этом выбранный регулятор выделяется рамкой красного цвета (рис. 5.3). Параметры регулятора внизу окна могут быть отредактированы (скорректированы) с помощью мыши и клавиатуры компьютера.

Рис. 5.3. Расширенное окно управления регулятором.