Гл6-7-8_07 (1028409), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

В). Каждый процесс характеризуется критерием начала, режимом проведения и критерием окончания. Критерий начала – системное событие, определяющее момент порождения данного процесса и фиксироваться оно может только в ином процессе. Режим проведения, это совокупность событий и действий данного процесса. Критерий окончания может фиксироваться самим процессом и это целесообразно делать с точки зрения автономности процесса, но для обеспечения лучшей переносимости ПО критерий окончания целесообразно определять в ином процессе – диспетчере.

Г). Режим характеризуется управляемыми переменными – критериями качества его проведения, контролируемыми переменными – сигналами дискретного и аналогового контроля и управляющими переменными – сигналами дискретного и аналогового управления.

Д). Есть цикл процесса – повторяющаяся часть его алгоритма и квант процесса – период, на который процесс непрерывно занимает вычислительное ядро САУ. При разработке алгоритма цикл должен быть разбит на достаточно короткие кванты (до 100 – 200 мкс).

Е). Каждый процесс характеризуется коэффициентом загрузки системы h_i, равным отношению длительности кванта процесса t_кв к периоду квантования Т_кв. Сумма всех коэффициентов загрузки системы в любой момент времени должна быть значительно меньше единицы.

Перечень процессов целесообразно оформлять как таблицу, фрагмент которой для установки НОВ приведен в табл.1. В столбце "Режим проведения" приводят ссылку на описание режима и рисунок алгоритма (полностью таблица процессов приведена в приложении).

Таблица 1.

5.2. Разработка алгоритмов целевых процессов. Проводится с учетом приведенных выше правил формирования процессов. Рассмотрим этот шаг на конкретном примере алгоритма управления процессом слива конденсата из конденсора KONDEN.

Алгоритм приведен на рис.10. Сначала, по аналогии запускается третий водокольцевой насос VKN3. Далее процесс выполняется циклически и распадается на три стадии: откачка второго бака конденсора, перелив из первого бака во второй, выкачивание конденсата из второго бака. В каждой из стадий есть свои периоды проверок (см. рис.10), разделяющие цикл процесса на отдельные кванты.

При разработке этого алгоритма выяснилось, что совсем не нужны датчики уровня жидкости в первом кон­денсоре (поз. 7 и 8 рис.5), которые в дальнейшем из КПС были ис­ключены (см. рис. 7).

Основным процессом, ре­гулирующим и поддерживающим степень осушки является процесс управления экструдером REG_EX. На этом примере разберем выбор и уточнение управляемых, управ­ляющих и контролируемых пере­менных, выполняемый в процессе разработке управляющих алго­ритмов.

Для стабилизации степени осушки продукта следует поддер­живать во времени отношение ко­личества тепла, поступившего к лоткам сушки Q_Tp_m_i в i-тую единицу времени и количества поступившего за единицу времени продукта:

.

Количество испаренной с лотков воды, пропорционально минутному количеству тепла, подводимого к лоткам горячей водой или иным теплоносителем тепла Q_Tp_m_i, рассчитываемому в алгоритме управления нагревом NAGREV. Оно, в свою очередь, определяется минутным расходом горячей воды Q_Gv_m_i и средне минутным перепадом температур на входе и выходе dT_Gv_i:

.

Минутный расход горячей воды Q_Gv_m_i фиксируется как количество импульсов с датчика dQ1 по линии Q_Gv (рис.7), пришедшее за рассматриваемую минуту.

Средне минутный перепад температур на входе и выходе горячей воды dT_Gv_i рассчитывается в минутном цикле алгоритма NAGREV через каждые пять секунд j (j=1..12, n=12) по формуле:

,

здесь Т_Gv_in_j и Т_Gv_out_j – температура на входе и выходе горячей воды, фиксируемая датчиками dT4 и dT3 соответственно каждые пять секунд.

Количество продукта, поступающего на сушку в единицу времени пропорционально скорости вращения экструдера:

_i,

здесь К – коэффициент пропорциональности, определяемый конструкцией и настройкой экструдера (экструдер имеет ручную регулировку, позволяющую подстраивать этот коэффициент); Cn_Ch_R – аналоговая уставка на частотный регулятор скорости вращения экструдера Ch_R (см. рис.7).

Таким образом, критерий осушки, который требуется стабилизировать во времени, равен:

.

Его следует рассчитывать каждую минуту в алгоритме процесса REG_EX, сравнивая с заданным, определять отклонение δS_i, и вводить управление по ПИД-закону величиной уставки Cn_Ch_R, подаваемой на частотный регулятор.

Допустимо стабилизировать величину, обратную S_i и характеризующую влажность продукта V:

Величину К можно задать произвольно для более удобного представления результатов.

Рассчитанная процессом уставка отсылается процессу EXTUDER и поступает на частотный регулятор, если это аппаратно разрешено переменной dU_R_a (рис.9).

5.3. Разработка алгоритмов сервисных процессов и процессов коррекции цели. Именно в процессе проработки каждого алгоритма целевых процессов можно выявить все аварийные ситуации и, в дальнейшем, обобщая их, проработать реакцию на каждый.

В процессе проработки алгоритма управления процессом осушки REG_EX выяснилось, что потребуется введение процесса коррекции констант ПИД-закона (одного из процессов коррекции цели) и т.д.

5.4. Выбор режимов управления. На этом шаге сформированные процессы группируются уже не по различным функциям, а по режимам управления. Режимы управления отражают структуру программного обеспечения САУ. Для реализации предусмотренных функций целесообразно выделить три режима: автоматический, ручной и режим наладки. Граф переходов из режима в режим представлен на рис. 11. В каждом из режимов допустимо использовать свой перечень реализуемых процессов. На этом этапе прорабатывается набор кадров (экранов), отображаемых на мониторе системы управления.

При включении установки система исходно оказывается в положении ручной, отображает на мониторе кадр (экран) «Ручной» и ждет команды управления с клавиатуры. В этом режиме допускается вручную запускать отдельные процессы. Все активизируемые процессы в кадре выделены, а активные подсвечены. Курсор отображается рамкой, которую можно перемещать с помощью клавиатуры по активным или активизируемым процессам. Нажатие «Ввод» изменяет состояние процесса и может его запускать или останавливать. При переходе в «Ручной» из «Автомат» активные процессы сохраняют свое состояние, но могут быть отключены по командам оператора. Активный процесс выполняется в соответствии с его алгоритмом.

В режиме «Автомат» все процессы запускаются и выполняются автоматически в зависимости от состояния критериев из запуска. При переходе в этот режим из «Ручной» проверяется состояние критериев запуска отдельных процессов и активными (запущенными) остаются процессы с соответствующими критериями. Остальные процессы дезактивируются. Это основной режим управления. После выбора опции «Автомат» запустить работу машины можно, активизировав кнопку «СТАРТ», расположенную на мониторе над кнопкой активизации режима «Автомат». Кнопка старт превращается при этом в кнопку «общий СТОП» или далее просто «СТОП». Завершить работу установки в этом режиме можно сигналом «общий СТОП», запустив процесс остановки машины.

В режим «Наладка» можно попасть только из режимы «Ручной» после введения пароля. Таким образом ограничен доступ в этот режим. Этот режим предназначен для проверки отдельных действий процессов и изменения констант закона управления экструдером. Никакие блокировки здесь не действуют. При выходе из процесса «Ручной» устанавливается исходное состояние предшествующего режима.

6. Обобщение результатов, подготовка технического задания и технического предложения на структуру САУ.

Современная система управления технологических машин строится как информационно-управляющая сеть, состоящая из центральных, узловых и локальных контроллеров. Центральный контроллер поддерживает развитый человеко-машинный интерфейс, если такого не требуется, используют узловые контроллеры, оформленные автономно, либо локальные, встроенные непосредственно в объект управления. В каждом из этих контроллеров можно выделить вычислительное ядро (ВЯ), непосредственно обрабатывающее информацию и устройство связи с объектом (УСО), в котором все информационные сигналы проходят обработку на логическом уровне для соблюдения протокола обмена между вычислительным ядром и объектом (датчиком, исполнительным механизмом) и на физическом уровне для согласования уровней входных и выходных сигналов и организации надежных и помехозащищенных линий связи.

Набор информационных контролируемых и управляющих сигналов, выполненный на этапе 4 аппаратно определяет состав УСО. Набор целевых и сервисных процессов и процессов коррекции цели (этап 5) определяет требования к вычислительному ядру и человеко-машинному интерфейсу. Таким образом, полученные нами результаты являются необходимыми и достаточными исходными данными для окончательной проработки структуры системы управления.

6.1. Принятие решения о структуре САУ. Решение о том применять ли централизованную или распределенную многопроцессорную систему принимается исходя из габаритов машины, длины линий связи, их перечня и характеристик (уровня сигналов), наличия локальных САУ у отдельных компонентов машины, наконец, опыта проектирования подобных систем. Для рассматриваемого здесь примера целесообразно использовать централизованную систему на основе промышленного контроллера на платформе РС и все каналы связи с объектом организовать через специализированные унифицированные платы ввода-вывода.

6.2. Выбор процессорной платы и формирование вычислительног ядра. Проводится исходя из набора функций САУ, степени ее загрузки выполняемыми процессами h_з=Σh_i, состава человеко-машинного интерфейса. Для рассматриваемых здесь задач по производительности достаточно процессора с тактовой частотой в несколько десятков МГц и на первый план выходит компромисс надежности и стоимости.

6.3. Выбор и обоснование состава УСО. УСО объединяет вычислительное ядро и объект управления и формируется как набор типовых специализированных плат ввода-вывода, нормализации сигналов, гальванической развязки и поддержки стандартных линий связи. Такие платы производятся большим количеством зарубежных и уже отечественных компаний и различаются количеством и уровнем входных и выходных сигналов, универсальностью, возможностью непосредственного подключения линий связи, датчиков и исполнительных механизмов.

Задача формирования структуры УСО формально ставится следующим образом. Есть исходное, сравнительно небольшое и уже практически жестко сформированное множество выходных сигналов датчиков с дискретными ДК_i, аналоговыми АК_J, либо импульсными сигналами Имп_k и множество входных сигналов исполнительных механизмов (сигналы дискретного и аналогового управления ДУ_i и АУ_j).

Характеристики

Список файлов книги