Лабораторно-практические работы по курсу Управляющие ЭВМ и комплексы (1245058)
Текст из файла
Лабораторно-практические работыпо курсу «Управляющие ЭВМ и комплексы»АРМ на основе SCADA-системыПерсональныйкомпьютерRS-232СтендEthernetСеть Ethernet / InternetСистемы программирования и отладки(КОНГРАФ, КОНСОЛЬ)RS-485 - Локальная сеть контроллеровКонтроллерMС8КонтроллерMС5ДЧДЧИМОперативноеуправлениеОбъектИМРелейный модульMR8ДЧуправленияИМАвтоматическоеуправлениеВвод-выводданныхФункциональная схема автоматизированного рабочего места на основе стенда КОНТАР:1ЛПР-1. Разработка и исследование задающего устройства,генерирующего ступенчатые функцииРазработать проект в виде комплексного функционального блока (КФБ), реализующего задающее устройство, которое генерирует ступенчатые функции (генератор прямоугольных импульсов).Функциональная схема генератора и временные диаграммы его работы приведены на рис.
1, на котором входы-выходы компонентов генератора обозначены:Q – пуск/останов; Т – период колебаний [сек]; K – коэффициент заполнения (Т1/Т);«ZX» – преобразование булевой переменной Z в аналоговую X.Необходимо включить разработанный КФБ в библиотеку КОНГРАФа в раздел “Блоки пользователя”.
В дальнейшем этот КФБ использовать в качестве задающего устройства в других проектах. Провести его исследование в процессе моделирования/симуляции.Параметры генератора: период следования импульсов Т=160 с; длительность импульса определяется коэффициентом К (пусть К=50 %); положительная амплитуда A1=50; отрицательная амплитуда A2= -30.QKTа1ZX23Х1= А1–А2X2Y4A2X2TY1,0∙ X1ZбXTА1T1,01T1ttttTА2T1T1T1Рис. 1.
Функциональная схема и временные диаграммы задающего устройства,генерирующего ступенчатые функции: а) функциональная схема; 1 - генерирование единичныхимпульсов; 2 - преобразование «ZX»; 3 – умножение; 4 – вычитание; б) временные диаграммы.2ЛПР-2. Разработка и исследование задающего устройства,генерирующего линейно нарастающие функцииРазработать проект (программу) задающего устройства, генерирующего линейно нарастающие функции (генератор пилообразных импульсов). Осуществить его исследование.
Функциональная схема генератора и временная диаграмма его работы приведены на рис. 2.На рисунке входы-выходы компонентов генератора обозначены: STOP – пуск/стоп;RESET – сброс; Х – вход интегратора; INIT – начальное значение; TI - постоянная времени интегратора; XUP – пороговое значение; ZD – время задержки.Параметры генератора: входной сигнал Х=0,1; начальное значение интегратора INIT=0; постоянная времени интегратора TI=5 с.; пороговое значение XUP=1; время задержки ZD=3 с.ЗадержкаSTOPRESETX12Y3Y1YПорогY2INITTIXUPtZDбаРис. 2.
Функциональная схема и временные диаграммы задающего устройства,генерирующего линейно нарастающие функции: а – функциональная схема; 1- интегратор;2 - компаратор; 3 - задержка;б – временная диаграмма.3ЛПР-3. Разработка и исследование динамического звена второго порядкаВ инструментальной программной системе КОНГРАФ отсутствуют динамические звенья второго порядка. Поэтому необходимо разработать проект, позволяющий осуществить моделирование иреализацию в виде комплексного функционального блока (КФБ) колебательное звено. Данный КФБвключить в библиотеку КОНГРАФа в раздел “Блоки пользователя”.
Структурная схема колебательного звена приведена на рис. 3.Дифференциальное уравнение колебательного звена имеет вид:d 2 x (t )dx(t )T2 2 T x (t ) k g (t ) .2dtdtПараметры звена обозначены: Т – постоянная времени, k – коэффициент передачи; - коэффициент демпфирования.Разрешив это уравнение относительно старшей производной, получим:2d x(t )2 dx (t ) 1k 2 x (t ) 2 g (t ) .2dtTdtTTk12В других обозначениях оно примет вид:x g 2 x 2 x .TTTX ( s)kПередаточная функция этого звена имеет вид: W ( s ) 2 2.G (s ) T s 2 T s 1Исследовать данное звено.gk /Txx1/ T22xxx 2 / TРис.
3. Структурная схема колебательного звена4ЛПР-4. Полунатурное моделирование замкнутого контураавтоматического управленияРазработать проект, позволяющий реализовать полунатурную модель САР и провести исследования (рис. 4):1.Функциональная схема САР приведена на рис. 4,а.а) в контроллере реализовать задающее устройство (см. ЛПР-1)в виде комплексного функционального блока (КФБ) и регулятор ПИД АНЛГ Р;б) объект управления представить программной моделью на базе функциональных блоков(ФБ) библиотеки КОНГРАФ.2.Функциональная схема САР приведена на рис. 4,б.а) в контроллере реализовать задающее устройство в виде функционального блока ЗДН АН ирегулятор ПИ АНЛГ АН, позволяющий реализовать алгоритм автоматической настройки параметроврегулятора;б) объект управления представить программной моделью на базе функциональных блоков(ФБ) библиотеки КОНГРАФ.КонтроллерРегулятор ПИД АНЛГ РМодель объекта управленияyminymaxЗадающееустройствоg(t)Законрегулирования(ПИД)(t)а)Комплексныйфункциональныйблок1y(t)Kx(t) seT s1Фильтрx(t)КонтроллерМодель объекта управленияg(t)б)РегуляторПИ АНЛГ АНЗДН АН1y(t)K sx(t)eT s1x(t)Рис.
4. Функциональные схемы полунатурного моделирования5ЛПР-5. Разработка и исследование релейной САР температурыРазработать проект в среде КОНГРАФ, реализующий релейную САР температуры (рис. 5);использовать двухпозиционный регулятор.Нагрев объекта должен быть включен (подача 220 В), если текущая температура ниже задания, и отключен, если превышает задание. Исследовать влияние гистерезиса компаратора на частотусрабатываний исполнительного механизма (ввести в характеристику регулятора гистерезис).В контроллере МС8 необходимо осуществить преобразование измеренного сопротивлениядатчика температуры в значение температуры, а также сравнение уставки с фактическим значениемрегулируемой величины; в релейном модуле MR8 необходимо осуществить задание значения дискретного сигнала (0, 1) и обеспечить включение/выключение 220 В.Регуляторg(t)f(t)(t)Объект управленияy(t)x(t)а)yх- значение гистерезисаx(t)xустymaxб)в)yminхпtхy(t)y = ymax, если х (хп - х) - нагреватель включенy = ymin, если х хп - нагреватель выключенЗадание(уставка)г)tРегулирующееСравнивающееустройствоЗаконрегулирования(релейный)Рассогласование/ошибкаУправление 0-220 ВМС8Датчик температуры(термистор ТМ1-10к)МR8Задание (уставка)д)AI.2Преобразованиеизмеренногосопротивлениядатчикав значениетемпературыСравнениеуставкис фактическимзначениемрегулируемойвеличиныРегулируемая величина(температура)ЛампавоздействиеDO.1DI.1ИнтерфейсRS-485Заданиезначениядискретногосигнала (0, 1)на включениепитания220 ВЛампаHL5ТермисторТМ1 (10к-2)DO.1Управление0-220 ВРис.
5. Релейная (двухпозиционная) САР температуры: а) общая функциональная схема;б) статическая характеристика; в) переходный процесс; г) функциональная схема;д) аппаратная конфигурация.( - аппаратные входы-выходы; - виртуальные входы-выходы.6ЛПР-6. Разработка и исследование алгоритма управления исполнительным механизмомРазработать проект, позволяющий управлять исполнительным механизмом (ИМ) Belimo:а) формировать задающее воздействие, необходимое для поворота заслонки на заданный угол;б) отображать фактическое значение угла поворота на графике.На рис.
6 приведены схема расположения ИМ относительно трубопровода, его статическаяхарактеристика и общий вид ИМ.Основные характеристики привода:- плавная регулировка для заслонок площадью до 0,8 м2 (диаметр 25 см);- напряжение питания 24 В; - крутящий момент 4 Нм;- управляющий сигнал (Y) – напряжение постоянного тока 0…10 В;- напряжение обратной связи – напряжение постоянного тока (U) 2…10 В для различных угловдатчика;- угол поворота – максимум 950 (настройка 20…100 % потенциометром);- время поворота 80 - 110 с.абвУгол поворотаU [%]Заслонка10050BelimoY [В]0210ТрубопроводРис.
6. Исполнительный механизм Belimo: а) схема расположения относительно трубопровода;б) статическая характеристика; в) общий вид7ЛПР-7. Разработка и исследование алгоритма программно-логического управленияРазработать проект, реализующий алгоритм программно-логического управления в системе,включающей контроллер МС8 и релейный модуль MR8.Общая схема полунатурного моделирования распределенной системы приведена рис. 7.В контроллере МС8 реализовать замкнутый контур управления (из ЛПР-4, рис. 4,а), при этомв МС8 реализовать также схему управления исполнительным механизмом Belimo и следующую логику:а) красная индикаторная лампа должна загораться одновременно с лампой накаливания;б) синяя – когда лампа накаливания и красная индикаторная выключены.Включение лампы накаливания осуществлять при превышении регулируемой величиной xзаданного значения x0 (например, x0 = 30%), а выключение - при значении выходной величины,меньшем x0.
Релейный модуль использовать для формирования сигнала, коммутирующего напряжение 220 В.ЗадающееустройствоРегулятор(t)ЗаданиеПИД-законрегулированияy(t)Модель объекта управленияK 0 seT0 s 1HL5Лампанакаливанияx(t)HL1КраснаяиндикаторнаялампаЛогика управления лампами и исполнительным механизмом BelimoПри x(t) x0включить HL5 и HL1, но выключить HL2 и подать уставку g1 на Belimo.При x(t) x0 выключить HL5 и HL1, но включить HL2 и подать уставку g2 на Belimo.x0 = 30%g1 = 40о (%)g2 = 8о (%)Схема отображения угла поворота исполнительного механизма Belimo.Отобразить угол поворота Belimoв виде графика.Рис.
7.HL2Синяя (зеленая)индикаторнаялампаИсполнительныймеханизмBelimoОбщая схема полунатурного моделирования распределенной системы8ЛПР-8. Разработка и исследование виртуального пульта управления операторана основе SCADA-пакета TraceModeРазработать виртуальный пульт (человеко-машинный интерфейс) для оператора автоматизированной системы, позволяющий осуществлять оперативное управление (контроль и воздействие)контурами автоматического регулирования.Работа содержит две части:1. Разработка модели (программы на языке Техно FBD) контура автоматического регулирования (рис.
8). Для реализации контура можно использовать следующие FBD-блоки: Раздел Регулирование (Звено PID; Модель объекта OBJ), Раздел Управление (Циклический импульс IMP), РазделАрифметические (Умножение X*Y, Вычитание X-Y).Задающееустройствоg(t)u(t)(t)ПИД-регуляторKT s 1x(t)e sРис. 8. Контур автоматического регулирования2. Собственно разработка виртуального пульта.Виртуальный пульт должен представлять собой мнемосхему (или несколько мнемосхем),включающую статические и динамические графические элементы (формы отображения), которыеобеспечат:а) отображение сигналов g(t), (t), u(t) и x(t) в цифровой форме (динамический текст), в формеграфиков (тренды) и других формах отображения;б) отображение значений параметров регулятора и объекта управления (ОУ) в различныхформах отображения;в) осуществление оперативного управления параметрами закона регулирования и ОУ.В качестве примера на рис.
8а и 8б приведены варианты виртуальных пультов:а) общий вид главного окна виртуального пульта управления для аналогичной задачи;б) общий вид главного окна виртуального пульта управления оператора автоматизированнойсистемы управления некоторым технологическим процессом.9Рис. 8,а. Виртуальный пульт управления контурами автоматического регулирования.Рис. 8,б. Виртуальный пульт оператора автоматизированной системы управлениятехнологическим процессом.10.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
