Файл: Национальный исследовательский томский политехнический университет а. А. Мезенцев, В. М. Павлов.pdf

47 из 137
Рисунок 3.7. Вид окна Редактора программ
В ST-программах такие функции используются как блок-функции в тексте программы.
Для закрепления материала выполните практические задания (При- ложение А).
3.7.
Вопросы для самоконтроля к главе №3
1.
Что такое компьютерная программа?
2.
Какие языки программирования принадлежат стандарту IEC(МЭК)
61131-3 и используются в TRACE MODE IDE 6.06.2?
3.
Что такое «Техно IL»?
4.
Что такое «Техно ST»?
5.
Что такое «Техно LD»?
6.
Что такое «Техно FBD»?
7.
Что такое «Техно SFC»?
8.
Какова скорость выполнения простейшей IL-программы (исполь- зовать любые единицы измерения времени, обосновать ответ)?
9.
Какие языки программирования в ТМ используют функциональ- ные блоки в качестве функций?

48 из 137 10.
Назовите оператор цикла, используемый в языке программирова- ния «Техно IL»?
11.
Назовите операторы работы с аккумулятором в языке программи- рования «Техно IL»?
12.
Назовите основные элементы SFC-диаграммы?
13.
Назовите все модификаторы оператора JMP, объясните их назна- чение?
14.
Напишите на языке программирования «Техно IL» одноадресную операцию сложения?
15.
Напишите на языке программирования «Техно IL» двухадресную операцию сложения?
16.
Напишите код тела программы FBD-блока с одним входом и од- ним выходом?
17.
Возможно ли использовать в составе программы в ТМ функции внешних DLL библиотек?
18.
Опишите структуру компонента «Программа»?
19.
Сколько шин в языке программирования «Техно LD» являются основными?
20.
Каким образом может быть выполнена операция создания пользо- вательского функционального блока?
21.
Каким образом можно запрограммировать название функциональ- ного блока?
22.
Каким образом можно запрограммировать название входа функ- ционального блока?
23.
Может ли какой либо из языков программирования в ТМ исполь- зовать в качестве переменной двумерную матрицу, если да, то ка- кой?
24.
Опишите способ инициализации многомерной матрицы в качестве переменной ST-программы?
25.
Назовите отличие аргумента от локальной переменной?
26.
Каково назначение глобальной переменной?
27.
Существует ли функция группировки в редакторе программ «Тех- но FBD», можно ли назначить метку группе блоков?
28.
Назовите основные компоненты библиотеки функциональных блоков «Арифметические»?
29.
Каково минимальное количество входов и выходов функциональ- ного блока?

49 из 137
4.
РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ПРИКЛАДНОГО
ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ В TRACE MODE 6
Прикладное программное обеспечение в составе АСУ выполняет задачи анализа параметров объекта управления и технологического оборудования (косвенно или напрямую) и выдачу команд управления.
Пусть прикладное ПО располагается в составе регулятора, функции ко- торого выполняет, например, микропроцессорный контроллер (рисунок
4.1).
Рисунок 4.1. Структурная схема контура управления АСУ:
ОУ – объект управ- ления, Д – датчик, Пр – преобразователь характеристик сигнала, ЗД – задатчик уставки, Р – регулятор, ИМ – исполнительный механизм, РО – регулирующий ор- ган, М – математические функции (в том числе законы регулирования), А – алго- ритмы обработки данных и управления
Одной из задач, выполняемых при проектировании САУ, САР или
АСУ является разработка алгоритмического и математического обеспе- чения, а затем программирование функций регулятора. Функции кон- троллера определяются технологическим процессом и описываются на функциональных схемах автоматизации. Данный тип схем в процессе автоматизации является отправной точкой, так как на них показывают функции, которые должно выполнять технологическое оборудование и узлы АСУ в процессе производства конечного продукта.
Следует отметить, что для выявления некоторых характеристик сложных или дорогостоящих систем управления часто применяют ма- тематическое моделирование, как метод представления некоторого объ- екта с ограниченным и достаточным количеством его характеристик.
Используя принципы математического моделирования, выполняют про- екты различных лабораторных стендов, необходимых для обучения со- трудников предприятий или оперативного определения некоторых свойств ОУ или его частей.
В данном разделе пособия рассмотрим некоторые химические или иные технологические производства в качестве объекта исследования и

50 из 137 автоматизации. Поскольку реального оборудования АСУ и ОУ не суще- ствует, воспользуемся средствами математического аппарата среды раз- работки TM для их создания. Использование математических моделей элементов АСУ позволит потренироваться в настройке каналов управ- ления и технологического контроля в составе Проекта, программиро- вать функции управления и алгоритмы обработки данных. Разработка виртуальных АСУ позволит закрепить полученные в предыдущих гла- вах знания и систематизировать их.
4.1.
Правила чтения функциональных схем автоматизации
Функциональные схемы автоматизации (ФСА) применяются в АСУ для представления функции, которые должно выполнять технологиче- ское оборудование для производства конечного продукта, а также место приложения этих функций. Рассмотрим пример выполнения ФСА (рис.
4.2).
Рисунок 4.2. ФСА установки жидкостной очистки газов:
1 – корпус трубы Вентури;
2 – форсунки;
3 – горловина трубы Вентури с регулируемым диаметром
В соответствии с ГОСТ 21.404-85 «Автоматизация технологиче- ских процессов» обозначения на ФСА читаются слева направо. Первым ставится маркер основного обозначения измеряемой величины (напри- мер, Р – давление). Вторым – дополнительное значение измеряемой ве- личины (например, D – перепад давлений). Третьим – обозначение

51 из 137 функционального признака прибора (например: I – индикация, R – реги- страция, C – управление, А – сигнализация). Некоторые обозначения, используемые на ФСА, представлены в таблицах 4.1- 4.3. Дополнитель- ную информацию см. в вышеуказанном ГОСТ.
Таблица 4.1
Таблица измеряемых параметров и их обозначений на ФСА
№
Измеряемый параметр
Обозначение
1
Плотность
D
2
Некоторая электрическая величина
E
3
Расход
F
4
Размер, положение, перемещение
G
5
Уровень
L
6
Влажность
M
7
Давление, вакуум
P
8
Состав, концентрация и т.д.
Q
9
Радиоактивность
R
10
Скорость, частота
S
11
Температура
T
12
Несколько разнородных измеряемых величин
U
13
Вязкость
V
14
Масса
W
Таблица 4.2
Таблица уточняющих параметров и их обозначений на ФСА
№
Уточняющий параметр
Обозначение
1
Разность, перепад
D
2
Соотношение, доля, дробь
F
3
Автоматическое переключение
J
4
Интегрирование, суммирование
Q
Таблица 4.3
Таблица функций, выполняемых приборами
№
Функция
Обозначение
1
Сигнализация
А
2
Показание
I
3
Регистрация
R
4
Регулирование
C
5
Включение, выключение, переключение
S
6
Ручное управление
H

52 из 137
4.2.
Алгоритм проектирования прикладного ПО
Для проектирования программного обеспечения в ТМ в учебных целях необходимо придерживаться следующего алгоритма действий:
1. необходимо прочитать ФСА, используя правила чтения таких схем;
2. разработать упрощенную структурную схему АСУ;
3. разработать математическое описание элементов АСУ;
4. разработать функциональную схему АСУ;
5. разработать структурную схему нового прикладного ПО, пред- варительно определив его место в составе описанной выше
АСУ;
6. разработать структуру Проекта и создать необходимые элемен- ты в эго составе;
7. запрограммировать функции автоматического или автоматизи- рованного управления и контроля параметров тех. процесса (в соответствии с ФСА).
8. разработать графический интерфейс оператора и запрограмми- ровать его в составе компонентов «Экран» Проекта;
9. разработать алгоритмы проверки работоспособности получен- ного программного продукта;
10. выполнить проверку программного продукта на работоспособ- ность и на соответствие описанным в индивидуальном задании функциям.
Для получения практических навыков комплексной разработки прикладного ПО в TRACE MODE 6.06.2 используйте задания из При- ложения Б. Задание содержит ФСА некоторого технологического про- цесса, описание этого процесса и рекомендации к выполнению работы.
Используйте полученные в предыдущих главах знания, для выполнения заданий. С целью изучения принципов программирования в TRACE
MODE при моделировании элементов АСУ (датчиков, клапанов, объек- тов управления) максимально упрощайте математическое описание мо- дели, поскольку эти задачи не являются приоритетными в данной рабо- те. Например, для математического описания клапана, можно использо- вать полупериод синусоиды или линейную зависимость (рисунок 4.3).

53 из 137
Математическое описание клапана: y = sin(x)
[степень откр.]; x
= 0…90 [град.].
Рисунок 4.3. Переходная характеристика моделируемого клапана
Датчик некоторого физического параметра исследуемого вещества можно описать системой уравнений, состоящей из статической и дина- мической составляющей:
Рисунок 4.4. Временная характеристика датчика
Математическое опи- сание датчика: y = T±10% [
К]; x = 0…inf [c];
T = 10 [
К];
В случае косвенного формирования сигналов датчика, дополни- тельный выход должна иметь математическая модель объекта управле- ния, например бака или нагревателя (бойлера). Пусть существует си- стема нагрева воды в баке, в которой, датчиком, определяется темпера- тура воды. При условии, что потерь тепла нет и весь объём жидкости нагревается равномерно, мощность нагревателя всегда постоянна, а также учитывая то, что 1 кВт энергии нагревает за 1 час 860 литров во- ды на 1 К, можно описать систему нагрева воды следующей системой уравнений:
0 0
;
1[
];
100[ ];
0.00117;
293[ ].
W t k V T
T
k V
W
кВт
V
л
k
T
K
⋅ + ⋅ ⋅
 =

⋅

=

 =

 =

=


где:
Т – температура нагреваемой воды;
Т
0
– начальная температура воды;
V – объём воды в баке;
W – мощность нагревателя.
При изменении мощности нагревателя можно увеличивать ско- рость нагрева воды, при отводе тепла продуктом – продукта.

54 из 137
5. УПРАВЛЕНИЕ ПРАВАМИ ДОСТУПА ПЕРСОНАЛА,
ПАРОЛЛИРОВАНИЕ
Системы контроля и управления доступом (СКУД) широко ис- пользуются на предприятиях. Как правило, это программно- технические комплексы, выполняющие физическую защиту элементов производства. Поскольку разработанное в САПР программное обеспе- чение имеет непосредственные прямые каналы выдачи управляющих сигналов оборудованию АСУ, необходимо использовать специальные функции СКУД персонала (операторов, системных программистов, су- первизоров). В TRACE MODE такие инструменты существуют.
Поскольку при разработке СКУД необходимо четко разграничить права операторов, ограничение доступа неквалифицированного персо- нала к элементам управления также является важной задачей. В TRACE
MODE для этого используется специальный информационный канал класса «Пользователь». Данный тип каналов располагается в группе
«Пользователи_ТМ» Узла Проекта в слое «Система». Рассмотрим на примере правила настройки прав доступа персонала к графическим эле- ментам управления и компонентам «Экран».
На рисунке 5.1 представлены настройки канала класса «Пользова- тель» созданного для пользователя «Начальник». В составе полей ре- дактора присутствуют:
• группы полей настройки правил авторизации пользователя в про- грамме;
• группа полей системных настроек;
• группа полей настройки прав управления записями пользователей в Проекте в процессе эксплуатации АСУ;
• группа полей настройки персональных данных пользователя.
Для авторизации пользователя при запуске программы ему необхо- димо использовать логин и пароль. Пусть для пользователя «Началь- ник» будет задан логин «bos», пароль не назначен. Для запуска на вы- полнение МРВ и Проекта, его останова и изменения положения графи- ческих элементов управления необходимо выставить флаги в соответ- ствующих графических формах группы «Система» (рисунок 5.1). В группе графических форм «Экраны» и «Формы» представлены флаги, каждый из которых соответствует биту в кодовом слове (двоичный формат слова). Номер бита соответствует коду доступа к графической форме (десятичный формат) на графическом экране (рисунке 5.2).

55 из 137
Рисунок 5.1. Вид редактор параметров настройки канала класса «Пользова- тель»
Рисунок 5.2. Графический интерфейс пользователя программы-примера (ос- новное окно)

56 из 137
В соответствии с настройками, представленными на рисунке 5.1, пользователю «Начальник» разрешён запуск, останов МРВ и изменение состояния динамических объектов формирующих команды управления.
Также разрешён доступ на первый, третий и четвёртый графические
«
Экраны». Их структура представлена на рисунке 5.3. Для формирова- ния команд управления пользователь «Начальник» может использовать графические формы с десятичным кодом доступа «1» и «2» (рисунок
5.2, 5.4, 5.5).
Рисунок 5.3. Структура интерфейса пользователя программы-примера
Рисунок 5.4. Вид редактор пара- метров настройки графического элемента «Кнопка»
Рисунок 5.5. Вид редактор параметров настройки графического элемента
«
Ползунок»
В программе также создан профиль второго пользователя – «Ин- женер». Параметры настройки данного профиля представлены на ри- сунке 5.6.

57 из 137
Рисунок 5.6.
Вид р едактор параметров настройки канала класса «Пользова- тель»
Следует отметить, что при разработке систем контроля доступа персонала к функциям управления в Проекте, несколько графических форм могут иметь одинаковый код доступа. Таким образом, графиче- ские элементы можно объединять в группы и производить над ними групповые операции.
Управление профилями пользователей может быть выполнено не только в режиме создания Проекта, но и во время работы МРВ. Для это- го используется меню «Вид : Пользователи». Для переключения между пользователями также используется главное меню МРВ.
Для отработки и закрепления материала выполните:
• операции добавления нового пользователя и настройку прав доступа к функциям программы для него;
• исследование функции управления учётными записями поль- зователя в масштабе реального времени (при запущенном
МРВ и Проекте).

58 из 137