Файл: Программнометодическое обеспечение лабораторного стенда Система автоматического регулирования температуры.pdf

74
Далее приступаем к описанию переменных булевского типа. В таблице 20 приведено описание этих переменных.
Таблица 20 – Параметры булевских переменных
Имя
Атрибут
Начальное значение
Bblxod
Внутренняя
FALSE sravnenie
Внутренняя
FALSE
Dogrmax
Внутренняя
FALSE
СO
Внутренняя
FALSE
Dogrmin
Внутренняя
FALSE
Pars
Внутренняя
TRUE
Bxod
Внутренняя
TRUE difmax_sounding
Внутренняя
FALSE
HHsounding
Внутренняя
FALSE
LLsounding
Внутренняя
FALSE
CO_1
Внутренняя
FALSE
Db
Внутренняя
FALSE
Dm
Внутренняя
FALSE
Cbeg
Внутренняя
FALSE
Czb
Внутренняя
FALSE
Czm
Внутренняя
FALSE
Dmax
Внутренняя
FALSE
Dmin
Внутренняя
FALSE
D
Внутренняя
FALSE dostov_temp
Внутренняя
FALSE
5.1.4 Описание порядка обработки информации и формирования
управляющих воздействий
Как видно из схемы реализации импульсного ПИД-регулятора ввод и вывод аналоговых сигналов осуществляется посредством функционального блока craio. На этот функциональный блок поступают сигналы с датчика температуры и указателя положения. Значение температуры, в виде аналогового сигнала поступающего на функциональный блок craio,
содержится в переменной Xi. После того, как это значение температуры поступило в блок craio, его необходимо отфильтровать от высокочастотных помех, для этого используется блок fil, куда далее поступает это значение. В функциональном блоке fil фильтрация происходит по специальному

75 алгоритму, описанному в разделе «Создание программы». В процессе фильтрации используется постоянная времени фильтра, обозначенная Tf. На выходе блока fil формируется значение Xin, служащее для определения ошибки (разность заданного Xin и текущего Xzdn значений температур) и дальнейшей обработки для формирования управляющих воздействий.
Определение ошибки выполняется в функциональном блоке вычитание (-).
На входы этого блока поступают значения переменных Xin и Xzdn, которые представляют собой значение текущей и заданной температур соответственно. На выходе блока вычитание формируется ошибка, которая является разностью значений переменных Xin и Xzdn. Получившееся значение записывается в переменную oshibka. Также переменная Xin используется в функциональном блоке ogr, который предназначен для ограничения верхней и (или) нижней границы диапазона изменения сигнала.
На выходе функционального блока ogr помимо выходной величины, которая записывается в переменную вещественного типа VbIxodogr, формируются также две переменные булевского типа, которые сигнализируют о достижении входной величины верхней или нижней границы диапазона сигнала. Если значение входной величины достигает верхней границы диапазона, то переменная Dogrmax принимает значение «Истина», в то время как переменная Dogrmin принимает значение «Ложь». Если значение входной величины достигает нижней границы диапазона, переменная
Dogrmin принимает значение «Истина», в то время как переменная Dogrmax
принимает значение «Ложь». Значения переменных Dogrmax и Dogrmin поступает на входы функционального блока логическое «И», если значения обеих переменных принимает значение «Истина», то на выходе функционального блока логическое «И» формируетсязначение «Истина», которое записывается в переменную sravnenie, значение которой, в свою очередь, поступает на блок с ключевым словом return. Ключевое слово return
является завершением программы: если выход блока, связанного с

76 оператором, имеет значение «Истина», остальная часть диаграммы не выполняется.
Ошибка, сформированная ранее в блоке вычитание (-), поступает в блок
умножение
(х), где перемножается с коэффициентом пропорциональности kp. Произведение этих двух величин является пропорциональной составляющей ПИД-регулятора. ПИД-регулятор в данной диаграмме осуществляется следующими элементами:
- пропорциональная составляющая, сформированная через блок
умножение (*), на выходе которого значение произведения переменных
oshibka и kp;
- дифференциальная составляющая, реализованная посредством функционального блока dif. В данный блок также поступает значение ранее сформированной ошибки в совокупности с другими переменными, которые являются неотъемлемой частью данного блока;
- интегральная составляющая, реализованная через функциональный блок integr. Ошибка, определенная ранее также принимает участие в алгоритме формирования интегральной составляющей в совокупности с другими переменными.
Все три составляющие
ПИД-регулятора суммируются в функциональном блоке сложение (+). Результат сложения записывается в переменную Y, значение которой поступает на вход функционального блока
Impout. В данном функциональном блоке формируется управляющее воздействие. Это управляющее воздействие представляет собой дискретные сигналы, которые записываются в переменные булевского типа Db, Dm. Они поступают на модуль ввода/вывода. В программе этот модуль обозначен как
crdout16. В зависимости от величины значения переменной Y, которое поступает на вход блока Impout истинное значение принимает либо переменная Db, либо переменная Dm, результате чего сигналы, подаваемые на модуль crdout16 дают команду на вращение двигателя в нужном направлении.

77
Стоит также отметить, что при достижении переменной Xin
некоторого заданного значения, которое после дифференцируется, формируется сигнал о достижении максимальной температуры. Значение сигнала записывается в переменную difmax. Этот алгоритм в программе осуществлен при помощи функционального блока abs (определение значения по модулю) и функционального блока больше или равно (>=). Также значение переменной Xin поступает на еще один блок ogr, где происходит определение максимального либо минимального значения, после чего сформированный сигнал поступает на функциональный блок логическое
«ИЛИ». Здесь формируется сигнал о достоверности температуры.
5.1.5 Подключение к контроллеру КРОСС 500
Далее, для подключения к контроллеру КРОСС 500 необходимо выполнить некоторые настройки. Для начала произведем настройки опций компилятора. В главном окне программы открываем вкладку «Создать» и в выпадающем списке выбрать пункт «Опции компилятора» (рисунок 45).
Рисунок 45 – Вход в опции компилятора
Затем, в открывшемся окне выбираем пункт «ISA68M: TIC code for
Motorola» (рисунок 46).

78
Рисунок 46 – Опции компилятора
После этого приступаем к настройкам параметров связи. Для этого открываем вкладку «Отладка» и выбираем пункт «Установление связей»
(рисунок 47).
Рисунок 47 – Вход в параметры связей
На рисунке 48 представлено окно со всеми необходимыми настройками параметров связи персонального компьютера с контроллером.
Рисунок 48 – Настройка параметров связи

79
Далее настраиваем параметры связи Ethernet. Указываем нужный IP- адрес и номер порта для подключения к контроллеру (рисунок 49).
Рисунок 49 – Параметры связи Ethernet
Далее необходимо произвести отладку программы. На панели инструментов в главном окне программы нажимаем на соответствующую пиктограмму
. Данная пиктограмма запускает отладчик. Затем открывается окно отладчика (рисунок 50).
Рисунок 50 – Окно отладчика
При удачном подключении в данном окне выводится сообщение о том, что установлена связь. Далее загружаем программу в контроллер, на рисунке 51 представлено окно, в котором осуществляется загрузка.

80
Рисунок 51 – Загрузка
После того, как были проделаны все манипуляции и настройки программно-методического обеспечения, необходимо понаблюдать за корректным выполнением алгоритма написанной программы.
Для демонстрации работоспособности написанной программы перейдя в режим отладки можно наблюдать за тем, как функционирует программа согласно заданному алгоритму.
На рисунке 52 представлено выполнение программы в режиме симуляции.

81
Рисунок 52 - Симуляция программы

82
5.2 Создание программы визуализации процесса автоматического
регулирования температуры в среде MASTERSCADA
Для создания программы визуализации необходимо запустить среду разработки MasterSCADA. Главное окно программы представлено на рисунке 53.
Рисунок 53 – Главное окно MasterSCADA
Далее, для создания проекта нажимаем на панели инструментов пиктограмму . После этого откроется окно, в котором необходимо дать имя нашему проекту (рисунок 54). В имени проекта должны быть только латинские буквы. Называем проект to.
Рисунок 54 – Окно создания проекта
Затем открывается окно, представленное на рисунке 55.

83
Рисунок 55 – Окно проекта
Далее выполним соединение между средой MasterSCADA и IsaGRAF.
Для этого выделяем объект «Система» в дереве системы и щелкаем по ней правой кнопкой мыши. Затем выбираем ВСТАВИТЬ/КОМПЬЮТЕР (рисунок
56).
Рисунок 56 – Добавление компьютера
В странице свойств элемента в поле «Имя» вводим «titan2», не забыв нажать на кнопочку ПРИМЕНИТЬ – для сохранения.
Теперь нажав ПК на «titan2», добавляем ОРС сервер (рисунок 57).

84
Рисунок 57 – Добавление OPC-сервера
Доступ к данным ОРС серверов осуществляется через ОРС переменные в MasterSCADA.
Существует три основных вида ОРС переменных:
- для чтения (отображается в дереве значком выхода );
- для записи (отображается в дереве значком входа )
- для чтения и записи (отображается в дереве значком ).
Добавляем OPC-переменные подобно тому, как показано на рисунке
58.
Рисунок 58 – Добавление OPC-переменных

85
В появившемся окне «Свойства: выбор переменных» ставим галочку, как показано на рисунке 59. В результате все переменные ISaGRAF, используемые при написании технологической программы пользователя будут доступны в MasterScada. В дереве системы эти переменные будут отображаться, как показано на рисунке 60.
Рисунок 59 – Окно выбор переменных
Рисунок 60– Добавление OPC-переменных
На рисунке 60 видно, что переменные, объявленные при создании программы для контроллера отображаются в среде MasterSCADA. Здесь они

86 будут применяться для сопряжения с переменными динамизации при составлении мнемосхемы.
Далее необходимо составить мнемосхему – программу визуализации разрабатываемого объекта.
Мнемосхема создается путем перетаскивания объектов, визуальных функциональных блоков, а также переменных из дерева проекта. Все эти компоненты должны содержать всю необходимую функциональность
(изображение, динамизации, окна управления).
В данной работе мнемосхема будет состоять из следующих компонентов:
- график;
- индикаторы состояния;
- команды;
- значения;
- тренд.
Приступим к описанию создания графика. Создание графической области сводится к непосредственной работе с деревом объекта. Для того, чтобы вставить график необходимо выделить «Объект», затем нажать правую кнопку мыши и выбрать ВСТАВИТЬ/ОБЪЕКТ. После того, как в дереве объекта появился новый объект, переходим на страницу свойств объекта. Здесь мы можем переименовать наш объект. Переименовываем объект в «Тепловая камера». Далее переходим в палитру инструментов и выбираем пиктограмму «Датчики»
, затем щелкнув левой кнопкой мыши на объект «График» перетаскиваем его в «Тепловая камера». Так как создаваемый график должен будет отображать два параметра (значение температуры на входе; заданное значение температуры), перейдя в страницу свойств объекта «График», во вкладке настройки, в поле
«Число параметров» указываем число 2. В итоге имеем дерево объектов, представленное на рисунке 61.

87
Рисунок 61 – Создание графика
Далее добавим в объект «Тепловая камера» индикаторы состояния. В данной мнемосхеме должно осуществляться индицирование информации о температуре, её диапазоне (больше заданной, меньше заданной), информация о скорости роста температуры и состояние нагревательного элемента
(включено/выключено).
Для добавления в дерево объекта «Тепловая камера» индикаторов состояния также переходим в палитру инструментов и выбираем пиктограмму «Датчики», затем левой кнопкой мыши перетаскиваем в дерево индикатор состояния
. На рисунке 62 представлены индикаторы состояния в дереве объекта «Тепловая камера».
Рисунок 62 – Индикаторы состояния
Затем следует создание команд, для этого в дереве выделяем объект
«Тепловая камера», щелкаем правой кнопкой мыши и выбираем

88
ВСТАВИТЬ/КОМАНДА.
Команды позволяют изменять значения переменных в режиме работы программы. Нам необходимо вставить четыре команды, три из которых – это составляющие ПИД-регулятора
(пропорциональная, интегральная и дифференциальная составляющие), и четвертая команда – это задание температуры. Название каждой команды можно изменять в странице свойств объекта. На рисунке 63 представлены команды, используемые в проекте.
Рисунок 63 – Команды
Далее приступаем к добавлению значения. В дереве выделяем объект
«Тепловая камера», щелкаем правой кнопкой мыши и выбираем
ВСТАВИТЬ/ЗНАЧЕНИЕ.
Значения используются для визуального представления численных данных. На мнемосхеме нам необходимо отображать значения температуры и положения исполнительного механизма.
Вставляем два значения и даем им соответствующие названия как это было описано выше. На рисунке 64 представлены созданные значения.
Рисунок 64 – Значения
Также в программе визуализации необходимо наличие тренда для визуализации характеристик протекающих процессов.
Тренд – это графическое представление изменения данных технологического процесса с течением времени. В MasterSCADA возможен

89 совместный просмотр архивных и актуальных (тренд реального времени) данных на одном графике. Для создания тренда необходимо выделить объект
«Тепловая камера», правой кнопкой мыши выбрать ВСТАВИТЬ/ОБЪЕКТ, затем в странице свойств созданного объекта перейти во вкладку «Тренд», нажать кнопку «Добавить». После этого присваиваем этому объекту соответствующее название – «Тренд» (рисунок 65).
Рисунок 65 – Создание тренда
Сам тренд представлен на рисунке 66.
Рисунок 66 – Тренд
После всех проделанных манипуляций дерево объекта «Тепловая камера» примет вид, представленный на рисунке 67.

90
Рисунок 67 – Дерево объекта «Тепловая камера»
Приступим к визуальному оформлению мнемосхемы. Для этого выделим объект «Тепловая камера», правой кнопкой мыши выберем
ПЕРЕЙТИ НА/МНЕМОСХЕМА. После перехода на мнемосхему перетаскиваем все компоненты, из которых было сформировано дерево объекта «Тепловая камера». После того, как были расставлены все компоненты необходимо оформить их расположение таким образом, чтобы человеку, управляющему объектом, было легко понять назначение каждой функциональной единицы.
Визуальное оформление мнемосхемы состоит в основном из графических примитивов. Для их создания, будь то статический текст или графические элементы (различные прямоугольники, эллипсы, линии), необходимо открыть вкладку «Палитра», расположенную в правом нижнем углу редактора мнемосхем, затем выбрать
ГРАФИЧЕСКИЕ
ПРИМИТИВЫ/ТЕКСТ или ПРЯМОУГОЛЬНИК и щелкнуть по свободному месту на мнемосхеме. В СВОЙСТВАХ объекта можно изменить надпись, шрифт текста, цвет, заливку, вид и многое другое.