книги / Технические средства автоматизации химических производств

Временная константа секундного формата имеет дискретность, равную 1 с, и принимает значения в диапазоне от 00.00.00 до 23.59.59 в ч, минутах и секундах. Временная константа 100-миллисекундного диапазона имеет дискретность, равную 100 мс и принимает значения в диапазоне от 00.00.0 до 59.59.9 в минутах, секундах, десятых долях секунды.

В МИКРОЛЕ имеется 8 типов переменных: вход дискретныйВД; вход аналоговый - ВА; дискретный выход - ДВ; аналоговый выход - АВ; ключ блока - КБ; ключ секции - КС; таймер - ТМ; импульсный выход - ИВ. Переменные имеют восьмеричную нумерацию. Макси­ мальное число переменных и их нумерация приведены в табл. 6.4.

Для управления переменными ломиконта в автоматическом и ручном режимах его работы, например, с пульта или от ЗЗМ, в МИКРОЛЕ введена операция блокировки. Каждая переменная может быть блокирована или разблокирована. Если переменная блокирова­ на, т. е. подчинена оператору или ЭВМ, ломиконт в процессе выпол­ нения программы ПрП изменить ее не может. По отношению к таймеру блокировка означает, что ломиконт в процессе выполнения ПрП не может ни изменить его значения (т. е. включить или отключить), ни присвоить произвольное значение времени.

Программа на МИКРОЛЕ состоит из операторов-условных и без­ условных. Для сокращения записи вместо ЕСЛИ, ТОГДА, ИНАЧЕ, ВКЛЮЧЕНО (ВКЛЮЧИТЬ), ОТКЛЮЧЕНО (ОТКЛЮЧИТЬ) используют символы Е, Т, И, В, О. Примеры записи фрагментов ПрП имеют следую­

щий вид. Условный оператор

17 ЕВВД034 Если включен вход дискретный ВД034 20 Е ВА000 и если значение входа аналогового ВА000 > ВА002 больше

значения входа аналогового ВА002

21Т 0 ДВОЮ тогда .отключить дискретный выход ДВОЮ

22Т АЛГ012 тогда исполнить алгоритм номер 012

23И В КБ6 иначе включить ключ блока КБ6

Безусловный оператор

25 АВ 000 Аналоговому входу АВ000«+ ВА001 присвоить значение входа аналогового РА001 - 0190 минус константа 190

151

Рис, 6.6. Клавиатура пульта Ломиконта

Алгоритмы являются частью ПО ломиконта, хранимого в модуле постоянной памяти ПЗУ2. При технологическом программировании (вводе ПрП) оператор задает номер нужного алгоритма и параметры ал­ горитмаего входы, выходы и коэффициенты, исходя из особенностей применения алгоритма в конкретной задаче управления.

Алгоритмы, число которых в библиотеке достигает 45, реализуют функции регулирования (например ПИ- и ПИД-законы), динамические преобразования, математические функции, операции с числами двой­ ного формата и с числами формата с плавающей запятой, преобразо­ вания форматов, операции переключения, действия с дискретными переменными, функции обмена информацией с другими ломиконтами по цифровому каналу связи и т. п.

Для ввода и контроля программы, задания параметров настройки алгоритмов и других операций используют портативный пульт, кла­ виатура которого показана на рис. 6 .6 .

Клавиши верхнего ряда - режимные, под каждой из них располо­ жен светодиод, указывающий при загорании один из следующих режимов: ОСТ - останов, ПСпуск, НС - неисправность, ТСТ - тес­ тирование, КП - копирование, НСТ - настройка, ПРП - программиро­ вание, АР - автономный режим. •

Клавиши „левой” группы используют для ввода технологической программы: Е-ЕСЛИ, Т-ТОГДА, И-ИНАЧЕ, ИЛИ-логическое ИЛИ, ( - открывающаяся скобка,) - закрывающаяся скобка, ТС - техноло­ гическое сообщение, ВСК - выйти из секции, В- включено (вклю­ чить), О- отключено (отключить), Б - блокировано, ® - равно (при­ равнять), > - больше, < - меньше, „+” - плюс, „ - ” - минус.

Клавиши „средней” группы применяют для задания типа и номера переменных или алгоритма, а также констант: ВДвход дискретный, АВаналоговый выход, КБ - ключ блока, КСключ секции, ИМПимпульсный выход, ТМ - таймер, АЛГ - алгоритмы, „.” - десятичная точка, 1... 9 - цифры.

Клавиши „правой” группы служат для выполнения следующих опе­ раций: СБРсброс, ИСПисполнить, БЛКблокировать, О” дальше,

152

3/И-записать/исключить, РБЛ-разблокировать, ВКЛ-включить, ОТКЛотключить, д - увеличить,V - уменьшить, & - увеличить быст­

рее,^-уменьшить быстрее.

Пульт имеет небольшой дисплей (10 строк по 16 символов в каж­ дой), с помощью которого контролируют введенную программу, выдают диагностические сообщения и т. п.

Димиконты. Дисплейный микропроцессорный контроллер Дими* конт Д-110 предназначен для построения распределенных АСУТП на базе ремиконтов и ломиконтов.

Димиконт Д-110 состоит из блока управления, двух цветных теле­ визионных мониторов, клавиатуры ввода информации, клавиатуры оператора-технолога, кассетного накопителя, устройства печати зна­ косинтезирующего.

Димиконт Д-110 обеспечивает работу в режимах оперативного управления, технологического программирования и сервисном.

Воперативном режиме Димиконт реализует следующие функции: сбор и первичную обработку данных о ходе технологического

процесса; ввод данных осуществляют по последовательному интер­ фейсу ИРПС от ремиконтов и ломиконтов и (или) через УСО непосред­ ственно от ТОУ;

отображение данных о процессах в ТОУ в режиме реального вре­ мени в виде статической, информации (мнемосхемы, таблицы, информационные надписи и т. д.) и совмещенной с ней динамической информации (значения координат в процентах и в абсолютных величи­ нах, в форме графиков, столбиковых диаграмм, таблиц, изменяющих­ ся фрагментов изображений, аварийная сигнализация, расчетные показатели и т. п.);

аварийную сигнализацию и сигнализацию об отклонениях коорди­ нат ТОУ подачей звукового сигнала, мерцанием или изменением цвета отображения;

вызов данных о течении процесса в ТОУ по иерархическому прин­ ципу: от общей информации к частной;

ведение истории процесса управления ТОУ по 128 координатам и параметрам с записью их значений на магнитную ленту кассетного накопителя для последующего просмотра и анализа;

документирование информации о работе ТОУ: автоматический вывод на печать аварийной информации (дата и время отклонения

экрана, протоколов, графиков и др; ввод даты и коррекция суточного времени;

самодиагностику работы основных узлов Д-110, формирование и отображение сообщений о неисправностях и неправильных действиях оператора.

В режиме технологического программирования Димиконта опера­ тор осуществляет: формирование статической, информации, выбор вида отображения динамических данных и совмещение их со стати-

153

ческими, назначение • характеристик входных сигналов (наименова­ ние, абсолютное значение, погрешности и др.), задание иерархии вызова видеокадров и т. п.

В сервисном режиме Димиконт обеспечивает вывод на экран ко­ манд и данных, системную загрузку данных о конфигурировании (каталоги, библиотеки, списки и т. п.), построчный вывод алфавитноцифровой информации с экрана на устройство печати, тестовый конт­ роль модулей с документированием результатов и др.

К стандартным алгоритмам Д-110 относят программы вида отобра­ жения динамических данных (ВОДД). Они предназначены для пред­ ставления на экране в режиме реального времени динамических данных о ТОУ. Общее число программ ВОДД может достигать 256.

Например, программа ВОДД001 предназначена для отображения в процентной шкале на экране непрерывного сигнала, поступающего на вход димиконта; программа ВОДД002 обеспечивает отображение непрерывного сигнала в физических единицах (м, кг, °С и т. п.); с помощью программ ВОДДОЗ-ООб непрерывный сигнал отображают в виде вертикального столбика и т. д.

Библиотека стандартных алгоритмов записана в ПЗУ и сохраняется при отключении сетевого питания Д-110.

Конструктивное исполнение Д-110 - шкафное. В шкафу размещают два комплекта Д-110. Габариты шкафа 800x1800x600 мм.

Приборы регулирующие программируемые микропроцессорные ПРОТАР. Приборы предназначены для использования в одноконтур­ ных схемах стабилизации координат ТОУ, программного, каскадного, многосвязного регулирования с реализацией сравнительно простых алгоритмов обработки информации.

Приборы ПРОТАР выпускают в двух модификациях: со встроенным (ПРОТАР 100) и выносным (ПРОТАР 110) пультом оператора. Их можно использовать в режиме свободно программируемой пользователем структуры или в режиме жесткой структуры, сформированной изго­ товителем и пригодной для решения типовых задач. Функциональная схема жесткой структуры представлена на рис. 6.7.

Алгоритм жесткой структуры предусматривает:

статическую и динамическую обработку 5 аналоговых входных сигналов хд, Хц, хс, хд, хе для формирования соответствующего регу­ лирующего воздействия;

введение задания как с пульта оператора, так и от системы управ­ ления верхнего уровня с помощью дискретных входных сигналов;

реализацию одного из законов регулирования: ПИД, ПИ, ПД, П (импульсного или аналогового), двух- и трехпозиционного;

сигнализацию предельных отклонений координаты от заданных верхнего и нижнего уровней;

выполнение статической и динамической балансировки; преобразование диапазона изменения шестого аналогового вход­

ного сигнала X/,;

формирование по заданному алгоритму сигнала отказа

154

Рис. 6.7. Функциональная схема жесткой структуры ПРОТАР-ЮО

Входные аналоговые сигналы хА, Хд, хс умножают на масштабные коэффициенты (\, С^, С3, фильтруют в апериодических звеньях с постоянными времени 'Т\, Т2, Т$ и помещают в регистры переменных П16, П17, П18. Сигнал хс дополнительно проходит через ключ, управ­ ляемый дискретным входным сигналом Чс*

Входной аналоговый сигнал хд дифференцируют в узле предваре­ ния с постоянной времени Т4, умножают на масштабный коэффициент С4и помещают в регистр переменной П19.

Сформированные таким образом переменные П15,..., П19 суммиру­ ют друг с другом и со входным аналоговым сигналом хе, который предварительно умножают на постоянный коэффициент С5 . Получен­ ную сумму помещают в регистр Р1 и фильтруют через апериодическое звено с постоянной времени Г0.

Узел формирования задания выдает оперативное задание д о - (которое устанавливают с помощью пульта оператора в пределах от - до до + до) и исходное задание Рц, которое можно устанавливать как с пульта оператора, так и дискретными входными сигналами д+и д“ , поступающими от системы управления верхнего уровня . Последние воздействуют на интегратор задания ИНТ II, изменяя его выходной сигнал в сторону увеличения или уменьшения. Скорость изменения сигнала интегратора задают переменной П07, а пределы измененияпе­ ременными П08, П09. Задание уо вычитают из отфильтрованного сиг­ нала, эквивалентного значению Р\, образуя сигнал рассогласования Е.

Сигнал Е вводят в программный блок формирования закона регу­ лирования ПДД', включающего узел статической и динамической

155

балансировки. Выход блока ПДД' поступает через программный блок широтно-импульсного модулятора ШИМ на импульсные выходы 2м>гъ> 3*1» 2ы и через интегратор ИНТ I и цифро-аналоговый преобразова­ тель - на аналоговый выход у. Таким образом, одновременно реали­ зуют ПИД-закон регулирования с импульсным выходом (совместно с интегрирующим исполнительным механизмом) и с аналоговым выхо­ дом, давая пользователю возможность выбрать любой из этих алго­ ритмов.

В режиме ручного управления РУ, задаваемом дискретным сигна­ лом 9р, вход интегратора ИНТ 1 отключен от блока ПДД' и подключен к дискретным входам Ям» П°Д воздействием которых выходной сигнал ИНТ I может изменяться с постоянной скоростью 1%/с в ту или иную сторону, обеспечивая ручное управление ТОУ по аналоговому выходу у. Помимо этого, рассогласование Е подают на программные компараторы КАМП1 и КАМП2 с регулируемыми порогами срабаты­ вания 1 } и 1^, которые формируют дискретные выходы 2^, реализуя сигнализацию предельных рассогласований верхнего и нижнего уровней либо трехпозиционное (двухпозиционное) регулирование.

Входной аналоговый сигнал х/, через блок преобразования диапа­ зона БПД подают в регистр переменной У, откуда хь можно использо­ вать для цифровой индикации (например, положения регулирующего органа). Нижний и верхний пределы диапазона изменения х/, помеща­ ют в регистры переменных VI, У2 (на рис. 6.7 не показаны).

Блок аварийной сигнализации отказа содержит интегратор с посто­ янной времени т0 и блок диагностики отказа, управляющий дискрет­ ным выходом 20тК.

В режиме автоматического управления АУ интегратор под воздей­

нуля. Выходной сигнал интегратора помещают в регистр переменной П01, абсолютное значение которой подается на вход блока диагностики отказа. Переменную Про вводят на второй вход указанного блока, задавая тем самым порог срабатывания аварийной сигнализации.

Рассмотренная жесткая структура позволяет реализовать значи­ тельную часть типовых функций контроля и регулирования ТОУ.

В режиме свободно программируемой структуры используют ши­ рокий набор из 49 функций Р{ (ПИД-регулирование, кусочно-линейное преобразование, алгебраические, нелинейные, динамические преоб­ разования, логические соотношения), из которых пользователь фор­ мирует последовательность функций, необходимую для реализации заданного алгоритма управления ТОУ.

Все манипуляции по записи программы, заданию коэффициентов и т. п. осуществляют с помощью верхней части встроенного пульта оператора (рис. 6.8), которая содержит 8-разрядный (2x4) дисплей Д и панель ПН с четырьмя кнопками („П-Н”, 0 ,с>, <з). С помощью этих кнопок и цифрового дисплея осуществляют программирование, контроль и установку параметров настройки и задания, анализ вход-

156

ных и выходных аналоговых сигналов, выходного аналогового сиг­ нала, входов или выходов программных блоков.

Нижняя часть встроенного пульта оператора содержит панель с четырьмя кнопками, служащими для переключения режимов управ­ ления (0 - автоматическое; изображение ладони - ручное) и для ручного управления (А - управление выходом *в; V - управление выходом

Помимо рассмотренных приббров ПРОТАР, начинается серийный выпуск специализированных цифровых регуляторов ТЕПЛАВ 110для автоматизации систем отопления и горячего водоснабжения и ПРОТЕРМ 100 - для прецизионной стабилизации температуры в ТОУ.

Программируемый контроллер ПК-И. Контроллер предназначен для автоматизации ТОУ с небольшим числом регулируемых координат. Контроллер ПК-И обеспечивает автоматическое выполнение програм­ мы управления ТОУ; ручной ввод данных с клавиатуры; индикацию на данных на однострочном семисегментном дисплее; выполнение логи­ ческих и арифметических операций.

Контроллер ПК-И представляет собой блок-каркас габаритами 470x593x227 мм, имеет 5 посадочных мест, одно из которых занимает модуль процессора, а четыре остальных-проектно-компонуемые мо­ дули ввода-вывода. Первый модуль включает собственно процессор типа К580, ОЗУ констант и данных емкостью 2 Кбайт и ППЗУ программ пользователя емкостью 16 Кбайт.

157

Таблица 6.5. Запись программы контроллера ПК-И

Для связи ПК-И с ТОУ используют четыре типа модулей: ввода-вывода дискретных сигналов ПК-4Л00 (до 4 на каркас) с 32

входами и 32 выходами, с оптронной гальванической развязкой; ввода-вывода аналоговых сигналов ПК-4.200 (до 2 на каркас) с 16

входами и 8 выходами; ввода-вьюода число-импульсных сигналов ПК-4.300 (до 2 на каркас)

с 8 входами или 8 выходами с оптронной гальванической развязкой; гальванической развязки аналоговых сигналов ПК-4.400 (до 2 на

каркас) с 8 входами.

Программы для контроллера записывают на специализированном мнемокоде, содержащем небольшое число простых команд. Алгоритм управления предварительно представляют в виде схемы, близкой по форме к релейно-контактной. Пример описания алгоритма приведен на рис. 6.9, а реализующая его программа - в табл. 6.5.

Контроллер комплектуют программно-отладочным комплексом, содержащем модуль ОЗУ, модуль программатора для ППЗУ, источник ультрафиолетового излучения, программное обеспечение для отладки и ввода программ со стандартного терминала или ЭВМ по интерфейсу ИРПС.

6 .2 . Микропроцессорные системы управления

К микропроцессорным системам управления, предназначенным для автоматизации сложных распределенных ТОУ с большим числом взаимосвязанных координат, относят комплексы ТСА типа МикроДат и ГРАСмикро.

Микропроцессорный комплекс диспетчеризации, автоматики, телемеханики МикроДАТ (старое название: комплекс технических средств для локальных информационно-управляющих систем-КТС ЛИУС-2) предназначен для построения систем управления непрерыв­ ными и непрерывно-периодическими технологическими процессами.

1 5 8

Технические средства комплекса обеспечивают реализацию следую­ щих функций [30, 31]: непосредственное цифровое и супервизорное регулирование в соответствии со стандартными П-, ПИ- и ПИД-зако- нами и более сложными алгоритмами регулирования; программно­ логическое управление исполнительными механизмами; дистанцион­ ное управление исполнительными механизмами; контроль координат ТОУ, задающих и управляющих сигналов в цифровом, квазианалоговом и графическом видах по вызову оператора; обнаружение и сигна­ лизацию отклонений координат от заданных значений; регистрацию координат и других сигналов в цифровой форме; организацию связи с УВМ более высокого уровня, например СМ-2, микроЭВМ „Электро­ ника-60”.

В состав комплекса МикроДАТ входит более 140 блоков; его номен­ клатура изменяется в сторону расширения функциональных возмож­ ностей комплексов. Элементной: базой комплекса являются микро­ схемы с повышенной степенью интеграции. Контроллеры МикроДАТ реализованы на однокристальном 8-разрядном микропроцессоре серии К580. В качестве минимального конструктивного элемента принята вдвижная монтажная плата УТК (размером 235x160 мм) с унифициро­ ванными внешними связями. Монтажные платы (до 23 штук) разме­ щают в компоновочных каркасах, образуя при этом объектно-ориенти­ рованные блоки; такую компоновку блоков осуществляют проектным путем.

На рис. 6.10 представлен вариант компоновки микроЭВМ для централизованного контроля и управления химико-технологическим процессом на базе технических средств комплекса МикроДАТ. В состав микроУВМ входят следующие модули и элементы, связанные между собой интерфейсной магистралью типа ИК-1:

элементы оперативной (КС 54.09) и перепрограммируемой (КС.54.34) памяти, предназначенные для записи, хранения и выдачи информации в интерфейсную магистраль ИК-1;

адаптеры (КК98.01 и 02) для организации связи между двумя ком­ поновочными каркасами путем соединения их интерфейсных магист­ ралей;

блоки коммутации (КС31.05-01 и 05-02) сигналов постоянного тока или напряжения постоянного тока с гальваническим разделением входных и выходных цепей;

элемент вывода сигналов постоянного тока (КС32.06) для приема с шин интерфейсной магистрали ИК-1, хранения и преобразования двоичного нормального кода в унифицированный сигнал напряжения постоянного тока;

элемент ввода дискретных сигналов (КС34.06), осуществляющий ввод и коммутацию дискретных сигналов в интерфейсную магист­ раль ИК-1;

элемент вывода дискретных сигналов (КС35.04), предназначенный для приема по шинам магистрали ИК-1, хранения, преобразования, усиления и вывода позиционных сигналов;

модуль сигнализации (КВ72.30), осуществляющий индикацию

159

ИК1

Рис. 6.10. Компоновки микроУВМ на базе комплекса МикроДАТ

событий и состояний^ информация о которых представлена в виде позиционных сигналов;

модуль задания цифровых сигналов (КВ27.30), предназначенный для ручного ввода, хранения и преобразования в двоично-десятич­ ный код значений величин, представленных в цифровой десятичной форме;

модуль индикации цифровой (КВ72.10), обеспечивающий индика­ цию 8-разрядного десятичного числа с плавающей запятой;

модуль задания дискретных сигналов (КВ27.42), предназначенный для ручного ввода, хранения значений величин, представленных в цифровой форме, и выдачи их в виде электрических дискретных сигналов;

элемент управления (КС59.01), организующий обмен информацией между блоками ввода-вывода и памяти в соответствии с заданными программами;

контроллер связи с УВМ (КС52.08), предназначенный для согласо­ вания интерфейса ИК-1 и УВ1С типа СМ-2М.

Построение сложных систем управления на базе комплекса Микро­ ДАТ методом проектной компоновки позволяет сравнительно полно учитывать индивидуальные требования к структурам создаваемых систем автоматизации. Вместе с тем процесс компоновки системы

160