АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС ИНСТИТУТЫ
Коммерциялық емес акционерлік қоғамы
Инженерлік кибернетика кафедрасы
Басқарудың программа - техникалық кешені
Курстық жұмысқа методикалық нұсқау
050702 –Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған
Алматы 2010
ҚУРАСТЫРУШЫЛАР: А.Ә.Көпесбаева, Г.Ж.Бигельдиева. Басқарудың программа - техникалық кешені. Курстық жұмысқа методикалық нұсқау 050702 –Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған. - Алматы: АЭжБИ, 2010 - 16 б.
Методикалық нұсқауларда «Басқарудың программа - техникалық кешені» пәні бойынша кұрстық жұмысты орындауға методикалық ұсыныстары және орындалу мысалы берілген.
Методикалық нұсқау 050702 –Автоматтандыру және басқару мамандығының барлық оқу түрлерінің студенттеріне арналған.
Тақырыбы: «SCADA программасы ортасында технологиялық объектімен басқару және реттеу жүйесін жобалау»
Мақсаты: курстық жұмыста бір технологиялық операцияны басқару және реттеу автоматты жүйені толық жобалау болып табылады.
Осы мақсатқа жету үшін келесі есептерді шешу қажет:
1. Бір объект үшін формалды түрде келесі ішкі жүйелерді көрсету:
· өлшеудің ішкі жүйесі,
· басқару және реттеудің ішкі жүйесі,
· қорғау және бақылаудың ішкі жүйесі.
2. SCADA программасын таңдап, сол арада канал базаларын құрастыру.
3. Басқару программаларын құрастыру.
4. Мәліметтерді көрсетудің диспетчер пунктісін кұрастыру.
5. Мәліметтерді құжатқа салып сақтауды ұйымдастыру.
6. Таңдалған объект үшін оның сипаттамалары бойынша санды реттеуіштің параметрлерін инженер әдістерін қолданып есептеу.
7. Реттеуіштің параметрлерін қондырып, өтпелі сипатталарын түсіру, екі тәуелсіз тәжірибенің архивін ұйымдастырып, соны кесте бойынша өңдеп көрсету, апат сигналдарын құжатқа салып өңдеу.
1. Жұмыстың орындалу реті
1.1 Бір объект үшін формалды түрінде келесі ішкі жүйелерді көрсету:
· өлшеудің ішкі жүйесі,
· басқару және реттеудің ішкі жүйесі,
· қорғау және бақылаудың ішкі жүйесі.
Осы бөлімде диспетчер пунктіні құрастырудағы дайындық жұмыстар өткізіледі. Толық жүйе бір - бірімен әсерлесетін ішкі жүйелерден тұрады деп санаймыз. Мысал ретінде насос станциясының су деңгейін автоматты басқару және реттеу жүйесін қарастырайық.
|
Сурет 2 - Реттеу және басқарудың ішкі жүйесінің формалды көрінісі
Сурет 3 - Қорғау және сигнал берудің ішкі жүйесінің формалды көрінісі
1.2 SCADA программасын таңдап, сол арада канал базаларын құрастыру. Канал базасы деп контроллердің кіріс және шығыс каналдарының тізімін айтамыз. Осы тізімді кесте түрінде көрсетейік:
К е с т е 1
|
Адрес |
Статус
|
Мән аймағы |
Символ |
Тип |
Түсініктеме |
|
Өлшеудің ішкі жүйесі |
|||||
|
PIW272 |
Кіріс |
0-10 Вольт |
AN1 |
INT |
Деңгей өлшеу датчигі
|
|
|
|
|
|
|
|
Келесі қадамда диспетчер пунктін (ДП) жобалаудың бір программа кешенін таңдаймыз. Таңдауда кіріс және шығыс сигналдардың толық санына негізделеміз. Канал базасын құрастыру ретін бейнелейміз. Мысалы Pro Tool Pro және Win CC программаларында ол айнымалылар тізімі болады (Tags), ал Trace Mode программасында база каналын құрастыру деп аталады. Қалай болса да, осы бөлімде нақты параметрлермен ДП-ның виртуалды параметрлерін байланысу әдістемесін келтіру қажет.
Жобаның техника негізін айтып шығу өте маңызды. Осы курстық жұмыс БЖМК пәнінің жалғасы болған соң, курстық жұмыста орталық процессордың және кіріс шығыс модульдердің түрін келтіру жеткілікті.
1.3 Басқару программасын құрастыру. Бұл бөлімде әрбір жеке есептің алгоритмін жасаудан бастау қажет. Келтірілген мысалда су деңгейін нормалдау алгоритмін келесі суретте берілген.
 |
Сурет 4 - Сигналды нормалау алгоритм сұлбасының мысалы
Сурет 5 –IM_1,IM_2 қосып/айыру алгоритм сұлбасына мысал
Сурет 6 – Қорғау және сигнализация функцияның алгоритм сұлбасына мысал
Реттеу және басқарудың жүйесі үшін реттеуіштің түрін (импульсты немесе үзіксіз) дұрыс таңдау маңызды болады.
Келесі қадамда программаның стандартты тілді бір түрін (LD, FBD,STL) таңдап келтіру қажет. Программа тілі өз ыңғайлылығымен таңдалады.
Программа кешенін үйымдастыруға мысал:
Функция FC1. Аналог сигналды оқу және нормалау мысалы.
|
CALL “SCALE” IN :=”AN_UROV” HI_LIM :=#u_max LO_LIM :=#u_min BIPOLAR:=#polar RET_VAL:=MW90 OUT :=MD150 L #l_max L #l_min -R T LD 14 L #u_max L #u_min -R T LD 18 L #u_min |
L MD 150 +R T LD 22 L LD 14 L LD 18 /R T LD 26 L LD 22 L LD 26 *R T LD 30 L #l_min L LD 30 +R T #l
|
Ұйымдастыру блок OB1.
Б) Басқару және реттеу ішкі жүйесі.
|
CALL FC 1 u_min:=DB2.DBD0 u_max:=DB2.DBD4 l_min:=DB2.DBD8 l_max:=DB2.DBD12 polar:=FALSE l :="L" CALL "TIM_S5TI" IN :=MD100 RET_VAL:=MW120 L MW 120 ITD T "Ti" CALL "TIM_S5TI" IN :=MD104 RET_VAL:=MW124 L MW 124 ITD T "Tm" CALL "TIM_S5TI" IN :=MD108 RET_VAL:=MW128 L MW 128 ITD T "T_impulsa" CALL "TIM_S5TI" IN :=MD112 RET_VAL:=MW132 L MW 132 ITD T "T_pausi" AN "man_avt" = M 8.0 CALL "CONT_S" , DB1 COM_RST :="reset" LMNR_HS :=M2.1 LMNR_LS :=M2.2 LMNS_ON :=M8.0 LMNUP :="man_bolse" LMNDN :="man_manse" PVPER_ON:= CYCLE :=T#105MS SP_INT :="zadanie" PV_IN :="L" PV_PER := GAIN :="Kp TI :="Ti" DEADB_W :=0.000000e+000 |
PV_FAC :=1.000000e+000 PV_OFF :=0.000000e+000 PULSE_TM:="T_impulsa" BREAK_TM:="T_pausi" MTR_TM :="Tm" DISV :=0.000000e+000 QLMNUP :="vih_bolse" QLMNDN :="vih_mense" PV := ER :=MD80 A "vih_bolse" = "IM_2" JC m1 AN "vih_bolse" AN "vih_mense" JCN end L 0 T "REG" JU end m1: L 1 T "REG" end: NOP 0 A "vih_mense" = "IM_1" JC m2 JU end2 m2: L -1 T "REG" end2: NOP 0 AN "man_avt" JCN n2 A "D_UROV_1" = "IM_1" A "D_UROV_2" = "IM_2" A "D_TEMP" = "IM_1" = "IM_2" n2: NOP 0 AN T 1 L S5T#10M SS T 1 A T 1 R T 1 S "Nasos" A "Dozator" AN T 1 R "Nasos" |
В) Қорғау және сигнализация ұйымдастырудың ішкі жүйесі.
|
O ( L 0 L "L" =R ) O ( |
L 1000 L "L" =R ) ="avar" ="avar_lamp" |
1.4 Мәліметтер көрсетудің диспетчер пунктісін кұрастыру. Осы бөлім басты болып келеді. Құрастырылған канал базасына, құрама сұлбаларға негізделіп, ДП -тің объектілері құрастырылады:
· айнымалылар;
· көрсету және басқару терезелері;
· тренд;
· хабарламалар;
· отчеттар;
· архивтер;
Әр объектіні құрастыру келесі әрекетпен орындалады:
· Объектіні атау. Объектінің аты оның функция анықтамасын көрсету қажет, мысалы: «окно настройки», «уровень в мм», «архив выхода регулятора», «сообщение о превышении уровня» т.б.
· Объектінің сипаттамасы SCADA терезелерін бейнелеумен қамтамасыз етумен өткізіледі. Диспетчер пунктіні жасау объектіні программалау болғанғандықтан, программа сипаттамасы графикалық элементтерінің сипаттамасы болады.
Содан кейін жасалған жоба нақты контроллерге немесе оның симуляторына жүктелеп, бапталады. Осы кезде жобада басынан бастап өзгеріс болуы мүмкін. Осы өзгерістерді дәлелдеп студент жұмысында көрсету керек. Жасалған жұмыстың қорытындысына диспетчер пунктінің нақты уақытта жұмыс кезін келтіріп, оған түсініктеме жазып дәлелдеу қажет.
SCADA ProToolPro6.0 программа негізінде диспетчер пунктіні үйымдастыру ретінің мысалы. Осы программа орта күрделі технологиялық процесстерді визуалдауға арналған программа өнімі. Бұл жүйе виртуалды аспаптарды оңай жасауға және визуалдауды орындауға арналған, бірақ үлкен ақпарат массивін өңдеуге арналмаған болады. Осы курстық жұмыста үлкен ақпарат массивін өңдеу қажет емес, сондықтан осы программа өнімін қолдану тиімді және өнімді болады.
Келесі 4 диспетчер пункттің терезесін жасау:
а) диспетчердің басты терезесі;
б) датчиктардың мәнін көрсету терезесі (өлшеу ішкі жүйесі);
в) объектіні визуалдау ішкі жүйесі;
г) реттеушінің параметрлерін қондыру және оның шығыс өлшемдерін көрсету терезесі (басқару және реттеу ішкі жүйесі, бақылау және сигнализация беру ішкі жүйесі)
Сурет 7 – Терезе қурастыру беті
Нақты уақытта өтпелі процесстердің көру үшін алдын ала тренд объктілерді құрастыру қажет. Үш айнымалылардың өтпелі процесстерін нақты уақытта бір графикте көру қажет болса үш тренд ұйымдастырамыз.
Сурет 8 – Тренд қурастыру беті
Осылай нақты уақытта жазылған мәліметтердің өлшемдері және олардың графиктері белгілі бір қатемен өлшенеді, сондықтан тез өзгеретін процесстерді архивке жазып, кейін өңдеу дурыс болады. (Оны «постобработка» деп атайды). Графиктерді құрастырғандай үш айнымалыға архив құрастыру дұрыс болады. Келесі суретте архивті құрастыру беті сипатталынады.
Сурет 9 – Архив қурастыру беті
Құжат ретінде отчет құрастырамыз. Отчеттен басқа протокол, хабарлау, апат сигналдарды сигнализацияға шығару болады. Отчетте объектінің параметрлерін құжатқа шығаруды орындауды отчет терезесінде жасаймыз.
Сурет 10 – Отчет құрастыру беті
Басты терезе виртуалды кнопкалар арқылы режімдерді, яғни терезелерді таңдауды орындайды:
Main Menu – басты менюге өту,
Exit – нақты режімнен шығу,
Datchik – өлшеу және көрсету терезеге өту,
Object – объект визуалдау терезеге өту,
Regulirovanie – реттеу терезеге өту.
Create report - отчет шығару.
Сурет 11 – Онлайн режімде басқару басты терезе
Сурет 12 – Датчиктерді онлайн режімде көрсету
Сурет 13 – Объектіні онлайн режімде көрсету
Сурет 14 – Реттеуші терезесі онлайн режімде
1.5 Мәліметтерді құжатқа салып сақтауды ұйымдастыру
Енді құжатты архив, хабарлама және отчет түрінде салып көрсету керек. Осы объектінің әрбіреуін атап, сипаттамаларын анықтау қажет. Орындалу ретін программа терезелерін келтіріп, оларға түсініктеме жазып беру керек.
Сурет 15 – Объектінің жұмыс режімінің отчеті
1.6 Объектіні сипаттамалары бойынша санды реттеуіштің параметрлерін инженер әдістемелерін қолданып есептеу.
Осы бөлімнің есептері келесі бөлімде тәжірибе жүргізуде қолданылады. Соңғы есепті келесі кестеде берілген мәндерге немесе нақты объектінің мәндеріне сәйкес өткізіледі.
К е с т е 2
|
№ варианта |
Коб |
Тоб |
τоб |
Объект типі |
|
1 |
2 |
2 |
0,1 |
Инерционды |
|
2 |
4 |
4 |
0,4 |
Интегральды |
|
3 |
5 |
5 |
0,8 |
Интегральды |
|
4 |
0,5 |
5 |
1 |
Инерционды |
|
5 |
0,2 |
10 |
2 |
Интегральды |
|
6 |
0,4 |
8 |
6 |
Интегральды |
|
7 |
1 |
7 |
1 |
Инерционды |
|
8 |
1,5 |
6 |
8 |
Инерционды |
|
9 |
2,5 |
5 |
2 |
Интегральды |
|
10 |
4,5 |
1 |
4 |
Интегральды |
|
11 |
4,3 |
12 |
4 |
Инерционды |
|
12 |
3,2 |
25 |
13 |
Интегральды |
|
13 |
1,3 |
20 |
4 |
Инерционды |
|
14 |
1,6 |
34 |
12 |
Инерционды |
|
15 |
2 |
30 |
14 |
Интегральды |
|
16 |
3 |
8 |
2 |
Инерционды |
|
17 |
5 |
9 |
1 |
Интегральды |
|
18 |
3 |
2 |
5 |
Инерционды |
|
19 |
4 |
0,1 |
0,03 |
Инерционды |
|
20 |
8 |
3 |
1 |
Интегральды |
|
21 |
2 |
4 |
1 |
Инерционды |
|
22 |
3 |
6 |
1 |
Инерционды |
|
23 |
1 |
8 |
2 |
Интегральды |
|
24 |
5 |
7 |
3 |
Инерционды |
|
25 |
2 |
9 |
1 |
Интегральды |
Есептеулерді лекциялардың бірінде берілген инженер әдістерді қолдана отырып өткізу керек.
1.7 Реттеуіштің параметрлерін қондырып, өтпелі сипатталарын түсіру, екі тәуелсіз тәжірибенің архивін ұйымдастырып, соны кесте бойынша өңдеп, көрсету, апат сигналдарын құжатқа салып өңдеу. Осы пунктінің орындалуын құрылған программаны қолдана отырып іске асыру қажет. Тәжірибе өткізіп, мәліметтер протоколдарын, графиктерін келтіріп, апат сигналдардың отчеттарының еліктеуін өткізіп түсіру қажет. 3-кестеде тәжірибенің міндетті түрлері берілген. Тәжірибе түрлері 9 немесе 10 зертханалық жұмыстардың (реттеуіштің типіне байланысты) стентдтерінде берілген. Осы тәжірибелерде ПИ-реттеуіштердің импульс немесе үздіксіз түрі қолданылады.
К е с т е 3.
|
Нұсқау № |
1 тәжірибе |
2 тәжірибе |
3 тәжірибе |
|||
|
Импульстті |
Аналог. |
Импульстті |
Аналогты |
Импульстті |
Аналогты |
|
|
1-5 |
Есептеу параметрлері кезіндегі реттеуіш шығысы |
Ти = Ти/2 Тп=2Тп |
Кп=2Кп Ти=Ти/2 |
Датчик сигналы берілгеннен үлкен |
||
|
6-10 |
Берілген екі секірістер кезіндегі реттеуіш шығысы |
Тм = 2Тм τи = 2τи |
ПИД –рег. |
Датчиктен сигнал жайлап үлкейеді |
||
|
11-15 |
Берілгеннің өзгеруінің үш саты кезіндегі реттеуіш шығысы |
Ти = 3 Ти Тп =Тп/2 |
П -регулятор |
Датчиктен сигнал жайлап үлкейеді де, кейін азаяды |
||
|
16-20 |
Кішіден үлкенге және керісінше берілгеннің секіруі кезіндегі реттеуіш шығысы |
Ти= 3Ти Тм= 3Тм |
Кп = 0,5Кп Ти = 5Ти |
Датчиктің сигналы бастапқы мезетте берілгеннен үлкен, кейін нөлге дейін азаяды |
||
2. Курстық жұмыстың мазмұнына және қорғауға қойылатын талаптар
2.1 Жұмыс мазмұны.
Курстық жұмыс келесі бөлімдерден тұрады:
- Мазмұны
- Кіріспе
- Басқару жүйесінің құрама сұлбасы (ішкі жүйелердің формалды көрінісі)
- SCADA программада жазылған база каналдары.
- Түсініктемесі жазылған басқару программа.
- Диспетчер пунктіні жасау амалдардың толық сипаттамасы.
- Құжат жасау және протокол құрастыру амалдардың сипаттамасы.
- Санды реттеуіштің есептемелерін келтіру.
- Үш тәжірибенің өтпелі процесстерінің графиктері және оларға арналған архив, кестелері, отчеттері.
2.2 Қорғауға қойылатын талаптар.
Курстық жұмысты қорғауда 3-5 минут ұзақтыққа созылатын доклад, сұрақтарға жауап болу керек:
1. Әрбір ішкі жүйе қандай функцияны орындайды?
2. Еркін программаланатын контроллер (ЕПЛБ) қандай стандартқа сай программаланады?
3. SCADA жүйенің түсінігін беріңіз.
4. Орындалған жобаның программа кешенінің таңдалуын дәлелдеңіз.
5. Диспетчер пунктіде келтірілген объектілерді сипаттау.
6. Нақты уақыт түсінігі нені білдіреді? Нақты уақытқа баламалық уақыт қалай аталады?
7. Диспетчер пунктіде өтпелі процесс графиктері қалайша құрастырылады?
8. SCADA жүйені құрастырғанда қандай параметрлерге сүйенеміз?
9. База канал түсінігінде қандай аппарат жатады?
10. Сигнал модульдер деп қандай модульдерді аталады?
11. Контроллердің кіріс және шығыс стандартты мәндерін атап шығыңыз.
12. Өндіріс желінің деңгейлерін атап шығыңыз.
13. Архив, Отчет, Хабарлама, Аларм деген не?
14. Технологиялық процессті автоматтандыруда қандай екі басты режім болу қажет?
15. SCADA жүйеде қолданатын ақпарат көрсету және шаблон редакторлардың функцияларын атаңыздар?
Қолданатын әдебиет тізімі
1. Петров И.В. Программируемые контроллеры.- Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. Проф. В.П. Дьяконова.-М.:СОЛОН-Пресс, 2004. – 256 б.:ил. – (Серия «Библиотека инженера»).
2. А.А.Копесбаева Микропроцессорные средства и программно-технические комплексы. Методические указания к лабораторным работам (для студентов специальности 36.03 Автоматизация технологических процессов и слушателей ФПК). – АИЭС, Алматы 2001 жыл.
3. А.А.Копесбаева, А.Б.Файзулина, А.А.Рябцев. Микропроцессорные средства и программно-технические комплексы. Методические указания к выполнению лабораторных и семестровых работ (для студентов специальности 36.03 Автоматизация технологических процессов), Часть 2. – АИЭС, Алматы 2001 год.
4. Сайты: www.autoprocess.ru; www.industrialauto.ru; Wladimir.Dezjuk@siemens.com;www.abb.de\controlsystems;www.schneider-electric.ru
5. Manual_rus. –CD-ROM фирмы Siemens/ Департамент «Автоматизации и Приводов», г. Алматы, пр. Достык, 117/6.
6. Э.Парр. Программируемые контроллеры: руководство для инженера. – М.:БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. – 516 б.:ил
7. Микропроцессорные средства в системах управления./ Методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов всех форм обучения специальности 050702. – Автоматизация и управление. Копесбаева А.А., Ибрашева А.Т., Алматы, АИЭС, 2008. - 46 б.
8. А.А.Копесбаева Микропроцессорные комплексы в системах управления. Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальностей 050702. – Автоматизация и управление. – Алматы .:АИЭС, 2009 – 47 б.