CC BY
44
ЛапшинВ.И., ЛёвинД.АСиневМ.П.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЗАПРАВКИ
До недавнего времени управление системами заправки производилось только с использованием жёсткой логики. Очевидно, что внесение любых изменений в алгоритм работы системы сопровождалось большими трудностями, это является существенным недостатком её использования. В настоящее время широко применяются управляющие системы на основе микроконтроллеров, с использованием которых гибкость системы, при внесении изменений в алгоритм её работы, существенно повышается.
Типовая структура заправочной системы представлена на рисунке 1.
ЖЕ
Контроллер
заправочной
цистерны
Ж
Заправочная
станция
ф«=)
Ф4=]=(|0
Контроллер заправочной станции
Пульт управления заправкой
Заправляемое
изделие
Ц- реле ^ - клапан ГО - насос
Рисунок 1 - Структурная схема заправочной системы.
Как видно из приведённой схемы, система включает в себя электронную и гидравлическую составляющие .
Так как при проведении отладки на реальном оборудовании имеется очень большое ограничение в применении отладочных средств, выявление ошибок на этапе разработки становиться очень важной задачей. Было бы очень удобно, иметь возможность производить отладку совокупности программ, управляющих оборудованием, не имея его под рукой, а так же получать состояние любого узла системы, например памяти и регистров контроллера или последовательности байтов при обмене между контроллерами, в конкретный момент времени.
Для решения задач отладки, составления и отработки чёткой реакции на срабатывание какого-либо датчика или реле при проведении технологически сложных процессов заправки и слива, и в связи с необходимостью наиболее полной проработки всех возникающих ситуаций создаётся программная модель, которая моделирует все электрические цепи системы, управляющие узлы (микроконтроллеры) и гидравлические составляющие, то есть весь набор клапанов, датчиков, реле и насосов, присутствующих в системе. Для составления максимально полных и точных алгоритмов операций, включающих реакции на все состояния совокупности показаний датчиков, которые может иметь система, и отслеживания всех протекающих процессов, необходимо производить наиболее полную и приближенную к реальности имитацию всех гидравлических составляющих и взаимодействующих между собой компонентов системы. При этом, поведение всех гидравлических составляющих должно чётко определяться. Это означает, что нужно точно знать, какое реле и в течение какого времени должно срабатывать при открытии клапана, какой датчик должен при этом включаться.
Таки образом, видно, что возникают две отдельные задачи:
моделирования электронной части, в которую входят микроконтроллеры, интерфейсы передачи данных и связи между ними, окружающие их цепи;
моделирование гидравлической части, в которую входят клапаны, реле, датчики, соединяющие их трубы и другие гидравлические составляющие.
Рассмотрим каждую из частей в отдельности.
Электронная часть
Электронная часть представляет собой, главным образом, имитатор ядра контроллера с набором периферийных устройств и интерфейсов обмена. В результате получаем полнофункциональную модель управляющего узла контроллера со всеми необходимыми функциями, которую можно, с помощью некоторой надстройки, путём имитирования электронной обвязки (шина данных) и каналов передачи данных, соединять с другими такими узлами, а также подключать к таким узлам всевозможные блоки индикации, ввода данных и приёма/передачи информации.
Пример работы главного окна программы моделирования контроллера представлен на рисунке 2.
MCS51
Файл Просмотр Отладка Настройка Справка
€03€h: MOV R5r A 20h 2h Ы
6037h: MOV Ar R7 2h 20h
€038h: MOV Br £3h 3h 0h
£03Bh: MUL AВ
S03Ch: AOD Ar #B4h BAh ■Sh
£03Ih: MOV DP0LrA BAh D7h
£040h: CLR A
£041h: ADOC Ar £oBh SBh Oh
6043h: MOV DP0HrA ooh I9h
£04Sh: MOVX Ar 0DPIR lh SBh
6045h: MOV R3r A lh lh
€047h: INC DPIR 33BBh 53BAh
6048h: MOVX Ar@DPIR B4h lh
€048h: MOV R2r A 54h 54h
£04Ah: INC DPIR SBBCh BBBBh
S04Bh: MOVX Ar 0DPIR 43h 54h
£04Ch: MOV Rlr A 43h 43h
S04Oh: MOV Ar R-S lh 43h
£04Ih: MOV Br £8h 8h Oh
6051h: MUL AB
£0S2h: MOV R7r A 8h 2h
6053h: MOV Ar R1 43h 8h
S054h: ADD Ar R7 4Bh 43h
6055h: MOV Rlr A 4Bh 43h
€03€h: MOV Ar R2 54h 4 Eh
€057h: ADDC Ar В
€038h: MOV R2r A 54h 54h
£03Ah: MOV DPIRr #3h 3h BBBCh I I
€03Oh: MOV Ar R4 0h 54h 0
Рисунок 2 - Главное окно программы моделирования контроллера Гидравлическая часть
Гидравлическая часть представляет собой программу, которая имитирует процесс работы гидравлики системы, то есть включает и или выключает реле и датчики в соответствии с состоянием того или иного клапана. Предоставляет пользователю набор тумблеров и переключателей - всех компонентов пульта управления, посредством которых пользователь может взаимодействовать с системой. Помимо этого, программа имитации осуществляет индикацию состояния всех своих компонентов (клапанов, реле, сухих контактов, кнопок и переключателей). На рисунке 3 представлен фрагмент индикации состояния клапанов заправочной цистерны.
Обозначение Режим Обозначение | Режим Обозначение Режим
О ЭК51 0 Кз51 ^ 0 Ко51
ОЭК52 0 Кз52 0 Ко52
ф ЭК53 О Кз53 ф Ко 53
О ЭК 54 0 Кз54 0 Ко 54
О ЭК55 ф Кз55 0 Ко55
Рисунок 3 - Индикация состояния элементов системы
Таким образом, связав все части воедино, получаем систему, которая даёт возможность провести полное моделирование процессов заправки и слива. Использование этой системы при разработке программ для управляющих узлов и отработка этих программ работы перед использованием на реальном оборудовании существенно повышает качество и надёжность будущей системы.
