CC BY
240
РАЗРАБОТКА ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА ПРИ СОЗДАНИИ АСУ ТП
Грибанов А.А. (ВГЛТА, г. Воронеж, РФ)
Development of human-machine interface for creating APCS.
Проблема разработки ЧМИ существует с тех самых пор, когда микропроцессорные устройства стали использоваться в системах управления ТП. Основные требования к ЧМИ: наглядность представления информации о ТП, удобные рычаги управления, что исключает ошибки в процессе управления.
В промышленных условиях человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) чаще всего реализуется с использованием типовых средств: операторских панелей, компьютеров и типового программного обеспечения, например SCADA систем.
Разработка человеко-машинного интерфейса осуществляется путем создания интерактивных графических экранов и размещения на них графических статических и динамических элементов. На экранах отображаются:
1. Обзорная схема технологического процесса с мгновенными значениями технологических параметров и средствами вызова процедур управления;
2. Отдельные части технологического процесса с подробной детализацией;
3. Экраны управления ТП.
Рассмотрим пример разработанного ЧМИ средствами SCADA системы TRACE MODE АСУ подачи воды на основе лабораторно-промышленной установки (ЛПУ) для цеха деревообработки.
Рассматриваемый технологический процесс (ТП) ведется на одном участке подачи воды. Технологическая задача - поддержание постоянного расхода, давления в магистрали подачи воды, уровня в приемном баке. Регулирование расхода, давления и уровня в магистрали производится путем изменения количества подаваемой воды насосом переменной подачи или запорным клапаном. Алгоритм управления - пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД).
Структурная схема системы управления показана на рисунке 1. Система управления построена по трех уровневой иерархической схеме. На верхнем уровне находится ПК со SCADA системой TRACE MODE. Под управлением ПК оператора работает промышленный программируемый контроллер ADAM 5000. Контроллер управляет работой модулей дискретного и аналогового ввода/вывода, к которым подключены измерительные приборы (расходомер, уровнемер, датчик давления) и исполнительные механизмы (клапаны пневматические, насос).
Рисунок 1 - Структурная схема АСУ ТП подачи воды Лабораторно-промышленная установка (каф. АПП)
Основная магистраль
М и ' -
Переточная труба
_
• ._ ■ I
мамам»
очная труба
Расход
3.71 459 5.47
2 83 ^р^0^ 635
^-7.24
106Г^ [ | ^8.12
Давление
I_}
I
-о
40.00 50 00 60.00
ХООЙ^и^О. 70.00 20.00^_/^ 'Шг_80.00
—.
1 1 ||||
ш Ч
10 00^, Г | ^ГЭО.ОО 0.00 100.00
Управление (перейти) ■ Снятие кривой разгона
Рисунок 2 - Состав лабораторно-промышленной установки
Лабораторно-промышленная установка (рис. 2) состоит из верхнего и нижнего баков, расположенных один над другим так, что вода из верхнего бака по соединительной трубе через клапан с ручным управлением самотеком поступает в нижний. Подачу воды из нижнего в верхний бак осуществляет циркуляционный насос с электродвигателем.
Задание требуемых значений регулируемых параметров и вывод на экран показаний датчиков реализовано кнопками и трендами на экране рисунка 3.
Давление
Рисунок 3 - Экран системы управления
Регулирование значений параметров ТП производится по FBD- программам (рис. 4).
Рисунок 4 - Программа регулирования давления в магистрали ЛПУ (ПИД-регулятор) на языке БВЭ:
Рзад - заданное значение давления; Рвх - значение давления с датчика; Рвых - величина управляющего воздействия на объект управления (насос); К, Трг, Т - настройки ПИД-регулятора
Блок ПИД-регулятора формирует выходное значение Р по ПИД-закону от величины, поданной на вход ШР:
д. = кр ■ шр + кр •(шр -^ + кг• а -¿щрк =
1 а1 у к
1 • - ШР ,) '
д = к • ШР + -1-— +1 • А1 •У ШР
рег х . из / , к
А1 к=1
где 1 - текущий такт пересчета, КР (крег), КБ (1пр) и К1 (Шиз) - соответственно коэффициенты при пропорциональной, дифференциальной и интегральной составляющих, А1 - период пересчета блока в секундах (длительность такта).
Используемые в управлении настройки регуляторов находятся методами теории автоматического управления при инженерных расчетах.
Разработка графических экранов и управляющих программ ведется исходя из требований технологического процесса. Использование SCADA системы дает наглядный и понятный интерфейс при управлении технологическими процессами и производствами любой отрасли, в том числе и деревообрабатывающей.
