Лекция № 4. Использование сетевых линий передачи данных для построения АСУТП

Мониторы реального времени могут обмениваться информацией по следующим сетевым линиям передачи данных:

- локальная сеть Ethernet;

- последовательный интерфейс RS 232, RS 485, RS 422;

По этим сетевым линиям организовываются информационные потоки как между узлами одного уровня (горизонтальные связи), так и узлами разных уровней (вертикальные связи).

Обмен данными по локальной сети

Для обмена данными по локальной сети могут использоваться различные адаптеры, например Ethernet, Arcnet, Token Ring и др. Для этого используют соответствующие драйверы в сетевой операционной системе. На основе локальной сети обычно строят диспетчерский уровень. При этом могут рассматриваться следующие варианты построения.

1-й вариант. Использование дублированных мониторов реального времени в которых постоянно поддерживается контроль работоспособности и возможность автоматического переключения с «горячего» резерва на рабочее состояние.

2-й вариант. Предлагается использование одной операторской станции, на которой запущен МРВ – на остальных Net Link Light. В этом случае функцию связи с контроллером выполняет МРВ, а остальные являются графическими терминалами.

Возможны и другие варианты комбинации, в том числе разбиение задач управления и т.д.

С помощью локальной сети организуется связь с верхним уровнем АСУТП - уровнем предприятия и по возможности и с уровнем контроллеров, если технические возможности позволяют.

В одном проекте могут размещаться до 200 сетевых серверов, это контроллеры, работающие под управлением МикроМРВ, рабочие станции и сервера на которых запущены исполнительные модули МРВ, Net Link МРВ, дублированные ГР. Мониторы Supervisor и Net Link Light в проекте могут размещены в неограниченном количестве.

Сетевой номер для каждого узла задается от 1 до 199. 200 – сетевой номер глобального регистратора.

Конфигурация операционной системы для обмена данными по локальной сети должно обязательно включать 3 компонента:

- служба «клиент» для сетей Microsoft;

- драйвер сетевой платы;

- сетевой протокол NetBuie или TCP/IP.

Режимы обмена данными по локальной сети

Рассмотрим режимы обмена данными по локальной сети

1. Режим точка-точка. Предназначен для обеспечения одиночной связи значения канала (атрибута канала) одного узла со входным или входным значением канала другого узла (в зависимости от вида запроса). В этом режиме одни тоже узел могут иметь одновременно статус MASTER и SLAVE.

Настройки каналов осуществляются в активном узле. Подтип канала в этом случае имеет наименование СВЯЗЬ, а дополнение к подтипу OUT NET (управление атрибутом канала удаленного узла) или IN NET (запрос данных о значении атрибута канала удаленного узла).

Также можно использовать дополнения IN OPC и OUT OPC. – для связи по стандартному механизму OPC. Этот механизм является более медленным ни и более надежным.

2. Режим один ко многим.

Функции настройки блоков ПИД регулирования

В инструментальной системе Trace Mode предусмотрено 2 типовых подхода для настройки функциональных блоков, реализующих алгоритм ПИД регулирования:

- настройка по параметрам объекта регулирования (реализуется с помощью функции CALK);

- настройка по ступенчатому изменению задания регулятора и анализу функции отклика (функция RJMP).

Первый подход реализуется в том случае. Когда известно математическое описание объекта регулирования (известны параметры модели, реализующие инерционное линейное звено первого порядка с запаздыванием), причем параметры объекта постоянны во времени, т.е. объект не меняет свои свойства с течением. В случае, когда объект регулирования представляет собой «черный ящик», т.е. параметры его неизвестны, для настройки контура ПИД регулирования целесообразно применять второй способ.

Рассмотрим реализацию первого способа.

Входы блока CALK (см. рис.)Km, Tm, Hm – предназначены для задания параметров объекта регулирования - коэффициента усиления, постоянной времени, времени запаздывания. Два последних задаются в тактах квантования. Т.е. предположим, что постоянная времен равна 10 минутам, т.е. 600 секунд. Если время пересчета программы составляет 30 секунд, то Tm=20. REG-вход, предназначенный для задания типа регулирования 0-PI, 1-PID.

На выходах Kp, Kd, Ki рассчитываются соответственно коэффициенты при пропорциональной дифференциальной и интегральной составляющих. STS – флаг ошибки: 0 – исходные данные удовлетворяют нормам расчета, 1- нет.

Ниже на рисунке приведен пример реализации блока расчете настроек ПИД регулирования.

Если использовать блок идентификации, то рассмотренный вариант можно применять в том случае, если изначально параметры объекта регулирования неизвестны. При этом можно получить и неизвестные параметры объекта и настройки регулятора. Однако присутствуют следующие ограничения на применение- идентификация осуществляется только при разомкнутом контуре регулирования и только как звено первого порядка с запаздыванием.

На рисунке вход REG блока IDNT и вход IG блока SEL используются одновременно и для запуска идентификации и для отключения обратной связи (регулятора).

Рассмотрим 2-й вариант (применение блока вычислений RGMP)/

Данный блок (см. рис.) вычисляет настройки PI / PID регулятора по результатам обработки 2-х массивов данных входных и выходных значений.

PV- вход предназначен для ввода (изменения) задания.

QOB – предназначен для контроля выхода объекта.

IOB – предназначен для контроля входного значения объекта (управляющего значения).

N – для задания числа тактов, определяющих установившееся состояние.

DLT - для задания отклонения выхода объекта от задания, характеризующее установившееся состояние.

SEL - вход, предназначенный для задания типа регулирования 0-PI, 1-PID.

На выходах Kp, Kd, Ki рассчитываются соответственно коэффициенты при пропорциональной дифференциальной и интегральной составляющих.

STS - предназначен для диагностики результатов обработки массивов.

0 – обработка массивов прервана, т.к. пользователь изменил задание.

100 – слишком большое задание.

101 - слишком большое запаздывание.

102,103 - много или мало данных (увеличить или уменьшить период опроса).

104 – отношение времени запаздывания к постоянной времени больше 2.

FLG – диагностика установившегося состояния.

0 - неустановившееся состояние.

100 – установившееся состояние.

99…0 – обработка накопленных массивов.

Пример подключения блока RJMP.

На рис. К1 и К2 коэффициенты масштабирования. Значения входов PV, QOB, IOB блока RJMP задаются в %.

Накопление массивов инициируется в том случае, когда значение на выходе FLG =100, а на входе PV блока RJMP задание изменилось более, чем на 6%. Накопление массивов прекращается в тот момент, когда объект перейдет в установившееся состояние. Статус установившегося состояния устанавливается тогда, когда выход объекта в течении N тактов квантования не отличается от задания на величину, заданную на входе DLT.

Поиск по сайту: