одного и того же входного параметра, выполненных в соседних циклах
опроса, и сравнение ее с заданным предельным отклонением. Если
вычисленная разность превышает заданный предел, то результат,
полученный в последнем цикле опроса, считается недостоверным,
дальнейшая обработка его приостанавливается и производится повторное
измерение. Если недостоверный результат был вызван воздействием
помехи, то повторное измерение подтвердит этот факт и ложное значение
аннулируется.
Такой алгоритм обработки результатов измерений позволяет
защитить контроллер от воздействия единичных импульсных и
коммутационных помех, возникающих на производстве при работе
силового оборудования.
Величина предельного отклонения результатов двух соседних
измерений задается пользователем в параметре «Полоса фильтра{М}» (где
{N} - номер входа (1...8)) индивидуально для каждого датчика в единицах
измеряемых ими физических величин. В общем случае при выборе
«Полосы фильтра» следует иметь в виду, что чем меньше ее заданное
значение, тем лучше помехозащищенность аналогового входа, но при этом
(из-за возможных повторных измерений) хуже реакция контроллера на
быстрое фактическое изменение входного параметра. Во избежание
повторных измерений при задании «Полосы фильтра» следует
руководствоваться максимальной скоростью изменения контролируемого
параметра, а также рассчитанной периодичностью опроса (исходя из
времени опроса одного аналогового входа). При необходимости данный
фильтр может быть отключен. На втором этапе фильтрации
осуществляется сглаживание (демпфирование) полученных результатов
измерений в случае их возможной остаточной флуктуации.
Передаточная функция звена, осуществляющего преобразование
входного сигнала на этом этапе фильтрации, по своим параметрам
соответствует фильтру низких частот первого порядка с постоянной
времени t.
При поступлении на вход такого фильтра скачкообразного сигнала
его выходной сигнал через время, равное t, изменится на величину 0,64 от
амплитуды скачка; через время, равное 2t, - на величину 0,88; через время,
равное 3t, - на величину 0,95 и т.д. по экспоненциальному закону.
«Постоянная времени фильтра» t задается пользователем в секундах
индивидуально для каждого аналогового входа при установке параметра
«Пост. Фильтра{М}». При задании параметра «Пост, фильтра» следует
иметь в виду, что увеличение его значения улучшает помехозащищенность
аналоговых входов, но одновременно увеличивает его инерционность.
Реакция контроллера на быстрые изменения входной величины
замедляется. При необходимости данный фильтр может быть отключен.
Временные диаграммы работы фильтров представлены на рисунке 2.35.
Рисунок 2.35 - Временные диаграммы работы фильтров
Другая не менее важная настройка, это автонастройка системы
отопления. В процессе АНР регулятор вычисляет коэффициенты для ПИД-
регулятора и статическую характеристику объекта. Вычисленные значения
используются как для работы ПИД-регулятора, так и для работы функции
быстрого выхода на уставку. Дополнительно в процессе работы регулятор
может осуществлять подстройку коэффициентов ПИД-регулятора, т.е
адаптироваться к изменению параметров объекта.
Для задания параметров, определяющих функционирование
регулятора контура отопления, служит пункт меню
//Отопление/Регул.Тотоп (рисунок 2.36).
Рисунок 2.36 - Задание параметров ПИД-регулятора
В этой ветви располагаются параметры ПИД-регулятора,
используемые при управлении КЗР отопления с дискретным, либо
аналоговым управлением. Кр(пропорц), Тi(интеграл), Td/Ti -
Конфигурационные параметры, определяющие пропорциональный,
интегральный, и отношение дифференциального к интегральному
коэффициенты ПИД-регулятора контура отопления, могут быть
определены в процессе автонастройки. Как уже писалось выше,
программирование прибора лучше проводить с помощью программы
конфигуратора. Программа похожа на проводник Windows, древовидная
структура в которой по папкам и пунктам расположены различные
настройки. При включения прибора с установленными исполнительными
устройствами и различными типами датчиков, такими, как датчиками
температуры, давления, датчиками типа, сухой контакт. Программа
конфигуратора автоматически определяет тип и марку датчика
конфигурационные параметры установленного оборудования [8].
Программа, способна строить графики различных технологических
процессов, нужных как для настройки контроллера, так и для снятия
статистики и сохранения её в файл в программе Excel. На рисунке 2.37.
изображено окно программы.
Рисунок 2.37 - Конфигуратор ТРМ13Х
Программирование ПР110 сводится к написанию программы и
загрузки её через интерфейс RS-232 в сам прибор. В дальнейшем
программа сохраняется в энергонезависимой памяти прибора и
выполняется по заданному алгоритму. Сама программа и логика её работы
была рассмотрена выше.
При проектировании промышленных систем автоматизации
наибольшее распространение получили информационные сети,
основанные на интерфейсе стандарта EIA RS-485. Он предусматривает
передачу данных с помощью «симметричного» (дифференциального)
сигнала по двум линиям (Аи В). При использовании указанного
интерфейса максимальная длина линии связи между крайними
устройствами может составлять до 1200 м. При этом в максимально
удаленных друг от друга точках сети рекомендуется устанавливать
оконечные согласующие резисторы (терминаторы), позволяющие
компенсировать волновое сопротивление кабеля и минимизировать
амплитуду отраженного сигнала. В нашем проекте задействовали три
контроллера ТРМ132М-01. Для объединения их в сеть и подключения к
компьютеру используем прибор АС4 с интерфейсом USB и RS-485 с
автоматическим определением направления передачи. Данный прибор
позволяет объединить в сеть до 32 устройств. Его технические
характеристики и схема подключения приведены в таблице 2.11 и на
рисунке 2.38.
Таблица 2.11
Технические характеристики ТРМ132М-01
Рисунок 2.38 - Схема подключения АС4
В результате выполнения второй главы было отмечено, что для
подключения всех устройств автоматики в сеть использован интерфейс
RS-485. В качестве среды программирования для создания алгоритмов
работы программируемых реле использовалась OwenLogic.
В качестве контроллера для отопления и ГВС с контролем времени
суток, был выбран контроллер ТРМ132М. Дополнительно установлено
программное обеспечение - «Конфигуратор ТРМ13Х», интерфейс которого
позволяет видеть состояние датчиков, выходов и входов контроллера и др.
В качестве регуляторов давления предлагается использовать датчики
серии АСВ. Для коммутации больших токов предлагается использовать
твердотельные реле фирмы KIPPRIBOR.
Для реализации схемы подпитки систем отопления введен
дополнительный модуль, реализованный на программируемом реле со
свободно программируемой логикой ПР110.
Программирование ПР110 сводится к написанию программы и
загрузки её через интерфейс RS-232 в сам прибор. В дальнейшем
программа сохраняется в энергонезависимой памяти прибора и
выполняется по заданному алгоритму.
ГЛАВА 3. Автоматизации системы водоснабжения
Предлагаемая система автоматизации водоснабжения позволит
автоматизировать следующие процессы. Стабильное давление в сети
холодного водоснабжения для каждого здания, настраивается отдельно,
под конкретный объект. Основную и резервную линии подачи воды.
Основная, это подача воды из городской сети. Когда давление в городском
водопроводе 4 атмосферы и выше, до 8 атмосфер, подача воды
осуществляется через городской водопровод. В этом режиме
автоматически проверяется наличие воды в резервной емкости и если
ёмкость опустела, то её набор. Резервная линия подачи воды, это когда нет
воды в городском водопроводе. В этом режиме подача воды
осуществляется из резервной ёмкости. Контроль заполнения резервной
ёмкости. Управление автоматическое с возможностью ручного управления
дежурным оператором, может, осуществляется, как с блоков логике, так и
по сети RS-485. Система управляет тремя задвижками и двумя насосными
группами по два насоса в группе. Для реализации этих функций
используется два реле ПР110 со свободно программируемой логикой.
Первое собирает информацию с датчиков уровня, датчика давления
установленного на входе из городской сети и подает сигналы на открытие,
закрытие трех задвижек и сигналы на включение, выключение насосных
групп. Также идет сбор информации с задвижек через дополнительные
концевые выключатели, они здесь используются в качестве датчиков
положения задвижки всего шесть концевых выключателей по два на
задвижку. Помимо этого в программе реализована функция управления
задвижкой по времени её полного открытия, закрытия. Эти две функции
дополняют друг друга и обеспечивают точность регулирования и
повышенную надежность. Существует возможность управлять режимами
работы. Принудительно включить режим расхода воды через резервную
ёмкость с компьютерного терминала дежурным оператором. Задвижки
выбраны с защитой от перегрузки, то есть в конечном положении шток
задвижки будет прокручиваться, не влияя на механизм открытия,
закрытия. Второе программированное реле управляет насосными
группами. Логика работы её следующая, от первого реле поступает сигнал
на включение первой или второй насосной группы. Этот сигнал
обрабатывается вторым реле и выдает или не выдает сигнал на
соответствующий насос в группе, непосредственно включение насоса
осуществляется через твердотельное реле. Это блок позволяет реализовать
следующие функции. Равное время наработки насосов, остановка
нерабочего насоса и переход на резервный с сообщением об аварии. Для
подтверждения работы насоса служит датчик давления, установленный по
ходу движения воды. Насос включается на 10 секунд, если в течение этого
времени давление в системе не возрастёт до номинального, то насос будет
помечен, как не рабочий и дальнейшие сигналы на его включение будут
проигнорированы. Если в насосной группе два насоса помечены, как не
рабочие, то надо устранить аварию и перезапустить реле, включить,
выключить. Если вышел из строя один насос, то устранить аварию и
кнопкой на блоке логике разрешить работу этого насоса без выключения
самого прибора. Сделано это специально, так как авария насосов является
критичной и требует вмешательства дежурного оператора.
Программы для ПР110 написаны в стандарте МЭК61131 на языке
FBD (Function Block Diagram) функциональный блок схемы.
На рисунке 3.1 изображена общая схема автоматизации
водоснабжения. Первая насосная группа с первой задвижкой обеспечивают
наполнение резервной ёмкости. Вторая насосная группа со второй
задвижкой обеспечивают резервный режим работы, при отсутствии воды в
городском водопроводе. Основная задвижка открыта, когда есть вода в
городском водопроводе и закрыта когда воды нет. Клапаны перепада
давления AFP/VFG2 устанавливают оптимальное давление для каждого
здания. Блок логики на ПР110 управляет работой системы автоматизации.
Управление можно осуществлять, как с него, так и с компьютерного
терминала по сети RS-485.
Рисунок 3.1 - Общая схема автоматизации водоснабжения