Разработка многоуровневых систем управления
В пакете ТРЕЙС МОУД
Практикум
по курсу
“ Автоматизированные системы управления основными технологическими процессами “
Компьютерный практикум “Разработка многоуровневых систем управления в пакете ТРЕЙС МОУД 5.05” входит в цикл пособий по проектированию систем управления и подготовлен на базе справочных материалов системы ТРЕЙС МОУД российской фирмы AdAstrA.
SCADA-пакет ТРЕЙС МОУД нашёл применение в нефтегазовой отрасли для создания систем управления объектами транспорта и хранения нефти, нефтепереработки и нефтехимии.
Компьютерный практикум позволяет без глубокого изучения всей документации пакета программ начать работать в инструментальной системе. Он состоит из четырех разделов, в которых приводится описание основных действий разработчика по созданию и редактированию проектов автоматизации.
Пособие не претендует на полный охват проблем создания АСУТП в ТРЕЙС МОУД. Однако выполнение описанных здесь операций по созданию структуры проекта, базы каналов контроллеров и АРМ, программы моделирования системы автоматического регулирования с ПИД-регулятором, а также операций по разработке графического интерфейса оператора поможет ориентироваться в основных инструментах ТРЕЙС МОУД .
В первом разделе приведено задание на проектирование системы.
Второй раздел пособия посвящен разработке структуры системы управления, под которой понимается состав операторских станций и контроллеров, работающих под управлением системы ТРЕЙС МОУД. В этом разделе описана методика создания базы каналов узлов проекта и создание математической базы разрабатываемого проекта на основе специализированного языка программирования Техно FBD. Детально описана последовательность действий разработчика по созданию программы и ее отладке.
Графический интерфейс операторских станций - неотъемлемая часть современной системы управления. Созданию рисунков на экране, их динамизации и посвящен третий раздел. В конце этого раздела рассмотрена методика конфигурирования трендов параметров технологического процесса.
В заключительном, четвёртом разделе, рассматривается организация архивирования в проекте ТРЕЙС МОУД и создание экранов со сводкой тревог.
Содержание
1. Задание на проектирование........................................................ 4
2. Проектирование системы управления................................ 5
2.1.Создание проекта................................................................................. 5
2.2. Создание узлов проекта..................................................................... 6
2.3. Создание и редактирование каналов............................................... 7
2.4. Создание FBD - программы........................................................... 11
2.5. Подключение FBD-программы к каналам................................... 16
2.6. Отладка пересчёта каналов объекта.............................................. 20
3. Создание графической базы узла.......................................... 23
3.1. Запуск редактора представления данных..................................... 23
3.2.Загрузка проекта и создание графической базы........................... 24
3.3. Настройка атрибутов экранов........................................................ 25
3.4. Разработка графического интерфейса........................................... 27
3.4.1. Создание статического рисунка.............................................. 27
3.4.2. Размещение динамических элементов......................................... 34
3.4.2. Размещение динамических элементов......................................... 34
3.4.2. Размещение динамических элементов......................................... 34
4. Организация архивирования в проекте ТРЕЙС МОУД.. 54
4.1. Настройка каналов для архивирования....................................... 54
4.1. Настройка каналов для архивирования....................................... 54
4.1. Настройка каналов для архивирования....................................... 54
4.2. Настройка параметров архивов..................................................... 56
4.2. Настройка параметров архивов..................................................... 56
4.2. Настройка параметров архивов..................................................... 56
4.2.1.Настройка параметров СПАД и .................................................. 56
4.2.1.Настройка параметров СПАД и .................................................. 56
4.2.1.Настройка параметров СПАД и .................................................. 56
отчёта тревог.................................................................................... 56
отчёта тревог.................................................................................... 56
отчёта тревог.................................................................................... 56
4.3.Создание окна отчёта тревог........................................................... 59
4.3.Создание окна отчёта тревог........................................................... 59
4.3.Создание окна отчёта тревог........................................................... 59
Задание на проектирование
Автоматизированная установка по подготовке нефти(УПН)
предназначена для эффективного нагрева, обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий и подготовки товарной нефти. Горизонтальный отстойник ОГ-200С предназначен для обезвоживания нефти с сепарацией свободного и растворенного газа.
 |
Требуется разработать операторский интерфейс для управления технологическим процессом, протекающим в отстойнике на УПН. Функциональная схема автоматизации отстойника представлена на рис.1.
Рис.1. Функциональная схема автоматизации отстойника.
Автоматизация технологического процесса предполагает:
· контроль межфазного уровня (вода-эмульсия) в отстойнике;
· сигнализацию предельных отклонений верхнего и нижнего уровня;
· автоматическое регулирование межфазного уровня по ПИД – закону.
Интерфейс оператора должен включать в себя три экрана:
1. Основной экран - мнемосхема технологического процесса. Здесь следует предусмотреть для оператора возможность изменения задания регулятору уровня и переход с автоматического режима на ручное (дистанционное) управление клапаном.
2. Экран с трендами, отображающими текущее и заданное значения регулируемого параметра, а также положение штока регулирующего клапана.
3. Экран отчета тревог.
Создание проекта
Под структурой проекта понимается система операторских станций и контроллеров, работающих под управлением мониторов ТРЕЙС МОУД.
Создание нового проекта и разработка его структуры осуществляется в программе “Редактор базы каналов”. Чтобы загрузить эту программу, выполните команду Редактор базы каналов из группы Трейс Моуд 5 Базовый в меню Программы рабочего стола Windows. Окно редактора базы каналов появится на экране.
Для создания нового проекта воспользуйтесь командой Файл/Создать или щелкните левой кнопкой мыши (далее ЛК) по иконке Новый. На экран будет выведен следующий диалог:
 |
В этом диалоге надо указать имя создаваемого проекта и его тип.
По умолчанию проекту присвоено имя ТМ50. Для его изменения нажмите ЛК в поле ввода имени проекта и с клавиатуры введите новое имя. Тип проекта оставьте установленный по умолчанию (Пользовательский). Для подтверждения завершения настройки параметров нового проекта щелкните по кнопке Ok. При этом диалог Свойства проекта исчезнет с экрана, а в заголовке окна редактора базы каналов и его строке статуса появится название нового проекта.
Создание узлов проекта
Разрабатываемый проект будет содержать всего один узел – станцию оператора (АРМ - автоматизированное рабочее место), так как в проекте отсутствуют реальные контроллеры, взаимодействующие с датчиками и исполнительными устройствами.
Выбор узлов проекта производится в диалоге Имя и тип узла. Для вызова этого диалога на экран выполните команду Узел/Создать.
 |
В верхнее поле диалога Имя и тип узла введите вместо имени по умолчанию (NODE1) новое имя узла - АРМ.
В окне выбора типа узла раскройте список класса узлов Большой и выберите тип узла - МРВ. Подтвердите создание узла нажатием кнопки Ok.
 |
Диалог Имя и тип узла исчезнет с экрана, а в рабочем поле редактора базы каналов появится иконка созданного узла.
Создание FBD - программы
Требуется создать FBD - программу, моделирующую систему автоматического регулирования межфазного уровня в отстойнике. Эта программа должна вычислять текущее значение параметра, рассогласование (отклонение текущего значения параметра от заданного), формировать управляющее воздействие по ПИД - закону, блокировать выход регулятора при переходе на ручной режим и обеспечить изменение межфазного уровня при перемещения штока клапана в режиме ручного управления.
Переход в диалог создания FBD - программы осуществляется:
· выполнением команды Окна/FBD-программы;
· нажатием ЛК на иконке 
инструментальной панели.
 |
В результате на экран будет выведен диалог FBD-программа. В этом диалоге можно выбрать FBD-программу для редактирования или создать новую программу, а также ввести и отредактировать имя программы и комментарий к ней.
Для создания новой программы выполните команду Программа/ Создать . По умолчанию создаваемой программе присваивается имя FormN, где N – её номер по порядку в данном узле. Для изменения имени программы в диалоге предусмотрено специальное поле (вверху слева).
Создайте новую программу. Заполните диалог в соответствии с рисунком, приведенным выше.
 |
Для перехода к редактированию созданной FBD-программы нажмите ЛК на кнопке Редактировать. Эта команда вызовет появление пустого поля для создания программы и диалога управления редактированием - Меню FBD.
Первый этап создания программы - размещение функциональных блоков, участвующих в алгоритме моделирования системы, на рабочем поле.
Разрабатываемая программа должна содержать следующие блоки:
- блок вычитания (" - ") - для вычисления рассогласования между текущим и заданным значениями регулируемого параметра;
- блок регулятора (PID) - для реализации закона регулирования;
- блок выбора (SEL) - для выбора режима Авто/Ручн (блокировка выхода регулятора в режиме ручного управления);
- блок (OBJ) - для моделирования объекта регулирования (объект первого порядка с запаздыванием);
- блок перевода в проценты (t %) - для вычисления положения штока клапана (0 - 100%) в зависимости от значения регулируемого параметра (0 - 300);
- блок умножения (" х ") - для моделирования изменения регулируемого параметра в заданных пределах (0 - 300) при изменении положения штока клапана в режиме ручного управления от 0 до 100%.
Переход в режим размещения новых блоков производится нажатием ЛК на соответствующей иконке в диалоге Меню FBD (см. рисунок выше).
Выполните следующую последовательность действий:
· в функциональном разделе Арифметические выберите блок вычитания "-" и нажатием ЛК разместите его на рабочем поле;
· в функциональном разделе Регулирование выберите блок "PID" и нажатием ЛК разместите его на рабочем поле;
· в функциональном разделе Выбор выберите блок "SEL" и нажатием ЛК разместите его на рабочем поле;
· в функциональном разделе Регулирование выберите блок "OBJ" и разместите его на рабочем поле;
· в функциональном разделе Алгебраические - F(x) выберите блок "t%" и разместите его на рабочем поле;
· в функциональном разделе Арифметические выберите блок умножения " x " и разместите его на рабочем поле.
Рабочее поле с размещёнными на нём функциональными блоками должно выглядеть следующим образом (см. рис. ниже).
 |
Следующий этап - соединение блоков в соответствии алгоритмом моделирования системы. Для соединения входа одного блока с выходом другого надо сначала выделить этот вход нажатием ЛК, затем снова нажать ЛК (при этом будет слышен звуковой сигнал) и, удерживая левую кнопку мыши, переместить курсор в область второго конца связи. Для уничтожения связи следует выделить её со стороны входа блока и нажать клавишу DEL.
 |
Перейдите в режим редактирования связей нажатием ЛК на соответствующей иконке диалога Меню FBD. Свяжите входы и выходы ранее размещенных блоков в соответствии с рисунком, приведенным ниже.
 |
После того, как структура алгоритма моделирования системы создана на рабочем поле, необходимо произвести описание всех внешних переменных и констант. Эта процедура производится в диалоге Описание переменной. Для его вызова на экран следует дважды нажать ЛК на соответствующем входе или выходе функционального блока.
Произведите настройку входов и выходов блоков программы в соответствии с табл. 1. Не забывайте вводить комментарий для каждой переменной и константы. Эти комментарии помогут в дальнейшем идентифицировать каналы объекта. В скобках (столбец Комментарий) указаны значения констант, которые необходимо вводить в поле Значение.
Таблица 1.
| Блок | Вход, выход | Тип переменной | Комментарий |
| "-" | AD | аргумент | Задание |
| "-" | AS | аргумент | Межфазный уровень |
| "PID" | KP | константа | Коэффициент при пропорциональной составляющей (0.9) |
| "PID" | KD | константа | Коэффициент при дифференциальной составляющей (0.01) |
| "PID" | KI | константа | Коэффициент при интегральной составляющей (0.2) |
| "PID" | MAX | константа | Максимум управления (300) |
| "PID" | MIN | константа | Минимум управления (0) |
| "SEL" | I G | аргумент | Переключение Авто/Ручн |
| "OBJ" | K | константа | Коэффициент усиления (1) |
| "OBJ" | T | константа | Постоянная времени (4) |
| "OBJ" | N | константа | Запаздывание (2) |
| "OBJ" | Q | аргумент | Межфазный уровень |
| "t%" | INP | аргумент | Межфазный уровень |
| "t%" | MIN | константа | Минимум (0) |
| "t%" | MAX | константа | Максимум (300) |
| "t%" | Q% | аргумент | Положение штока клапана |
| " x " | IN1 | аргумент | Ручное управление |
| " x " | IN2 | константа | Множитель (3) |
Закончив настройку входов и выходов блоков, перейдите в окно редактирования базы каналов узла АРМ одним из следующих способов:
· выполнением команды Окна/Объекты;
· нажатием ЛК на иконке 
инструментальной панели.
 |
После выполнения любой из этих команд на экране появится окно объектов.
 |
Дважды нажмите ЛК на иконке объекта Отстойник, что вызовет появление на экране диалога Каналы объекта : Отстойник.
Редактирование рисунка.
Так как сразу установить требуемый размер и положение графического элемента достаточно сложно, то для точного его позиционирования следует перейти в режим редактирования. Это реализуется нажатием ЛК на иконке 
системной инструментальной панели.
Для выделения графического элемента надо подвести курсор к его границе и, когда курсор примет форму “руки”, нажать ЛК. При этом графический элемент будет обведен контурным прямоугольником.
Для изменения размеров графического элемента надо потянуть контурный прямоугольник за одну из 8 точек изменения размера.
Чтобы переместить графический элемент в другую область экрана, следует подвести курсор к краю контурного прямоугольника. Графический элемент можно перемещать, когда курсор примет форму ... .
Рисование линий.
Выбор инструмента Линия производится нажатием ЛК на группе Линия меню элементов рисования.
 |
После выбора в левой части экрана под навигатором проекта выводится диалог настройки атрибутов для этого элемента рисования.
Выберите цвет, стиль и толщину линии, введите всплывающую подсказку и только после этого приступайте к размещению линии на рабочем поле.
Повторите вышеописанные действия для построения всех линий создаваемого графического интерфейса (см. рис. 2).
Рисование круга.
Для того, чтобы нарисовать круг, надо выбрать в меню элементов рисования соответствующую группу.
 |
 |
После настройки атрибутов в диалоге под навигатором проекта нарисуйте круг на редактируемом экране.
При рисовании стрелок следует воспользоваться инструментом Ломанные. Повторное нажатие на этом инструменте приводит к появлению меню выбора, представленного на рисунке справа.
При выборе в этом меню инструмента многоугольник под навигатором проекта выводится уже известный диалог настройки атрибутов.
Настройку диалога (цвет, толщина) произведите самостоятельно. Размещение этого элемента осуществляется в несколько этапов. Сначала устанавливается точка привязки, которая является первой вершиной многоугольника (в данном случае треугольника). Для этого следует перевести курсор мыши в область редактируемого экрана, установить его в требуемое положение и нажать ЛК. Каждое следующее нажатие ЛК будет задавать координаты новой вершины. Размещение завершается нажатием ПК. При этом производится соединение первой и последней вершин многоугольника.
Рисование рамок.
Нарисуйте рамку левее центра отстойника (см. рис.2). В дальнейшем в ней будет размещена многослойная гистограмма, отображающая уровень в отстойнике. Вторую рамку разместите под ёмкостью для вывода текущих значений уровня.
Двойной щелчок по иконке Прямоугольники вызывает на экран меню выбора элемента группы. Нажмите ЛК на элементе Рамка.
 | |||
 | |||
После этого пиктограмма выбранного элемента появится в соответствующей ячейке инструментальной панели, а на экран будет выведен диалог настройки атрибутов элемента рисования Рамка. Вид этого диалога показан на рисунке справа.
Установите в этом диалоге два флага: Заполнение и Использование системных цветов для объёмных элементов. Выберите опцию Вдавленная и увеличьте ширину рамки до 2.
Завершив установку атрибутов, нарисуйте рамку в нижней части интерфейса. Повторите описанную процедуру для создания рамки под гистограмму.
Отображение уровней.
Для наглядного отображения изменения уровня в технологических аппаратах следует пользоваться формой отображения Прямоугольная гистограмма. Выберите её нажатием ЛК на соответствующей иконке инструментальной панели форм отображения.
В диалоге настройки атрибутов данной формы отображения установите следующие настройки атрибутов гистограммы:
- объект – Отстойник;
- канал – МежфазУровень;
- атрибут – Реальное;
- Min – 0;
- Max – 300;
- ориентация – вертикальная.
Выберите цвет заливки (вода в отстойнике) и цвет фона (нефть). В поле Всплывающая подсказка введите текст – Межфазный уровень.
Окончательный вид диалога настройки атрибутов гистограммы показан на рисунке слева.
Переведите курсор мыши в область экрана и разместите гистограмму как обычный элемент рисования внутри рамки, расположенной на отстойнике.
Внимание : Рисование гистограммы начинайте снизу, постепенно растягивая ее вверх. В этом случае заливка гистограммы также будет производиться снизу вверх.
Разработка многоуровневых систем управления
В пакете ТРЕЙС МОУД
Практикум
по курсу
“ Автоматизированные системы управления основными технологическими процессами “
Компьютерный практикум “Разработка многоуровневых систем управления в пакете ТРЕЙС МОУД 5.05” входит в цикл пособий по проектированию систем управления и подготовлен на базе справочных материалов системы ТРЕЙС МОУД российской фирмы AdAstrA.
SCADA-пакет ТРЕЙС МОУД нашёл применение в нефтегазовой отрасли для создания систем управления объектами транспорта и хранения нефти, нефтепереработки и нефтехимии.
Компьютерный практикум позволяет без глубокого изучения всей документации пакета программ начать работать в инструментальной системе. Он состоит из четырех разделов, в которых приводится описание основных действий разработчика по созданию и редактированию проектов автоматизации.
Пособие не претендует на полный охват проблем создания АСУТП в ТРЕЙС МОУД. Однако выполнение описанных здесь операций по созданию структуры проекта, базы каналов контроллеров и АРМ, программы моделирования системы автоматического регулирования с ПИД-регулятором, а также операций по разработке графического интерфейса оператора поможет ориентироваться в основных инструментах ТРЕЙС МОУД .
В первом разделе приведено задание на проектирование системы.
Второй раздел пособия посвящен разработке структуры системы управления, под которой понимается состав операторских станций и контроллеров, работающих под управлением системы ТРЕЙС МОУД. В этом разделе описана методика создания базы каналов узлов проекта и создание математической базы разрабатываемого проекта на основе специализированного языка программирования Техно FBD. Детально описана последовательность действий разработчика по созданию программы и ее отладке.
Графический интерфейс операторских станций - неотъемлемая часть современной системы управления. Созданию рисунков на экране, их динамизации и посвящен третий раздел. В конце этого раздела рассмотрена методика конфигурирования трендов параметров технологического процесса.
В заключительном, четвёртом разделе, рассматривается организация архивирования в проекте ТРЕЙС МОУД и создание экранов со сводкой тревог.
Содержание
1. Задание на проектирование........................................................ 4
2. Проектирование системы управления................................ 5
2.1.Создание проекта................................................................................. 5
2.2. Создание узлов проекта..................................................................... 6
2.3. Создание и редактирование каналов............................................... 7
2.4. Создание FBD - программы........................................................... 11
2.5. Подключение FBD-программы к каналам................................... 16
2.6. Отладка пересчёта каналов объекта.............................................. 20
3. Создание графической базы узла.......................................... 23
3.1. Запуск редактора представления данных..................................... 23
3.2.Загрузка проекта и создание графической базы........................... 24
3.3. Настройка атрибутов экранов........................................................ 25
3.4. Разработка графического интерфейса........................................... 27
3.4.1. Создание статического рисунка.............................................. 27
3.4.2. Размещение динамических элементов......................................... 34
3.4.2. Размещение динамических элементов......................................... 34
3.4.2. Размещение динамических элементов......................................... 34
4. Организация архивирования в проекте ТРЕЙС МОУД.. 54
4.1. Настройка каналов для архивирования....................................... 54
4.1. Настройка каналов для архивирования....................................... 54
4.1. Настройка каналов для архивирования....................................... 54
4.2. Настройка параметров архивов..................................................... 56
4.2. Настройка параметров архивов..................................................... 56
4.2. Настройка параметров архивов..................................................... 56
4.2.1.Настройка параметров СПАД и .................................................. 56
4.2.1.Настройка параметров СПАД и .................................................. 56
4.2.1.Настройка параметров СПАД и .................................................. 56
отчёта тревог.................................................................................... 56
отчёта тревог.................................................................................... 56
отчёта тревог.................................................................................... 56
4.3.Создание окна отчёта тревог........................................................... 59
4.3.Создание окна отчёта тревог........................................................... 59
4.3.Создание окна отчёта тревог........................................................... 59
Задание на проектирование
Автоматизированная установка по подготовке нефти(УПН)
предназначена для эффективного нагрева, обезвоживания и обессоливания нефтяных эмульсий и подготовки товарной нефти. Горизонтальный отстойник ОГ-200С предназначен для обезвоживания нефти с сепарацией свободного и растворенного газа.
| |
Требуется разработать операторский интерфейс для управления технологическим процессом, протекающим в отстойнике на УПН. Функциональная схема автоматизации отстойника представлена на рис.1.
Рис.1. Функциональная схема автоматизации отстойника.
Автоматизация технологического процесса предполагает:
· контроль межфазного уровня (вода-эмульсия) в отстойнике;
· сигнализацию предельных отклонений верхнего и нижнего уровня;
· автоматическое регулирование межфазного уровня по ПИД – закону.
Интерфейс оператора должен включать в себя три экрана:
1. Основной экран - мнемосхема технологического процесса. Здесь следует предусмотреть для оператора возможность изменения задания регулятору уровня и переход с автоматического режима на ручное (дистанционное) управление клапаном.
2. Экран с трендами, отображающими текущее и заданное значения регулируемого параметра, а также положение штока регулирующего клапана.
3. Экран отчета тревог.
Дата: 2019-12-10, просмотров: 271.
