Ельперін І.В., Пупена О.М., Місюра М.Д., Швед С.М. Контролери та їх програмне забезпечення (на укр. языке)

Подождите немного. Документ загружается.

2.4. Відлагодження програми користувача для МПК TSX Micro

2.4.1. Загальні принципи.

Відлагодження програми бажано проводити в три етапи:

- перед впровадженням на об’єкт;

- доводка програми на об’єкті перед пуском установки;

- доводка програми на об’єкті в режимі експлуатації.

Перший етап дає змогу максимально наблизити програму до робочого стану

ще на етапі проектних робіт. Відсутність робочого об’єкту вимагає від розробника

ПЗ імітації сигналів від датчиків, відповідно до умов функціонування цього

об’єкту. Розробник чітко повинен уявляти як працює об’єкт, для того щоб

імітувати сигнали в правильній послідовності та діапазонах сигналу. Так,

наприклад, типовою помилкою є імітація спрацювання верхніх датчиків рівня при

наборі перед нижніми, адже рівень набирається поступово.

В крос-системі Мікрол або на Пульті Ломіконта, імітація зовнішніх входів

проводиться шляхом блокування відповідних зовнішніх змінних (ВА, ВД) та

завдання їм необхідного (імітованого) значення. Правильність роботи

відслідковується по зміні відповідних вихідних змінних (АВ, ДВ) та

технологічних повідомлень.

В середовище PL7 PRO для відладки використовують таблиці анімації

або/та засіб Runtime Screener. Принципи імітації аналогічні як в Мікрол, однак

замість блокування зовнішніх входів проводиться їх форсування. Інколи у

розробника є можливість імітувати сигнали підключивши до ПЛК зовнішні

імітатори:

- вимикачі або перемикачі;

- задавачі струму або напруги;

- резистори змінного опору тощо.

Такі засоби дають можливість перевірити не тільки роботу програми але і

повністю обчислювальний канал.

Інколи у розробника немає можливості використати необхідні модулі

входів/виходів, що приводить до неможливості форсування та зміни вхідних

змінних. В цьому випадку частину програми переприв’язки змінних (див. таб.3)

можна виділити як коментар, тим самим вилучити з робочого циклу програми, і

імітувати значення тільки проміжних змінних.

2.4.2. Використання програм імітації.

Для зручності відладки програми на етапі розробки, інколи пишуть

підпрограми імітації об’єкту в самому ПЛК. Таким чином структура системи з

імітацією порівняно зі структурою без неї (рис.19) буде мати вигляд як на рис.20.

Як видно з рисунку 20, з існуючої програми видаляється (позначається як

коментар) частина, яка відповідає за пере присвоєння входів та виходів

проміжним змінним, що дає змогу відв’язати програму користувача від зовнішніх

змінних. Це ще один аргумент на користь підходу запропонованого вище, щодо

переприсвоєння.

Об’єкт управління

програма в ПЛК

%IW

%QW

вихідні модулі

вхідні модулі

%MW

програма

алгоритму

управління

%MW

переприсвоєння

сигнал від датчиків сигнал на ВМ

ПЛК

Рис.19. Структура системи управління з реальним об’єктом.

В межах контролеру створюється частина програми, яка імітує роботу

об’єкту управління. Внутрішні проміжні змінні, які відповідають за ВМ

використовуються в програмі-імітаторі в якості вхідних значень, а які

відповідають за датчики – в якості вихідних. Така структура дозволяє в будь-який

момент відмовитись від імітації об’єкту, шляхом повернення коду пере

присвоєння, та видалення коду (або його коментування) імітації об’єкту.

2.4.3. Алгоритми імітації.

Розглянемо декілька способів імітації деяких типових процесів.

В зв’язку з дискретністю по часу роботи контролера, є сенс алгоритми

імітації викликати з певними проміжками часу (наприклад по таймеру). Це дасть

змогу налаштувати необхідну швидкість (інерційність) процесу імітації. В

процесах, залежних від попереднього стану, необхідно його враховувати. Тому

при наступному перерахунку імітаційної величини використовується її попереднє

значення. Тому в усіх прикладах будемо користуватися індексами П – для

попереднього значення та Т – для теперішнього.

Для імітації рівня в залежності від відкриття трьох клапанів наборів та

трьох зливів можна використати таку формулу:

.......:

665544332211 ЗЗЗНННПT

FKFKFKFKFKFKLL 

(1)

де

ПT

LL ,

- відповідно плинний та попередній рівні;

...КK

- коефіцієнти які визначають умовний діаметр труб наповнення та

зливу;

...

НН

- ступені відкриття регулюючих органів на набір;

...

ЗЗ

- ступені відкриття регулюючих органів на злив.

При використанні двопозиційних ВМ (закрито, відкрито), (1) можна

перетворити до наступного вигляду:

654321

: KKKKKKLL

ПT



(2)

де для

...KK

справджується наступна рівність









відкритийВМколиconst

закритийВМколи

__,

__,0

(3)

Значення константи вибирається в залежності від діаметру трубопроводу.

Рівень не може перевищувати 100% і бути менше 0%, тому доречно на

значення рівня покласти обмеження по мінімуму та максимуму.

програма в ПЛК

%MW

програма

алгоритму

управління

%MW

внутрішні змінні -

імітація сигналу від

датчиків

внутрішні змінні -

сигнал на ВМ

ПЛК

Рис.20. Структура системи управління з програмною імітацією об’єкту.

програма-імітатор

об’єкту управління

Для імітації спрацювання сигналізатору рівня (AL) можна використати

плинне значення рівня, порівнявши його з константою (L

), тобто:











SPT

LLfalse

LLtrue

(4)

Для імітації температури в апараті, який підігрівається теплоагентом,

можна використати наступну залежність:

321

: KZKFKTT

PПT



(5)

де

ПT

TT ,

- відповідно плинна та попередні температури,

- ступінь

відкриття регулюючого органу теплоагенту,

- збурення,

321

,, KKK

передаточні коефіцієнти.

Передаточними коефіцієнтами з (5) настроюється інерційність об’єкту, та

передаточні характеристики по каналам управління та збурення. Аналізуючи

наведений об’єкт та формулу (5) можна прийти до приблизних оцінок значень

коефіцієнтів. Коли збурення та управління дорівнюють нулю (

0,0  ZF

), то

температура повинна падати внаслідок охолодження під дією, будемо вважати,

прогнозованого збурення. Таким чином коефіцієнт

повинен бути менше,

однак близько до значення 1. Чим більше коефіцієнт і періодичність перерахунку

(5) тим повільніше йде охолодження.

повинен бути вище

, оскільки по

каналу управління коефіцієнт передачі повинен бути вище, ніж у збурення.

Величина

визначає як впливає відкриття РО теплоагенту на температуру.

Враховуючи, що в TSX Micro/Premium всі величини задаються в

діапазонних значеннях (0-10000) то сума всіх коефіцієнтів в (5) повинна

дорівнювати одиниці.

Якщо необхідно використати аналогічний об’єкт з охолодженням, то в (5)

другий доданок йде зі знаком мінус.

Слід зазначити, що наведені приклади є не обов’язковими для використання

в курсовому проектуванні. Імітація об’єкту може проводитись іншими способами.

2.4.4. Приклад імітації.

Як видно з прикладу частина програми пере присвоєння закоментована,

натомість замість неї використовується підпрограма імітації. Ця підпрограма

викликається раз в 100 мс, що реалізовується з використанням спеціального

системного біту %S5, який перекидається в протилежний стан раз в 50 мс, тобто

Рис.21. Фрагмент програми імітацієї об’єкту.

організовує бітовий меандр з періодичністю 100 мс. Таким чином по передньому

фронту від стану %S5 запускається підпрограма імітації.

Рівень імітується за формулою (2), де константи вибрані рівними 50. При

необхідності змінити швидкість набору/зливу їх можна коригувати.

Сигналізатор рівня спрацьовує при перевищенні рівня 40%, по формулі (4).

Температура імітується за формулою (5). Коефіцієнти

005.0,015.0,98.0

321

 KKK

. Їх значення можна змінювати, однак сума повинна

дорівнювати 1. Для перемноження цілих значень на дійсне використовується

функція перетворення типів цілого в дійсне INT_TO_REAL. Для запису

результату в ціле значення – зворотна функція перетворення типів

REAL_TO_INT.

Для зручності відладки можна скористатися засобами RuntimeScreen,

приклад для якого зображений на рис.22.

Рис.22. Копія екрану відладочного засобу RuntimeScreen.

3. ЛІТЕРАТУРА

1. Ельперін І.В. Промислові контролери: Навч.посіб. – К.: НУХТ, 2003. –

320 с.

2. Ельперін І.В. Промислові контролери. Частина 1.: Конспект лекцій до

вивчення дисц. Для студ. Спец. 6.092500 «автоматизоване управління

технологічними процесами» і «Комп‘ютерно-інтегровані технологічні процеси і

виробництва» напряму підготовки 0925 «Автоматизація і комп‘ютерно-

інтегровані технології». – К.: НУХТ, 2007. – 84 с.

3. Ельперін І.В. Промислові контролери. Частина 2.: Конспект лекцій до

вивчення дисц. Для студ. Спец. 6.092500 «автоматизоване управління

технологічними процесами» і «Комп‘ютерно-інтегровані технологічні процеси і

виробництва» напряму підготовки 0925 «Автоматизація і комп‘ютерно-

інтегровані технології». – К.: НУХТ, 2007. – 84 с.

4. Мікропроцесорні пристрої і системи управління в харчовій

промисловості: Навч. Посібник /І.В.Ельперін, Є.Л.Календро, А.П.Ладанюк. -К.:

ІСДО, 1994. - 140 с.

5. Мікропроцесорні та програмні засоби автоматизації: Метод. вказівки до

виконання курс. проекту для студ. спец. 6.092501 “Автоматизоване управління

технологнічними процесами” та 6.092502 “Комп‘ю-терно-інтегровані

технологічні процеси та виробництва”ден. та заоч .форм навчання / Уклад.:

І.В.Ельперін, В.М.Кушков, Г.В.Кабальський. – К.: УДУХТ, 2001. – 16 с.

6. Мікропроцесорні пристрої та системи автоматики: Метод. Вказівки до

вивчення дисципліни для студтів спец. . 7.092501 “Автоматизація технологнічних

процесів і виробництв заоч.форми навчання” / Уклад.: І.В.Ельперін, В.М.Кушков.

– К.: УДУХТ, 1998. – 20 с.