Программируемые функции контроллеров фирмы YOKOGAWA серии YS170 на русском языке

Подождите немного. Документ загружается.

7-1

TI 1B7C2-03R

7. Подготовка программ

Программы, требуемые для контуров управления можно создать с использованием предварительно опи-

санных примеров. Ниже приводятся указания по программированию.

• Программы должны быть предельно простыми.

Дополнительные функции можно при необходимости включить на более позднем этапе. На предвари-

тельных этапах должна быть разработана простая программа, ориентированная на определение основ-

ных функций.

• Программы должны быть достаточно просты для того, чтобы их поняли другие.

Нет необходимости разрабатывать суперэффективные программы, не содержащие излишних шагов.

Такая методика обеспечивает генерирование программ, которые трудно понять. Главной целью являет-

ся разработка читаемой программы, которую легко понять.

• Полностью используйте примеры и накопленный опыт.

Это короткий путь к простому и точному программированию. Используйте примеры, приведенные в

других разделах технического описания (TI).

• Для разработки усовершенствованных алгоритмов управления требуется время.

Вместо управления с коррекцией по времени запаздывания Смита рекомендуется использовать ПИ –

управление с выборкой и хранением. По той же причине вместо сложных программ запуска группы ре-

комендуется использовать простое ПИД – управление с переключением групп. Сохраняйте простоту!

• Документирование программ. Распечатывайте и сохраняйте в файле все созданные программы на

дублирующем диске.

Это очень важно при организации работы с программами. С программами смогут работать другие

пользователи, а также обеспечиваются необходимые меры предосторожности в случае «потери» или

повреждения программных дисков.

7-2

TI 1B7C2-03R

7.1 Процедуры программирования

Рисунок 7.1.1 Процедуры программирования

Процедуры программирования

Определение стратегии контроллера

• Количество входов и выходов

• Определение требований к регулируемому выходу

(две точки для текущего выхода)

Определение характеристик

ния.

Обзор требований к операциям и

обра

ни

Планирование вычислительных сигна-

лов и последовательностей

Генерирование моделирующей

программы.

Создание программы.

Окончание

•

BSC, CSC, SSC

• Требуются ли вычисления между управляющими

элементами в модуле CSC?

• Какие управляющие элементы требуются (тип управ-

ления и период).

• Нужно ли использовать регистры с расширенными

функциями?

• Определение данных, подлежащих управлению, а

также данных, подлежащих отображению на лице-

вой панели.

• Определение масштабирования, требуемого для

вычислительных сигналов.

• Окончательное определение количества вычисли-

тельных параметров и констант.

• Проверка количества вычислительных функций с

адресом устройства.

• Ориентировочная оценка количества шагов про-

граммирования

•

Проверка шагов программы.

• Проверка вычислений на переполнение.

• Проверка подпрограмм.

Ввод программы.

•

Набор текста программы с использованием

персонального компьютера.

• Загрузка в контроллер YS170.

Тестовый прогон программы.

•

Проверка программы и функций управления и

выполнение отладки программы (коэффициент

загрузки, операция управления, последова-

тельность и точность вычислений)

• Сохранение программы на контроллере нако-

пителя на гибких дисках (FDC) и распечатка

программы для хранения.

7-3

TI 1B7C2-03R

7.2 Примеры (Компенсация по температуре-давлению для управления

расходом идеального газа)

Этот пример вычисления переменной процесса иллюстрирует компенсацию по температуре-давлению по-

тока газа и описывает процедуру масштабирования арифметических вычислений, а также метод определе-

ния констант.

(1) Определение блока контроллера YS170

Как показано на Рисунке 7.2.1, сигнал расхода газа от дифференциального датчика давления корректиру-

ется по давлению и температуре. Входные сигналы от каждого датчика после преобразования в сигналы

диапазона 1÷5 В постоянного тока посредством распределителя или преобразователя поступают в кон-

троллер YS170. Для вычисления переменной процесса скомпенсированного расхода используются три

входа (перепад давления, давление и температура). Контроллер выполняет вычисления управления и обес-

печивает получение регулируемого выхода в диапазоне 4÷20 мА.

Данные переменной процесса скомпенсированного расхода представляют собой выход в диапазоне 1÷5 В

постоянного тока.

Рисунок 7.2.1 Система управления расходом с компенсацией по температуре-давлению

(2) Определение используемых управляющего модуля и управляющего элемента (ов)

В этом примере реализуется простое ПИД – управление.

• Управляющий модуль : Модуль базового управления (BSC)

• Управляющий элемент : Базовый ПИД ( CNT1 : ПИД)

(3) Арифметические вычисления

Выражение для компенсации по температуре-давлению расхода идеального газа обычно имеет вид.

Qx ∆⋅

⋅

Где :

∆P : Перепад давлений

Qx : Расход газа, приведенный к исходным условиям

: Рабочее давление газа, выраженное как абсолютное давление

: Расчетное исходное давление в отверстии (для впуска и выпуска газа), выраженное как абсо-

лютное давление

: Рабочая температура газа, выраженная как абсолютная температура

: Расчетная исходная температура в отверстии, выраженная как абсолютная температура.

E /

Преобразователь

температуры

Распределитель

SDBT

Вычисление компенсации по

температуре-давлению

Датчик

давления

Скомпенсированный выход PV

Регулируемый выход

Блок управления YS170

ифференци-

альный датчик

авления

Датчик

температуры

7-4

TI 1B7C2-03R

(4) Нормализация вычислений

Каждая физическая величина (переменная) преобразуется в контроллере YS170 в нормализованное значе-

ние (0÷1).

= P

span

) X2 + P

min

X2 ; Сигнал давления (0÷1)

= T

span

) X5 + T

min

X5 ; Сигнал температуры (0÷1)

Qx = Q

span

) Y2

Y2 ; Сигнал скомпенсированного расхода (0÷1)

∆P = ∆P

span

) X1 X1 ; Сигнал перепада давлений (0÷1)

Подставляя нормализованные значения сигнала, получаем следующее выражение.

Следовательно, выражение для компенсации с использованием YS170 примет следующий вид:

5K5X3K

4K2X2K

2Y ⋅

+⋅

Qx и ∆P для отверстия (для впуска и выпуска газа) обычно рассчитываются таким образом, что для

стандартных условий расчета

1X2Y = . Поэтому нет необходимости выполнения масштабирова-

ния с использованием

spanspan

Q/P∆ .

Расчетные характеристики для вычисления температуры-давления

Расчетное исходное давление в отверстии : P

= 0,6 МПа

Расчетная исходная температура в отверстии :

= 300°С

Диапазон датчика давления :

0÷1 МПа

Диапазон преобразователя температуры :

0÷500°С

Подставляя приведенные выше значения, получаем для Kn следующее выражение.

Диапазон датчика давления 1,0

K2 =

Расчетное исходное давление в отверстии (абс. значение)

0,6 + 0,1013

= 142,6%

Минимальное считывание датчика давления (абс. значение) 0 + 0,1013

K4 =

Расчетное исходное давление в отверстии (абс. значение)

0,6 + 0,1013

= 14,4%

Диапазон преобразователя температуры 500

K3 =

Расчетная исходная температура в отверстии (абс. темп.)

300 + 273,2

= 87,2%

Мин. считывание преобразователя температуры (абс. темп.) 500

K5 =

Расчетная исходная температура в отверстии (абс. темп.)

300 + 273,2

= 47,7%

Подставляя полученные выше значения:

477,05X872,0

144,02X426,1

2Y ⋅

+⋅

Все коэффициенты Kn, выбранные для приведенного выше выражения, находятся в пределах диапазона ±

8,000. Промежуточные данные вычислений и полученные результаты (значение Y2) также находятся в

пределах диапазона ± 8,000. Следовательно, данные вычисления могут быть выполнены контроллером

YS170 (не возникает выхода за пределы диапазона вычислений).

span

min

span

min

span

2Y ⋅∆⋅+⋅+⋅=⋅

























span

7-5

TI 1B7C2-03R

(5) Компоновка функциональных блоков

Функциональный блок, соответствующий этому примеру, можно формировать на основе вычислительного

выражения и модуля управления. На Рисунке 7.2.2 показана блок-схема, включающая клеммы вхо-

да/выхода.

Рисунок 7.2.2 Блок-схема

(6) Заполнение рабочего бланка

В Таблице 7.2.1 показан пример размещения данных в таблице данных для назначения входа/выхода и

констант, а также для отображения технических единиц посредством лицевой панели. Использование ра-

бочего бланка позволяет избежать ошибок за счет удобной организации размещения всей важной инфор-

мации.

Таблица 7.2.1 Таблица данных

Примечания 0% 100%

X1 Перепад давлений мм вод. ст. 0 3200

X2 Давление МПа 0 1,000

Аналоговый

вход

Температура °С

0 500,0

Y1 Регулируемый выход % 0 100,0 Аналоговый

выход

Расход × 10Нм

/час

0 800,0

Значение Примечания

K2 142,6%

K3 87,2%

K4 14,4%

Константа

K5 47,7%

SET

CSV1

SV1

DM1

AG1

FF1

TRK1

PV1

－

CNT1

C / A

PHF1

PLF1

DLF1

TRKF1

CAF1

VLF1

BSC1

CAMF1

MV1

A/M

X2 X3

5K5X3K

4K2X2K

2Y ⋅

+⋅

7-6

TI 1B7C2-03R

(7) Подготовка программного бланка

В Таблице 7.2.2 показан пример программы. Комментарии введены в столбец объяснений. В столбцах

арифметических регистров указано содержимое регистров (исключая регистры S4 и S5), соответствующее

исполнению каждого шага программы.

В программном бланке не требуется размещать столбцы арифметических регистров. Ниже дается анализ

программы.

• Шаги 1÷5

Определение значения компенсации по давлению. Регистры S1 и S2 используются для непрерывных

вычислений.

• Шаги 6÷10

Определение значения компенсации по температуре таким же способом, как и значение компенсации

по давлению.

• Шаг 11

Вычисление значения компенсации по температуре-давлению. Поскольку значения компенсации по

давлению сохраняются в стековых регистрах, они могут непрерывно использоваться в этом вычисле-

нии.

• Шаги 12÷14

Умножение значения выхода расхода на значение компенсации по температуре-давлению и выполне-

ние извлечения квадратного корня

• Шаг 15

Сохранение результатов в выходном регистре (Y2). (Это величина скомпенсированного расхода для

использования другими приборами).

• Шаг 16

Величина скомпенсированного расхода, содержащаяся в регистре S1, применяется в качестве значения

PV для вычислений ПИД – управления с использованием модуля базового управления и параметров

CNT. Выход, полученный в результате вычисления BSC1, сохраняется в регистре S1.

• Шаг 17

Сохранение результатов вычислений в выходном регистре (Y1).

• Шаг 18

Управление программой передается на шаг 1 и содержимое регистров Y1 и Y2 используется в качестве

выхода сигналов 4÷20 мА и 1÷5 В соответственно.

7-7

TI 1B7C2-03R

Таблица 7.2.2

Шаг Команда S1 S2 S3 Объяснение

LD X2

LD K2

LD K4

⋅ X2

Считывание входа давления

Считывание коэффициента K2 = 142,6%

K4 = 14,4%

Компенсация по давлению a = K2 ⋅ X2 + K4

LD X5

LD K3

LD K5

K3 ⋅ X5

Считывание сигнала температуры

K3 = 87,2%

K5 = 47,7%

Компенсация по температуре b = K3 ⋅ X5 + K5

LD X1

SQT

ST Y2

a/b

Расчет компенсации по давлению/температуре

Считывание сигнала перепада давлений

5K5X3K

4K2X2K

С ⋅

+⋅

Вычисление скомпенсированного сигнала

Выходной скомпенсированный сигнал

BSC1

ST Y1

END

MV1

Исполнение базового управления

7-8

TI 1B7C2-03R

7.3 Меры предосторожности при программировании

В предыдущих разделах были описаны примеры программ, соответствующие каждому функциональному

блоку, а также комментарии к ним. Ниже добавляется описание необходимых мер предосторожности при

программировании.

(1) Исполнение функции с использованием модулей

Перед исполнением арифметических и других функций в арифметические регистры (S1÷S5) должны быть

загружены с использованием команды LD соответствующие коэффициенты и данные. Перечень про-

граммных функций приведен в Приложении 1. Этот перечень содержит коэффициенты и данные, которые

должны быть загружены в арифметические регистры.

(2) Вычисление зависящих от времени функций

В таких операциях как вычисления задержки первого порядка, времени чистого запаздывания (мертвого

времени), таймеров и т.д. для хранения их значений используются регистры. Как показано ниже, эти опе-

рации требуют специального внимания.

! При применении функций с адресами устройств не используйте один и тот же адрес устройства более

одного раза, за исключением линейно-сегментных функций (FX и GX). При включении функций с ад-

ресами устройств в подпрограммы убедитесь, что они не используются более одного раза.

" Вычислительная обработка должна производится в течение каждого периода сканирования. В против-

ном случае, если таймеры и др. устройства работают в каждом цикле с перерывами, то результаты вы-

числений различаются.

(3) Команды перехода

Команды GO и GIF можно использовать в любом шаге программы с назначенными именами меток. Одна-

ко если управление передается на некоторый шаг, предваряющий команды GO или GIF, существует риск

возникновения бесконечного цикла работы программы. Если загрузить и запустить в контроллере YS170

программу, которая заканчивается бесконечным циклом, произойдет сбой контроллера. Причину возник-

новения бесконечного цикла трудно обнаружить и поэтому следует принять за правило, что переход нуж-

но задавать в тот шаг программы, который расположен за командой перехода.

Команда GIF выполняет выбор ветви на основе данных 0/1 (например, используя выход DI), находящихся

в регистре S1. Убедитесь, что содержимое регистра S1 стирается и после выполнения команды условного

перехода данные регистров S2÷S5 перемещаются в регистры S1÷S4.

(4) Модуль управления

Каждый из модулей управления (BSC, CSC и SSC) может быть использован в программе только один раз.

Каждый модуль управления BSC1 и BSC2 может быть использован в одной программе.

7-9

TI 1B7C2-03R

(5) Пределы задания регистра вычислительного параметра (Pn)

Несмотря на то, что при установке времени данные, содержащиеся в регистре P, могут соответствовать

диапазону −800,0% ≤ Pn ≤ 800,0%, в качестве параметра Pn следует использовать только положительные

значения данных. Для исключения возможности случайного появления отрицательных значений использу-

ется следующая программа, приводящая отрицательные значения к нулю.

Команда S1 S2 S3 Объяснение

LD P1

LD K1

LLM

ST P1

0,0

Вычислительный параметр P1(0% > P1)

Предельное значение K1 = 0%

Ограничитель по нижнему пределу

См. ниже

При исполнении команды “STP1” нижнее предельное значение сохраняется в регистре P1, следовательно,

его можно отобразить на дисплее. Последующие вычисления выполняются с использованием нижнего

предельного значения, оставшегося в арифметическом регистре S1.

(6) Подключение к каналу связи

При установлении связи с DCS используются вычислительные параметры P1 и P2, а также выходы канала

связи Y4, Y5 и Y6. При организации передачи данных между равноправными узлами используются реги-

стры приема CX1÷CX16 и CI1÷CI64, а также регистры передачи CY1÷CY4 и CO1÷CO16.

(7) Распределение сигналов с учетом возможных сбоев контроллера

Контроллер YS170 обеспечивает отображение одного входного сигнала и предоставляет возможность

ручной настройки одного выходного сигнала даже в случае сбоя цифровой цепи (т.е., центрального про-

цессора).

При возникновении серьезных сбоев контроллера сигналы распределяются следующим образом (как пока-

зано на Рисунке 7.3.1).

Индикатор переменной процесса : Отображает входной сигнал X1

Сигнал регулируемого выхода (Y1) : Текущим выходом можно управлять на уровне ручного управления и

с использованием резервного ручного механизма.

Поэтому важные сигналы следует назначать для X1 и Y1.

Рисунок 7.3.1 Функция резервного управления

Контур ото-

бражения

управления

◎

Входной

сигнал (X1)

Текущий выход

(

)

При внештатном

состоянии

OFF (ВЫКЛ.)

Панель отображения управления

ON (ВКЛ.)

Контур резервного ручного управления

При нормальном состоянии

Контур управ-

ления от ЦП

7-10

TI 1B7C2-03R

7.4 Генерирование моделирующей программы

Помимо программной области, предназначенной для основной программы и подпрограмм, в контроллере

YS170 предусмотрена также программная область для 20 шагов (максимально) программы, используемой

в качестве моделирующей программы.

Например, при разработке модели процесса для некоторой производственной установки можно выполнить

моделирование системы управления этой установкой посредством составления программы для этой моде-

ли в предназначенной для моделирования программной области. Моделирующие программы создаются

таким же образом, что и подпрограммы, т.е. для описания “SUB (с именем метки)” следует использовать

имя метки @SIMPR. Однако в основной программе не требуется дескриптор “GOSUB @SIMPR”. Модели-

рующую программу можно исполнять только в режиме тестового прогона. В этой программе не исполь-

зуются команды перехода GO или GIF.

На Рисунке 7.4.1 приведен пример моделирующей программы.

Рисунок 7.4.1 Использование моделирующей программы

LD X1

1+TS

SQT

BSC1

ST Y1

END

LD Y1

LD P1

LD P2

LAG 1

ST Y2

RTN

Модель процесса

Программная

область

Подключение соединительных

ст

ойств к конт

олле

ру

YS170

(Выходная клемма

конт

олле

а YS170

)

Y1 Y2

Моделирующая про-

грамма (Не более 20

шагов)

[Пример программы]

Основная программа

и подпрограмма

(Входная клемма

конт

олле

а YS170

)

Программа S1 S2 S3

LD X1

SQT

BSC1

ST Y!

END

SUB @SIMPR

LD Y1

LD P1

∗

LD P2

LAG 1

ST Y2

RTN

MV1

P1 × Y1

()

1Y1P

e1 ××

−













()

1Y1P

e1 ××

−













P1 × Y1