Разработка регулятора температуры обратной воды калорифера

Министерствонауки и образования Украины
Донбасскаягосударственная машиностроительная академия
Кафедра АПП
Лабораторнаяработа №1
Основыкомпьютерно-интегрированного управления
Разработкарегулятора температуры обратной воды калорифера
Краматорск

Создание первого проекта
 
Цель работы:получение студентами навыков работы в ИС программирования КОНГРАФ.№ п/п Датчик температуры
Диапазон
регулирования
температур
Постоянная
Времени, сек
Гистерезис,
°С 9 T100 ohm Ni (3 wires) От +7°С до +86°С 1,9 34
Ход работы
В процессе выполнения лабораторнойработы был разработан небольшой проект регулятора температуры обратной водыкалорифера в зависимости от температуры наружного воздуха. В данном случаеобъектом управления является калорифер, с помощью которого обогреваетсяпомещение. Теплоносителем служит горячая вода, подаваемая в калорифер.Возмущающим воздействием является температура наружного воздуха, поступающего вкалорифер. Необходимо автоматически поддерживать заданную температуру воздуха впомещении в зависимости от температуры приточного воздуха с помощьюавтоматического регулятора. Структурная схема алгоритма регулятора температурыгорячей воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха представленана рисунке 1.
/>
Рисунок1- Структурная схема алгоритма регулятора температуры обратной воды калориферав зависимости от температуры наружного воздуха

Шаг1. Созданиеструктуры проекта
Главный блок проекта алгоблокMC8-Controller представлен на рисунке 2.
/>
Рисунок2- Главный блок проекта алгоблок MC8-Controller
Совокупностьблоков MC8 и MR8 представлена на рисунке 3.
/>
Рисунок3 — Блоки приборов MC8 и MR8
Шаг2. Построение алгоритма работы контроллера MC8
Послеудаления неиспользуемых входов и выходов блок прибора примет такой видприведенный ниже.
/>
Рисунок4 — Блок прибора MC8 после удаления избыточных деталей
Произведемнастройку алгоритма работы котроллера МС8.
/>
Рисунок5 — Алгоритм работы контроллера MC8 (открытое окно блока прибора MC8)
Внутренняя функциональность блоковОбрВода и НаружВоздух представлена на рис.6.

/>
Рисунок6 — Комплексные ФБ “ОбрВода” и “НаружВоздух”
Шаг 3. Настройкаалгоритма работы контроллера MC8
После того как алгоритм проектапостроен, нужно ввести настроечные параметры в необходимые функциональныеблоки.
Так, для компараторов верхнегоуровня в комплексных блоках “Обр.вода” и “Наруж.возд.” значение верхнегопредела установить равным 88°C (открыть комплексный блок “Обр.вода”(“Наруж.возд.”) Properties блока UP CMP вкладка Parameters установитьпараметр Value переменной XUP в значение, равное 88. Можно проставить галочку вполе Constant, но тогда этот параметр нельзя будет ввести в какой-либосписок и, соответственно, нельзя наблюдать/изменять из программы Console илиSCADA-системы). Значение гистерезиса HYS на этой же вкладке установить, равнымконстанте 33. 
Аналогично, для компараторовнижнего уровня в комплексных блоках “Обр.вода” и “Наруж.возд.” значение нижнегопредела установить равным +8°C и значение гистерезиса HYS — константе 33.
Постоянные времени фильтровустановить, равными 1.8 сек. (открыть комплексный блок “Обр.вода”(“Наруж.возд.”) Properties блока FILTER вкладка Parameters установитьпараметр Value переменной TF в значение 1.8, можно поставить галочку в полеConstant, Units = sec). 
Настроим блок задания температурыобратной воды от температуры наружного воздуха PLAN. Для этого нужно ввеститочки графика: температуре X1 = -26°C соответствует Y1 = 84°C, температуре X2 = 8°C соответствует Y2 = 37°C, а при температуре X0 = 4°C величина излома графика Y0 = 5°C.
 
Шаг 4. Построениеалгоритма работы модуля релейного MR8
По аналогии с изменениемизображения модуля MC8 изменим изображение блока релейного модуля MR8 длябольшей наглядности. В результате алгоблок модуля релейного MR8 приметследующий вид (рис.7).
/>
Рисунок7 — Блок прибора MR8 после удаления избыточных деталей
Модуль MR8 применяется здесь вкачестве обыкновенного усилителя входных сигналов для их подачи непосредственнона КЗР. Входы модуля DI[1] и DI[2] нужно передать без изменения навыходы DO[1] и DO[2], соответственно. Для этого между входами и выходамивставлены простейшие ФБ цифровых уставок SET B (рис.8).

/>
Рисунок8 — Алгоритмический блок модуля релейного MR8.
Шаг 5. Создание списковпеременных для их отображения в программе console и/или scada-системе
Введем основные переменные нашегопроекта в списки. Тогда эти списки, как и переменные, сгруппированные в них,можно просмотреть при помощи программы Console. При использовании SCADA-системысписки и переменные можно также просмотреть на технологической мнемосхемепроекта (возможно, по сети Internet или Intranet).
Для этого проделаем следующие шаги:
Создадим два списка: “Температуры”и “PID-регулятор”.
Нажать правой кнопкой мыши на блокеконтроллера MC8 Properties Lists;
Добавить списки “Температуры” [Add(Ctrl+A) Name: Температуры, Comment: Температуры наруж.воздухаи обр.воды], “Heating Schedule” [Add (Ctrl+A) Name:Heating Schedule, Comment: Планировщик темп. воды в зависимости от темп. наруж.воздуха] и “PID-регулятор” [Add (Ctrl+A) Name:PID-регулятор, Comment: Параметры ПИД-регулирования].
Составить список “Температуры”.
Открыть комплексныйФБ “Обр.вода”. Выделить ФБ FILTER.
o Properties ParametersДля выхода Y этого ФБ заполнить поля (Name: Tbackwater, List:Температуры, Precision: 1, Units: °C);
Аналогичныедействия проделаем в комплексном ФБ “Наруж.воздух” для ФБ FILTER.
o Properties ParametersДля выхода Y этого ФБ заполнить поля (Name: Tair, List:Температуры, Precision: 1, Units: °C).
Составить список “HeatingSchedule”.
Правая кнопка мышина ФБ “PLAN”.
o Properties ParametersДлявходаX заполнитьполя(Name: Tair, List: Heating Shedule, Precision: 1, Units: °C));
o Properties ParametersДлявыходаY заполнитьполя(Name: Twater, List: Heating Shedule, Precision: 1, Units: °C));
o Properties ParametersДлявходаX1 заполнитьполя(Name: X1, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: -26));
o Properties ParametersДлявходаX2 заполнитьполя(Name: X2, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 8));
o Properties ParametersДлявходаX0 заполнитьполя(Name: X0, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 4));
o Properties ParametersДлявходаY1 заполнитьполя(Name: Y1, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 84));
o Properties ParametersДлявходаY2 заполнитьполя(Name: Y2, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 37));
o Properties ParametersДлявходаY0 заполнитьполя(Name: Y0, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 5)).
Все параметры ФБ PLAN введены всписок “Heating Schedule” и все входные параметры этого ФБ могут бытьизменены или из программы Console или из SCADA-системы.
Составить список “PID-регулятор”.
Правая кнопка мышина ФБ “DIFF”.
o Properties ParametersДля переменной X1 (Subtrahend) заполнить поля (Name:Tfb.backwater, List: PID-регулятор, Precision: 1, Units: °C);
o Properties ParametersДля переменной X2 (Subtracter) заполнить поля (Name:Tset.backwater, List: PID-регулятор, Precision: 1, Units: °C).
Правая кнопка мышина ФБ “PID P”.
o Properties ParametersДляпеременнойX заполнитьполя(Name: Terr, List: PID-регулятор,Precision: 1, Units: °C);
o Properties ParametersДляпеременнойZ1 заполнитьполя(Name: PIDP_Z1, List: PID-регулятор);
o Properties ParametersДляпеременнойZ2 заполнитьполя(Name: PIDP_Z2, List: PID-регулятор);
o Properties ParametersДляпеременнойMANUAL заполнитьполя(Name: PIDP_A/M, List: PID-регулятор);
o Properties ParametersДляпеременнойDZONE заполнитьполя(Name: DeadZone, List: PID-регулятор,Precision: 1, Units: °C);
o Properties ParametersДляпеременнойKP заполнитьполя(Name: KP, List: PID-регулятор,Precision: 1, Value: 1);
o Properties ParametersДляпеременнойTI заполнитьполя(Name: TI, List: PID-регулятор,Precision: 1, Units: sec, Value: 1);
o Properties ParametersДляпеременнойD заполнитьполя(Name: D, List: PID-регулятор,Precision: 1, Units: sec, Value: 0);
o Properties ParametersДляпеременнойB заполнитьполя(Name: B, List: PID-регулятор,Value: 0).
Далее определим параметры, входящиев дополнительный встроенный список “ALARMS” (в список могут входитьтолько булевы переменные).
Открыть комплексныйФБ “Обр.вода”.
o В ФБ OR: Properties ParametersДля выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле “AlarmsList” и ввести название переменной “Tbw_is_out_of_range” (в поле ниже введеннойгалочки).
Открыть комплексныйФБ “Наруж.воздух”.
o В ФБ OR: Properties ParametersДля выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле “AlarmsList” и ввести название переменной “Tair_is_out_of_range” (в поле нижевведенной галочки).
Открыть алгоблокмодуля MC8.
o В ФБ OR: Properties ParametersДля выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле “AlarmsList” и ввести название переменной “Temperature_Alarm” (в поле ниже введеннойгалочки).
Аналогично, определим параметры,входящие в дополнительный встроенный список “SItePlayer List”.
Открыть алгоблокмодуля MC8.
o В ФБ OR: Properties ParametersДля выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле SitePlayerList и ввести название переменной “Temperature_Alarm” (в поле нижевведенной галочки).
Открыть комплексныйФБ “Обр.вода”.
o В ФБ OR: Properties ParametersДля выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле SitePlayerList и ввести название переменной “Tbw_is_out_of_range” (в поле нижевведенной галочки).
Открыть комплексныйФБ “Наруж.воздух”.
o В ФБ OR: Properties ParametersДля выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле SitePlayerList и ввести название переменной “Tair_is_out_of_range” (в поле нижевведенной галочки).
Открыть комплексныйФБ “Обр.вода”. Выделить ФБ FILTER.
o Properties ParametersДля выхода Y этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. Tbackwater;
Аналогичныедействия проделаем в комплексном ФБ “Наруж.воздух” для ФБ FILTER.
o Properties ParametersДля выхода Y этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. Tair;
Правая кнопка мышина ФБ “PLAN”.
o Properties ParametersДля выхода Y этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. Twater;
Правая кнопка мышина ФБ “PID P”.
o Properties ParametersДля переменной X этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. Terr;
o Properties ParametersДля переменной Z1 этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. PIDP_Z1;
o Properties ParametersДля переменной Z2 этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. PIDP_Z2;
o Properties ParametersДля переменной MANUAL этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayerList. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name,т.е. PIDP_A/M.
Шаг 6. Сопоставлениевходам и выходам функциональных блоков приборов физических входов и выходовэтих приборов
/>
Рисунок9 — Окно I/O Connections модуля MC8 в примере проекта
Шаг 7. Создание“виртуальных” межприборных соединений
Соединим цифровые выходы DO[1] иDO[2] контроллера MC8 с цифровыми входами DI[1] и DI[2] модуля MR8. Это будет“виртуальное” соединение выводов приборов (реализуемое по сети RS-485),поскольку выводы блоков приборов не соединены физически (проводниками).Физические межблочные соединения не отображаются в ИС, отображаются толькосоединения, реализуемые программно (“виртуальные” межблочные связи).

Вывод
В ходе выполнения лабораторнойработы №1 получил навыки работы в ИС программирования КОНГРАФ и самостоятельноразработал небольшой проект регулятора температуры обратной воды калорифера взависимости от температуры наружного воздуха.