ПРИМЕР РАЗРАБОТКИ АИУС В SCADA-СИСТЕМЕ TRACE MODE

УЧЕБНЫЙ ТРЕНАЖЕРНЫЙ СТЕНД «ДВУХУРОВНЕВАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ НАГРЕВА КАМЕРЫ»

В ИТА ЮФУ (г. Таганрог) на кафедре систем автоматического управления ИРТСиУ группой студентов и техников под руководством профессора Т. А. Пьявченко разработан учебный тренажерный стенд (рис. 7.1), предназначенный для получения навыков в проектировании, исследовании и эксплуатации АИУС с использованием SCADA-системы.

Рис. 7.1

Объектом управления служит замкнутая камера, температура и влажность в которой изменяются в зависимости от вида помещенного в нее предмета (рис. 7.1), например влажную губку.

ТРЕБОВАНИЯ К КОМПЛЕКСУ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СТЕНДА

Порядок выбора технических средств, необходимых для реализации АИУС, рассмотрим на примере данного учебного стенда. Исходными данными к выбору комплекса технических средств являются требования, сформулированные в техническом задании на разработку АИУС. Различают требования:

  • по техническим характеристикам, среди которых можно выделить требования к точности и быстродействию применяемых устройств;
  • по эксплуатационным характеристикам, главным из которых является требование по надежности;
  • по технико экономическим характеристикам, обусловливающим требования по стоимости.

При разработке АИУС учебного стенда требуется обеспечить:

  • • управление температурой в замкнутом объеме с точностью ±0,5°С в диапазоне изменения (18-60)°С. Время выхода на заданную температуру в камере не более 30 мин;
  • • контроль влажности в этом объеме с точностью ±3% в диапазоне (20-80)%;
  • • связь с управляющим персональным компьютером через ОРС сервер;
  • • передачу информации между блоками структурной схемы с применением интерфейса RS-485.

Так как стенд будет эксплуатироваться в лаборатории, то, учитывая требования по точности, быстродействию и стоимости, в качестве аналогового датчика выбрано термосопротивление марки ТСМТ-301-50м-ВЗ-5-20. Для контроля влажности и давления в камере использован универсальный цифровой датчик NL-1HTS со следующими характеристиками:

  • • погрешность по температуре ±0,5°С;
  • • диапазон измерения температуры -50...+100°С;
  • • погрешность по влажности ±2,5%;
  • • диапазон измерения влажности 0-100%;
  • • погрешность по давлению ±1,5%;
  • • диапазон измерения давления 80-860 мм рт. ст;
  • • напряжение питания 9-12 В;
  • • дискретность измерения 0,5°С;
  • • период измерения 25 мс.

Применение 16-разрядного модуля ввода-вывода NL-4RTD, обладающего возможностью обмена данными с помощью интерфейса RS-485, позволило на нижнем уровне АИУС решить задачи ввода/вывода сигналов, поколь- ку он имеет четыре аналоговых, изолированных друг от друга входа, три дискретных выхода. В указанный модуль встроены алгоритмы ПИД и релейного законов управления, что обеспечило регулирование температуры в камере.

При использовании аналогового входа модуля NL-4RTD рекомендуется брать датчик в виде термосопротивления ТСМ (типоразмер см. на стенде) с диапазоном измерения -50...+100°С и точностью ±0,1%, что соответствует значению абсолютной погрешности ±0,15°С, т. е. выше, чем у датчика NL-1HTS. Разницу в погрешностях указанных датчиков можно наблюдать в Nlopc по соответствующим тегам: VinO — аналогового и sensor 0 — канала измерения температуры цифрового датчиков.

Верхний уровень двухуровневой АИУС представлен управляющим персональным компьютером (УПК), в который загружена SCADA-система Trace Mode 6 (6-й версии) для организации автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера, в роли которого выступает исследователь: студент, аспирант, инженер и т. д. Применение SCADA системы позволяет выполнить управление объектом в режиме реального времени, создать графический интерфейс, тренды различных параметров, архивирование данных и отчет тревог при аварийных и предаварий- ных ситуациях.

Выбранные модули поддерживают технологию ОРС и промышленный протокол ModbusRTU, при помощи которых осуществляется обмен информацией с УПК. Модуль NL-232C является преобразователем интерфейса RS-232 в RS-422 и в RS-485, предназначен для обмена информацией между компьютером и промышленными модулями, поэтому он использован для связи верхнего и нижнего уровней АИУС. Структурная схема стенда показана на рисунке 7.2.

В качестве исполнительных блоков в стенде используются нагреватель и охладитель. Нагреватель представляет собой набор керамических резисторов большой мощности (рис. 7.3). Питанием нагревателя управляет реле (рис. 7.2) марки TRD-12VDC-FB-CL, обмотка которого подключается к выходу ШИП (DoutO) модуля ввода-вывода NL-4RTD.

В предлагаемых ниже лабораторных работах выполняется поэтапное проектирование АИУС с применением

Рис. 7.2

Рис. 7.3

SCADA-системы Trace Mode 6. В этой версии, как уже было отмечено, значительно расширены возможности авто- построения, что существенно упрощает проектирование по сравнению с Trace Mode 5.

Проектирование АИУС на учебном стенде с помощью SCADA-системы Trace Mode 6 включает следующие этапы:

  • 1) создание ОРС-сервера для связи аппаратных модулей с каналами узлов проекта в SCADA системе;
  • 2) создание проекта АИУС в SCADA-системе:
    • а) запуск SCADA-системы Trace Mode 6;
    • б) создание шаблона экранов, шаблона программ, узла АРМ, базы каналов, источниковприемников;
    • в) организация взаимодействия компонентов проекта в SCADA-системе;
  • 3) запуск проекта;
  • 4) экспериментальные исследования на созданном проекте АИУС.

Перейдем к рассмотрению этапов проектирования двухуровневой АИУС процессом нагрева камеры.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >