Рисунок 1.6 - Программируемый логический контроллер ControlLogix
Рассмотрим структуру программируемого логического контроллера. Основой контроллера являются два взаимодействующих 32-хразрядных процессора: процессор логики и процессор задней шины. Процессор логики выполняет приложение и управляет процессом обмена сообщениями. Процессор задней шины общается с устройствами ввода/вывода, посылая и передавая данные по задней шине. Процессор задней шины работает независимо от процессора логики, то есть вся информация ввода/вывода передается асинхронно к исполняемой программе. Контроллер имеет память программ и память данных. Память пользователя имеет объем от 750 Кбайт до 8Мбайт. На рисунке 1.7 представлена структура программируемого логического контроллера ControlLogix.
Рисунок 1.7 - Структура программируемого логического контроллера ControlLogix
Для организации работы автоматизированной системы автономного водоснабжения сконфигурирована сеть, представленная на рисунке 1.8:
Рисунок 1.8 - Конфигурация сети автоматизированной системы управления автономным водоснабжением.
Сеть состоит из трех шасси. Шасси №1 состоит из следующих модулей:
· Модуль ControlNet.
· Три дискретных модуля ввода постоянного тока с шестнадцатью диагностическими входами.
· Два аналоговых модуля ввода с шестью изолированными входами.
· Дискретный релейный модуль вывода с шестнадцатью индивидуально изолированными выходами.
Данное шасси обеспечивает работу системы водяных скважин и промежуточной емкости. Шасси №2 состоит из следующих модулей:
· Процессор ControlLogix5550.
· Модуль EtherNet.
· Дискретный модуль ввода переменного тока с шестнадцатью индивидуально изолированными входами.
· Три дискретных релейных модуля вывода с шестнадцатью индивидуально изолированными выходами.
· Аналоговый модуль вывода с четырьмя выходами по напряжению или по току.
Данное шасси обеспечивает работу блочной установки подготовки воды. К шасси №2 подключен HMI, на котором установлен разработанный программный интерфейс, обеспечивающий работу оператора с автоматизированной системой управления автономным водоснабжением. Шасси №2 связано с HMI посредством модуля EtherNet, установленного в данном шасси. HMI - это специализированные операторские панели. Выполняя функции миникомпьютера, такие панели устанавливаются непосредственно на рабочем месте и позволяют оперативно реагировать на системные запросы и осуществлять контроль, программирование и перепрограммирование системы. Шасси №3 состоит из следующих модулей:
Данное шасси обеспечивает работу исполнительных устройств резервуаров питьевой воды. Стоит отметить, что автоматизированная система построена на базе одного процессора ControlLogix5550. ПЛК связан по средствам сети с шасси, содержащими модули ввода/вывода. Подобная конфигурация сети обеспечивает высокую производительность и облегчает изменение системы в будущем. Сеть, обеспечивающая связь шасси, организована в соответствии с технологией ControlNet.
Сеть ControlNet - быстродействующая детерминированная сеть, используемая для передачи информации, критичной ко времени. В то же самое время сеть используется для передачи некритичных ко времени сообщений, не мешая передаче критичной информации. По сети осуществляется управление в реальном времени и передача и информации между одноранговыми абонентами сети. Эта высокоскоростная связь между контроллерами и устройствами ввода-вывода может комбинироваться с существующими сетями Remote I/O и Data Highway Plus. Ряд устройств может быть подключён к сети ControlNet, включая персональные компьютеры, контроллеры, операторский интерфейс, привода, а также другие устройства с поддержкой ControlNet.
Сеть ControlNet основана на новейших решениях в области открытых сетевых технологий - модели производитель/потребитель. Модель производитель/потребитель позволяет всем узлам сети одновременно получать одинаковые данные от одного источника. В конечном счете, модель обеспечивает: большую производительность и повышенную эффективность системы, т.к. данные формируются только один раз независимо от количества потребителей, и точную синхронизацию, т.к. данные принимаются каждым узлом в одно и то же время.
Возможности традиционных сетей не могут удовлетворить постоянно растущие потребности в большей производительности и высоких эксплуатационных характеристиках системы при обеспечении повторяющейся и предсказуемой связи между устройствами. Простое увеличение скорости передачи данных и повышение эффективность протокола уже недостаточны. Эффективность сети определяется основной технологией, с помощью которой сеть управляет связью между подсоединенными устройствами. Преимущества сети, основанной на модели производитель/потребитель:
· Возросшая эффективность: источник посылает данные один раз и многочисленные узлы могут одновременно получить данные. Данные идентифицируются своим содержимым.
· Точная синхронизация: большее количество устройств может быть добавлено к сети без необходимости увеличения сетевого трафика и данные прибывают на все узлы в одно и то же время.
Обмен информацией по сети ControlNet. Самая важная функция ControlNet передавать критичную ко времени управляющую информацию (например, состояние ввода/вывода и блокировки управления). Одновременно передаётся и другая информация (например, не критичные ко времени сообщения, такие как загрузка и выгрузка программ), но она не смешивается с критичными ко времени сообщениями благодаря уникальному слоёному временному алгоритму ControlNet. По локальной сети ControlNet информация передаётся между двумя узлами путём установления логического соединения.
1.4 Разработка алгоритма управления системой
На этапе анализа был выявлен недостаток алгоритма управления системой водоснабжения, связанный с отсутствием возможности управления подсистемой ультрафиолетовой обработки воды. Рассмотрим существующий алгоритм автоматизированной системы управления автономным водоснабжением. Алгоритм реализован следующим образом: существует главная программа, из которой происходит вызов подпрограмм подсистем. Определим назначение данных подпрограмм.
В подпрограмме «P_MOTOR» реализована логика управления насосами водяных скважин. В этой программе реализован алгоритм «основной/запасной», обеспечивающий взаимозаменяемую работу насосов водяных скважин 40-PU-H004 и 40-PU-H005. Реализовано управление насосом водяных скважин 40-PU-H003 в ручном режиме. Помимо этого, программа реализует обработку аварийных сигналов реле низкого уровня, реле низкого и высокого давления, расходомеров, передавая их в подпрограмму «Alarms», а также, подсчитывает наработку насосов водяных скважин.
Подпрограмма «Alarms» обеспечивает обработку и вывод на SCADA - систему аварийных сигналов и сообщений блочной установки подготовки питьевой воды. К данным сигналам относятся аварийные сигналы клапанов, сигналы уровнемеров, расходомеров, датчиков давления. При наличии данных аварийных сигналов происходит подача общего аварийного сигнала системы.
Подпрограмма «Brine_System» реализует логику управления подсистемой подачи соли и подготовки рассола для обеспечения регенерации умягчителей, т.е. управляет клапанами данной подсистемы и обрабатывает аварийные сигналы реле низкого и высокого уровней в резервуаре хранения соли и в резервуаре подготовки рассола, передавая их в подпрограмму «Alarms».
Подпрограмма «Chlorine_System» отвечает за управление насосами подачи хлора 42-CIP-41, 42-CIP-42, 42-CIP-43, а также обрабатывает аварийные сигналы реле низкого и высокого уровней в резервуаре хранения хлора, передавая их в подпрограмму «Alarms».
Подпрограмма «Train_A» и подпрограмма «Train_B» реализуют алгоритм работы двух линий очистки воды, а именно: управление режимом работы линии, управление клапанами в автоматическом и ручном режимах, обработку аналоговых сигналов датчиков давления, расходомеров. Данные подпрограммы работают раздельно, что обеспечивает параллельную независимую работу линий очистки воды.
Подпрограмма «P_Regulator» обеспечивает управление бесступенчатых клапанов на входах резервуаров питьевой воды, реализует ПИД-регулятор, поддерживающий уровень в резервуарах питьевой воды на заданном уровне посредством управления клапанами, а также, обрабатывает аварийные сигналы реле низкого уровня резервуаров питьевой воды. Данные сигналы передаются в подпрограмму «Alarms».
Таким образом, можно отметить, что в указанном алгоритме отсутствует подпрограмма управления ультрафиолетовой дезинфекционной установкой. Существующий общий алгоритм управления системой водоснабжения представлен на рисунке 1.9.
Рисунок 1.9 - Существующий алгоритм управления системой водоснабжения
В соответствии с поставленной задачей необходимо обеспечить управление подсистемой управления ультрафиолетовой дезинфекционной установкой, т.е. обеспечить управление как в ручном, так и автоматическом режиме. На рисунке 1.10 представлен общий алгоритм управления системой водоснабжения, включающий подпрограмму управления ультрафиолетовой дезинфекционной установкой.
Рисунок 1.10 - Доработанный алгоритм управления системой водоснабжения
Рассмотрим алгоритм управления ультрафиолетовой дезинфекционной установкой. Данный алгоритм представлен на рисунке 1.11.
Рисунок 1.11 - Алгоритм управления ультрафиолетовой дезинфекционной установки
Данный алгоритм обеспечивает управление ультрафиолетовой дезинфекционной установкой в двух режимах: автоматическом и ручном. Оператор переводит установку в автоматический или ручной режим посредством разработанного программного интерфейса. При переводе оператором управления в автоматический режим, программируемый логический контроллер анализирует информацию с расходомера на выходе блочной установки подготовки воды FS7743 и, при наличии, потока воды, включает установку. При отсутствии выходного потока программируемый логический контроллер отключает установку. В случае неисправности расходомера, а также, по требованию оператора система управления может быть переведена в ручной режим. В данном режиме управление установкой обеспечивается посредством разработанного программного интерфейса автоматизированной системы управления автономным водоснабжением. Программная реализация алгоритма представлена в следующем пункте.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
