Разработка регулятора температуры обратной воды калорифера
В процессе выполнения лабораторной работы был разработан небольшой проект регулятора температуры обратной воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха. В данном случае объектом управления является калорифер, с помощью которого обогревается помещение. Теплоносителем служит горячая вода, подаваемая в калорифер. Возмущающим воздействием является температура наружного воздуха… Читать ещё >
Разработка регулятора температуры обратной воды калорифера (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство науки и образования Украины Донбасская государственная машиностроительная академия Кафедра АПП Лабораторная работа № 1
Основы компьютерно-интегрированного управления Разработка регулятора 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 | |
T100 ohm Ni (3 wires) | От +7°С до +86°С | 1,9 | |||
Ход работы
В процессе выполнения лабораторной работы был разработан небольшой проект регулятора температуры обратной воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха. В данном случае объектом управления является калорифер, с помощью которого обогревается помещение. Теплоносителем служит горячая вода, подаваемая в калорифер. Возмущающим воздействием является температура наружного воздуха, поступающего в калорифер. Необходимо автоматически поддерживать заданную температуру воздуха в помещении в зависимости от температуры приточного воздуха с помощью автоматического регулятора. Структурная схема алгоритма регулятора температуры горячей воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха представлена на рисунке 1.
Рисунок 1- Структурная схема алгоритма регулятора температуры обратной воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха
Шаг1. Создание структуры проекта
Главный блок проекта алгоблок MC8-Controller представлен на рисунке 2.
Рисунок 2- Главный блок проекта алгоблок MC8-Controller
Совокупность блоков MC8 и MR8 представлена на рисунке 3.
Рисунок 3 — Блоки приборов MC8 и MR8
Шаг 2. Построение алгоритма работы контроллера MC8
После удаления неиспользуемых входов и выходов блок прибора примет такой вид приведенный ниже.
Рисунок 4 — Блок прибора MC8 после удаления избыточных деталей
Произведем настройку алгоритма работы котроллера МС8.
Рисунок 5 — Алгоритм работы контроллера MC8 (открытое окно блока прибора MC8)
Внутренняя функциональность блоков ОбрВода и НаружВоздух представлена на рис. 6.
Рисунок 6 — Комплексные ФБ «ОбрВода» и «НаружВоздух»
Шаг 3. Настройка алгоритма работы контроллера MC8
После того как алгоритм проекта построен, нужно ввести настроечные параметры в необходимые функциональные блоки.
Так, для компараторов верхнего уровня в комплексных блоках «Обр.вода» и «Наруж.возд.» значение верхнего предела установить равным 88 °C (открыть комплексный блок «Обр.вода» («Наруж.возд.») Properties блока UP CMP?? вкладка Parameters?? установить параметр Value переменной XUP в значение, равное 88. Можно проставить галочку в поле Constant, но тогда этот параметр нельзя будет ввести в какой-либо список и, соответственно, нельзя наблюдать/изменять из программы Console или SCADA-системы). Значение гистерезиса HYS на этой же вкладке установить, равным константе 33. ?
Аналогично, для компараторов нижнего уровня в комплексных блоках «Обр.вода» и «Наруж.возд.» значение нижнего предела установить равным +8°C и значение гистерезиса HYS — константе 33.
Постоянные времени фильтров установить, равными 1.8 сек. (открыть комплексный блок «Обр.вода» («Наруж.возд.») Properties блока FILTER?? вкладка Parameters?? установить параметр Value переменной TF в значение 1.8, можно поставить галочку в поле Constant, Units = sec). ?
Настроим блок задания температуры обратной воды от температуры наружного воздуха PLAN. Для этого нужно ввести точки 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. Построение алгоритма работы модуля релейного MR8
По аналогии с изменением изображения модуля MC8 изменим изображение блока релейного модуля MR8 для большей наглядности. В результате алгоблок модуля релейного MR8 примет следующий вид (рис.7).
Рисунок 7 — Блок прибора MR8 после удаления избыточных деталей
Модуль MR8 применяется здесь в качестве обыкновенного усилителя входных сигналов для их подачи непосредственно на КЗР. Входы модуля DI[1] и DI[2] нужно передать без изменения на выходы DO[1] и DO[2], соответственно. Для этого между входами и выходами вставлены простейшие ФБ цифровых уставок SET B (рис.8).
Рисунок 8 — Алгоритмический блок модуля релейного MR8.
Шаг 5. Создание списков переменных для их отображения в программе console и/или scada-системе
Введем основные переменные нашего проекта в списки. Тогда эти списки, как и переменные, сгруппированные в них, можно просмотреть при помощи программы Console. При использовании SCADA-системы списки и переменные можно также просмотреть на технологической мнемосхеме проекта (возможно, по сети Internet или Intranet).
Для этого проделаем следующие шаги:
Создадим два списка: «Температуры» и «PID-регулятор».
Нажать правой кнопкой мыши на блоке контроллера MC8?? Properties ??Lists;
Добавить списки «Температуры» [Add (Ctrl+A) ??Name: Температуры, Comment: Температуры наруж. воздуха и 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 комплексный ФБ «Обр.вода». Выделить ФБ FILTER.
o Properties?? Parameters ??Для выхода Y этого ФБ заполнить поля (Name: Tbackwater, List: Температуры, Precision: 1, Units: °C);
??Аналогичные действия 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 «Heating Schedule».
??Правая кнопка мыши на ФБ «PLAN».
o Properties?? Parameters ??Для входа X заполнить поля (Name: Tair, List: Heating Shedule, Precision: 1, Units: °C));
o Properties?? Parameters ??Для выхода Y заполнить поля (Name: Twater, List: Heating Shedule, Precision: 1, Units: °C));
o Properties?? Parameters ??Для входа X1 заполнить поля (Name: X1, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: -26));
o Properties?? Parameters ??Для входа X2 заполнить поля (Name: X2, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 8));
o Properties?? Parameters ??Для входа X0 заполнить поля (Name: X0, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 4));
o Properties?? Parameters ??Для входа Y1 заполнить поля (Name: Y1, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 84));
o Properties?? Parameters ??Для входа Y2 заполнить поля (Name: Y2, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 37));
o Properties?? Parameters ??Для входа Y0 заполнить поля (Name: Y0, List: Heating Shedule, Precision: 0, Units: °C, Value: 5)).
Все параметры ФБ PLAN введены в список «Heating Schedule» и все входные параметры этого ФБ могут быть изменены или из программы Console или из SCADA-системы.
Составить список «PID-регулятор».
??Правая кнопка мыши на 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 мыши на ФБ «PID P».
o Properties?? Parameters ??Для переменной X заполнить поля (Name: Terr, List: PID-регулятор, Precision: 1, Units: °C);
o Properties?? Parameters ??Для переменной Z1 заполнить поля (Name: PIDP_Z1, List: PID-регулятор);
o Properties?? Parameters ??Для переменной Z2 заполнить поля (Name: PIDP_Z2, List: PID-регулятор);
o Properties?? Parameters ??Для переменной MANUAL заполнить поля (Name: PIDP_A/M, List: PID-регулятор);
o Properties?? Parameters ??Для переменной DZONE заполнить поля (Name: DeadZone, List: PID-регулятор, Precision: 1, Units: °C);
o Properties?? Parameters ??Для переменной KP заполнить поля (Name: KP, List: PID-регулятор, Precision: 1, Value: 1);
o Properties?? Parameters ??Для переменной TI заполнить поля (Name: TI, List: PID-регулятор, Precision: 1, Units: sec, Value: 1);
o Properties?? Parameters ??Для переменной D заполнить поля (Name: D, List: PID-регулятор, Precision: 1, Units: sec, Value: 0);
o Properties?? Parameters ??Для переменной B заполнить поля (Name: B, List: PID-регулятор, Value: 0).
Далее определим параметры, входящие в дополнительный встроенный список «ALARMS» (в список могут входить только булевы переменные).
??Открыть комплексный ФБ «Обр.вода».
o В ФБ OR: Properties?? Parameters ??Для выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле «Alarms List» и ввести название переменной «Tbw_is_out_of_range» (в поле ниже введенной галочки).
??Открыть комплексный ФБ «Наруж.воздух».
o В ФБ OR: Properties?? Parameters ??Для выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле «Alarms List» и ввести название переменной «Tair_is_out_of_range» (в поле ниже введенной галочки).
??Открыть алгоблок модуля MC8.
o В ФБ OR: Properties?? Parameters ??Для выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле «Alarms List» и ввести название переменной «Temperature_Alarm» (в поле ниже введенной галочки).
Аналогично, определим параметры, входящие в дополнительный встроенный список «SItePlayer List».
??Открыть алгоблок модуля MC8.
o В ФБ OR: Properties?? Parameters ??Для выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле SitePlayer List и ввести название переменной «Temperature_Alarm» (в поле ниже введенной галочки).
??Открыть комплексный ФБ «Обр.вода».
o В ФБ OR: Properties?? Parameters ??Для выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле SitePlayer List и ввести название переменной «Tbw_is_out_of_range» (в поле ниже введенной галочки).
??Открыть комплексный ФБ «Наруж.воздух».
o В ФБ OR: Properties?? Parameters ??Для выхода Z ФБ OR проставить галочку в поле SitePlayer List и ввести название переменной «Tair_is_out_of_range» (в поле ниже введенной галочки).
??Открыть комплексный ФБ «Обр.вода». Выделить ФБ FILTER.
o Properties?? Parameters ??Для выхода Y этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayer List. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name, т. е. Tbackwater;
??Аналогичные действия проделаем в комплексном ФБ «Наруж.воздух» для ФБ FILTER.
o Properties?? Parameters ??Для выхода Y этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayer List. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name, т. е. Tair;
??Правая кнопка мыши на ФБ «PLAN».
o Properties?? Parameters ??Для выхода Y этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayer List. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name, т. е. Twater;
??Правая кнопка мыши на ФБ «PID P».
o Properties?? Parameters ??Для переменной X этого ФБ проставить галочку в поле SitePlayer List. 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 SitePlayer List. 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 SitePlayer List. 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 SitePlayer List. По умолчанию в это поле автоматически занесутся данные из поля Name, т. е. PIDP_A/M.
Шаг 6. Сопоставление входам и выходам функциональных блоков приборов физических входов и выходов этих приборов
Рисунок 9 — Окно I/O Connections модуля MC8 в примере проекта
Шаг 7. Создание «виртуальных» межприборных соединений
Соединим цифровые выходы DO[1] и DO[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 только соединения, реализуемые программно («виртуальные» межблочные связи).
Вывод
В ходе выполнения лабораторной работы № 1 получил навыки работы в ИС программирования КОНГРАФ и самостоятельно разработал небольшой проект регулятора температуры обратной воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха.