Prostředky automatického řízení Úloha č.5 Zapojení PLC do hvězdy

Transkript

1 VŠB-TU OSTRAVA 2005/2006 Prostředky automatického řízení Úloha č.5 Zapojení PLC do hvězdy Jiří Gürtler SN 7

2 Zadání:. Seznamte se s laboratorní úlohou využívající PLC k reálnému řízení a aplikaci systému Control Web 2000, určené k monitorování a modifikaci parametrů řízení jednotlivých PLC. 2. Ověřte funkčnost modulu vizualizace pro teplovzdušný model (ovládaní, řízení ), naměřená data okomentujte. 3. Zhodnoťte výsledky měření. Schéma zapojení: Aplikace systému Control Web 2000 s dílčím HTTP serverem Řízení robotu Technologie Hlavní HTTP server (zde je odkaz na dílčí HTTP server) RS 232/RS 485 PLC - TSX Micro Řízení teplovzdušné soustavy Technologie 2 RS 232/RS 485 PLC - TSX Premium Síť LAN (TCP/IP) Obr. Schéma propojení technických prostředků distribuovaného pracoviště Reálnou úlohou určenou pro řízení je model teplovzdušné soustavy. Řízení je realizováno pomocí PLC, ten realizuje řízení na nejnižší úrovni. PLC je podřízen SCADA/HMI systému, ze kterého bude dostávat příkazy a parametry pro regulaci. Zapojení modelu je na obr. 4. Stávající model teplovzdušného obvodu je tvořen žárovkou napájenou z řiditelného zdroje napětí (vytváří tepelný a světelný zdroj), jež je umístěná v krytém tunelu, kterým je profukován vzduch pomocí ventilátoru (ten je rovněž napájen pomocí řiditelného zdroje napětí). V tunelu je umístěno několik snímačů: Tři snímače teploty (termistor T3 měřící teplotu baňky žárovky, T2 - teplota vzduchu v bezprostřední blízkosti baňky žárovky, T - teplota vzduchu v zadní části tunelu). Fotodetektor (fotorezistor FR měřící jas žárovky). Termoanemometr (je tvořen dvěma termistory, první je umístěn v tunelu a měří rychlost proudění vzduchu - TA, druhý referenční termistor RT není proudem vzduchu ovlivňován). Objemový vrtulkový průtokoměr (VP - měřicí vrtulka s připojeným snímačem otáček resp. snímačem frekvence pulsů). Pro řízení modelu je použit PLC TSX Premium s procesorem TSX 570, analogovými I/O moduly TSX ASY 40 (4 vstupy) a TSX AEY 800 (8 výstupů). Tyto signály jsou přes elektronické obvody připojeny k modelu : 3 výstupy v PLC pro žárovku, hlavní ventilátor a boční ventilátor, 6 vstupy v PLC pro 3 termistory, anemometr, průtokoměr a snímač jasu. Vlastní regulace je prováděná v PLC, které je k PC připojeno přes terminálový port po sériové lince RS 485/ RS 232, komunikace probíhá v ASCII módu. Schéma zapojení viz. obr. 4.

3 Ovládání je realizováno aplikací v CW, která obsahuje tyto okna: Graf zobrazení žádaných a aktuálních hodnot a akčních zásahů. Nastavení nastavení regulovaných hodnot a typ regulace. Archivace ukládání dat do databází. Manuální ovládání po přepnutí automatu do režimu Manuál, můžeme jednoduše nastavovat libovolné hodnoty akčních zásahů. Tato úloha pracuje pouze ze SCADA/HMI systému. Po připojení automatu stisknutím tlačítka PŘIPOJ můžeme tyto hodnoty sledovat buď v okně Hlavní, nebo v okně Grafy. Regulace tuto úlohu můžeme provozovat jak přímo ze systému SCADA/HMI, tak vzdáleně přes Internet. Nejdřív je nutné nadefinovat požadovaný typ regulace a parametry. Toto se nastavuje po kliknutí na symbol žárovky (ventilátoru), čímž se objeví editační okno. Zde se nastaví požadovaný typ regulace (zvolí se PID, nebo DVH a některá zpětná vazba). Následně se zviditelní zadávací boxy. Zvolíme li PID regulaci budou to boxy : žádaná hodnota, zesílení, integrační a derivační časová konstanta. Zvolíme li DVH regulaci, tak to budou boxy : žádaná hodnota, hystereze, maximální akční zásah a minimální akční zásah. Kliknutím na symbol bočního ventilátoru se objeví okno pro zadání generování signálu poruchy. Dále se zadává střední hodnota, amplituda a perioda tohoto signálu. Kliknutím na tlačítko OK se parametry odešlou a okno se zavře. Regulace se spustí jakmile se automat nastaví do režimu regulace. Vypíná se tlačítkem STOP. Opět můžeme sledovat hodnoty v jednom ze dvou k tomu určených oken. Lze si spustit ukládání do databáze. Měření přechodových charakteristik automat se přepne do režimu manuál. Tlačítkem Stop se vynulují všechny hodnoty. Po zapnutí ukládání databáze, nastavíme akční zásah na zvolený akční člen a počkáme dokud se hodnoty ze snímače neustálí. Přechodová charakteristika se poté vyhodnotí v libovolném softwaru určeném pro její zpracování. Identifikace modelu teplovzdušné soustavy G S k e T s +,0 s Žádaná hodnota byla 8. Soustava se ustálila na hodnotě přibližně 9, Na základě těchto skutečností jsme určili zesílení k: k y( ) w 9,,4 8 Poté jsme určili časovou konstantu T : Vzorkovací perioda T: Dopravní zpoždění T 5s T 0, 2s T d s

4 Pro průběh bez překmitu nám vyšli optimální hodnoty takto: a α T + β T d 0,629 0,763 0,2 +,437 T k * I * p T T 2 a T k * I 5 0, 4,9 s 0,629 4,9 2,7,4 Grafy: Naměřená přechodová charakteristika napětí U [V] 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0,5,0 0,5 0,0-0, 9,9 9,9 29,9 39,9 49,9 59,9 čas t [s] odezva akční zásah

5 Charakteristika z vypočtených hodnot regulátoru napětí U [V] 0,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0,0 0, čas t [s] odezva akční zásah Charakteristika z upravených hodnot regulátoru napětí U [V] 0,0 9,0 8,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0,0 0, čas t [s] odezva akční zásah Závěr: Při této úloze jsme si vyzkoušeli řízení modelu teplovzdušné soustavy z prostředí programu Control Web Soustavu jsme identifikovali jako proporcionální.řádu s dopravním zpožděním, pomocí

6 metody požadovaného modelu jsme spočítali parametry PI regulátoru, a po nastavení vypočítaných parametrů v prostředí Control Web 2000 sledovali odezvu. Výslednou odezvu jsme uvedli do protokolu a je z ní patrné že se teplota ustálila na požadované hodnotě.