Программа защиты по аналоговому каналу
Суть работы программы защиты: на выходе блока контроля сохраняется предыдущее достоверное значение параметра и формируется признак отказа измерительного канала.
В программе 1 (рисунок 46) реализована защита от обрыва, выброса или провала входного аналогового параметра. Эти ситуации будем трактовать, как отказ канала. Обрыв распознаётся (отказ) по значению параметра, когда оно меньше единицы. Анализ обрыва осуществляется алгоритмом порогового контроля (ПОР), расположенным в алгоблоке 12. Выброс или провал отнесём к сбою канала, который распознаётся в алгоблоках 7, 8, 9, 10, 13 и 15. Отказ канала фиксируется триггером, расположенным в алгоблоке 19. В контроллере постоянно, через заданный временной интервал, определяемый длительностью импульса мультивибратора с малым периодом (алгоблок 6), определяется разность значений контролируемого параметра. Назовём этот мультивибратор быстрым. По переднему фронту сигнала с быстрого мультивибратора запоминается значение параметра. Обозначим его через Xi-1. По заднему фронту (т.е. через время равное длительности импульса) запоминается следующее значение параметра, обозначим его через Xi.
Рисунок 46 Программа №1 защиты от обрыва, выброса или провала сигнала
Если текущее значение параметра незначительно отличается от предыдущего (|Xi-1–Xi|<A), то текущее значение параметра передаётся на выход блока, т.е. происходит перезапись. На выходе алгоблока 20 (20/2) хранится значение параметра после блока защиты. Один мультивибратор (алгоблок 06) с малым периодом служит для выявления выбросов или провалов параметра. Период работы быстрого мультивибратора не может быть меньше времени цикла контроллера! Кроме того, это время (период работы быстрого мультивибратора) должно быть больше или равно времени транспортного запаздывания в данном канале, т.е. следует учитывать запаздывание измерительного канала. Мультивибратор (алгоблок 11) с большим периодом формирует команду для перезаписи значения параметра на выход блока защиты. Этот мультивибратор можно назвать медленным. Если триггер зафиксировал отказ канала, то сигнал с триггера поступает на вход «Сброс» медленного мультивибратора (алгоблок 11) и перезапись прекращается. В случае сбоя или отказа канала на выходе алгоблока 20 сохраняется предыдущее достоверное значение сигнала на время отказа канала. Период работы медленного мультивибратора может быть в два-три раза больше быстрого мультивибратора.
В программе 1 (рисунок 46) обрыв распознаётся только по абсолютному значению параметра, близкому к нулю. Порог для контроля абсолютного значения сигнала после обрыва устанавливают не только с учётом смещения АЦП, но и с учётом систематической погрешности канала в начале диапазона. Значение параметра (сигнала) может иметь значение близкое к нулю не только при обрыве. Это может быть не обрыв, а нулевое значение параметра.
Поэтому для повышения надёжности распознавания обрыва в следующей программе 2 (рисунок 47) постоянно контролируется скорость изменения значения параметра с помощью алгоритма контроля скорости изменения параметра (ОГС). Обрыв фиксируется по двум признакам: резкому уменьшению скорости параметра и принятию им в этот момент значения, близкого к нулю. Значение параметра, близкое к нулю, становится в том случае, если токовый сигнал, который поступает на клеммно-блочный соединитель (КБС-3), имеет диапазон изменения от 0 до 5 или от 0 до 20 mA. Если токовый сигнал изменяется от 4 до 20 mA, то при обрыве линии мы получим значение параметра меньше нуля (идеально должен быть минус 25, реально имеем значение примерно минус 15 или другое отрицательное значение).
Рисунок 47 Программа №2 защиты от обрыва, выброса или провала сигнала
В программах 1 и 2 используются следующие алгоритмы: ВАА – ввод аналоговых сигналов (в данном случае одного Х), МУВ – мультивибратор, ПОР – алгоритм порогового контроля, ЗПМ – алгоритм запоминания сигнала по переднему фронту, СУМ – сумматор, ТМР – таймер, ЛОИ – двухвходовой элемент И, МОД – модуль (в нашем случае берётся абсолютная величина разности сигналов: |Xi-1–Xi|), ОКЛ – оперативный контроль информации на ЛП логической модели. В пороговом алгоритме установлен порог, равный 5, т.е. А=5 (см. рисунки 46 и 47).
Отображение информации программой 1 на ЛП логической модели контроллера приведено в таблице 5.
Таблица 5 Информация на ЛП логической модели контроллера
| Номер входа | Цифровой индикатор | Шифр входа | Шкала | Наименование |
| Первый прямоугольный индикатор ЛП | Nоп | Произошел отказ или сбой канала. | ||
| ЦИ | Z1 | 0-100 | Значение сигнала до блока защиты. | |
| ЦИ | Z2 | 0-100 | Последнее запомненное значение сигнала, т.е. после блока защиты. | |
| ЦИ | Z3 | 0-100 | Значение сигнала в предыдущий момент времени (Xi-1) | |
| ЦИ | Z4 | 0-100 | Значение сигнала в текущий момент времени (Xi) |
В таблице 6 приведена расшифровка алгоритмов, использованных в программе (рисунок 46).
Таблица 6 Расшифровка алгоритмов программы 1
| Номер алгоблока | Шифр алгоритма | Комментарии |
| ОКО | Алгоритм оперативного контроля | |
| ВАА | Ввод аналоговых сигналов по группе А. | |
| МУВ | Мультивибратор | |
| ЗПМ | Запоминание по переднему фронту | |
| ЗПМ | Запоминание по переднему фронту | |
| СУМ | Сумматор | |
| МОД | Модуль | |
| МУВ | Мультивибратор | |
| ПОР | Пороговый элемент | |
| ПОР | Пороговый элемент | |
| ЛОИ | Двухвходовая логика И (алгоритм И) | |
| ТМР | Таймер | |
| ТРИ | Триггер | |
| ЗПМ | Запоминание |
Подробное описание алгоритмов, приведённых в таблице 6, дано в самом редакторе «Редитор Р-130» и в литературе [47; 18].
Программу №1 можно представить в табличном виде. Эта таблица называется конфигурационной. Порядок автоматического получения конфигурационной таблицы по разработанной программе на языке FBD в кросс-средстве Редитор Р-130 подробно расписан в пособии [47]. В конфигурационной таблице указываются все настройки каждого алгоритма: пороговые значения, временные настройки, т.е. имеется вся информация о каждом алгоритме программы пользователя. Фактически это представление программы в табличном виде, но менее наглядно. Сравните программу на рисунке 46 с этой же программой, приведённой в таблице 7.
Пояснения к конфигурационной таблице. Источник – это откуда информация поступает на данный вход алгоритма. Для пояснения рассмотрим две верхние строчки таблицы 7 отдельно. В первой строке таблицы показано, что в первом алгоблоке находится алгоритм ОКО, модификатор которого – ноль. Во второй строке таблицы указан первый вход алгоритма ОКО (приёмник), на который поступает сигнал со второго выхода 20-го алгоблока (источник). В конфигурационной таблице информация идёт справа налево. Это не совсем удобно, особенно в начале. К сожалению, так сделал разработчик.
Имя схемы: Cobriv.rem
Дата создания отчета: 6/06/2013 (САВ)
С И С Т Е М Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы:
Системный номер контроллера: 2
Модель контроллера: Регулирующая
Комплектность УСО группы А: 8 ан.вх. и 2 ан.вых.(1)
Комплектность УСО группы Б: 8 д.вх. и 8 д.вых.(5)
Временной диапазон контроллера: Младший(Сек/Мин)
Время цикла: 0.4 сек.
Минимальное время цикла: 0.2 сек
Таблица 7 Конфигурационная таблица программы №1
| Ал.б. | Алгоритм | Мод | Вход | Значение | Источник |
| N Имя | Ал.б. Выход | ||||
| ОКО(01) | |||||
| 1 Xздн | 20 2(Y1) | ||||
| 2 Xвх | 5 1(Y1) | ||||
| 3 W0 | |||||
| 4 W100 | |||||
| ВАА(07) | |||||
| 1 Xc1 | |||||
| 2 Km1 | |||||
| МУВ(84) | - | ||||
| 1 Сп | |||||
| 2 Ссбр | |||||
| 3 T1 | 0.2 | Длительность импульса | |||
| 4 T0 | 0.2 | Длительность паузы | |||
| ЗПМ(65) | |||||
| 1 Cзап | 6 1(D) | ||||
| 2 X1 | 5 1(Y1) | ||||
| ЗПМ(65) | |||||
| 1 Cзап | 6 1(D) | ||||
| 2 X1 | 5 1(Y1) | ||||
| СУМ(42) | |||||
| 1 Xo | 7 2(Y1) | ||||
| 2 X1 | инверсия | 8 2(Y1) | |||
| МОД(46) | |||||
| 1 X1 | 9 1(Y) | ||||
| МУВ(84) | - | ||||
| 1 Сп | |||||
| 2 Ссбр | 19 1(D1) | ||||
| 3 T1 | |||||
| 4 T0 | |||||
| ПОР(59) | |||||
| 1 X11 | 5 1(Y1) | ||||
| 2 X21 | |||||
| 3 Xс1 | Значение порога | ||||
| 4 Xd1 | |||||
| ПОР(59) | |||||
| 1 X11 | 10 1(Y1) | ||||
| 2 X21 | |||||
| 3 Xс1 | Значение порога | ||||
| 4 Xd1 | |||||
| ЛОИ(70) | |||||
| 1 C11 | 12 1(D1) | ||||
| 2 C21 | 15 2(D1) | ||||
| ТМР(81) | |||||
| 1 Сст | 15 2(D1) | ||||
| 2 Ссбр | 13 1(D1) | ||||
| 3 T1 | |||||
| ДВБ(14) | |||||
| 1 C1 | 19 1(D1) | ||||
| 2 C2 | |||||
| 3 C3 | |||||
| ИЛИ(72) | |||||
| 1 C11 | инверсия | 12 1(D1) | |||
| 2 С21 | 13 1(D1) | ||||
| ТРИ(76) | |||||
| 1 Cs1 | 18 1(D1) | ||||
| 2 Cr1 | 14 1(D1) | ||||
| ЗПМ(65) | |||||
| 1 Cзап | 11 1(D) | ||||
| 2 X1 | 5 1(Y1) |
В программе №2 для выявления обрыва в режиме реального времени контролируется скорость изменения параметра и значение параметра. Если скорость превысит допустимую и значение параметра станет близким к нулю или меньше нуля, то эта ситуация распознаётся как обрыв в линии.
На выходе блока сохраняется предыдущее достоверное значение параметра и формируется признак отказа измерительного канала (рисунок 47 алгоблок 19).
Отображение информации программой №2 на ЛП регулирующей модели приведено в таблице 8.
Таблица 8 Отображение информации программой №2 на ЛП регулирующей модели
| Номер входа | Цифровой индикатор | Шифр входа | Шкала | Наименование |
| ВЦИ | ЗДН | 0-100 | Последнее запомненное значение сигнала (после защиты). | |
| НЦИ | ВХ | 0-100 | Значение сигнала до проверки (до блока защиты). | |
| Первый прямоугольный индикатор ЛП | Nок | Произошел обрыв или выброс или провал, т.е. отказ канала |
Конфигурационная таблица программы №2 приведена в таблице 9.
Имя схемы: Cobriv2.rem
Дата создания отчета: 26/10/2014 (САБ)
С И С Т Е М Н Ы Е П А Р А М Е Т Р Ы:
Системный номер контроллера: 2
Модель контроллера: Регулирующая
Комплектность УСО группы А: 8 ан.вх. и 2 ан.вых.(1)
Комплектность УСО группы Б: 8 д.вх. и 8 д.вых.(5)
Временной диапазон контроллера: Младший(Сек/Мин)
Время цикла: 0.4 сек.
Минимальное время цикла: 0.2 сек
Таблица 9 Конфигурационная таблица программы №2
| Ал.б. | Алгоритм | Мод | Вход | Значение | Источник |
| N Имя | Ал.б. Выход | ||||
| ОКО(01) | |||||
| 1 Xздн | 20 2(Y1) | ||||
| 2 Xвх | 5 1(Y1) | ||||
| 3 W0 | |||||
| 4 W100 | |||||
| 8 Z | |||||
| 9 Nz | |||||
| 10 Nок | 19 1(D1) | ||||
| ВАА(07) | |||||
| 1 Xc1 | |||||
| 2 Km1 | |||||
| МУВ(84) | - | ||||
| 1 Сп | |||||
| 2 Ссбр | 19 1(D1) | ||||
| 3 T1 | 0.2 | Длительность импульса | |||
| 4 T0 | 0.2 | Длительность паузы | |||
| ЗПМ(65) | |||||
| 1 Cзап | 6 1(D) | ||||
| 2 X1 | 5 1(Y1) | ||||
| ЗПМ(65) | |||||
| 1 Cзап | 6 1(D) | ||||
| 2 X1 | 5 1(Y1) | ||||
| СУМ(42) | |||||
| 1 Xo | 7 2(Y1) | ||||
| 2 X1 | инверсия | 8 2(Y1) | |||
| МОД(46) | |||||
| 1 X1 | 9 1(Y) | ||||
| МУВ(84) | - | ||||
| 1 Сп | |||||
| 2 Ссбр | 19 1(D1) | ||||
| 3 T1 | |||||
| 4 T0 | |||||
| ПОР(59) | |||||
| 1 X11 | 5 1(Y1) | ||||
| 2 X21 | |||||
| 3 Xс1 | |||||
| 4 Xd1 | |||||
| ПОР(59) | |||||
| 1 X11 | 10 1(Y1) | ||||
| 2 X21 | |||||
| 3 Xс1 | |||||
| 4 Xd1 | |||||
| ОГС(38) | - | ||||
| 1 X | 5 1(Y1) | ||||
| 2 Vогр | |||||
| ТМР(81) | |||||
| 1 Сст | 15 2(D1) | ||||
| 2 Ссбр | 13 1(D1) | ||||
| 3 T1 | |||||
| ЛОИ(70) | |||||
| 1 C11 | инверсия | 12 1(D1) | |||
| 2 C21 | 14 3(Dм) | ||||
| ЛОИ(70) | |||||
| 1 C11 | 12 1(D1) | ||||
| 2 C21 | 15 2(D1) | ||||
| ИЛИ(72) | |||||
| 1 C11 | 16 1(D1) | ||||
| 2 С21 | 13 1(D1) | ||||
| ТРИ(76) | Триггер отказа | ||||
| 1 Cs1 | 18 1(D1) | ||||
| 2 Cr1 | 17 1(D1) | ||||
| ЗПМ(65) | |||||
| 1 Cзап | 11 1(D) | ||||
| 2 X1 | 5 1(Y1) |