Список сокращений и обозначений

АРМ – автоматизированное рабочее место[1]

AND – блок И

AZ – блок защиты по аналоговому сигналу

АВМ- аналоговые вычислительные машины

CFC (Continuous Function Chart) язык с произвольным размещением блоков и расстановкой порядка их выполнения

D, D1 – обозначение дискретного сигнала

DZ – блок защиты по дискретному сигналу

FBD (Function Block Diagram) язык функциональных алгоблоков

GT – обозначение операции больше

LT – обозначение операции меньше

OR – операция ИЛИ

RS – алгоритм, реализующий RS-триггер

ST (Structured Text) Pascal-подобный язык

TON – алгоритм одновибратора с задержкой включения

X, X1 – обозначение аналогового сигнала

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

БОК – блок обратной коррекции

ВАА – алгоритм ввода аналоговых сигналов по группе А[2]

ВГ – верхняя граница сигнала

НГ – нижняя граница сигнала

НКВ – нижний конечный выключатель

ВКВ – верхний конечный выключатель

ВДБ – алгоритм ввода дискретных сигналов

ДИК – алгоритм дискретного контроля

ДЦП – дискретно-цифровой преобразователь

ЗДН – алгоритм задания для регулирующей модели контролера

ЗПМ – алгоритм запоминания сигнала по переднему фронту

КБС – клеммно-блочные соединители

ЛП – лицевая панель контролера

МИЛ – многовходовое ИЛИ (операция ИЛИ)

МОД – алгоритм взятия абсолютного значения параметра

МСД – модуль дискретных сигналов

МУВ – алгоритм мультивибратора

НОР – алгоритм ноль-органа

ОГС – алгоритм контроля скорости параметра

ОДВ – алгоритм одновибратора

ОКЛ – алгоритм оперативного контроля информации на ЛП логической модели

ОКО – алгоритм оперативного контроля информации на ЛП регулирующей модели

ОЗУ — оперативное запоминающее устройство

ПЕР – алгоритм переключателя по дискретной команде

ПЛК – программируемый логический контроллер

ПН-1 – пульт настройки

ПО – программное обеспечение

ПОР – алгоритм порогового контроля

Р-130 – контроллер Ремиконт Р-130

СУМ – алгоритм сумматор

СФК – статическая функция канала

ТРИ –триггер

ТРМ –таймер

Тро – время реакции оператора

Трс – время реакции системы

УСО – устройство связи с объектом управления

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь

ЦДП – цифро-дискретный преобразователь

ЦИ – цифровой индикатор

ВЦИ – верхний цифровой индикатор

НЦИ – нижний цифровой индикатор

БП – блок питания

ЭВМ – электронная вычислительная машина

С земли доносит ароматом зреющих садов.

Синяя ночь вся в брызгах золота, в стуке колес, в бегучих

изжелта-белых валах за пароходом.

Чу, как вздыхает, как трудится заключенная в сталь мысльчеловека; она ведет пароход навстречу воде, побеждаястихию. Судно спешит на всех парах, торопится к сроку, стрелка манометра предостерегающе указывает предел, корпус дрожит, и вздрагивает под ногами палуба.

Шишков В.Я. Угрюм-река.-М.: Художественная литература, 1959.-с.239.

Введение

В любой автоматизированной системе управления технологическим процессом имеется сигнализация нарушения технологических границ [20; 19; 20; 47-41; 51; 54]. В пособии основное внимание уделено программной реализации алгоритмов сигнализации на контроллерах. Вначале описываются основные функции блока сигнализации, знание которых приведёт к осмысленному пониманию структур программ. Предлагаются варианты реализации с постепенным усложнением структуры программы, объясняется необходимость того или иного усложнения. Каждое очередное совершенствование алгоритма и программы повышает надёжность работы сигнализации. В пособии раскрывается назначение и принцип работы блоков защиты информации, блока обратной коррекции, алгоритмов мажоритарного выбора два из трёх, алгоритмов выбора два из двух в случае резервных каналов. Автор был удивлён, что библиотеки современных контроллеров не позволяют реализовать на языке FBD или CFC алгоритмы, которые реализуются на микропроцессорном контроллере Ремиконт Р-130[3]. Некоторые особенности и ошибки алгоритмов из библиотеки контроллеров, отмечены в работах [40; 43; 47; 49]. В пособии автор пытается показать творческий процесс создания надёжной сигнализации, а не представить готовый ответ. Цель такого подхода постепенное закрепление знаний и подвести читателя к необходимости очередного усложнения алгоритма. Если остановиться только на теоретических рекомендациях, то возникнут вопросы: «Всё это хорошо, но как это сделать?». Поэтому автором приводятся программы с пояснениями.

В дальнейшем программы, реализующие определённую задачу на контроллере, будем называть блоками, так как это не просто расчётные программы, а связаны с аппаратными средствами: УСО[4] контроллера, имитатором аналоговых и дискретных сигналов. Программы контроллеров тесно связаны с аппаратной частью, с режимом реального времени. Например, если к контроллеру подключено восемь датчиков, то в программе можно работать только с информацией, поступающей от восьми датчиков, нельзя реально работать с десятью датчиками, так как двух просто нет физически. Необходимо учитывать погрешности измерительных каналов и различные ситуации при обработке сигналов с датчиков: обрыв измерительного канала, выброс или провал сигнала, «замирание» сигнала [47]. Иногда требуется учитывать время цикла контроллера, последовательность расположения алгоблоков, наличие цифровых индикаторов и светодиодов на лицевой панели контроллера и т.д.

Исходя из приведённых пояснений, программу технологической сигнализации будем называть блоком сигнализации. Большинство программ будет представлено на языке функциональных алгоблоков (по международной классификации этот язык программирования можно отнести к языку FBD [1, 105]).

Для сравнения даётся реализация одного и того же алгоритма для контроллера Ремиконт Р-130 [42; 47] и для контроллеров фирмы ОВЕН [24; 37–34]. Это делается для того, чтобы студент приобрёл уверенность в своих силах и понял, что разобравшись и реализовав хорошо на одном контроллере, намного легче такую же работу проделать на другом контроллере.

Контроллер Ремиконт Р-130 (Р-130) взят за основу. Это объясняется несколькими моментами.

Первое, простота программирования. Например, чтобы опросить или выдать через УСО контроллера Р-130 аналоговые и дискретные сигналы, отобразить на лицевой панели, выдать и принять их на другом контроллере и отобразить требуется не более одного часа. При работе с контроллерами ПЛК-150 и панелью СП-270 даже сильным студентам требуется несколько дней. Масса установок, какие-то регистры, байты, биты, студент рассеивает внимание на эту пустую работу, не связанную с его задачей. За этим процессом надо просто пронаблюдать и тогда вы убедитесь насколько хорошо это сделано в контроллере Р-130.

Второе, библиотека алгоритмов контроллера Р-130 [18] хорошо продумана, имеет более 70 алгоритмов.

Третье, среда программирования для контроллера Р-130 или как её ещё называют кросс-средство – проста в изучении и применении и не требует лицензий.

Четвёртое, требования[5] к ПЭВМ кросс-средство Редитор Р-130 предъявляет минимальные

Пятое, в институте имеется полная документация на Р-130.

Шестое, в лаборатории автоматизации Волжского филиала московского энергетического института изготовлен учебный стенд, включающий локальную сеть из двух контроллеров и блока сопряжения (шлюза) с ПЭВМ.

Седьмое, контроллеры Ремиконт Р-130 имеют настолько информативную лицевую панель, что можно оперативно просматривать десятки сигналов любого типа в режиме реального времени, т.е. в процессе работы контроллера. Это позволяет сосредоточить внимание разработчика, особенно вначале, на решении поставленной задачи, а не отвлекаться на многочисленные настройки контроллера и системы визуализации верхнего уровня (т.е. на настройки SCADA-системы). Современные контроллеры других фирм, включая и иностранные, не имеют такой информативной лицевой панели. С контроллером Ремиконт Р-130 можно работать, не используя систем визуализации.

Восьмое, программы, написанные на языке алгоблоков, легко конвертируются специальной утилитой Редитора Р-130 в DXF-формат, воспринимаемый графическим пакетом AutoCAD любой версии, начиная с 10-й под DOS. Предусмотрена возможность автоматического получения программы в виде таблицы, которая открывается текстовым редактором WORD. Таким образом, у студентов имеется возможность достаточно быстро и красиво оформлять свои работы.

Девятое, в контроллерах Р-130 и шлюзе реализована эффективная система тестирования. Тесты однозначно указывают на ошибку. В контроллерах фирмы Овен, при работе с сенсорной панелью СП-270 появилось сообщение: нет связи. Почему не указано: ни дополнительного кода ошибки, ни подсказки (в чём причина: в аппаратной части или в программной?). Приостановив работу по заданию, стали перебирать и проверять вероятные причины, на это ушло несколько занятий по 4 часа.

Десятое, большинство отечественных SCADA-систем поддерживают связь с контроллером Р-130. Например, для работы с верхним уровнем студенты используют Trace Mode 5 или Trace Mode 6.

Одиннадцатое, в ВФ МЭИ разработаны и опубликованы методические указания и учебные пособия, достаточные для выполнения работ на Р-130 по дисциплинам: «Программирование алгоритмов управление[6]», «Программирование и алгоритмизация», «Микропроцессорные системы управления», «Диагностика и надёжность автоматизированных систем».

Двенадцатое, кроме того, весомым аргументом в пользу Ремиконтов Р-130 является их надёжная работа в институте и на предприятиях. Немаловажным фактором была его низкая стоимость, по сравнению с западными аналогами.

Тринадцатое, с методической точки зрения данный контроллер идеален для изучения и реализации систем автоматического контроля и регулирования. Приведены лишь часть аргументов в пользу контроллера Ремиконт Р-130, но и их, надеемся достаточно. А есть ли недостатки? Да, есть, на некоторых из них указано в работах[47; 40; 53]. Самой большой ошибкой является, по мнению автора, то, что его перестали грамотно совершенствовать и сняли с производства.

Для практического закрепления знаний планируется выполнение лабораторных работ по сигнализации, а также использовать полученные знания при выполнении других работ, включая выпускную квалификационную работу. Лабораторная работа заключается не в нажатии какой-то клавиши: нажал и убежал, а в понимании сути и разработки алгоритма и реализации программ на микропроцессорной технике. Здесь требуются знания самой задачи (алгоритма), среды программирования, языка программирования, структуры аппаратных средств, а также умение увлечённо работать с использованием SCADA-системы.

Но помните, это учебное пособие не является догмой. Те вещи, которые вы уже знаете, можете не читать, а идти дальше. Кроме того, если вы видите, что можете сделать лучше, так смелее внедряйте свою идею в жизнь. Получив базовые знания, не будьте рабами чужой мысли.

В конце учебного пособия приведён список литературы, с которым, по мере необходимости, следует ознакомиться, особенно с материалом учебных пособий [47; 48].

Это пособие предназначено для тех, кто хочет стать специалистом. Пройдёте, изучите, практически реализуете в полном объёме алгоритмы учебного пособия различной сложности на контроллерах, то считайте, прошли школу интеллектуального мужества[7]. Не раскисайте от первых неудач! Тяжело в ученье, надеюсь, легче будет в жизни. Желаю вам терпения и трудолюбия при выполнении различных работ: лабораторной, семестровой, курсовой работы. К сожалению, сейчас для студентов и преподавателей созданы условия в несколько раз хуже, чем 10 лет и более лет назад. Но, как говорится, ещё не вечер. Верю в успех, надеюсь, что трудности не сломят вас, а закалят. Пусть в трудную минуту опорой будут ваши родные и близкие люди.

Вспомним русскую народную поговорку: «Терпенье и труд всё перетрут»! Есть такие же пословицы и у других народов, например, у немцев: «Mit Geduld und Zeit kommt man möglich weit»! Можно просто: «Mit Geduld und Zeit kommt man weit».

Изложение сопровождается большим числом примеров и программ для контроллеров.

При написании монографии ставилась цель изложить раз-
личные темы с единой точки зрения. Чтобы достигнуть этого, единая постановка задачи реализовывалась на разных контроллерах. Такой подход позволяет легче понять особенности программирования в той или иной среде.

Чтобы меньше было затруднений при работе с пособием желательно предварительно изучить следующие программные средства, пакеты: Редитор Р-130 под XP, CodeSyS v2.3, Trace Mod 6, графические пакеты AutoCAD 2004 и Kompas v 11.

Как бы ни старался автор и специалисты РИО[8] МЭИ, обязательно после печати обнаруживаются ошибки. Поэтому автор в конце ввёл страницу[9], где будут фиксироваться обнаруженные опечатки, ошибки автора, и предлагаться правильный вариант текста, формулы или рисунка. С рисунком, конечно, сложнее.

Автор приносит заранее извинения за допущенные ошибки, опечатки и благодарят читателей за сообщения о замеченных ошибках.

Всем, кто принимал участие в рецензировании, способствовал улучшению пособия, автор выражает сердечную признательность и благодарность.

Автор внимательно отнесётся ко всем замечаниям и предложениям, направленным на улучшение пособия.