Разработка руководства по эксплуатации регулятора уровня продукта в резервуаре РУ-2

Введение. 3
1. Техническое задание. 6
1.1 Техническое задание, описание работы системы 6
1.2 Проектно-аналитическая часть. 7
2. Руководство по эксплуатации. 12
2.1 Назначение оборудования 12
2.2 Технические обозначение оборудования 12
2.3 Технические характеристики оборудования 12
2.4 Комплектность 13
2.5 Устройство и принцип действия 13
3. Диаграмма системы управления резервуаром. 14
4. Функциональная схема оборудования, работа системы виде электрической цепи. 15
3.1 Электрическая цепь, схема работы прибора 15
3.2 Среда управления, таблица истинности. 19
5. Представление на языке LD управляемой среды(Ladder Diagram). 21
6. Моделирование логической схемы в Сodesys. 22
5.1 Моделирование электрическом цепи на языке LD 22
5.2 Модель резервуара и датчиков уровня на языке ST(Structured Text). 24
7. Визуализация, описание с примерами работы системы. 27
7. Заключение. 30
Список Литературы. 31

Моделирование логической схемы в Сodesys.
5.1 Моделирование электрическом цепи на языке LD
Для составления уже реальной модели, в схему добавляем все те элементы которые были в принципиальной электрической схеме. Говоря простым языком производим перевод из системы электрической схемы на язык LD программируемой среды CodeSys:
PROGRAM PLC_PRG
VAR
SB1: BOOL; {Ключ включения схемы}
K1: BOOL; {Реле питания реле датчика нижнего уровня}
HL1: BOOL; {лампа включения оборудования}
LowSensor: BOOL; {сенсор нижнего уровня}
HighSensor: BOOL;{сенсор верхнего уровня}
K2: BOOL; {Реле питания сенсора верхнего уровня, и одновременно питания реле K3}
ElmagKlapan: BOOL; {клапан электромагнитный}
K3: BOOL; {реле K3}
HL3: BOOL; {лампа сигнализации заполнения резервуара}
HL2: BOOL; {лампа работы клапана}
SA1: BOOL; {реле, питания датчиков и схемы}
DatDavl: BOOL; {датчик давления}
HA: BOOL; {лампочка, в оригинале звонок авария}
END_VAR
Программа на языке LD имитирующую работу электрической цепи, рассмотрим, то есть вводим все те элементы которые были в электрической схеме, учтивая особенности построения электрической цепи на языке LD. Также отладка в LD показала что начальная схема имеет недостаток, если происходит сгорание реле нижнего уровня жидкости во время работы системы, то это может привести невозможности отключения клапана. Так как система ожидает запуска данного реле.

5.2 Модель резервуара и датчиков уровня на языке ST(Structured Text).

В тоже время для моделирования работы резервуара в качестве виртуальной модели требуется моделирования работы резервуара с жидкостью. Для данной модели был использован код на языке программирования ST, который виртуально моделирует среду управления- резервуар с жидкостью и датчики нижнего и верхнего уровня представленные в виде булевых переменных. Представим, что резервуар представляет собой устройство непрерывного действия, в котором происходит в один момент времени расходование жидкости, либо ее закачка, тогда управляемая среда будет определятся двумя переменными, это уровень жидкости в резервуаре и соответственно, текущим состоянием системы, это заполнение или же расходование жидкости.
Рассмотрим описание резервуара на языке ST:
PROGRAM POU
VAR_INPUT
Zapolnenie: BOOL :=TRUE;
POSITION: INT;
END_VAR
Тогда код описывающий логику работы резервуара будет выглядеть следующим образом (см следующую страницу).

Код приложения:
//Заполнение резервуара
IF SB1 = TRUE THEN
IF Zapolnenie=TRUE AND POSITION <100 THEN
POSITION := POSITION +1;
END_IF
IF POSITION >= 100 THEN
Zapolnenie := FALSE;
END_IF
//Расходывание
IF Zapolnenie=FALSE AND POSITION >0 THEN
POSITION := POSITION -2;
END_IF
// Поведение сенсора верхнего уровня
IF POSITION >90 THEN
HighSensor := TRUE;
END_IF
IF POSITION < 10 THEN
LOWSensor := TRUE;
HighSensor := FALSE;
ELSE

LOWSensor := FALSE;
END_IF
IF POSITION <= 0 THEN

Zapolnenie := TRUE;
END_IF

END_IF
Логика данного приложения выглядит следующим образом, SB1 является глобальной переменной булевого типа, которая отвечает за включение или выключение системы, данная переменная также является включением цепи на языке LD, данная переменная является общей, так как глобальная для двух программ. Контролер в своем цикле каждый раз запускает нашу процедуру и в зависимости от состоянии системы, происходит либо заполнение либо расходование жидкости. Датчики уровня LowSensor и HighSensor являются виртуальными датчиками уровня, предполагаем, что при достижении нижнего или верхнего порога срабатывает один из датчиков. При визуализации мы привязываемся к переменной Position для компонента Bar, что позволяет нам в реальном времени видеть изменение уровня жидкости. В тоже время, посредством достижения верхнего или нижнего уровня мы добились включения и выключения датчиков уровня жидкости.
Визуализация, описание с примерами работы системы.
Изначально предположим, что система находится в выключенном или неработающем состоянии, производим включение системы посредством кнопки включения через меню оператора.

Рисунок 7.5
Согласно нашей электрической схеме, произойдет включение лампы "Вкл" на контрольной панели, и произойдет срабатывание датчика нижнего уровня, в соответствии с этим произойдет заполнение жидкости.
Рисунок 7.6
В процессе визуализации видим, что пошел процесс заполнения резервуара, в меню оператора загорелась контрольная лампа, отображающая нам информацию о том, что электромагнитный клапан открыт. Уровневый столб наглядно нам показывает о идущем процессе заполнения резервуара.
Рисунок 7.7
По достижению уровня, мы видим что датчик уровня перешел в состояние что уровень в емкости полный. В тоже время клапан подающий жидкость в резервуар закрылся. Стоит отметить что, порог чувствительности для верхнего уровня был выбран в 90 единиц, это уровень срабатывания верхнего датчика. Как мы знаем, что емкости никогда не используются полностью, исходя из соображении безопасности использования, а устанавливаются где то на процентов 80 до 90 от максимальной емкости. Ну соответственно нижний порог на 10 % заполнения емкости. После заполнения, у нас автоматический сработает код в ST который будет эмулировать расход жидкости из резервуара, а именно:
IF Zapolnenie=FALSE AND POSITION >0 THEN
POSITION := POSITION -2;
END_IF
То есть, на языке ST это будет означать если мы достигли максимума, то расходуем жидкость. После срабатывания нижнего клапана, снова откроется вентиль и начнется процесс заполнения. Тем самым мы показали цикличность процесса заполнения и расходования жидкости в резервуаре.
7. Заключение.
В работе по разработке автоматической системы управления регулятора уровня (РУ-2) научились разрабатывать микропрограммы для программируемых логических контролеров (ПЛК) и рассмотрели принцип автоматизации системы управления резервуаром. Данная задача является актуальной по причине развития и перехода современных производств на новый уровень развития, предполагающий повсеместную автоматизацию процессов в производстве. В данной работе использовалась система программирования контролеров Codesys, которая на сегодняшний день является стандартом в области программирования контроллеров. Благодаря гибкости системы и поддержку большого числа контроллеров, данная система позволяет автоматизировать любые производственные задачи. Также увидели, что на рынке представлены уже готовые решения для управления резервуаром, но в тоже время данные решения не позволяют расширять функциональность прибора. Поэтому использование программируемых логических контроллеров является более выгодным решением, позволяющая использовать их в тех сферах, где не существует готовых приборов. Непосредственно в данной работе обучились методике построения, моделированию работы систем автоматизированного управления.
Регуляторы предназначены для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием уровня жидкости. Применяется в системах для поддержания уровня жидкости в резервуарах, накопительных емкостях, а также в системах автоматического осушения.
Список Литературы.
1. Петров И.В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования/Под ред.проф. В.П. Дьяконова. – М.: СОЛОН+Пресс, 2004.
2. Петров И.В., Вагнер Р. Отладка прикладных ПЛК программ в CoDeSys (часть 3)//Промышленные АСУ и контроллеры. 2006. No 4.
3. Хесс Д. Объектно+ориентированные расширения МЭК61131+3//СТА. 2006. No 2
4. OrCAD Pspice. Анализ электрических цепей, Дж. Кеун 2008г. 640стр.
5. Теоретические основы электротехники. Теория электрических цепей и электромагнитного поля С.А. Башарин, В.В. Федоров.
6.Геометрическое  и  компьютерное  построение электрических  принципиальных  схем:  Метод.  разработки / Сост.: Г.М. Михайлов, В.В. Афонин, К.А. Набатов, Ю.А. Тепляков. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. 28 с. 
7.Романычева Э.Т., Соколова Т.Ю., Шандурина Г.Ф. Инженерная и компьютерная графика. 2-е изд., перераб. М.: ДМК Пресс, 2001. 592 с.
8.Системы автоматического управления на основе программируемых логических контроллеров, Деменков Н.П., Техническая коллекция Schneider Electric. выпуск 16, 2006.
9. Языки програмирования промышленных контроллеров: Учебное пособие,
Деменков Н.П., под. ред. К.А. Пупкова, изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004.
10.Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры, Елизаров И.А, Мартемьянов Ю.Ф, Москва "Издательство Машиностроение - 2004".
13