Приложение м Блок циклической индикации

Блок циклической индикации является одним из вариантов визуализации технологической информации на лицевой панели контроллера. В качестве примера предлагается алгоритм и программа на языке FBD блока циклической индикации (БЦИ) значений технологических параметров с разными шкалами. Обычно параметры разбиваются по группам. Каждому параметру в своей группе присваивают номер. Программа, реализующая циклическую индикацию, последовательно выдаёт на цифровые индикаторы значение параметра и его номер. Начинается циклическая индикация с первого параметра, потом автоматически переходит на второй параметр и т.д. Когда БЦИ доходит до последнего канала, то автоматически осуществляется переход на первый параметр, и всё повторяется. Оператор может остановить индикацию на любом номере, а затем продолжить. Усложнённый вариант БЦИ может распознавать тенденцию изменения параметра. Если начинает изменяться один параметр в группе, то циклическая индикация может автоматически остановиться на этом параметре с правом оператора возобновить автоматическую работу БЦИ. Если в группе начинают изменяться несколько параметров, то БЦИ самостоятельно возобновляет автоматическую работу по циклу. Если же останов циклической индикации произвёл оператор, то только оператор может вновь включить циклическую индикацию.

Программа блока циклической индикации (БЦИ) реализована на регулирующей модели микропроцессорного контроллера Ремиконт Р-130 [25]. Лицевая панель (ЛП) контроллера представлена на рис. 96. Приведём некоторые характеристики контроллера, которые позволят лучше понять работу БЦИ. ОЗУ³⁴ контроллера Р-130 условно разбито на 99 зон памяти, которые названы алгоблоками. При написании программы в очередной алгоблок ОЗУ вызывают из ПЗУ³⁵ по коду необходимый алгоритм. Набор алгоритмов в ПЗУ называют библиотекой алгоритмов.

Для отображения аналоговых сигналов (температуры, расхода, уровня и т.д.) имеется алгоритм оперативного контроля (ОКО). Алгоритм ОКО обеспечивает связь с лицевой панелью (ЛП) контроллера Р-130, то есть алгоритм ОКО устанавливает связь с цифровыми и другими индикаторами ЛП. На рис. 10 представлен алгоритм ОКО. Код алгоритма ОКО равен 01. Поясним принцип работы ОКО.

Опустим функции алгоритма ОКО, которые не используются в данном приложении. Обозначения входных переменных алгоритма ОКО по технической документации привязаны к работе с регулятором (рис. 10). Для нас это будут просто параметры, которые отображаются на ЛП.

Лицевая панель регулирующей модели

Рис. 77. Лицевая панель регулирующей модели контроллера

В одном контроллере (в программе) можно использовать не более четырёх алгоритмов ОКО и размещать их необходимо в первых четырёх алгоблоках. Например, если ОКО размещён в первом алгоблоке, то значения параметров можно наблюдать в первом контуре (на одноразрядном цифровом индикаторе должна быть установлена оператором цифра один). Так на рис. 96 в первом контуре (первая группа параметров) на ВЦИ видим значение третьего параметра 25.78, а на НЦИ выдаётся тройка (порядковый номер параметра). Если подадим на первый вход алгоритма ОКО аналоговый сигнал, то его значение увидим на верхнем цифровом индикаторе (ВЦИ). Если аналоговые сигналы подаются на второй, пятый, седьмой и восьмой входы ОКО, то значения этих сигналов последовательно можно наблюдать на нижнем цифровом индикаторе (НЦИ). Для этого необходимо последовательно зажигать светодиоды: вх, Е, вых и Z, нажимая стрелку вправо или стрелку влево. На рис. 96 зафиксирован момент, когда горит светодиод Z. В этом случае на НЦИ будет значение параметра, который подаётся на вход 8 алгоритма ОКО. Максимальное число контролируемых параметров в четырёх контурах равно 20 (в одном контуре контролируют пять параметров, а возможное число контуров – четыре. Отсюда имеем: 5 · 4 = 20). Кроме того, чтобы наблюдать значения параметров не в процентах, а в физических единицах, когда они имеют разные шкалы, придётся переключать номера каналов. Согласно документации в каждом ОКО можно установить свою шкалу – одну для всех параметров данного контура. Второй вариант – когда и шкала может меняться синхронно с переключением на очередной параметр.

Предлагается автоматизировать выдачу информации на ЛП с помощью блока циклической индикации. Первое, с чего начинают работу, это разбивают (группируют) параметры по четырём контурам. При этом число параметров, намечаемое для контроля в одном контуре, может быть больше пяти. Например, в первом контуре будет осуществляться просмотр десяти температур, во втором – восьми расходов, в третьем – двенадцати уровней, в четвёртом – шести давлений. Шкалы параметров одной группы по возможности не должны отличаться друг от друга более чем в три раза. Каждому параметру в одном контуре присваивается порядковый номер (целое число). Затем реализуются программа, содержащая четыре блока циклической индикации (БЦИ). После загрузки программы в контроллер и её запуске на НЦИ последовательно автоматически выдаётся номер параметра, а на ВЦИ – его значение. После просмотра последнего параметра автоматически происходит переключение на первый параметр, то есть автоматически осуществляется просмотр значений параметров по замкнутому циклу. Программная реализация такого алгоритма названа блоком циклической индикации. При работе с БЦИ уменьшается число нажимаемых клавиш для получения одной и той же информации, а нажатия становятся естественными (интуитивно понятными).

Стрелка внутри блока показывает направление обработки информации от входа к выходу. Связь между алгоблоками, по которым передаётся информация, может быть как адресная, так и графическая. В нашем случае – графическая, то есть связи между алгоблоками обозначаются линиями.

Допустим, параметры имеют следующие шкалы: Х1∊[0,100], Х2∊[0,200], Х3∊[0,300], Х4∊[0,400], Х5∊[0,500], Х6∊[0,600]. В алгоритме ОКО в Р-130 можно установить значение шкалы как константу. Установим начало шкалы W0 = 0, а конец шкалы W = 300. Все аналоговые параметры в контроллере изменяются от 0 до 100. Чтобы все шесть параметров наблюдать на шкале от 0 до 300, необходимо их масштабировать. Для выполнения масштабирования используем алгоритм масштабирования МСШ. Зададим следующие коэффициенты масштабирования: Км1 = 0,33; Км2 = 0,66; Км3 = 1,0; Км4 = 1,33; Км5 = 1,66 и Км6 = 2,0. После масштабирования получим следующие значения параметров: Х1·Км1, Х2·Км2 и т.д. Второй вариант: можно автоматически синхронно менять в цикле и шкалу параметра, тогда коэффициенты масштабирования будут равны единице.

Для останова БЦИ потребуется вводить дискретный сигнал с ЛП. Для этого используем алгоритм РУЧ. Ввод дискретных сигналов с ЛП возможен, если первый выход алгоритма РУЧ соединён с шестым входом ОКО.

Следует обратить внимание, что на вход Z алгоритма ОКО может подаваться любой тип сигнала, с которым работает контроллер (например, вещественный, целый, временной). Тип сигнала Nz задают на девятом входе ОКО. В нашем случае на восьмой вход ОКО будут поступать целые числа (со счётчика), поэтому Nz = 9 [25]. На рис. 97 представлена программа шестиканального блока циклической индикации (БЦИ) аналоговых сигналов. Все шесть параметров контролируются в первом контуре. Краткое описание алгоритмов, используемых в программе БЦИ, представлено в табл. 26.

Таблица 26

Номер алгоблока	Шифр алгоритма	Комментарии
01	ОКЛ	Алгоритм оперативного контроля позволяет контролировать значения параметров на ЛП.
05	ВАА	Ввод аналоговых сигналов: Х1-Х7.
06	МСШ	Масштабатор.
07	МУВ	Мультивибратор. Т1 –время паузы. Т2 – время импульса.
08	РУЧ	Алгоритм РУЧ. Dруч – дискретный сигнал.
09	СЧТ	Счётчик импульсов. N – текущее значение импульсов.
10	ПЕН	Переключатель по номеру N или коммутатор.

Алгоритм ВАА опрашивает аналого-цифровой преобразователь, преобразует значения параметров. На выходе ВАА имеем вещественные значения шести параметров (сигналов): Х1, Х2, Х3, Х4, Х5 и Х6. Затем сигналы поступают на масштабатор МСШ, где каждое значение умножается на свой коэффициент (Х1 на Км1, Х1 на Км2 и т.д.).

Рис. 97. Программа БЦИ на языке FBD³⁶

С алгоритма МСШ сигналы поступают на переключатель (ПЕН). Переключателем управляет счётчик (СЧТ). На командный вход N переключателя поступают целые значения N со счётчика. Например, если N = 2, то на выходе ПЕН будет значение Y = X2; если n = 3, то на выходе ПЕН будет значение Y = X3 и т.д. Максимальное количество коммутируемых каналов на ПЕН равно 98. Счётчик считает импульсы, которые поступают на вход Ссб с мультивибратора (МУВ). При поступлении на этот вход счётчик начинает отсчёт от начального значения No в большую сторону. Командные входы СЧТ (дискретные сигналы): Сст – команда стоп; Ссбр – команда сброс, по которой счетчик сбрасывается до начального значения. СЧТ работает циклически (счёт идёт до заданного значения (в нашем случае до семи), и потом счётчик сам себя сбрасывает на очередном цикле контроллера). Мультивибратор формирует на выходе непрерывную серию прямоугольных импульсов с периодом Т1 + Т2. Т1 – время паузы; Т2 – время импульса. На вход мультивибратора могут поступать две команды: Сп – пуск и Ссбр – сброс.

На рис. 97 представлена программа шестиканального БЦИ. Поэтому на нуль-органе счётчика устанавливаем значение на единицу больше: семь. В этом случае, как только значение счётчика достигнет семи (N = 7), на втором выходе СЧТ формируется дискретный сигнал D1, который передаётся на четвертый вход СЧТ на следующем цикле контроллера и сбрасывает СЧТ в нуль (No = 0).

Наличие ручного управления (РУЧ) позволяет остановить циклическую индикацию и контролировать выбранный сигнал произвольное время. Останов циклической индикации производится нажатием на ЛП клавиши (ручной режим (РУЧ)). При нажатии этой клавиши на втором выходе алгоритма РУЧ (Dруч) устанавливается единичный сигнал, который поступает на вход Стоп СЧТ (вход Сст). Допустим, в пятую ёмкость идёт закачка продукта. В других – уровень не меняется. Поэтому на время закачки целесообразно остановиться на пятой точке. Для перехода снова в режим циклической индикации достаточно нажать на лицевой панели клавишу . По нажатию клавиши дискретный выход Dруч сбрасывается, то есть принимает значение, равное нулю, то есть Dруч = 0 и СЧТ вновь начинает подсчёт импульсов с МУВ. Этот процесс может быть автоматизирован. Для этого вводят контроль динамики параметра (рост или уменьшение). Если начинает изменяться один параметр в группе, то автоматически может вырабатываться команда останова циклической индикации на этом параметре. Кроме того, БЦИ обычно объединяют с алгоритмами проверки входной информации на достоверность [25, 26] и с сигнализацией [Error: Reference source not found, Error: Reference source not found]. На рис. 98 показана программа трёхканального БЦИ с автоматической сменой шкалы в алгоритме ОКО (в третьем контуре).

Дадим некоторые пояснения по используемым коэффициентам в программе, а точнее, по выбору их значений. В этой программе параметры (например, три датчика температуры) имеют следующие шкалы: для параметра Х1 – шкала 0-200, для Х2 – 0-400 и для Х3 – 0-600 °С. В первом контуре (алгоритм ОКО, первый алгоблок) все три параметра отображаются в процентах. Шкала в первом контуре общая – от 0 до 100 °С. Во втором контуре все три параметра выдаются на индикацию с общей шкалой от 0 до 600 °С. Поэтому значение первого параметра умножается на коэффициент 0,333 (см. алгоблок 6. Коэффициент получают из пропорции: 200/600 ≈ 0,333. Когда значение сигнала по второму каналу будет соответствовать 100 %, то от шкалы 600 это будет примерно 33 %, и тогда мы на НЦИ увидим значение близкое к 200). Второй параметр имеет коэффициент масштабирования равный 0,666. Третий параметр имеет шкалу от 0 до 600, которая установлена во втором контуре, поэтому коэффициент по третьему параметру равен единице. В третьем контуре коммутируются на ОКО по очереди не только параметры, но и соответствующие им шкалы. Коэффициенты, соответствующие шкалам 200, 400 и 600, равны, соответственно: 4,88; 9,77 и 14,65. Откуда такие цифры (см. Приложение В)? На четвёртый вход ОКО подаётся аналоговый сигнал Х, в этом случае (из описания работы ОКО) автоматически на этом входе алгоритма ОКО осуществляется преобразование: W100 = 40,96Х. При подключении первого канала должна быть шкала 200. Смотрим: 40,96 · 4,88 ≈ 199,88 (то есть это фактически и есть шкала равная 200).

Рис. 98

Таким образом, БЦИ можно значительно расширить возможности аппаратно-программных средств контроллера.