презентация лабораторных работ. часть 2

Б.К. Курбатов

Автоматизированные

информационно-

управляющие системы

КГТУ им. А.Н. Туполева, кафедра АСОИУ, 2008 г.

КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ 2Курбатов Б.К.

Лабораторный практикум

(SCADA-система Genesis32)

• Лабораторные работа №1




Автоматизированные информационно-управляющие системы .

Лабораторный практикум



Описание ОУ и создание экранной формы

Тема: Описание объекта управления и создание

статической части экранной формы

Цель: ознакомление с технологической операцией

неполного обезвоживания нефтепродукта и

создание экранной формы, представляющей схему

автоматизации отстойника

Лабораторная работа №1



OPC (OLE for Process Control)

GraphWorX32

TrendWorX32

AlarmWorX32

TXXView ActiveX


SCADA-система GENESIS32




Схема автоматизации ОУ – технологической операции

неполного обезвоживания нефтепродукта




Исходная информация для автоматизации

1) расход F1 по притоку Н1 (0÷0,03 м³/с)

2) коэффициент обводненности Kоб=0,1÷0,8

3) переходная характеристика вентиля В2

d=0,1tx, 0≤tx≤60 с.

4) градуировочная характеристика вентиля В2

5) значение вводимой уставки L0=0,1÷3,0 м

6) габариты буллита: D=3,4 м и Vo=200 м³




Выходная информация

1) текущее значение МФУ L;

2) F2,F3 – значения расходов по потреблению воды и

нефти.

1) значения F1, F2, F3 – два знака после запятой;

2 ) коэффициент Kоб– два знака после запятой;

3) значение МФУ – три знака после запятой;

4) значение отклонения (L-L0) – три знака после запятой.

Информация, выводимая на дисплей




Алгоритм управления (процедуры)

1) формирование расхода по притоку F1,коэффициента

обводненности Коб и включение/выключение вентиля В1;

2) создание градуировочной таблицы буллита и

формирование межфазного уровня;

3) программирование регулятора МФУ и формирование

расходов F2 и F3;

4) расчет объема и расхода частично обезвоженной нефти;

5) организация сохранения данных.




Задание на проведение работы

1) Ознакомиться с материалом, изложенным в п. 1.2.

руководства лабораторной работы;

2) Создать экранную форму схемы автоматизации

отстойника, используя стандартные формы отображений

SCADA – систем.




Порядок выполнения работы

1) Запустить GraphWorX32 (Пуск\ Программы\Iconics

Genesis-32\GraphWorX32\GraphWorX32)

2) Отобразить вид технологической установки с

трубопроводами используя рисунки библиотеки символов

3) Создать панель оператора для высвечивания параметров

технологического процесса

4) Сохранить файл (расширение gdf)







Контрольные вопросы

1.Что собой представляет SCADA-система GENESIS32?

2.Назначение Редактора GraphWorX32.

3. Назначение Редактора TrendWorX32.

4. Назначение Редактора AlarmWorX32.

5.Что является объектом управления (ОУ) в работе?

6.На какой технологической установке реализуется процесс

обезвоживания

сырой нефти?

7.Что такое коэффициент обводненности сырой нефти?

8.Почему образуется межфазный уровень(МФУ) в отстойнике?

9.Как создать проект в GENESIS32?

10.Какие инструменты используются для создания статической части

графического интерфейса?

КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ 13Курбатов Б.К. 13


Формирование расхода по притоку

Тема: Формирование расхода по притоку и

включение/выключение вентиля В1

Цель: разработка и реализация алгоритма формирования

притока сырой нефти Н1 методом имитационного

моделирования; создание динамических форм

отображения движущегося потока жидкости

трубопроводе и управления вентилем В1;

определение объема жидкости, остающейся в буллите.





Предварительные сведения

При предположении об очень высокой скорости седиментации, имеет место:

F1 = F1В + F1Н

F1В = F1* kоб

F1Н = F1(1- kоб),

где F1В – расход по притоку “чистой” воды;

F1Н – расход по притоку “чистой” нефти;




Предварительные сведения

Объемы воды В и нефти Н2, остающихся в отстойнике

определяются по формулам:

0tt

НАПttt0

выключен

включен

,0

,1

VВОТ =(F1В * В1 - F2)(t-t0 ) для

VНОТ =(F1Н * В1-F3) (t-t0), для

где t0 - момент начала наполнения отстойника;

tНАП - момент переполнения отстойника;

F2 – расход воды по потреблению (F2=0 для л.р. 2 и 3);

F3 - расход нефти на выходе отстойника;

B1 – шаровой вентиль, B1




Источники данных в GENESIS 32

• Локальные переменные (~~имя_лок_переменной~~)

• Теги

• Константы

• Псевдонимы

• Выражения







2) Создать экранную форму пульта управления притоком

сырой нефти Н1 в виде всплывающего окна для ввода

F1, Kоб и шага дискретизации Δt.

3) Реализовать алгоритмы вычисления Vвот и Vнот с

помощью выражения 1

0

i

i

i titt , i=0,1,2,..





1) Запустить файл экранной формы, сохраненный в

предыдущей работе;

2) Создать шаровой вентиль В2 на втором слое экранной

форме («Динамика») с помощью двух разноцветных

символов;

3) Создать динамическое переключение вентиля с

красного («выкл») на зеленый («вкл») цвет

(локальная переменная ~~B1~~)





4) Создать эффект движения воды в трубопроводе с

помощью двух прямоугольников;

5) Создать приток нефти (~~Vвот~~ и ~~Vнот~~);

x=if(~~B1~~,~~Vнот~~ + ~~F1~~*(1 -~~kob~~) -

~~F3~~,~~Vнот~~).

6) Создать поля для ввода и отображения параметров,

влияющих на ход технологического процесса.




Конечный вид экранной формы





1.Что такое алгоритм управления?

2.Как записывается локальная переменная в GraphWorX32?

3.Что такое СЛОЙ экранной формы?

4.Что такое тэг (tag)?

5.Как создать тэг в GraphWorX32?

6.Для чего предназначен Инспектор свойств?

7.Как создать поля для ввода и отображения параметров

технологического процесса?

8. Как тестируется работа проекта в режиме эмуляции?

9.Какая динамическая ФО используется для создания

объекта «Вентиль В1»?

10.Как создать анимацию движения жидкости в

трубопроводе?



Формирование межфазного уровня

Тема: Создание градуировочной таблицы и формирование

межфазного уровня

Цель: создание градуировочной таблицы буллита

отстойника;

определение значения МФУ методом интерполяции

нулевого и первого порядков;

оценка погрешности определения значения МФУ.





Поперечное сечение буллита отстойника

D – диаметр буллита, O – центр сечения

AB – межфазный уровень (МФУ)

L – значение МФУ (L=EC), OC=D/2



Определение значения МФУ


Длина буллита 2

4

D

Vl O

)sin(8

2DSСЕГПлощадь сегмента AEBCA

)sin(2

)sin(8

4 2

2

OO VD

D

VSl СЕГ

Объем осажденной воды

СЕГВОТ SlV или (F1B*B1 - F2)t = )sin(2

OVили

a)sin( (F1B*B1 - F2)t, где OV

a2

EC=OC-OE= )2

cos1(22

cos22

DDD

)2

cos1(2

DL



Построение градуировочной таблицы


)2

cos1(2

DL

2cos1

2

D

L)

21arccos(2

D

L

Алгоритм определения МФУ с использованием

градуировочной таблицы

Vвот )sin( (интерполяция)D

L2L

Vвот=(F1B*B1-F2)t – значение канала Al_Volume




Интерполяция первого и второго порядков

i-ая колонка градуировочной таблицы описывает i-ый узел

интерполяции

iD

L

D

L)

2(

2, если )sin()sin( i 1)sin( i

ii

iii

i

D

L

D

L

D

L

D

L

)sin()sin(

)2

()2

()sin()sin(

)2

(2

1

1







2) Сформировать градуировочную таблицу и реализовать

один из способов интерполяции

3) Создать динамическую экранную форму с помощью ФО

«Гистограмма», отражающую изменение МФУ при

наполнении отстойника.







2) Визуализировать изменение уровня осажденной воды и

частично обезвоженной нефти в зависимости от их

объемов;

3) Создать сценарий для определения уровня нефти и воды

в буллите в зависимости от их объемов (редактор VB);

4) Создать градуировочную таблицу. Проверить

работоспособность модели в режиме ИСПОЛНЕНИЕ.





1.Что такое градуировка сигнала?

2.Какой вид интерполяции используется для операции

«градуировка» в работе?

3.Что такое интерполяция нулевого порядка?

4.Как на практике осуществляется составление градуировочной

таблицы буллита отстойника?

5.Как создать сценарий VBA в GraphWorX32?

6. Объясните содержание сценария «Формирование уровня».

7.Объясните содержание модуля Градуировочная_таблица.

8.В каких трех точках(объем/уровень) нужно тестировать сценарий

«Формирование уровня»?

9.Какая динамическая ФО используется для создания объекта

«МФУ»?

10.Продемонстрируйте работу объекта «МФУ» в режиме ЭМУЛЯЦИЯ.

КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ 30Курбатов Б.К. КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ 30


Программирование регулятора МФУ

Цель: разработка и реализация алгоритма управления МФУ

по закону позиционного регулирования;

отображение качества регулирования с помощью

графика;

оценка качества регулирования

(определение величины перерегулирования,

погрешности регулирования

в установившемся режиме).


Тема: Программирование регулятора МФУ и

формирование расходов F2 и F3




Контур регулирования МФУ

L0 – требуемое значение МФУ (уставка);

L-L0 – отклонение (погрешность регулирования);

Больше/Меньше – сигналы, формируемые регулятором;

F2 – расход по потреблению воды В1;

В2 – исполнительное устройство (вентиль В2).




Трехпозиционное регулирование

Ui

epsL0-L

epsL-L0eps-

epsL0-L

если

если

если

,1

,0

,1

iU

где eps – зона нечувствительности регулятора;

U – выходной сигнал регулятора:

U=1 – «БОЛЬШЕ»

U=-1 – «МЕНЬШЕ»




Разгонная и градуировочная характеристики вентиля В2

d=0,001tx, 0≤tx≤60 с.

F2=0,6∙d, 0≤d≤0,06 м.

где d – величина хода плунжера вентиля В2;

tx – время хода плунжера;

tп.х. – время полного хода плунжера, tп.х.=60 с.;

dп.х. – величина полного хода плунжера, dп.х.=0,06 м.;

При d=dп.х. вентиль В2 полностью открыт

При d=0 вентиль В2 полностью закрыт




Качество регулирования МФУ

Время хода плунжера на i – м шаге

tUtt i

i

x

i

x

1, i = 0, 1, 2, 3…,







2) Создать пульт настройки регулятора в виде

всплывающего окна, в котором с помощью стандартных

ФО можно вводить следующие переменные: значение

уставки L0 и значение eps.

Отобразить на пульте в виде гистограммы значение

положения плунжера клапана в процентах от длины его

полного хода.

3) Разработать и реализовать алгоритм регулирования МФУ




Блок-схема алгоритма регулятора МФУ

3 - вычисление Ui

4 - вычисление время хода плунжера

5 - вычисление величины хода

плунжера

6 - вычисление F2







2) Создать сценарий, осуществляющий работу регулятора;

3) Создать тренд (график) для оценки качества

регулирования МФУ;

4) Добавить окно для вывода тренда;




Окончательный вид экранной формы





1.Нарисуйте структурную схему и объясните работу контура

регулирования МФУ.

2.Назовите тип используемого регулятора и напишите закон его

регулирования.

3.Нарисуйте линейную разгонную характеристику вентиля В2.

4.Объясните работу модуля GwxRegulator_Main..

5. Укажите где в тексте модуля GwxRegulator_Main «запрограммирована»

работа

электродвигателя исполнительного устройства.

6. Укажите где в тексте модуля GwxRegulator_Main «запрограммирована»

работа концевого выключателя.

7.Как задается «зона нечувствительности» регулятора?

8.Как протестировать работу модуля GwxRegulator_Main ?

9.Создайте графический объект, используемый для анализа качества

регулирования.

10. Продемонстрируйте работу сценария в режиме ИСПОЛНЕНИЕ.

Education

презентация лабораторных работ. часть 2