14.10. РЕГУЛИРУЮЩИЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ КОНТРОЛЛЕР РЕМИКОНТ Р-100

На основе тщательного изучения задач автоматического регулирования большого числа объектов энергетической, металлургической, химической и других отраслей промышленности был создан регулирующий микропроцессорный контроллер Ремиконт Р-100, который в принципе заменяет пользователю набор из 64 работающих приборов. Архитектура Ремиконта Р-100 (в дальнейшем просто Ремиконта) представляет собой изделие, настраиваемое и функционирующее привычным для специалиста по автоматике образом. Виртуальная (возможная) структура Ремиконта состоит из алгоритмических блоков (ал-гоблоков), библиотеки алгоритмов, средств ввода-вывода информации и средств связи с оператором.

Алгоблок реализован программно и в функциональном отношении эквивалентен отдельно взятому аналоговому прибору.

В Ремиконте могут быть задействованы до 64-алгоблоков, работающих либо независимо друг от друга, либо образующих многосвязную систему.

Библиотека алгоритмов управления Ремиконта, так же как и алгоблока, реализована программно. Ее состав сформирован на основе тшательного изучения задач автоматического регулирования большого числа объектов управления различных отраслей промышленности.

Алгоритм настраивается на решение конкретной задачи с помощью коэффициентов, наименования которых (например, время интегрирования, уровень ограничения и т. п.) хорошо знакомы наладчикам традиционных систем регулирования.

Алгоритм в процессе программирования можно помещать в любой алго-блок и использовать многократно.

Ремиконт включает в себя микропроцессорный вычислитель, устройство связи с объектом У СО, устройство связи с оператором, внутриблочную интерфейсную связь (блок состоит из 23 модулей), модуль межинтерфейсной связи, устройства питания.

В состав микропроцессорного вычислителя входят процессор, функциональный расширитель процессора, дополняющий процессор и выполняющий задачи формирования сигналов прерывания, сброса, блокировки ОЗУ и др.; оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, используемое как память программ емкостью 8 Кбайт.

Модули ПРЦ и ФРП обрабатывают информацию в соответствии с заданной программой. Процессор построен на базе МП серии К580.

В модулях ПЗУ «зашито» программное обеспечение контроллера.

В модулях ОЗУ хранится информация, которую может изменять оператор (информация о выбранных алгоритмах управления, об установленной конфигурации, коэффициентах, режимах, задании, времени цикла и т. д.), накапливающаяся информация, формирующаяся в процессе выполнения динамических алгоритмов.

Для сохранения запрограммированной и накапливающейся информации при отключении питания от сети используются батареи сухих элементов.

Устройство связи с объектом (УСО) состоит из аналого-цифрового преобразователя, цифроаналогового преобразователя, дискретно-цифрового преобразователя, цифродискретного преобразователя, цифроимпульсного преобразователя, разделителя гальванического.

Конструктивное исполнение Ремиконта имеет два варианта — приборное и шкафное. Это обусловлено тем, что Ремиконт может применяться как для автоматизации сравнительно небольших объектов, когда весь объем задач решает один контроллер, так и в распределенных АСУ ТП, в которых используется большое число контроллеров.

Ремиконт в приборном исполнении размещается в автономном кожухе, а в шкафном исполнении — в шкафу, в котором помещается до четырех котроллеров.

Конструктивную основу обоих исполнений составляет блочный каркас с 23 модулями. С помощью двух разъемов модуль подключается к внутриблочному интерфейсу, который логически соответствует интерфейсу И-41. Из 23 мест блочного каркаса 9 отводится под модули, входящие в базовый комплект, т. е. модули микропроцессорного вычислителя, индикации и сигнализации отказа.

Остальные 14 мест распределяются между модулями УСО в процессе проектной компоновки контроллера. Планируется дополнить Ремиконт портами для подключения к интерфейсам последовательной и магистральной связей.

Настройка и контроль алгоблоков Ремиконта осуществляется посредством панели оператора, которая подключается к контроллеру через разъем и может удаляться от него на расстояние до 3 м. При работе с панелью оператора используется принцип избирательного управления: оператор устанавливает на панели номер алгоритма и проводит его настройку. В процессе настройки выбирается алгоритм управления, устанавливается конфигурация, определяющая связи входов и выходов алгоблока, коэффициенты и сигналы задания, выбирается режим управления. Все эти действия выполняются на основе простых правил без привлечения методов и средств формального программирования. После того как алгоблок настроен, панель оператора может использоваться для избирательного оперативного контроля за его работой.

Процедура технологического программирования включает три этапа: программирование общих параметров, программирование алгоблоков, оперативное управление.

Оператор, нажимая на клавиши панели оператора, настраивает Ремиконт на выполнение определенной задачи (алгоритмической). Свои действия оператор контролирует с помощью ламповых и цифровых индикаторов на панели оператора.

Для программирования общих параметров Ремиконта предусмотрены следующие операции: останов Ремиконта, пуск Ремиконта, общее обнуление, когда все блоки (алгоблоки) освобождаются от алгоритмов управления, все связи алгоблоков разрываются, все коэффициенты, сигналы задания, накопленные значения сигналов, выходные сигналы устанавливаются равными нулю, тестирование, установка комплектности, установка времени цикла, контроль входов, идентификация ошибок.

Программирование алгоблоков ведется по избирательному принципу (предварительно устанавливаются номера зон управления и алгоблока); при этом используются следующие процедуры: выбор алгоблока, выбор алгоритма, установка конфигурации (входы алгоблоков соединяются с входами Ремиконта или выходами алгоблоков, а выходы алгоблоков соединяются с выходами Ремиконта или задатчиками других алгоблоков); установка коэффициентов, контроль алгоблоков, обнуление алгоблока.

Рассмотрим краткую характеристику некоторых используемых в Ремиконте алгоритмов.

Алгоритм интегрирования ИНТ (код 22) интегрирует сигнал ошибки , образованный разностью между суммой трех входных сигналов и сигнала задания. Выходной сигнал алгоритма является дискретным аналогом непрерывного сигнала:

где постоянная времени интегрирования, — сигнал задания, — входные сигналы, — коэффициенты усиления входных сигналов.

На выходе алгоблока интегрирования установлен ограничитель с наименьшим и наибольшим порогами. Если то выходной сигнал замораживается, т. е. поддерживается на уровне или .

После суммирования трех входных сигналов, если это необходимо, производится фильтрация суммы с помощью фильтра нижних частот, имеющего передаточную функцию

Для плавного изменения постоянной времени интегрирования в алгоблоке ИНТ предусмотрена автоподстройка, которая проводится по следующему закону: , где — текущее значение постоянной времени, — заданное значение постоянной времени, — масштабный коэффициент, — сигнал автоподстройки, поступающий на вход алгоблока.

Алгоритм кусочно-линейного преобразования КУС (код 40) формирует нелинейную функцию в виде кусочно-линейной функции от суммы входных сигналов . Эта функция образуется шестью отрезками, четыре из которых имеют произвольный наклон, а два крайних — горизонтальны. На выходе сумматора, формирующего сигнал установлен фильтр нижних частот для подавления помех.

Алгоритм стандартного аналогового регулирования РАС (код 01) реализует ПИД-закон регулирования, а также П-, ПИ-, ПД-законы (как частные варианты). Термин «аналоговое регулирование» использован разработчиками Ремиконта, чтобы подчеркнуть, что цифровые коды регулирующего воздействия поступают в ЦАП и преобразуются в кусочно-непрерывный сигнал напряжения постоянного тока в интервале ±10 В.

Алгоритм формирует сигнал рассогласования и осуществляет его пропорционально-интегрально-дифференциальное преобразование. Непрерывный вариант такого преобразования определяется передаточной функцией

где — коэффициент усиления регулятора; — постоянные времени интегрирующего и дифференцирующего звеньев.

Сигнал рассогласования в формируется в виде разности между суммой пяти входных сигналов и сигнала задания . Сигналы поступающие на три первых входа, суммируются и проходят через фильтр нижних частот, служащий для подавления помех и имеющий передаточную функцию

где — постоянная времени фильтра;

В этом алгоритме (РАС) предусмотрены нелинейные элементы, реализующие зону нечувствительности, ограничение на уровень выходного сигнала, а также нуль - орган, формирующий дискретные команды на выходах алгоблока.

Всю совокупность используемых алгоритмов можно разделить на следующие группы:

1) алгоритмы ПИД-аналоговые, применяются либо для управления пропорциональными механизмами, либо в качестве корректирующих в каскадных схемах;

2) алгоритмы ПИД-импульсные; предназначены для управления исполнительными механизмами постоянной скорости;

3) алгоритмы динамических преобразований;

4) алгоритмы математических операций;

5) алгоритмы нелинейных преобразований;

6) алгоритмы управляющей логики; используются в основном для обработки дискретных сигналов в процессе пуска, останова или изменения режима работы агрегата.

С помощью алгоримов 3, 4, 5 формируются сигналы статической и динамической коррекции.

В заключение следует отметить, что Ремиконт поступает с завода-изготовителя полностью готовым к работе и для его запуска не нужны услуги посреднических организаций. Нажатием небольшого числа функциональных клавиш его легко настроить на решение требуемой алгоритмической задачи непосредственно на объекте. Наладчику традиционных аналоговых систем регулирования, не знакомому ни с вычислительной техникой, ни с программированием, требуется на это несколько часов. Так же просто и быстро вносятся изменения или дополнения в проект автоматизации. Функциональные возможности и гибкость Ремиконта достаточны для решения подавляющего числа задач, возникающих при автоматическом регулировании большинства непрерывных и непрерывно-дискретных объектов и технологических процессов.