лекции по ШКС. Структура сау кц
 Скачать 1.52 Mb.
|
|
Глава 10. Паспорт аналогового сигнала Это основное окно для работы с аналоговыми сигналами, в нем собраны все данные, все параметры по отдельному каналу. В нем отражается – название, затем текущее значение в единицах измерения либо в кило Паскалях, либо в кг/см2. Единицы измерения могут переключаться, при этом происходит автоматический пересчет. Внутренняя обработка идет в Кпа. Последующие окна используется для настройки аналогового сигнала.
Верхний и нижний предел измерения - это величины, по которым оцениваются достоверность сигнала, т.е. что нет обрыва, что он находится в пределах шкалы. Если токовый сигнал, то в результате обрыва он уйдет ниже «0», т.е. ниже нижнего предела измерения для токового датчика. Поэтому мы можем определить, что он не достоверен. Если верхний предел измерения не соответствует значению величины, т.е. верхняя величина больше верхнего предела, то в окне значение параметра отображаться не будет. На АРМ мы в окне увидим четыре знака вопроса ????. Это может быть связано с неправильной настройкой аналогового параметра. Так, если кто-либо значение верхнего предела поменял, и всё, текущее значение не видим, хотя на самом деле оно есть. Коэффициент сглаживания – коэффициент для обработки сигнала. Коэффициент скорости определяет допустимую величину при резком изменении сигнала. Эта настройка предназначена для обнаружения резких изменений сигнала. При этом в окне основного экрана будут четыре знака вопроса - ????. Таким образом, сигнализируется о недостоверности сигнала, но в паспорте значение сигнала будет зафиксировано. Порог архивирования – это порог изменения величины параметра, после которого он попадет в журнал, т.е. в архив. Если задать порог очень маленький, то любые изменения сигнала будут писаться в базу и следовательно будет очень много значений и тем самым будет засоряться журнал. Поэтому порог архивирования нужно настраивать, чтобы не было лишних данных. Количество знаков после запятой обычно 1 и 2. Гистограмма – это графическое изображение сигнала от нижнего предела измерения до верхнего предела измерения. Зеленая полоска – это текущее значение сигнала. Красный треугольник – это аварийные уставки. Кнопки аварийных и предупредительных уставок при уроне доступа «СМЕНА» заблокированы. Если уровень доступа – начальник цеха с уровнем 9000, то эти кнопки разблокированы и мы можем менять уставки. Если сигнал у нас не достоверен, по какой либо из причин (обрыв, зашкаливание, скорость изменения), то обработка уставок не производится в защитных алгоритмах, такие параметры не участвуют, т.к. уставки по нему не отрабатываются. Поле уставок. Есть две нижние уставки – аварийная и предупредительная и две верхние уставки, также аварийная и предупредительная. Отображается значение каждой из уставок. Каждая из уставок может отдельно быть включена или отключена. Если уставка отключена, она не отрабатывается. По такой уставке звуковая сигнализация не формируется и в алгоритмах она не участвует. При изменении величины уставки в соответствующем поле появляется окно, где мы можем ввести новое значение и подтверждаем, что уставка изменена. При отключении уставок также требуется подтверждение в наших действиях. Кнопка «Тип датчика» позволяет указать какой у нас датчик, унифицированный, термопара, термометр сопротивления – информационный параметр. В обработке он не задействован. Кнопка «Отключение датчика» - это программно реализованный режим. При отключении датчика, в окне значения у нас всегда будет отображаться «0». Не происходит анализ датчика ни по уставкам, ни по достоверности, ни по авариям. Если нужно выполнить какие – то работы по датчику, мы его отключаем в окне паспорт аналогового сигнала и тогда при его отключении или других изменениях его параметров у нас не будет срабатывать сирена. Ниже расположены кнопки «выход» из окна «паспорт аналогового сигнала», а также кнопка вызова тренда. У каждого аналогового сигнала есть такое окно. Аналогично окно есть у крана. У дискретных сигналов таких окон нет. Глава 11. Окно калибровки. Если в окне «паспорт аналогового сигнала» нажать кнопку «Параметризация», то появляется окно калибровки. Окно калибровки отображает аналоговый параметр, его название и единицы измерения, которые можно переключать между Килопаскалями или кг/см2. В таком окне работа рассчитана на 128 точек, т.е. даже с термопарами так как на основе ШКС построены и системы агрегатной автоматики. Но в основном для ШКС используются термометры сопротивления и для 16 точек одной страницы хватает. Для токовых сигналов – соответственно 2 точки. Недостоверность аналогового сигнала может быть:
При недостоверности сигнала, его значение не отображается и не анализируется при защитах и анализе САУ. По скорости изменения – это скачки и провалы. По выходу за диапазон измерения – это обрывы и зашкалы и неисправность платы аналогового ввода/вывода. Это обрыв проводов, выход из строя датчика, выход из строя преобразователя, плохой контакт, неисправность модуля обработки. Такое может произойти, например при грозе. Если токовый сигнал – то у нас есть клемники с установленными предохранителями, т.е. может потребоваться замена предохранителя. В более серьезных случаях замена преобразователя, или прецизионного резистора для модулей 4-20. Нужно проверять всю цепочку. Неисправность платы аналогового вода/вывода отслеживается программно. Есть также диагностика питания аналоговых модулей. На одной из линеек устанавливается преобразователь 0-10.вольт и он отслеживает наличие питания 5 вольт на носителях модуля преобразователя аналоговых сигналов. Если отслеживается сильное отклонение, то все сигналы становятся недостоверными. Сделано для того, чтобы не было ложных срабатываний по аналоговым сигналам. Глава 12. Слайд «Конфигурация аналоговых каналов». Коэффициент сглаживания – α Текущее значение сигнала рассчитывается по формуле: S=α*Si+(1-α)*Si-1 , где S – текущее сглаженное значение. Si – текущее значение аналогового сигнала. Si-1 - значение аналогового сигнала после предыдущего вычисления. Таким образом, после того, как в АЦП мы пересчитали физическую величину в код, исходя из этого мы с учетом коэффициента рассчитываем коэффициент сглаживания. Он может принимать значения от 0 до 1. Пример, если α=0,5, S1=9, S2=10, то S=0,5*10+0,5*9=4,5+5=9,5. Получается усредненное значение предыдущего и текущего. Если коэффициент α будет иметь другое значение, например 0,1 или 0,9 соответственно будет вычислено другое значение. Смысл этого коэффициента состоит в том, что если мы будем изображать график по конкретным измеренным значениям сигнала, мы получим ступенчатый вид графика. При использовании этого коэффициента мы получим более сглаженный вид графика. Коэффициент сглаживания – степень участия текущего измерения в используемом значении. Две оси «Время» и «Значение сигнала». Получаем ступенчатый график и используя коэффициент сглаживания в итоге получаем сглаженный график. Варьируя значение коэффициента сглаживания мы можем изменять, какую часть мы берем от старого измерения, а какую часть от нового измерения сигнала. При коэффициенте 0,5 – берем по половине значений от предыдущего и последующего измерения сигнала. Если коэффициент =0,0 то используем предыдущее значение, если коэффициент =1, то используем текущее значение, это называется аппроксимацией. Коэффициент скорости β β = (Si-Si-1)/( Smax-Smin), где Si – текущее значение. Si-1 – предыдущее значение, Smax– верхний предел измерения. Smin –нижний предел измерения. Используется для оценки величины изменения сигнала. Например, если Smin=0, Smax=100, Si=10, Si-1=9, то β=(10-9)/(100-0)=1/100=1%. Если мы задаем величину коэффициента скорости, то этот коэффициент сравнивается с коэффициентом, рассчитанным по приведенной формуле и рассматривается, находится ли рассчитанный коэффициента скорости в заданном нами пределе. При этом определяется величина скачка изменения сигнала и если он превышает установленную нами величину, то сигнал считается недостоверным. Эти коэффициенты хранятся в контроллере, и обработка происходит там, хотя задаются они с АРМ. Коэффициент скорости изменения сигнала – мера недостоверности. Если β>β0, то сигнал недостоверен, где β – рассчитанный коэффициент скорости, β0 – заданный коэффициент скорости. Когда обрабатывается сигнал, то постоянно рассчитывается коэффициент и если он превышает заданный предел, то сигнал считается недостоверным и а окне будут отображаться четыре ????. Коэффициент этот настраивается исходя из оценки, какие изменения сигнала могут соответствовать реальным физическим или технологическим процессам для измеряемой величины и соответственно задать эту границу. Если у нас диапазон изменения tо =150оС и если резкое изменение температуры на 10о допустимо, то соответственно нужно посчитать 10/150=0,066 и соответствующий коэффициент задать на компьютере. Соответственно при измерении сигнала будет оцениваться исходя из того, что резкое изменение сигнала до 10о – это норма, свыше 10о – это уже недостоверность, связанная с помехой, наводкой и т.п. При использовании этого коэффициента мы в архиве можем увидеть резкое изменение величины сигнала, а сигнализацию мы не можем сделать за исключением уставок. Глава 13. Слайд Архивирование аналоговых параметров. Порог архивирования λ Если аi-ai1>λ*(аmax-amin), то значение архивируется в базу данных. аi– текущее значение. аi-1 – последнее архивированное значение, аmax – верхний предел измерения. аmin – нижний предел измерения. Опять определяется диапазон изменения величины и задается коэффициент и разница между текущим и последующим архивированным значением. Если величина изменяется и оно больше предыдущего на определенную (заданную) величину, то оно будет записано в архив. А незначительные изменения измеряемой величины (меньше, чем заданный порог), записываться в архив не будут, что позволит не забивать архив близкими значениями. Задаем коэффициент и в паспорте сразу рассчитывается этот порог в зависимости от диапазона изменений измеряемой величины и вводится сигнал в температурных градусах, давление в Кпаскалях, вес в кг, напряжение в Вольтах, и т.д. В базе данных все параметры хранятся год, все события, дискретная сигнализация, действия персонала, аварии и предупреждения. События, имеющие дату больше года, автоматически стираются, таким образом, база данных постепенно обновляется. База хранится на диске d: в нескольких файлах. В руководстве системного программиста можно почитать подробно, где какие части размещаются. Создается база данных при установке ПО на компьютер. Сама БД может быть выгружена в текстовом виде. Сам архив при просмотре может быть распечатан. Глава 14. Слайд Уставки аналоговых параметров. Существует четыре вида уставок. ВА (HiHi) – верхняя аварийная уставка. ВП (Hi) – верхняя предупредительная уставка. НП (Lo) - нижняя предупредительная уставка. НА (LoLo) - нижняя аварийная уставка. Приведено условное обозначение на русском и английском языке. При вводе уставок и пределов измерений идет проверка, чтобы НА была ниже НП и соответственно ВА больше ВП. Для всех аналоговых сигналов есть такие 4 уставки. Если какая-то уставка нам не нужна, то её можно отключить, чтобы не было срабатывания. Пример: вызываем окно «Паспорт аналогового сигнала», ставим название – измерение переменного напряжения и подключаем для диагностики 20 Вольт, только для этой линии для контроля качества питания. Эти параметры находятся в общем списке сигналов, также они находятся на вкладке диагностической, где состояние контроллера оценивается и фиксируется и отображается. Все аналоговые сигналы, которые в ШКС есть, их всего 48, все они заводятся в компьютер. Все они есть в АРМ в виде определенных названий заданных согласно проекту. Остальная часть в резерве. У резервных сигналов в общем перечне отмечено как аналоговый параметр с номером или просто резервный. Если этот сигнал унифицированный, то у резервного канала можно выбрать единицу измерения. Мы можем измерять различные токовые сигналы, уровень, давление, температуру, напряжение. Если сигнал рассчитан только на ТСМ – термометр сопротивления, то там только градусы можно внести. При внесении названия откроются и уставки. Если например у нас из 48 каналов 20 каналов по проекту настроены, то остальные 28 не являются недоступными. И если такие аналоговые сигналы подключать к клемникам (т.е. какой-то датчик), то они просто не будет отображаться на основном экране по схеме. Они будут отображаться в общем перечне сигналов. А на основной экран их выводят разработчики (КГПА) по просьбам эксплуатационников, если необходимо выполнить какие-либо корректировки (изменение названия, что-то поменять), то такие корректировки выполняются. Это касается только АРМ. В контроллере обработка выполняется сразу для всех сигналов, всех входных дискретных и аналоговых. Что касается дискретных сигналов, то они отображаются либо на основном экране, какие-то основные сигналы (давление на выходе цеха, загазованности, пожара). Визуально такие элементы отображается серым цветом в виде квадратиков или рисунков. Серый цвет означает, что они не активны. Соответственно если возникает сигнализация, то она окрашивает данный элемент красным либо желтым цветом. Если сигнал на основной экран не выведен, то он будет отображаться в журнале соответствующим цветом. Резервный сигнал, также может быть выведен в настройку. Мы можем задавать его название. В последующих проектах уже реализована возможность настройки всех дискретных сигналов. То есть, выведен список сигналов по платам в страничном виде и их можно переключать, можно выбрать сигнал, настроить его. Можно выбрать звуковую сигнализацию и настроить её, как она должна срабатывать по верхнему, по нижнему уровню, предупредительная, аварийная, ввести инверсию, отключить, даже привязку поменять местами. Так же у нас существуют резервы по кранам, так же подписаны клемники. Крановых каналов у нас всегда с запасом. По требованию проекта обычно бывает необходимо настроить 12 каналов, реально каналов может быть 20 и более. Резервные краны также на отдельной закладке, в отдельном окне отображаются. То есть крановый сигнал у вас по каким-то причинам вышел из строя основной, то можно кран переключить на резервный канал, при этом он не будет отображаться на основном экране, но полностью отображение и управление будет доступно на этой закладке. А на основной экран мы его можем вывести после доработки высылке нового ПО от КГПА. Либо нужно выяснить причины неисправности, их устранить и вернуть подключение крана на прежнее место. Чтобы определить где неисправность нужно отключить сигнал, то ест окидываем кран, а к клемнику подключаем ПУ и проверяем имитируя кран. Проверяем на сигнализацию, подаем команды, и если видим, что все у нас выполняется, обрабатывается, команды проходят, сигнализация срабатывает, то значит дело в исполнительном механизме. Также проверяются и аналоговые каналы. Там тоже могут быть различные варианты проверки. У токовых сигналов могут быть плохие контакты. Можно с соседнего канала снять преобразователь. Поставить его на место канала который вызывает вопросы и пройдя по всей цепочке найти причину неисправности. Также аналоговые сигналы могут быть неправильно настроены, неправильно заданы пределы измерения. Просто значения есть, они обрабатываются, но не отражаются. Или может быть сбита калибровочная таблица, указан не тот предел датчиков давления, вместо 100 кг., задан например 50кг. И значение у нас будет уже совсем другое. Хотя датчик подключен, все показывает, все измеряет, но само значение не соответствует. Глава 15. Слайд. Методика калибровки. Нелинейная характеристика - ТС, ТП. Линейная характеристика – 4-20 мА. y=yi+(x1-x2)/(x2-x1)*(y2-y1). Калибровка – это настройка сигнала. В комплект документации входит методика калибровки и схема включения. Используется стандартная цепочка. Измерительный канал ШКС, к нему подключается задатчик сигналов. Если у нас токовый задатчик (сигнал 4-20 мА.) и график для термометра сопротивления линейный и нелинейный. У – значение сигнала. Преобразователь 5в хх (нормализатор) который преобразует сигнал в зависимости от номера преобразователя соответственно 4-20 мА. входной (либо термопара, есть сопротивление, есть код напряжения) он преобразует его в величину 0….5В. Это напряжение идет на плату обработки аналоговых сигналов. Это напряжение преобразуется в код АЦП 0…..4095. С кодом АЦП непосредственно у нас работает программа. Плата выдает в контроллер код АЦП и мы уже можем его обрабатывать. Код АЦП в соответствии с калибровочной таблицей пересчитывается в физическую величину. Приведенная выше формула – это вариант расчета величины сигнала по ближайшим точкам. У линейной характеристики обычно задается нижняя точка. «0» код АЦП – «0» - физическая величина. В идеальном варианте система функционирует, таким образом, соответственно для более высокой точности в нижней и верхней точках можно взять, например не «0», а 5% от шкалы. Например, если датчик – 100кг., то взять 5 кг. и посчитать какой ток при этом должен быть и вверху задать например 95%, посчитать какой ток и задать соответствующие точки, не «0» и «100», а «5%» и «95%». Соответственно при обработке код АЦП попадает в блок обработки аналогового сигнала, в блок расчета и система смотрит, что он между «0» и максимумом, соответственно мы берем крайние точки (min и max) их значение берутся соответствующие и значение рассчитывается по приведенной формуле. С линейной характеристикой все просто. Если у нас характеристика нелинейная, например, у температуры, мы берем 16 точек с шагом 10о от -50о до 100о либо от 0о до 150о. Можно задать и меньше точек, но для достижения большей точности обычно задается 16 точек с шагом 10о. Например, температура на утилизаторах может быть за 100о. В принципе точек можно взять больше, если шаг взять в 5о, но при этом придется дольше настраивать. Рост текущей величины идет с использованием соседних точек (выше и ниже) т.е. по близлежащему участку на кривой. Максимальная точность будет в узлах, по которым мы проводим параметризацию. Необходимая точность достигается в полпроцента для термометров и нелинейных характеристик, 0,25% для токового канала, т.е. для нашей системы – если мы берем значения с клемников, то точность по техзаданию соответствует 0,5% и 0,25%. Параметризация сводится к тому, чтобы характеристика была более точной. Проводится она при наладке. Все сигналы прогоняются с задачником сигналов, т.е. температура у нас ТСМ настраиваем токовый сигнал – в соответствии со шкалами датчиков. Если в дальнейшем возникает потребность в замене датчиков, или подключении такого датчика на резервный канал или другой канал, ранее настроенный под другой датчик, то мы задаем параметризацию под соответствующее значение. В табличном окне калибровки имеются номера точек для калибровки. Всего под 128 точек можно использоваться 8 страниц, по 16 точек на каждой. Обычно достаточно одной страницы. Для каждой точки выведено текущее значение. Это значение, которое рассчитывается по уже введенной таблице. Если мы таблицу редактируем, то на это текущее значение мы внимание не обращаем. Оно у нас изменится, только тогда, когда мы сохраним всю таблицу после редактирования. Код АЦП – это то, что выдает нам аналоговая плата. Количество точек для записи таблицы – это то число точек, которое при сохранении таблицы будет сохранено. То есть если мы ввели 16 точек, а в окне указано сохранить – 2, то будет сохранено только две точки. Мы открываем окно «Параметризация», нажимаем кнопку «Редактировать». У нас подкрашивается страница синим цветом. Мы можем менять значение и в окне «Код АЦП» и в окне физическая величина. Задача следующая, физическая величина, которая вводится в окно, вводится исходя из того, по каким точкам мы их задаем в таблицу. Например, если это температура, то задаем градусы, ту величину, которую набираем на задатчике, мы задаем сопротивление, которое соответствует, например температуре – 50оС. Задаем в окне «Физическая величина» -50 оС. Если мы работаем с давлением, то на задатчике задаем ток, а в окне «Физическая величина» мы должны ввести физическую величину, которая соответствует этому току. Допустим 4-20 мА. Можно задать например 0….10000кПаскаль, другие точки 500кПа-4,8 мА, 9800кПа-19,2 мА. Мы в таблице указываем эти значения, а на задатчике указываем ток, который соответствует этим величинам. Значения в мА – мы рассчитываем, а в окно вводим значение в кПа. Соответственно мы задаем значение на задатчике и для нас важен код АЦП, который в окне отобразится, так как код АЦП задает физический преобразователь и именно, его мы вбиваем в таблицу в соответствующую строку. Значения в столбце должны идти в порядке возрастания. Таким образом, мы редактируем страницу. Если мы не хотим сохранить введенные данные, то нажимаем «отменить», а если хотим сохранить введенные данные, то нажимаем «подтвердить». Для термометров бывает, что физическая величина уже задана, а по контрольным замерам получается большая погрешность. То при калибровке необходимо ввести только коды АЦП. Вначале сохраняем страницу, затем всю таблицу, а затем нажимаем «Применить». И теперь после подключения датчика мы в окне текущее значение увидим величину, пересчитанную по новой таблице. По методике калибровки у нас есть 5 контрольных точек рассчитанных в процентном отношении от шкалы. Бывает, что они приходят после ШКС, но стараются, чтобы они приходили вместе с системой и во время наладки уже производится замена старых датчиков, там, где необходимо. Были ситуации, например на Пелымском ЛПУ. Переключение со старой системы на новую не давали потому, что датчики стояли старые, а новые еще не пришли. Соответственно при переходе мы можем получить недостоверную информацию с датчиков. Соответственно где-то датчики стоят не токовые, старые варианты и мы не можем их переключить. В старых системах, где был четырехстрочный дисплей настройка была неудобна, так как вся таблица видна не была. Затем перешли к варианту настройки с компьютера. На контролере вся таблица хранится в своем формате в файле calib.tbl . Если мы настроим один канал и хотим сэкономить время и хотим настроить аналогичный канал, скачиваем с контроллера этот файл. Копируем с одного канала на другие, сохраняем, загружаем обратно. Допустим, проверяем канал по контрольным точкам и если нас устраивает погрешность, все соответствует, мы тем самым экономим себе время. Пока, что в варианте графического интерфейса не реализованы эти возможности копирования таблицы с одного канала на другой, но мысли такие есть. Особо что касаемо, это токовые каналы можно вручную сделать, а для температурных сигналов копирование было бы неплохим вариантом. |