презентация лабораторных работ. часть 2

Б.К. Курбатов

Автоматизированные
информационноуправляющие системы

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

Автоматизированные информационно-управляющие системы

.

Лабораторный практикум
(SCADA-система Genesis32)
•

Лабораторные работа №1

•


•


•


Лабораторный практикум
Курбатов Б.К.

КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ

2


.

Лабораторная работа №1

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

Описание ОУ и создание экранной формы


3


.

SCADA-система GENESIS32

 OPC (OLE for Process Control)
 GraphWorX32
 TrendWorX32
 AlarmWorX32
 TXXView ActiveX


4


.

Схема автоматизации ОУ – технологической операции
неполного обезвоживания нефтепродукта



5


.

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


6


.

Выходная информация

1) текущее значение МФУ L;
2) F2,F3 – значения расходов по потреблению воды и
нефти. Информация, выводимая на дисплей

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.


7


.

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.


8


.

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.



9


.

Порядок выполнения работы

1) Запустить GraphWorX32 (Пуск ПрограммыIconics
Genesis-32GraphWorX32GraphWorX32)
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)


10


.



11


.

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?


12


.


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.

Формирование расхода по притоку


13


.

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;



14


.

Предварительные сведения

Объемы воды В и нефти Н2, остающихся в отстойнике
определяются по формулам:
VВОТ =(F1В * В1 - F2)(t-t0 ) для t t 0
VНОТ =(F1Н * В1-F3) (t-t0), для t 0 t t НАП
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

1, включен
0, выключен



15


.

Источники данных в GENESIS 32

• Локальные переменные (~~имя_лок_переменной~~)
• Теги
• Константы
• Псевдонимы
• Выражения


16


.


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
i 1

ti

t

i t , i=0,1,2,..
i 0



17


.


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~~)



18


.


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.



19


.

Конечный вид экранной формы



20


.


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?


21


.


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.

Формирование межфазного уровня


22


.

Поперечное сечение буллита отстойника

D – диаметр буллита, O – центр сечения
AB – межфазный уровень (МФУ)
L – значение МФУ (L=EC), OC=D/2


23


.

Определение значения МФУ

Длина буллита l

4VO
D2

D2
(
8

Площадь сегмента AEBCA S СЕГ
Объем осажденной воды l S СЕГ

VВОТ
(

l S СЕГ
sin )

4VO D 2
(
2
D 8

VO
или (F1B*B1 - F2)t = (
2

a (F1B*B1 - F2)t, где a

EC=OC-OE=

D
2

D
cos
2
2

sin )

D
(1 cos )
2
2

sin )

VO
(
2

sin )

sin ) или

2
VO


L

D
(1 cos )
2
2



24


.

Построение градуировочной таблицы

2L
D

D
(1 cos )
2
2

L

1 cos

2 arccos(
1

2

2L
)
D

Алгоритм определения МФУ с использованием
градуировочной таблицы

Vвот

(

sin )

2L
(интерполяция)
D

L

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


25


.

Интерполяция первого и второго порядков

i-ая колонка градуировочной таблицы описывает i-ый узел
интерполяции

2L
D

2L
D

2L
( ) i , если (
D

(

2L
)i
D

(

sin ) i

sin ) (
(

(

sin )

sin ) i

sin ) i

1

(

(

sin ) i

1

2L
2L
( )i 1 ( )i
D
D
sin ) i



26


.


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.



27


.


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.


28


.


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


29


.


Тема: Программирование регулятора МФУ и
формирование расходов F2 и F3
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).
Программирование регулятора МФУ


30


.

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).


31

Ui


.

Трехпозиционное регулирование

Ui

1, если L - L0 eps
0, если - eps L0 - L eps
1, если L - L0
eps

где eps – зона нечувствительности регулятора;
U – выходной сигнал регулятора:
U=1 – «БОЛЬШЕ»
U=-1 – «МЕНЬШЕ»


32


.

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


33


.

Качество регулирования МФУ

Время хода плунжера на i – м шаге
i
tx

i
t x 1 U i t , i = 0, 1, 2, 3…,



34


.


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


35


.

Блок-схема алгоритма регулятора МФУ

3 - вычисление Ui
4 - вычисление время хода плунжера
5 - вычисление величины хода
плунжера
6 - вычисление F2



36


.


2) Создать сценарий, осуществляющий работу регулятора;
3) Создать тренд (график) для оценки качества
регулирования МФУ;

4) Добавить окно для вывода тренда;



37


.

Окончательный вид экранной формы



38


.

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.


39

презентация лабораторных работ. часть 2

More Related Content

Viewers also liked

More from student_kai

презентация лабораторных работ. часть 2