3. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
3
6. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Описание ОУ и создание экранной формы
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
6
7. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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.
Описание ОУ и создание экранной формы
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
7
8. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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.
Описание ОУ и создание экранной формы
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
8
9. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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.
Описание ОУ и создание экранной формы
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
9
10. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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)
Описание ОУ и создание экранной формы
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
10
12. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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?
Описание ОУ и создание экранной формы
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
12
13. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Лабораторная работа №2
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
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
13
14. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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;
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
14
15. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
15
17. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Задание на проведение работы
1) Ознакомиться с материалом, изложенным в п. 2.2.
руководства лабораторной работы;
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
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
17
18. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Порядок выполнения работы
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~~)
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
18
19. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Порядок выполнения работы
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.
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
19
21. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Контрольные вопросы
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 расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
21
22. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Лабораторная работа №3
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
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
22
23. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Поперечное сечение буллита отстойника
D – диаметр буллита, O – центр сечения
AB – межфазный уровень (МФУ)
L – значение МФУ (L=EC), OC=D/2
Формирование межфазного уровня
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
23
24. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Формирование межфазного уровня
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
24
25. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Формирование межфазного уровня
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
25
26. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Формирование межфазного уровня
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
26
27. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Задание на проведение работы
1) Ознакомиться с материалом, изложенным в п. 3.2.
руководства лабораторной работы;
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.
Формирование межфазного уровня
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
27
28. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Порядок выполнения работы
1) Запустить файл экранной формы, сохраненный в
предыдущей работе;
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.
Формирование межфазного уровня
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
28
29. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Контрольные вопросы
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
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
29
30. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Лабораторная работа №4
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
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
30
31. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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).
Программирование регулятора МФУ
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
31
32. Ui
Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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»
Программирование регулятора МФУ
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
32
33. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
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
Программирование регулятора МФУ
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
33
35. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Задание на проведение работы
1) Ознакомиться с материалом, изложенным в п. 4.2.
руководства лабораторной работы;
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
Программирование регулятора МФУ
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
35
37. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Порядок выполнения работы
1) Запустить файл экранной формы, сохраненный в
предыдущей работе;
2) Создать сценарий, осуществляющий работу регулятора;
3) Создать тренд (график) для оценки качества
регулирования МФУ;
4) Добавить окно для вывода тренда;
Программирование регулятора МФУ
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
37
39. Автоматизированные информационно-управляющие системы
.
Контрольные вопросы
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.
Формирование расхода по притоку
Курбатов Б.К.
КГТУ (КАИ), кафедра АСОИУ
39