Struktura systemów sterowania

Transkrypt

1 Podstawy komputerowych systemów sterowania Struktura systemów sterowania dr inż. Krzysztof Kołek Materiały wyłącznie dla potrzeb wykładu Podstawy komputerowych systemów sterowania IV rok RA wydział EAIiEB AGH. Inne wykorzystanie bez zgody autora zabronione.

2 Plan Struktura komputerowego systemu sterowania DCS Problem sterowania Przykład węzeł CO / CWU AGH 2

3 Struktura komputerowego systemu sterowania COMPUTER SYSTEM Equipped with I/O Devices Sensor Signal Conditioner A/D D/A Amplifier Actuator Controller Sensor Signal Conditioner Amplifier Actuator P L A N T Analog signal Digital on/off signal 3

4 Struktura komputerowego systemu sterowania Elementy składowe: Obiekt sterowania Czujniki Podłączane bezpośrednio do komputera Inteligentne posiadające własne interfejsy sieciowe Elementy wykonawcze Podłączane bezpośrednio do komputera Inteligentne posiadające własne interfejsy sieciowe Komputer z systemem operacyjnym czasu rzeczywistego Elementy interfejsowe do czujników i elementów wykonawczych Karty/moduły we/wy Interfejsy sieciowe Oprogramowanie pomiarowo-sterujące 4

5 Distributed Control System DCS Node 1 Node 2 Actuator Plant Sensor Node 3 Transport Delay 2 Controller Transport Delay 1 Real-Time Control Network 5

6 Problem sterowania Sterownik: mierząc y ustaw u tak, aby mimo zakłóceń w oraz błędów n wyjście z osiągnęło wartość d 6!!!Np. tempomat, żelazko

7 Funkcje komputerowego systemu sterowania Sterowanie obiektem zapewniające osiągnięcie celu sterowania Logowanie danych wejściowych, wyjściowych oraz stanu Sygnalizacja alarmowa Interakcja z operatorem: prezentowanie stanu procesu oraz reakcja na polecenia operatora Prezentacja wybranych informacji na zewnątrz do warstwy zarządzania, sieci Internet, 7

8 Distributed Control System DCS Node Node 11 Node 1 Actuator Plant Node Node 2 Node 11 Sensor Transport Delays Node Node 3 3 Controller Transport Delays Real-Time Control Network 8

9 Struktura komputerowego systemu sterowania 9

10 Struktura komputerowego systemu sterowania Zasada: struktura systemu sterowania powinna odzwierciedlać strukturę sterowanego obiektu Ze względu na równoległą naturę rzeczywistości systemy sterowania są najczęściej wielozadaniowe 10

11 Przykład Sterowanie głównym węzłem cieplnym AGH automatyzacja poboru mocy dla instalacji CO raz CWU ograniczenie poboru mocy, szczególnie nocą oraz w dni świąteczne monitorowanie węzłów zdalnych (poza kontrolą AGH) zdalny dostęp do informacji o systemie dla służb technicznych 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 17

18 Połączenie dwóch odcinków przewodów A0 (5) A2 (4) DT (253) Repeater WG2 (2) WG1 (1) A3 (8) Połączenie dwóch odcinków Jednym przewodem transmisja do DT oraz sterownika w A3 A4 (7) C4 (6) B1 (3) B2 (9) B3 (10) B4 (11) Magistrala CAN 18

19 Zdalny monitoring oraz modyfikacja oprogramowania!!! 19

20 Wymiiennik CO 1MW B5 20

21 IPC-CHIP alarmy SMS inni użytkownicy CO Gramatyka 10 internet nadzór techniczny IPC-CHIP Serwer główny SCADA: ifix system Serwer zapasowy CO B6 magistrala CAN PLC1 PLC czujniki zawory czujniki pompy Stacja meteo LON-node LON-node magistrala LonWorks B1 CWU O CO Węzeł główny Reymonta 7Main heating substation21

22 IPC-CHIP IPC-CHIP T b1, T b2... Sterowanie nadrzędne Serwer Główny PLC T fxo F xo T w T prof U co R 1 T refco F M T zm T zco CO O F co AGH MPEC T pco 22

23 23

24 Oscylator 20MHz Ethernet MAC CPU 80186/80188 Ethernet PHY 8 Bit Address/Data ALE, RD#, WR# INT, INTA 10Base-T TPTX+, TPTX- TPR X+, TPRX- Flash 512Kx8 UART TxD, RxD CTS, RTS DRAM 256Kx16 DMA DRQ Watch Dog Core Logic Programowalne I/O TMRIN, TMROUT RESET#, NMI 24

25 25

26 B u d y n e k B u d y n e k Liczba transmisji Liczba transmisji C z a s t ra n s m is ji [ s e k ] C z a s t ra n s m is ji [ s e k ] Statystyka czasów transmisji HTTP 26

27 Instalacja CO Tfxo = *Tw [C] Tzco Tw Obliczanie pogodowej temperatury zadanej Tfxo + + Trefco + - PID Uco Dobowe korekty temperatury Tprof 27

28 Instalacja CO 28

29 Instalacja CO 29

30 Instalacja CO 30

31 Instalacja CO 31

32 Instalacja CWU 32

33 Podsumowanie Komputerowy system sterowania: Komputer System operacyjny i oprogramowania Peryferia Różnorodne zadania systemu sterowania Wielowarstwowa struktura układu sterowania Przykładowe rozwiązania pokazuje różnorodność wykorzystywanych technologii 33

34 Literatura Wojciech Grega: Sterowanie cyfrowe w czasie rzeczywistym, AGH, Kraków Wiesław Winiecki: Organizacja komputerowych systemów pomiarowych, Oficyna Wydawnicza PW, Wyd.1, Grega W., Kołek K.: Optymalizacja pracy węzła cieplnego. Wykorzystanie nowoczesnych narzędzi automatyki i informatyki przemysłowej w sterowaniu i monitorowaniu systemów grzewczych, VIII Wiosenne Spotkanie Ciepłowników, , katalog str Grega W., Kołek K.: Kontrola ciepła dla AGH, Biuletyn Informacyjny Pracowników AGH, nr 88 marzec 2001, str Grega W. Kołek K.: Sterowanie nadrzędne węzłem cieplnym, Pomiary-Automatyka- Robotyka, 7-8/2001, str INTERNET!!! 34