Реализация блокировок и дискретных (логических) задач

Практически на любом объекте автоматизации могут возникнуть ситуации, при которых часть оборудования должна быть аварийно выключена. Под блокировкой подразумевается алгоритм такого отключения.

Каждый функциональный блок, отвечающий за работу какого-либо оборудования (клапана, насоса и др.), имеет свою специфику реализации блокировок.

В задачах, связанных с блокировками, всегда следует оставлять возможность деблокирования оборудования штатными средствами, то есть, не делая изменений в проекте. При этом желательно запретить такие действия оператору (за исключением тех случаев, когда деблокировка предусмотрена алгоритмом), а разрешить только технологам или инженерам.

Дискретными или логическими будем называть задачи, алгоритмы которых реализуются в блоках LC64 или ST16 с использованием вспомогательных функциональных блоков, таких как RL (блок сравнения), ТМ (таймер) и др. Важной составной частью решения таких задач является контроль режимов. Если, например, задача реализует автоматическую работу двух клапанов, то необходимо обеспечить синхронное изменение их режимов, то есть не допускать ситуаций, когда один из клапанов находится в AUT, а другой в MAN.

В заключении следует заметить, что при использовании блоков LC64 или ST16 требуется реализовать их автоматический запуск вместе с загрузкой/перезагрузкой контроллера (за исключением тех случаев, когда блок решает отдельную задачу, которая может быть запущена или остановлена). Все это будет проиллюстрировано соответствующими примерами.

Примеры использования типовых контуров

Ручной клапан с аналоговым управлением на базе блока MLD

Задача 1

Имеется аналогово-управляемый клапан (НС0100) и дискретный сигнал с датчика давления (PS0100), который принимает значение 0 в случае повышенного давления. Требуется предоставить оператору возможность ручного управления данным клапаном и реализовать его блокировочное закрытие по превышению давления.

Ниже приведена таблица исходных сигналов:

Будем решать эту задачу в окне DR0001, указав ему комментарий "Задача 1". На этом этапе требуется определить блок MLD в DR0001 и связать клемму OUT с выходным аналоговым сигналом HCV0100 (Рис. 5).

Далее в таблице пользовательских сообщений (Annunciator) определим два сообщения:

Сообщение РАО 100 будет использоваться для сигнализации о превышении давления, a INT-HC0100 - для информирования оператора о том, что клапан НС0100 заблокирован. Далее, используя блок LC64, обеспечим выдачу этих сообщений (см. Рис. 7).

Блок задержки OND используется для того, чтобы при частом изменении сигнала давления PS0100 не засорялся архив сообщений. Время задержки определяется параметром ST01. Таким образом, при переходе PS0100.PV с 0 в 1, аварийное сообщение РАО 100 снимется не сразу, а только когда давление пробудет в норме в течение времени ожидания ST01.

Как уже отмечалось выше, следует предоставить возможность технологу или инженеру деблокировать клапан НС0100. Для этого предлагается использовать панель сообщения INT-HC0100. Логика, приведенная на Рис. 7, взводит это сообщение в случае превышения давления, но не удерживает его в этом состоянии (благодаря блоку TON), что позволяет пользователю группы ENGUSER (но не оператору) снять сообщение (для этого его Security Level был установлен в 6). Таким образом, блокируя клапан по условию INT-HC0100.PV=1, мы оставляем возможность его деблокирования. В задачах, приведенных ниже, будет использоваться именно такой подход. Стандартное системное имя блокировочного сообщения будет выглядеть как INT-Tag Name, где Tag Name -системное имя функционального блока, для которого реализуется блокировка.

Теперь необходимо реализовать автозапуск блока LC0100 вместе с контроллером. С этой целью создаются блоки START и HOLDING типа LC64.

Свойство Start Timing блока START (Рис. 8) установлено в "Startup at Initial Cold Start/Restart". Это означает, что блок запускается вместе с контроллером и отрабатывает свою внутреннюю логику один раз. В области условий стоит программный ключ %SW0001, который зарезервирован системой и принимает значение 1, если контроллер работает. Его можно использовать как логическую единицу. В свою очередь, в области действий инициируется запуск (перевод в AUT) блока HOLDING, который отвечает за удержание функциональных блоков в нужном режиме (см. Рис. 9).

Окончательное решение задачи 1 приведено на Рис. 10.

При нормальном давлении (PS0100.PV=1) блок MLD позволяет оператору задавать с панели управляющее воздействие MV клапану НС0100 от 0 до 100 %. Если же давление превысит норму (PS0100.PV=0), то логика блока LC0100 взведет сообщение INT-HC0100. На вход TSI (внутренняя переменная TSW) придет единица, в результате чего MLD-блок перейдет в режим TRK. В этом случае оператор потеряет возможность управления клапаном, a MV будет принимать значение, которое приходит на вход TIN с блока DSET. Внутренняя переменная SV этого блока инициализируется при загрузке нулем, поэтому остается лишь выставить достаточно большой Security Level (например, 8), чтобы никто не мог изменить значение SV.

Аналогичным образом можно было бы реализовать блокировочное открытие ручного клапана на любой заданный процент.

Следует заметить, что в TRK-режиме на панели управления блока MLD появляется соответствующая надпись.

Задача 2

Имеется насос Р06_1 с ключом управления P06-1HS (0-местное, 1-дистанционное), аналоговым измерением рабочего тока ЕТР06-1 и дискретным сигналом давления масла P06-1PS (0-низкое давление, 1-нормальное). Необходимо реализовать его работу на базе блока МС-2 с учетом следующих требований:

1. В местном режиме управления командный сигнал должен устанавливаться по состоянию насоса.

2. Командный сигнал должен сниматься в случае, если:

при выдаче команды «Пуск» насос не запустился в течение 3-х секунд; произошла внезапная остановка работающего насоса.

3. Нижняя и верхняя аварийные границы измерения рабочего тока насоса (PL и РН) должны изменяться в зависимости от состояния насоса следующим образом:

в выключенном положении PL=0 А, РН=1 А (максимально допустимый

наведенный ток);

во включенном положении PL=40 А, РН=60 А.

4. Необходимо учесть "трудный запуск" насоса, то есть значительный скачок рабочего тока при выдаче команды на пуск. В течение 2-х секунд с момента пуска сигнализация по превышению рабочего тока не должна срабатывать.

5. Если через 10 секунд после пуска насоса давление масла не пришло в норму, насос должен быть выключен.

6. Если в процессе работы насоса давление масла стало низким и это продолжалось 5 секунд, насос должен быть выключен.

Заводим исходные сигналы и создаем функциональные блоки в DR0006 (Рис. 23).

Для реализации первого пункта задачи подаем инвертированный сигнал P06-1HS на вход TSI блока МС-2 и устанавливаем свойство Answerback Check закладки Input его детального определения в «Both Sides». Следует, также, убедится в том, что установлено свойство Answerback Tracking в закладке Control Calculation. Тогда в местном режиме управления насосом (P06-1HS.PV=0) на вход TSI блока Р04_1 придет значение 1, и блок МС-2 перейдет в TRK-режим, в котором управляющее значение MV будет приравниваться к измерению PV.

Поскольку задача не предусматривает автоматического режима для насоса Р04_1, целесообразно подать логическую единицу на вход INT, которая будет удерживать его в ручном режиме.

Условия второго пункта задачи совпадают с условиями возникновения аварии ANS+ у блока МС-2 (при МТМ=3 сек). Если в закладке Control Calculation его детального определения установить свойство Fallback operation on the abnormal answer-back в «ANS+», то при возникновении этой аварии команда будет автоматически сниматься.

Для реализации третьего и четвертого пунктов задачи будем использовать блок CALCU (см. Рис. 24).

Рабочий ток насоса ЕТР06-1 подаем в блок Р06_1 через CALCU с задержкой на 1 секунду, чтобы сигнализация не успела сработать до того, как мы переустановим границы.

Ниже приводится программа блока CALCU:

!CPV3 - таймер

!Р05 - время ожидания

! Р01 - предыдущая команда

IRV1 - команда

!РОб - предыдущее значение тока

!RV - ток

!CPV - ток с задержкой на секунду

!Р02 - верхняя граница тока во включенном состоянии

!РОЗ - нижняя граница тока во включенном состоянии

!Р04 - верхняя граница тока в выключенном состоянии

!CPV1 - рассчитываемая нижняя граница

! CPV2 - рассчитываемая верхняя граница

if ({CPV3>0)and (CPV3<=P05)) then

CPV3=CPV3+1 i отсчет времени ожидания

else

CPV3 = 0

end if

if (RVloPOl) then! пришла новая команда

P01=RV1

CPV3=1! старт таймера end if

CPV=P07! задержка P07=RV! на секунду

CPV1=0 CPV2=P02

if ((RVloO)and(CPV3 = = 0)) CPV1=P03 if ((RVloO)and(CPV3>0)) then

CPV2=RV2

CPV=dlimit(CPV,CPV1,CPV2) end if

if ((RVl==0)and(CPV3==0)) CPV2=P04 end

После загрузки надо ввести настройки с панели управления блока CALC06:

Р02=60 А, РОЗ-40 А, Р04=1 А, Р05=2 сек.

На Рис. 25 поясняется принцип сигнализации по току в зависимости от состояния насоса.

Преимущество такого подхода заключается в том, что оператор получает информацию о понижении рабочего тока насоса во включенном состоянии.

Осталось только выполнить сигнализацию по давлению и блокировки (пункты 5 и 6). Для этого заводим сообщения Р06-1РА и INT-P06_1 в таблице пользовательских сообщений и реализуем логику в блоке LC0600 типа LC64 (см. Рис. 26), не забывая при этом удерживать его в AUT с помощью блока HOLDING из DR0001.

Поскольку при выключенном насосе давление масла всегда низкое, выдавать сообщение о понижении давления имеет смысл, только если насос включен.

Блок задержки OFFD позволяет задать время ожидания повышения давления при пуске насоса (пункт 5).

Блок задержки OND обеспечивает выключение насоса только в том случае, когда давление масла было низким достаточно долго (пункт 6).

Параметры ST01 и ST02 должны быть инициализированы по условию задачи:

8Т01=10сек, 8Т02=5сек.

Окончательная схема решения задачи 6 приведена на Рис. 27.

Блок МС-2 имеет дискретный вход IL, при подаче значения 1 на который происходит аварийное выключение насоса (или включение, если свойство Output when interlock status is true закладки Control Calculation детального определения блока установлено в «Open»). Его мы и используем для выключения насоса в случае низкого давления масла.