Разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов (стр. 13 из 13)
Система управления предназначена для управления приводами дозирующих устройств и клапанами заполнения по информации с концевых контактов и датчиков уровня, установленных на дозирующих устройствах.
Ограничивают ход поршня концевые контакты верхнего и нижнего положения. При срабатывании концевых контактов система управления формирует команду остановки шагового двигателя.
Изменение параметров настройки программы управления дозатором производится по интерфейсу RS-232 с протоколом «ModBus».
2 УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
Для работы программного обеспечения необходим быстродействующий однокристальный микроконтроллер со встроенной периферией. Требования к микроконтроллеру:
- процессор с архитектурой «ARM7TDMI»: 32-разрядная RISC-архитектура, поддержка 16-разрядных инструкций;
- объем FLASH-памяти (перепрограммируемого ПЗУ): не менее 256 кб;
- объем ОЗУ: не менее 32 кб;
- встроенная периферия: 16 канальный АЦП, 3 канальный 16-разрядный таймер, интерфейс UART.
Системное программное обеспечение должно выполнять следующие функции:
- ввод/вывод данных по дискретным и аналоговым линиям;
- обмен данными по протоколу «ModBus RTU» через интерфейс RS‑232;
- формирование заданных временных интервалов;
- управление задачами, включая задачи пользователя;
Взаимодействие программы алгоритма управления дозатора с системным обеспечением должно выполняться по механизму «общая память» - обмен данными между задачами должен выполняться через глобальные переменные.
3 ОПИСАНИЕ ЗАДАЧИ
Программа алгоритма управления дозатора должна решать следующие задачи:
- обеспечение заданного расхода технологического раствора;
- осуществлять защиту от противоречивых команд;
- реализация алгоритмов управления дозирующими устройствами в автоматическом и ручном режиме;
- осуществлять управления приводами дозаторов и клапанами заполнения по информации с концевых контактов и датчиков уровня;
- выполнять контроль температуры технологического раствора и отключать дозаторы при аварийной ситуации.
Поставленные задачи выполнены с использованием следующих решений:
- концевые датчики, необходимые для ограничения хода поршня, датчики температуры технологического раствора;
- использование режима реального времени - управляющая программа запускается с постоянным периодом;
- формирование управляющих сигналов для шаговых двигателей и клапанов заполнения.
4 ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ
Входными переменными программы алгоритма управления дозатором являются:
- дискретные сигналы сигнализатора уровня, концевых контактов верхнего и нижнего положения;
- управляющая частота;
- аналоговый сигнал контроля температуры.
Выходными переменными программы алгоритма являются:
- код рассчитанный в зависимости от расхода;
- логические переменные управления работой шагового двигателя (пуск/стоп).
Приложение М (обязательное)
Руководство системного программиста
УТВЕРЖДАЮ
Доцент каф. ЭАФУ, канд. техн. наук
____________ А.Г. Горюнов
22.01.2010
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ДОЗАТОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ
Руководство системного программиста
ЛИСТ УТВЕРЖДЕНИЯ
643.ФЮРА.00005-01 32 02-1 ЛУ
Руководитель темы
доц. каф. ЭАФУ, канд. техн. наук
____________ А.Г. Горюнов
22.01.2010
Исполнитель
____________ И.Г. Воронин
22.01.2010
Нормоконтроллер
___________ Е.В. Ефремов
22.01.2010
2010г.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ ДОЗАТОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ
Руководство системного программиста
643.ФЮРА.00005-01 32 02-1
Листов 8
2010г.
АННОТАЦИЯ
Данное руководство предназначено для системного программиста, эксплуатирующего программное обеспечение устройства управления дозатором технологических растворов.
В руководстве описаны общие сведения о программном обеспечении устройства (назначение, выполняемые функции, требования к программным и техническим средствам), приведена структура программы (сведения о структуре программы, ее составных частях, о связях между составными частями и о связях с другими программами), порядок выполнения настройки и проверки программного обеспечения.
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПРОГРАММЕ
2. СТРУКТУРА ПРОГРАММЫ
3. НАСТРОЙКА ПРОГРАММЫ
4. ПРОВЕРКА ПРОГРАММЫ
5. СООБЩЕНИЯ СИСТЕМНОМУ ПРОГРАММИСТУ
Программа предназначена для автоматизированного управления дозатором технологических растворов.
Программа обеспечивает выполнение следующих функций:
- формирование управляющих сигналов для шагового двигателя;
- реализация защиты устройства от противоречивых команд;
- формирование сигнализации о некорректной работе устройства.
Для работы программного обеспечения необходим быстродействующий однокристальный микроконтроллер со встроенной периферией. Требования к микроконтроллеру: процессор с архитектурой «PIC», объем FLASH-памяти (перепрограммируемого ПЗУ) не менее 256 кб, объем ОЗУ: не менее 32 кб, встроенная периферия (16-канальный АЦП, 3 канальный 16-разрядный таймер, интерфейс UART).
Системное программное обеспечение должно выполнять следующие функции: ввод/вывод данных по дискретным и аналоговым линиям, фильтрацию входных сигналов, обмен данными по протоколу «ModBus RTU» через интерфейс RS-232, формирование заданных временных интервалов, управление задачами, включая задачи пользователя, управление модулем шагового двигателя, управление драйвером шагового двигателя. Взаимодействие программы алгоритма управления дозатора с системным обеспечением должно выполняться по механизму «общая память» – обмен данными между задачами должен выполняться через глобальные переменные.
На рисунке М.1 представлена структура программы.
Рисунок М.1 – Структура программы
Программное обеспечение дозирующего устройства состоит из двух подсистем:
- Микроконтроллер «PIC»;
- программа пользователя – программа алгоритма управления дозатором.
Обмен данными между этими модулями осуществляется через глобальные переменные, расположенные в общей памяти системы «PIC». Программа алгоритма дозатора получает входные переменные из общей памяти и записывает результаты расчетов в переменные общей памяти.
Микроконтроллер выполняет функции: ввод/вывод данных по дискретным и аналоговым линиям, фильтрацию входных сигналов, обмен данными по протоколу «ModBus RTU» через интерфейс RS-232, формирование заданных временных интервалов, управление задачами, включая задачи пользователя, Управление модулем шагового двигателя.
Программа пользователя состоит из модулей (блоков программы):
- контроль температуры (технологического раствора);
- контроль уровня (технологического раствора);
- блок входов;
- блок контроля хода (поршня);
- блок остановки;
- блок открытия закрытия клапанов заполнения.
Модуль контроля температуры и уровня выполнен на датчика, установленных внутри дозатора. Блок входов представляет логическую схему, реализованную с помощью логических операций «И», «ИЛИ», «НЕ» с использованием операций сравнения и триггеров. Блок контроля хода выполнен на концевых датчиках, верхнего и нижнего положения.
Переменные, расположенные в общей памяти, доступны для чтения и изменения по интерфейсу RS-232 с протоколом «ModBus RTU».
Исходный текст программы алгоритма управления дозатором должен быть включен в проект сборки программного обеспечения системного ядра «PIC». Входные/выходные переменные должны быть согласованы с соответствующими переменными для процессоров PIC.
Компиляция и сборка исходного текста программы осуществляется с помощью среды разработки «CoDeSysv.2.3», функционирующей под операционной системой «Windows 2k/XP/2k3». Программирование микроконтроллера осуществляется из среды «CoDeSysv.2.3» через программатор, подключенный к персональному компьютеру, с интерфейсом «JTAG».
Для проведения настроек, управления, отладки и тестирования используется программа «CoDeSysv.2.3», функционирующая под операционной системой «Windows 2k/XP/2k3». В настройках проекта программы «CoDeSysv.2.3».
После запуска программного обеспечения дозатора необходимо записать в контроллер параметры настройки дозатора, доступные по протоколу «ModBus» с помощью «CoDeSysv.2.3». Настройки должны быть рассчитаны в соответствии с параметрами подключенного к устройству шагового двигателя.
Проверка программы алгоритма устройства управления дозатора осуществляется с помощью программы «CoDeSysv.2.3 при пустом баке дозатора:
1) после запуска устройства управления дозатора необходимо скорректировать параметры настройки модуля по мере необходимости;
2) ввести поочередно команды управления – открытие, закрытие регулирующего органа, стоп;
3) при правильной работе алгоритма, т.е при начале движения поршня можно заливать технологический раствор;
4) при неправильной работе программы необходимо обратиться к разработчику алгоритма устройства управления дозатора.
5. Сообщения системному программисту
Настройка программы не предусматривает выдачу сообщений системному программисту. Настройка программы выполняется в соответствии с п.п. 3 и 4.
Логические переменные, информирующие о превышении температуры и уровня технологического раствора, доступны по интерфейсу RS-232 с протоколом «ModBus». Сигнализацию о режиме работы устройства управления дозатора необходимо выполнять на автоматизированном рабочем месте оператора с применение мнемосхем SCADA-системы.
Приложение Н (обязательное)
Результаты работы программы управления при рабочей частоте
Приложение Р (обязательное)
Результаты работы программы управления при разгоне двигателя
