Модернизация системы автоматики компрессорной установки на контроллере DELTA

Описание функционирования и взаимодействия программного обеспечения панели управления и контроллера.

В целях модернизации системы автоматики компрессорной установки был выбран контроллер DELTA DVP-14SS2 и сенсорная панель управления DELTA DOP-AS35THT по причине их наличия в данный момент. Для разработки и программирования данных устройств необходимо наличие ПК с установленными средами разработки программного обеспечения.
Проектирование программного обеспечения контроллера производилось посредством программной среды DELTA WPLSoft Version 2.12.06. Данная среда распространяется бесплатно. Программная среда панели управления - Screen Editor Version : 1.05.83. Так же имеется возможность бесплатной скачки по, выше указанному адресу. Версия программной среды, желательно, должна совпадать с версией, в которой производилась разработка программного обеспечения панели управления в целях корректной работы при открывании проекта. При разработке программного обеспечения учитывались следующие основные требования:
1. Поскольку компрессорная установка состоит из двух компрессоров, то должна быть обеспечена их поочередная работа, должна иметься возможность оперативной установки времени работы каждого компрессора.
2. При проведении каких-либо работ должна быть обеспечена возможность вывода из работы любого компрессора. При этом оставшийся в работе компрессор работает безостановочно до набора установленного давления.
3. Для быстрого набора давления необходима одновременная работа компрессоров.
4. Контроль рабочего давления должен осуществляться посредством датчика давления с аналоговым выходом 4…20мА.
5. Должен осуществляться контроль и диагностика обрыва или замыкания линии датчика давления, выход сигнала за диапазон измерения.
6. Контроль сработки защитных устройств приводных эл. двигателей.
7. Необходима возможность оперативного изменения уставок рабочего давления.
8. Система должна иметь средства сигнализации при возникновении аварийных ситуаций.
Связь панель-контроллер выполнена посредством интерфейса RS-232. Ведомым устройством является панель. Это дало возможность работы компрессора при выходе из строя панели или при ее отключении в случаях необходимости, что положительно сказывается на живучести системы управления. В этом случае запуск и остановка компрессорной установки производится при помощи дублирующих кнопок расположенных на щите управления. Для рассмотрения и более детального изучения программных проектов необходимо их развернуть посредством указанных выше сред программирования.

Описание проекта визуализации панели управления. Внешний вид сенсорной панели управления. Рис.1.

Функциональные кнопки F1, F2, F3, F4, SYS на панели при смене экрана также меняют свое назначение. На всех экранах F1 вызывает краткую справку кроме экрана задания давления. F2 и F3 активны только на главном экране и вызывают окна установки даты/времени и регулировок параметров дисплея соответственно. Кнопки F4 и SYS в данном проекте не запрограммированы.

Внешний вид интерфейса среды программирования панели Screen Editor: Формирование главного экрана. Рис.2.

Здесь показаны все отображаемые элементы на данном экране, который является основным. Цифры в верхней левой части отображают давление в барах. Правее высвечивается надпись о неполадках с датчиком давления при наличии таковых. В средней части отображаются режимы и состояния соответственно 1го и 2го компрессора. В нижней части расположены кнопки управления запуска и останова компрессорной установки. Ниже кнопок отображается текущая дата, время и ссылка для вызова справки. Передача и прием данных между контроллером и панелью будет рассмотрен на примере главного экрана и экрана задания давления. Адресация отображаемых объектов задается в свойствах каждого объекта. Правее на экране монитора отображена панель свойств объектов «Property». Объект оповещения о состоянии датчика давления «Неисправен датчик давления» – это индикатор с надписью считывающий состояние битового операнда или внутреннего реле контроллера М21. Объект, отображающий значение давления, цифровой дисплей читает данные из регистра D8 памяти контроллера. На переднем плане, перед данным объектом, имеется скрытая кнопка перехода к экрану №2, на котором задается рабочее давление.
Надписи «1Компрессор» и «2 Компрессор» - это простые текстовые объекты не имеющие адресных привязок. Под ними расположены индикаторы состояния: «В РАБОТЕ», «В ОЖИДАНИИ», «АВАРИЯ». Индикаторы: «В РАБОТЕ» считывают состояние выходных реле Y0 и Y3 соответственно для 1 и 2 компрессора, «В ОЖИДАНИИ» - читают состояния битовых операндов M6 и M7 соответственно для 1 и 2 компрессора, «АВАРИЯ»- читают M2 и M3 соответственно для 1 и 2 компрессора. Кнопки START и STOP, без фиксации, посылают команды битовым операндам контроллера M12 и M11, посредством которых происходит пуск и останов компрессорной установки. Выше было сказано, что имеется скрытая кнопка для перехода к экрану задания рабочих давлений. Его вид ниже. Формирование экрана установок давления. Рис.3.

Здесь поля «рабочее давление нижний предел» и «рабочее давление верхний предел» это кнопки вызывающие клавиатуру для набора цифровых данных. При этом, происходит запись данных в энергонезависимые регистры памяти контроллера D416 и D418 соответственно для нижнего и верхнего давлений, которые задаются на панели свойств объектов. Из этих же ячеек происходит чтение установленных значений цифровыми дисплеями, расположенными чуть правее от кнопок. Данный экран не имеет справочной ссылки.

Далее изображены экраны других режимов. Взаимодействие объектов на них аналогично предыдущим экранам с соответствующими адресами и каких-либо особенностей не имеет. Адресацию можно проследить развернув проект и посмотрев свойства объектов . Формирование экрана управления режимами компрессоров. Рис.4.

Формирование экрана задания таймеров. Рис.5.

Формирование экрана справки по экрану управления компрессорами. Рис.6.

Формирование экрана справки по главному экрану. Рис.7.

Формирование экрана справки по экрану изменения времени таймеров. Рис.8.

Формирование экранной заставки. По истечении 5 минут, если не производилось никаких манипуляций, то появляется экранная заставка с логотипом. Рис.9.

Описание функционирования программного обеспечения контроллера.

Внешний вид контроллера. Рис.10.

В состав входит: непосредственно сам контроллер DVP-14SS2, модуль расширения дискретных входов/выходов DVP-16SP, модуль расширения аналогового ввода DVP-04AD для обработки сигнала с датчика давления. Контроллер имеет 2 порта: RS-485 и RS-232, для соединения с периферийными устройствами. В данном случае периферийным устройством является панель, которая связана посредством порта RS-232. Так же порт RS-232 используется и для программирования контроллера при помощи среды программирования WPLSoft Version 2.12.06. установленной на ПК. Схема электрических соединений приведена в приложении. Каких-либо особенностей схема не имеет и достаточно проста для понимания.

Внешний вид интерфейса среды программирования контроллера. Рис.11.

Данная среда позволяет вести разработку проекта посредством списка инструкций, ступенчатых диаграмм, последовательных диаграмм (SFC). В данном проекте был выбран метод ступенчатых диаграмм, см. на рисунке выше, при котором вид программы аналогичен электрическим релейным схемам и носит второе название – контактный план. Посредством данной среды задаются и параметры конфигурации портов связи с панелью управления описанной выше. Далее описано функционирование диаграммы управления в контактном плане. Здесь необходимы пояснения в части отдельных элементов и умение чтения релейных схем. Элементы:
-||- x1 или M1 аналоги релейного нормально открытого контакта. В данном случае Х1 это физический дискретный вход. М1 внутреннее виртуальное реле или битовый операнд.
-|/|- Т1 или М8 аналоги релейного нормально закрытого контакта.
-(М0) виртуальный аналог катушки промежуточного реле.
-(Y0) обозначение катушки физического выходного реле контроллера или модуля дискретных выходов.
-[TMR T0 D408] прикладная инструкция или функциональный блок, в данном случае TMR - это таймер или программный аналог реле времени. Аналогичным образом отображаются и остальные различные функциональные блоки использованные в данном проекте.
-[MUL D412 K600 D408] функциональный блок умножения двух чисел.
-[NO K0 K18 K795 K1] блок записи данных в регистр аналогового модуля.
-[FROM K0 K6 D10 K1] блок чтения данных из регистра аналогового модуля.
-[DIV D10 K10 D8] функциональный блок деления двух чисел.
-[ZCP D416 D418 D8 M15] сравнение числовых данных.
-[SET M21] и -[RST M21] установка и сброс соответственно для реле М21.

Рисунок диаграммы согласно которой функционирует система управления. Рис.12.

Чтение и выполнение программы контроллером производится слева направо построчно как в обычных релейных схемах.
Контакты или битовые операнды М11 и М12 связаны с кнопками старт/стоп на сенсорной панели управления. Х0 и Х1 физические входы дискретных сигналов от дублирующих кнопок старт/стоп на щите управления. Внутреннее реле М0 и его контакты в схеме управляют запуском и остановкой работы компрессорной установки. М21 контакты защитного реле диагностики состояния сигнала с датчика давления при обрыве или замыкании в линии. При включении этого реле происходит остановка компрессорной установки и выводится соответствующее сообщение на панели управления «Неисправен датчик давления» см. рис.2. Далее следуют 2 таймера запускаемые в работу по сигналу реле М0. Таймер Т0 отсчитывает время работы первого компрессора, Т1 –второго. Часть схемы начиная с Х2 по Y2 (слева направо построчно) – управляет работой первого компрессора. С Х3 по М7 – управление работой второго компрессора. Здесь таймера Т2 и Т3 управляют переключением схемы соединения обмоток двигателей со звезды на треугольник. Х2 и Х3 физические входы сигналов на реле М2 и М3 от нормально замкнутых контактов тепловых реле защиты двигателей. М2 и М3 управляют аварийной остановкой и посылают сигнал «АВАРИЯ» на панель управления см. рис.2. М1 – реле управления по давлению. Контакты М4 и М5 управляют режимом работы с кнопок 1 и 2 панели управления см. рис.4. и служат для вывода из работы любого компрессора. Контакты М8 работают по сигналу кнопки 1+2 панели управления см. рис.4., запуская в работу оба компрессора. М6 и М7 управляют работой индикаторов «В ОЖИДАНИИ» на панели управления см. рис.2. в целях указания состояния компрессора. Сигналы с Y0 и Y3 подаются на индикатор «В РАБОТЕ» на панели управления см. рис.2. и управляют пускателями двигателей компрессоров. Y1/Y2 и Y4/Y5 – выходы на пускатели переключения схем соединения обмоток двигателей со звезды на треугольник. Далее по схеме через блокировочный контакт М0, посредством функциональных блоков MUL происходит установка времени таймеров Т0 и Т1. М0 блокирует возможность изменения времени таймеров в момент работы компрессора. При помощи панели управления см.рис.5. производится запись данных в энергонезависимые регистры памяти контроллера D412 и D414. Функциональный блок MUL производит умножение записанных значений на 600 и результат заносится в регистры D408 и D410 из которых таймера Т0 и Т1 соответственно считывают значения уставок времени. Далее часть схемы Y1-Y21 управляет работой электропневматических клапанов. М4, М9, М5 – управление блокировкой нажатия кнопки 1+2 на панели управления см. рис.4.
Специальное реле М1002, в момент подачи питания на контроллер и при выполнении первого цикла выполнения программы, разрешает работу функции ТО – записи конфигурационных данных в регистры аналогового модуля. Записываются значения нижнего и верхнего пределов измерения в регистры 18 и 24 соответственно. После первого цикла сканирования исполняемого кода, реле М1002 размыкает свои контакты. Записанные в регистры модуля данные сохраняются до снятия питания. Для более подробного описания аналогового модуля и его конфигурирования необходимо обратиться к его описанию по вышеуказанному электронному адресу. По прохождению процедуры записи данных в аналоговый модуль следует контакт специального реле М1000. Контакты данного реле замкнуты когда контроллер находится в режиме RUN и разрешает работу функции FROM и DIV. FROM – производит считывание измеренного значения давления из регистра 6, аналогового модуля и запись в регистр памяти контроллера D10. DIV – функция деления записанных числовых данных в регистре D10, с записью результата в регистр D8. После функции деления по схеме следует контакт специального реле М1003, который замыкается после первого цикла выполнения программы и разрешает работу функции ZCP. Первая, по ходу выполнения, функция ZCP сравнивает вычисленное ранее значение давления в регистре D8 со значениями записанными в регистрах D416 и D418, в которых записаны значения верхнего и нижнего давлений посредством панели управления см.рис.3. выше. Если текущее давление ниже то ZCP дает команду на установку включения реле М1 через контакт М15. Если текущее значение выше, то ZCP через контакт М17 подает команду на сброс реле М1. Вторая функция ZCP выполняет защитную функцию при неполадках датчика давления. Данная функция сравнивает значение входного сигнала со значением констант за диапазоном измерения. При обрыве или замыкании линии датчика давления входной сигнал выйдет за пределы измеряемого диапазона 4…20мА. Через контакт М19 функция дает команду на включение реле М21, которое в свою очередь переводит компрессорную установку в режим стоп с соответствующим уведомлением - «Неисправен датчик давления» см. рис.2. на панели управления. Контакт специального реле М1003 устраняет ложное срабатывание реле М21 при включении питания контроллера. Для сброса блокировки запуска компрессора необходимо устранить неполадки по датчику давления и нажать кнопку STOP на панели управления. Выходное реле Y22 служит для активации свето-звуковой сигнализации. Управляется через контакты Х2, Х3, М21. М1013 – контакты специального импульсного реле генерирующее импульсы для мигающей световой или звуковой сигнализации.