Руководство программиста


Программно-технические средства
блокировок и защит по уровню воды

Руководство программиста
Структура программы контроллера

АННОТАЦИЯ

В настоящем документе приводится описание назначения, условий применения и характеристик прикладного программного обеспечения (ППО) программируемого логического контроллера (ПЛК). Прикладное программное обеспечение промышленного компьютера (ПК) описано в документе «Руководство оператора». Ссылки на программное обеспечение ПК приведены в настоящем документе по мере необходимости.

СОДЕРЖАНИЕ
1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ
1.1.Назначение ППО ПЛК
1.2.Условия применения ППО ПЛК
2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММЫ
2.1. Структура ППО ПЛК
2.2. Структуры данных ППО ПЛК
2.3. Пользовательские функциональные блоки, применяемые в ППО «Unity»
3. ОБРАЩЕНИЕ К ПРОГРАММЕ
4. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ
5. СООБЩЕНИЯ

1. НАЗНАЧЕНИЕ И УСЛОВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОГРАММЫ
ПТС блокировок и защит по уровню воды в парогенераторах энергоблоков №1,2 Электростанции предназначена для защиты трубной системы парогенераторов при снижении уровня воды, а также защиты системы от заброса питательной воды в проточную часть турбины при повышенном уровне в парогенераторе.
Защита технологического процесса обеспечивается комплексом технологического оборудования:
Арматура на основной линии питающей воды (ВП-9);
Арматура на основной линии питающей воды (ВП-10);
Арматура на линии продувки (У5-01);
Арматура на линии продувки (У5-02);
Арматура на байпасной линии питающей воды (ВП11);
Команды включения аварийного повысительного электронасоса (АПЭН-1);
Команды включения аварийного повысительного электронасоса (АПЭН-2);
Команда отключения турбогенератора (ТГ3);
Команда отключения турбогенератора (ТГ4);
Выдача технологической сигнализации по понижению уровня в 4-х из 6-ти ПГ
Выдача технологической сигнализации срабатывания защиты по +300мм
Команда отключения регулятора питания на линии продувки +75мм
Команда отключения регулятора питания на линии продувки 500 тонн
Выдача технологической сигнализации по +125мм
Выдача технологической сигнализации по +75мм
Выдача технологической сигнализации по ±50мм
Выдача технологической сигнализации по -120мм
Выдача технологической сигнализации по 500т/час

Функционирование системы обеспечивается прикладным программным обеспечением (ППО).
ППО включает прикладное программное обеспечение промышленного компьютера (ППО ПК) и прикладное программное обеспечение программируемого контроллера (ППО ПЛК).

1.1. Назначение ППО ПЛК
ППО ПЛК в составе ПТС реализует следующие функции:
– резервирование контроллеров;
– получение и обработка сигналов ввода-вывода с трех идентичных корзин ввода-вывода;
– Принимает и фильтрует входные дискретные сигналы от вероятного «дребезга» контактов.
– Принимает и обрабатывает входные аналоговые сигналы:
• обеспечивает контроль выхода сигнала за допустимые границы (недостоверность сигнала);
• производит масштабирование аналогового сигнала;
• осуществляет гистерезис пороговых значений;
• анализирует состояния трех сигналов из состава корзин и выборка достоверных значений;
• осуществляет фильтрацию сигнала по скорости нарастания или убывания величины сигнала.
– Выдача дискретных сигналов на оборудование (срабатывание защит);
– Контроль отклонений параметров от заданий и достижения уставленных значений;
– Выдача исполнительных воздействий на лампы технологической сигнализации на БЩУ;
– Реализация алгоритмов защит и блокировок;
– Обмен данными со смежными системами по каналу Modbus/TCP/IP;
– Проверка модулей контроллера на наличие ошибок, и формирование сообщений для АРМ о состоянии оборудования контроллера, а также на панель БЩУ;
– Мониторинг аварийных ситуаций оборудования системы;
– ППО ПЛК обеспечивает возможность приема от промышленного компьютера, а также с панели БЩУ ключей отключающих определенные защиты и блокировки системы.

1.2. Условия применения ППО ПЛК
Общая архитектура системы приведена на рисунке 1.

Структурная схема ПО













Рисунок 1. Общая архитектура ППО

Комплекс ПТС включает следующие аппаратные и покупные программные компоненты:
1) Два программируемых логических контроллера (ПЛК) QUANTUM на базе процессора P266 CPU, работающих в режиме горячего резерва. Исполнительная среда Unity Pro 4.1 XL.
2) Промышленный компьютер, состоящий из:
– персональная ЭВМ (встраиваемый промышленный компьютер);
– операционная система Windows XP Pro SP3;
– пакет визуализации СITECT 7
ПЛК осуществляют взаимодействие с внешними подсистемами по сети Ethernet (со стороны ПЛК) и по каналам ввода-вывода.
Взаимодействие ПЛК и промышленного компьютера осуществляется по сети Ethernet.
ПТС включает прикладные программные компоненты, разрабатываемые в соответствии с настоящим проектом:
Приложение Unity Pro, установленное на ПЛК.
Приложение Citect, установленное на ПК.

2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГРАММЫ
2.1. Структура ППО ПЛК
Прикладное программное обеспечение ПЛК реализуется в виде приложения (см Рисунок 1), написанного в среде Unity v.4.1. Название приложения – upg.stu.
Приложение upg.stu обеспечивает реализацию функциональности системы, реализуемой на ПЛК для всех режимов работы.
Приложение содержит:
• конфигурацию аппаратных и программных средств;
• набор функциональных модулей, каждый из которых реализуется секциями, написанными на языке LD (лестничных диаграмм);
• набор функциональных блоков, разработанных в рамках проекта;
• базу данных;
• анимационные таблицы.
В состав приложения входят следующие функциональные модули, каждый из которых содержит один или несколько программных модулей, отраженных в таблице 1.
Таблица 1
Наименование секции Функциональность
Init Секция выполняется при первом цикле после запуска и обеспечивает присвоение начальных значений всем параметрам.
AI_to_AM Секция обработки входных аналоговых сигналов. Осуществляется вызов блока соответствующего сигнала для присвоения значения внутренней переменной и проверки достоверности канала.
DI_to_DM Секция обработки входных дискретных переменных. Производится вызов функционального блока соответствующего сигнала для присвоения значения внутренней переменной и проверки достоверности канала.
Comparing Секция сравнения получаемых значений с трех различных корзин распределённого ввода-вывода. Сигналы сравниваются по логике 2 из 3-х. Если два сигнала идентичны, а третий различен, то последний признается недействительным.
Наименование секции Функциональность
Alarms Секция обработки дискретных и аналоговых сигналов для определения достижений предельных значений. Выработка сигнализаций и команд на исполнение блокировок и защит.
INTERLOCK Секция формирования алгоритма блокировок и защит. В данной секции происходит запись в переменные, связанные с исполнительными механизмами.
SIM Секция управления режимами имитации и опробования контроллера.
DIAGNOSTIC Секция формирования диагностической информации контроллера.

Внутри секций используются следующие подпрограммы:
Таблица 2
Наименование секции Функциональность
CompAI Функциональный блок, предназначенный для сравнения трех разных аналоговых величин, выдачи на выход результирующего значения, а также диагностической информации по каждому из каналов.
CompDI Функциональный блок, предназначенный для сравнения трех дискретных сигналов приходящих с трех разных корзин, выдачи на выход результирующего значения, а также диагностической информации по каждому из каналов.
BlockF Функциональный блок, предназначенный для фиксирования недопустимо быстрого падения или прироста аналоговой величины. В случае обрыва или короткого замыкания данный ФБ выведет данный сигнал из обработки, что не позволит остановить технологический процесс.
GetDI Функциональный блок, предназначенный для получения и обработки дискретных сигналов. Осуществляет фильтрацию «дребезга» контактов.

Наименование секции Функциональность
HLLA4 Функциональный блок, предназначенный для выработки четырех пороговых нарушений с одного аналогового сигнала (HH, H, L, LL). В ФБ учтены параметры гистерезиса и мертвой зоны по фиксации нарушений.
GetAI Функциональный блок, предназначенный для получения и обработки аналоговых сигналов. Осуществляет масштабирование значений, а также выполняет функции частичного сглаживания.
SIMPMEHA Функциональный блок, предназначенный для выдачи синусоидальной помехи. Данная помеха «подмешивается» к имитируемому сигналу для придания реалистичности при работе с такими режимами, как «опробование».
SIMPULSE Функциональный блок, предназначенный для выдачи в системе пульсов заданной длительности.
SIMPV Функциональный блок, предназначенный для имитации аналоговой величины при работе с такими режимами, как «опробование».
2.2. Структуры данных ППО ПЛК
Всего в каждом энергетическом блоке находится шесть парогенераторов и программные элементы ППО выполнены для каждого из них идентично.
В проекте программного обеспечения контроллеров используются следующие типы данных:
Слово состояния аналогового канала – тип word;
Слово состояния дискретного канала – тип word;
Слово определяющее значение аналогового канала – тип real (два слова word);
Слово состояния контроллера QUANTUM – тип word (всего зарезервировано два слова);
Слово состояния нарушений – тип word;
Слово состояния блокировок – тип word;
Слово состояния деблокировочных ключей – тип word;

Промышленный компьютер позволяет производить управляющие воздействия только на деблокировочные ключи, посредством изменения состояния битов через управляющее слово. ПЛК информирует о своем состоянии через слово состояния. Описание отдельных полей (разрядов) слов данных приведено в Руководстве программиста.

Переменные в ПЛК кодируются следующим образом:
AI – аналоговый вход в ПЛК;
AIM – внутренний аналоговый вход ПЛК /ПК;
DI – дискретный вход в ПЛК;
DM – внутренний дискретный вход ПЛК /ПК;

2.3. Пользовательские функциональные блоки, применяемые в ППО «Unity»
2.3.1 Функциональный блок сравнения аналоговых каналов CompAI

.Описание перечня переменных











Рисунок 2. Функциональный блок сравнения аналоговых каналов CompAI

Данный ФБ служит для сравнения трех различных аналоговых значений. Если один из аналоговых параметров выходит за пределы среднего значения двух других, то его значение не учитывается и в свойство данного канала пишется сообщение об ошибке. Если исправны все три канала (находятся в приемлемом допуске рассогласования), то результирующим будет большее из существующих значений.

2.3.2 Функциональный блок сравнения аналоговых каналов CompDI

Описание переменных














Рисунок 3. Функциональный блок сравнения дискретных каналов CompDI

Данный ФБ служит для сравнения трех пар дискретных сигналов. Если в паре сигналов два значения будут одинаковыми, то это будет означать обрыв или короткое замыкание. В данном случае данная пара не учитывается и выводится из обращения. В систему выдается сообщение о характере вызвавшего нарушения. Если суммарное значение в трех разных парах различается, то алгоритм блока выводит из обращения те, которые не соответствуют предыдущим двум.
2.3.3 Функциональный блок вычисления скорости спада аналоговой величины BlockF

Описание переменных









Рисунок 4. Функциональный блок вычисления скорости спада аналоговой величины BlockF

Данный ФБ служит для вычисления скорости нарастания и спада значения на аналоговых каналах. В случае, если произойдет обрыв провода на аналоговом датчике или резкое падение физического значения, то параметр, считываемый с этого датчика, начнет резко падать. Данный ФБ предназначен для фиксации событий о КЗ или обрыве и записи в слово состояния канала признака ошибки. То есть при возникновении обрыва или короткого замыкания данный канал будет выводиться из обращения.

2.3.4 Функциональный блок масштабирования аналогового канала GetAI

Описание переменных
Рисунок 5. Функциональный блок масштабирования аналогового канала GetAI

Данный ФБ служит для перевода программных единиц контроллера (INT) в величины реальных единиц технологического процесса (REAL). В случае выхода параметра за границы допустимой погрешности (OFFSET) ошибка на канале не выдается и параметр останавливается на максимальном или минимальном значении. В случае если параметр выделяется сильнее нормированной погрешности, то выдается ошибка на канале с расшифровкой характера нарушения.

2.3.5 Функциональный блок обработки дискретного канала GetDI

Описание переменных








Рисунок 6. Функциональный блок обработки дискретного канала GetDI

Данный ФБ служит для фильтрации «дребезга» на дискретном канале. В случае потери связи с каналом на вход данного ФБ записывается заданное значение, вследствие чего на выходе функционального блока в результирующий выход будет записана величина, заданная по умолчанию.

2.3.6 Функциональный блок выработки пороговых нарушений HLLA4

Описание переменных
Рисунок 7. Функциональный блок выработки пороговых нарушений HLLA4

Данный ФБ служит для реализации четырех пороговых нарушений, которые можно использовать как для выдачи системных нарушений, так и для реализации их в алгоритмах реализации блокировок и защит. Для того, чтобы нарушение не пропадало сразу при возврате район установленного значения, предусмотрена функция гистерезиса, влияющие на характер выдачи сигналов о нарушении.

2.3.7 Функциональный блок выработки синусоидальной помехи SIMPMEHA

Описание переменных

Рисунок 8. Функциональный блок выработки синусоидальной помехи SIMPMEHA

Данный ФБ служит для реализации режимов контроллера, связанных с отладкой и имитацией работы установки. Данный сигнал на диаграмме выглядит как синусоидальная кривая, с диапазоном разброса заданного пределами (входные переменные). Эта помеха предназначена для «подмешивания» к величине аналогового сигнала и для придания ему динамических свойств и визуальной реалистичности.

2.3.8 Функциональный блок выработки импульсов заданной длины SIMPULSE

Описание переменных






Рисунок 9. Функциональный блок выработки импульсов заданной длины SIMPULSE

Данный ФБ служит для реализации режимов контроллера, связанных с отладкой и имитацией работы установки. Данный сигнал на диаграмме выглядит как меандр, с разными диапазонами вершин и впадин. Временные значения вершин меандра задаются временными пределами (входные переменные).

2.3.9 Функциональный блок генерации аналоговой переменной SIMPV

Описание переменных










Рисунок 10. Функциональный блок генерации аналоговой переменной SIMPV

Данный ФБ служит для генерации аналоговых сигналов для режимов имитации работы устройств и отладки контроллера.
3. ОБРАЩЕНИЕ К ПРОГРАММЕ
Программа при работе на объекте сконфигурирована на автоматический запуск при включении контроллера. Состояние программы отображается на дисплее контроллера. Настройка параметров программы может осуществляться с переносного компьютера, входящего в поставку системы.

4. ВХОДНЫЕ И ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Входными данными системы является информация, поступающая от объекта управления в ПТС через устройства связи с объектом (распределенной периферии), а также команды, вводимые оператором с ПК.
Выходными данными системы является информация, передаваемая на объект управления из ПТС через устройство связи с объектом. Информация выводится в ПК в виде экранных форм и поступает в виде сигнализации на панель БЩУ.

5. СООБЩЕНИЯ
Сообщения, передаваемые по интерфейсу ПЛК-ПК, описаны в документе «Руководство программиста. Часть 2. Интерфейс ПЛК-ПК». Сообщения, выдаваемые оператору, описаны в документе «Руководство оператора».

#Руководство, #программиста, #описание, #ПЛК, #ПТС, #интерфейс, #аналоговых, #контроллер



Оставьте первый комментарий

Ваш комментарий добавлен