Entankrapport. Gruppe 6. Bendik Lootz Benestad, Erlend Kluken, Marius Moum, Stian Venseth og Kim Joar Øverås

Transkript

1 Gruppe 6 Bendik Lootz Benestad, Erlend Kluken, Marius Moum, Stian Venseth og Kim Joar Øverås

2 Forord (SV) en er en stor del av prosjektet i faget Styresystemer og reguleringsteknikk ved NTNU Kalvskinnet og utføres av fem studenter i 2.klasse på bachelorprogrammet for Automasjonsteknikk. Det store overordnete målet med prosjektet er å få regulert nivået i to tanker ved hjelp av hver sin PLS. (en er den nest siste av rapportene som leveres inn, totankrapporten som leveres Onsdag 4. Mai 2106.) De to PLS`ene skal betjenes av et operatørpanel montert i et skap i produksjonen. På lab`en er PLS`ene og operatørpanelet plassert i tre forskjellige skap i en PLS-rigg Vi har tidligere levert inn forprosjekt- og miniprosjektrapport, som er å finne på vår hjemmeside Etter miniprosjektrapporten begynte vi å lage en modell av prosessen for simuleringsnotatet, lage et godt grensesnitt som samspiller med et godt PLS-program og et filter for å filtrere uønsket støy. Vi har iløpet av entankdelen av dette prosjektet fått mer innsikt i hvordan et anlegg innen prosessindustrien er satt opp og fungerer. Vi har fått lært hvor viktig et godt brukergrensesnitt er, hvor nyttig et støyfilter kan være og vi har fått mye mer kjennskap til å programmere PLSprogram til flere PLS-enheter. Vi har også erfart at det kan være mye arbeid med modellering av systemer gjennom simuleringsnotatet, som er vedlagt i denne rapporten. Entankdelen avsluttes Tirsdag 26. April, da en presentasjon og uttesting av systemet skal gjennomføres. Vi vil takke veileder Dag Aune for hjelp og tilbakemeldinger under prosjektet og Daniel Elstad for utbedringer av tekniske feil. Bendik Lootz Benestad Marius Moum Erlend Kluken Stian Venseth Kim Joar Øverås 2

3 FORORD (SV) 2 INNLEDNING SAMMENDRAG (SV OG KJØ) PROBLEMSTILLING (SV) UTSTYR (KJØ) ORD OG BEGREPER (KJØ) SOFTWARE (KJØ) HJEMMESIDE (KJØ) HMI OPERATØRPANELET IX PANEL TA100 (MM) WEB SERVER (MM) INTOUCH (BLB) INNLEDNING SIKKERHET, INNLOGGING OG OPERATØRER INNLOGGINGSVINDUET MENYLINJEN PROSESSPANEL Operatør Operatør Operatør KNAPPER ALARMER KOMMUNIKASJON SANNTIDSTREND HISTORIKK BILDET PLS-PROGRAM (EK) BLOKKER OG FUNKSJONER (EK) PLASSERING AV BIT ALARMER (SV) ALARM NIVÅ ALARM PROFIBUS (EK) AD/DA OMFORMING (EK) DIGITAL TIL ANALOG OMFORMING (EK) ANALOG TIL DIGITALOMFORMING (EK) PARAMETERINNSTILLINGER (EK) SERIEREGULATOR FOROVERKOBLET REGULATOR REGULATOR (EK) 45 1

4 3.5.0 REGULATORALGORITMER (SV) P-REGULATOR (EK) PI-REGULATOR (EK) FOROVERKOBLET REGULATOR (EK) Foroverkoblet P-regulator Foroverkoblet D-Regulator Foroverkoblet PD-Regulator Skriving av foroverkoblet pådrag SKRIVE FRA OG TIL BUFFERMINNE (EK) UTGANGER (EK) MAGNETVENTILER PUMPE RYKKFRIE OVERGANGER (SV) ANTIALIASING FILTER (KJØ) ORDENS BUTTERWORTH-FILTER FOR MÅLT NIVÅ I TANKEN VELGER KONDENSATORVERDIER: ORDENS BUTTERWORTH-FILTER FOR MÅLT UTLØP VELGER KONDENSATORVERDI: SAMMENLIGNING AV SYSTEMET UTEN OG MED FILTER KONKLUSJON FILTER SIMULERINGSNOTAT (SV) KONKLUSJON (SV) VEDLEGG SIMULERINGSNOTAT 7.2 PLS-Program Figur 1 Prosess tegning 0 Figur 2 HTML kode 4 Figur 3 Utklipp av hjemmeside 5 Figur 4 Prosessvindu 6 Figur 5 Menylinje neste side 7 Figur 6 Katalog IX 7 Figur 7 Konfiguer bilde 7 Figur 8 Farge på pumpen 8 Figur 9 Rullgardinen til Auto/Manuell 8 Figur 10 Sanntidstrend 8 2

5 Figur 11 Alarm vindu 9 Figur 12 Alarm lampe 9 Figur 13 Alarm konfigurasjon 10 Figur 14 HistTrend vindu 11 Figur 15 Data logger, nivå, referanse og pådrag 11 Figur 16 Kommunikasjons bilde 12 Figur 17 Java Script 12 Figur 18 HTML Scipt 13 Figur 19 Bruker konfigurasjon 15 Figur 20 Window script innloggingsvindu 16 Figur 21 Innloggingsvindu 17 Figur 22 Innlogings popup bilde 17 Figur 23 Script til innloggingspopup bilde 18 Figur 24 Innlogget som operatør 3 19 Figur 25 Script for synlige knapper når operatør logger på 19 Figur 26Tilbake knapp script 20 Figur 27 Meny linje 20 Figur 28 Vindu som åpnes når knapp blir trykket 21 Figur 29 Brukergrensesnitt 21 Figur 30 Prosesspanel 22 Figur 31 Operatør nr 1 23 Figur 32 Operatør nr 2 24 Figur 33 Operatør nr 3 25 Figur 34 Farge bak knapp 26 Figur 35 Disabled button script 26 Figur 36 Farge på mangetventiler/pumpe 27 Figur 37 Direct script for kvittering av kritisk alarm 27 Figur 38 Alarm vindu 28 Figur 39 Alarm state tag 28 Figur 40 Alarm Script vindu 29 Figur 41 Kommunikasjons lampe mellom Master PLS og Slave PLS 29 Figur 42 Plassering av Sanntidstrend 30 Figur 43 Sanntidstrend 30 Figur 44 Plassering Hist trend 31 Figur 45 Hist trend vindu 32 Figur 46 TO- og FROM-blokker 34 Figur 47 MOV-blokk 35 Figur 48 Multiplikasjon- og divisjonsblokker 35 Figur 49 Sammenligningsblokker 35 Figur 50 Addisjon- og substraksjonsblokker 36 Figur 51 Kontakter - Rising- og falling pulse 36 Figur 52 Plassering av bit 37 Figur 53 Kvartil flyttes vha MOV-blokk 37 Figur 54 Egenkonfigurert blokk for Alarmer 38 Figur 55 Alarmer for 25% avvik fra referanse 38 Figur 56 Nivåavhengige alarmer 38 Figur 57 Kvittering av alarmer 39 Figur 58 Kvittert, men stående alarm 39 Figur 59 Set/Reset Alarm 40 3

6 Figur 60 Blinkefunksjon for PROFIBUSfeil 40 Figur 61 Timere for PROFIBUSalarm 41 Figur 62 Timere setter alarm for PROFIBUSfeil 41 Figur 63 AD/DA-omforming 41 Figur 64 DA omforming 42 Figur 65 AD omforming 43 Figur 66 Parameterinnstilling for foroverkobling 45 Figur 67 Sampling 45 Figur 68 P-Regulator 47 Figur 69 Utregning P-regulator 47 Figur 70 Grenseverdier 48 Figur 71 Skriving av P-Pådrag 48 Figur 72 PI-Regulator 48 Figur 73 Hjelpe konstant X 49 Figur 74 Utregning del 1PI-Reg 49 Figur 75 Utregning del 2 PI-Reg 50 Figur 76 Grenseverdier og skriving av PI-Pådrag 50 Figur 77 Foroverkobling 51 Figur 78 P-Delen av foroverkoblingen 51 Figur 79 Utregning av D pådrag for foroverkoblingen 52 Figur 80 Ordning av PD pådrag for foroverkobling 52 Figur 81 Skriving av pådrag fra foroverkoblingen 53 Figur 82 Skriving av pådrag fra foroverkoblingen 53 Figur 83 Skriving til og henting fra bufferminne 54 Figur 84 Henter fra bufferminne 54 Figur 85 Skrive til bufferminne 55 Figur 86 Utganger til magnetventiler med tilbakemelding 56 Figur 87 Utgangen til pumpa 57 Figur 88 Rykkfrie overganger regulatortype 57 Figur 89 Rykkfrie overganger regulatormodus 57 Figur 90 Kretsskjema for 2.ordens Butterworth- filter 59 Figur 91 Koblingsskjema 2.ordens filter 60 Figur 74 Ferdig 2.ordens Butterworhfilter 60 Figur 93 Kretsskjema for 1.ordens Butterworth-filter 61 Figur 94 Koblingsskjema for 1. ordens Butterworth-filter. 62 Figur 77 Ferdig 1.ordens Butterworthfilter 62 Figur 78 Sprang i utløpet uten filter 63 Figur 79 Sprang i utløpet med filter 63 Figur 98 Sprangresponser fra simuleringsnotat 65 Figur 99 Sprangrespons med serieregulering 66 Figur 100 Sprang i utløpet med serieregulering m/foroverkobling 66 Tabell 1 Utstyr... 1 Tabell 2 Software... 3 Tabell 3 Operatør tabell med passord og tilgangsnivå Tabell 4 Valg av innganger som skal leses/skrives Tabell 5 for 2.orden filter Tabell 6 Komponenter

7 Vedlegg 1 Skrive - og leserettigheter InTouch 69 Vedlegg 2 Tagliste fra OPC 70 5

8 6 Prosjekt styresystemer & Reguleringsteknikk Gruppe 6

9 Innledning 1.0 Sammendrag (SV og KJØ) I denne entankrapporten kommer det frem det arbeidet vi i gruppe 6 har drevet med siden miniprosjektet. I rapporten skal de simulerte resultatene og innstillingene fra simuleringsnotatet sammenlignes med tilsvarende målte resultater på den virkelige prosessen. Det vil bli vist hvordan vi har gått fram for å lage et best mulig brukergrensesnitt i både InTouch og ix Developer, samt hvordan PLS-programmet er bygd opp og hvilken funksjoner dette inneholder. Innen InTouch og ix Developer vil det bli beskrevet hvordan de to brukergrensesnittene er bygd opp og programmert. Alle funksjoner blir nøye forklart med bruk av bilder og figurer. Operatørpanelet til ix developer kan fjernstyres ved hjelp av en Web Server. Web Serveren ble kodet i html. Det har blitt gjort dimensjoneringer av to lavpassfiltre. Hvordan disse dimensjoneringene er tenkt og gjort blir beskrevet i denne rapporten. Det vil også komme frem hvordan vi har tenkt når vi konstruerte de to forskjellige filtrene. Til slutt kommer vi med en sammenligning av systemet med og uten filter. Om PLS-programmeringen vil det bli gått gjennom hvordan alarmer er gjennomtenkt og hvordan disse er satt opp for en best mulig løsning. Forskjellige regulatortyper har blitt ordnet, og også disse vil bli grundig gjennomgått. Vedlagt ligger også det tidligere innleverte simuleringsnotatet, og vi vil her også sammenligne resultater fra dette med virkelige målinger og innstillinger som er gjort på riggen. Figur 1 Prosess tegning 0

10 1.1 Problemstilling (SV) Under entankprosjektet skal det utføres regulering av en tank ved NTNU Kalvskinnet. Innløpet på tanken styres av en pneumatisk reguleringsventil, og det er denne ventilen vi skal produsere en regulator for. Væskestrømmen inn på reguleringsventilen påtrykkes av en pumpe som kun har en av/på-funksjon. I utløpet på tanken finnes det tre magnetventiler og en manuell ventil. I simuleringsnotatet (se jobbet vi med modellering av prosessen og kom fra til regulatorinnstillinger for PIserieregulator og PD-foroverregulator. 1.2 Utstyr (KJØ) Tabell 1 Utstyr LM358-brikke x2 Motstand(2x250kΩ,68kΩ,150kΩ,330kΩ) Loddebrett x2 Ledninger x12 Bananplugger x8 Kondensator x3 Loddeutstyr fra loddelabben 1

11 1.3 Ord og begreper (KJØ) HMI - Humar Machine Interface HTML - HyperText Markup Language: Programmeringsspråk. Her brukt for hjemmesiden. Profibus-DP - brukes til å styre sensorer og akturatorer fra en PLS Innsvigningsforløp Minimum areal - Innsvingningsforløp med 4-6 halvperioder. Minimum amplitude - Innsvingningsforløp med halvperioder. Minimum forstyrrelse - Innsvingningsforløp med 1-2 halvperioder. PLS - Programmerbar Logisk Styring BFM# - Bufferminne LSB - least significant bit Serieregulering - Regulering hvor regulatoren får tilbakemelding om tilstanden til prosessen. Foroverregulering - Regulering hvor regulatoren er koblet mot forstyrrelsen og deretter motvirker dette. Ziegler-Nichols tommelfingerregler - Fremgangsmåte for å justere inn regulatorer. ITAE - Fremgangsmåte for å justere inn regulatorer. Pneumatisk reguleringsventil - Ventil som styres av trykkluft Magnetventil. Retningsventil som er styrt av en elektromagnet. Avvik - Forskjellen på målt verdi og referanse. Dynamisk avvik - Hvor stort avviket er ved den største forskjellen mtp. referanse Flowmeter - Komponent som måler væskegjennomstrømningen ut av tanken. Måles i l/min PI - Proposjonal- Integralregulator PD- Proporsjonal- Derivatregulator PID - Proporsjonal- Integral- og Derivatregulator AD - Analog til digital DA - Digital til analog Ti - Integrasjonstid Td - Derivasjonstid ma- milliampere. Brukes her som styresignal fra 4-20 ma. Tag - Knagg hvor grensesnittet kobles opp mot PLS. Nominelt pådrag Pådrag som settes manuelt ved P-regulering Manuell modus Regulator utkoblet, pådrag settes manuelt Automatisk modus Regulator innkoblet og styrer pådraget Rykkfri overgang Overgang mellom manuell og automatisk modus skjer uten sprang i pådraget. 2

12 1.4 Software (KJØ) Tabell 2 Software Navn: Hensikt: Matlab/Simulink - Simulering av filter WinSCP - Programmering og opplastning av hjemmeside Beijer OPC Server - OPC link mellom PLS og HMI ix-developer - Programmering av touchpanel GX Works 2 - Programmering av PLS GX Confifurator-DP - Oppsett av Profibus-DP GX IEC Developer - Oppsett av Ethernet PLS Wonderware InTouch - HMI Interface 3

13 1.5 Hjemmeside (KJØ) Underveis i prosjektet skal ferdige rapporter, arbeidsnotatene og tidsskriftartikkelen publiseres på en egenkomponert hjemmeside. Her legger vi også ut info om prosjektet og gruppedeltakerne. Adressen til hjemmesiden er: Kodingen til hjemmesiden ble gjort i programmet WinSCP. Programmeringsspråket vi brukte var HTML. Bildet under viser et lite utdrag av koden vår: Figur 2 HTML kode 4

14 Det var viktig for oss at HMI skulle stå i fokus når vi laget hjemmesiden og man skulle kunne finne det man søker etter på en enkel og grei måte. Man kan manøvrere seg enkelt mellom de ulike rapportene i venstre marg. Denne margen følger deg hele tiden slik at du slipper å gå tilbake for å velge en ny rapport. Øverst til høyre finner man info og kontaktinformasjon om hver enkelt gruppedeltaker. Hjemmesiden vår er vist på bildet under: Figur 3 Utklipp av hjemmeside 5

15 2.0 HMI 2.1 Operatørpanelet ix panel TA100 (MM) Oppgaven spør om et touch-panel som skal kunne lese og skrive verdier til PLS-ene, samt kvittere ut alarmer. Det er også et ønske om et brukervennlig og oversiktlig operatørpanel. Vi bruker et program kalt ix-developer for å programmere operatørpanelet. Brukergrensesnittet på operatørpanelet skal være litt begrenset i forhold til på PC-en. I tabellen under ser man en oversikt over hva som skal kunne leses og skrives. Operatørpanelet skal også settes opp som en web-server, slik at man kan styre den fra nettet. Tabell 3 Lese og skriverettigheter IX panel Variabel Skrives Leses Referanse X X Manuelt pådrag X X Omstilling AUTO/MAN X X Pådrag X Nivå X Melding om alarmer X Kvittering av alarmer X Start/stopp pumpe X X Figur 4 Prosessvindu 6

16 For å gjøre operatørpanelet mest mulig oversiktlig valgte vi å dele inn i fire vinduer. Prosess, alarm, kommunikasjon og historisk trend. Vi bestemte oss for å bruke prosessvinduet som start-vindu fordi det er vinduet hvor man får best overblikk over system. Menylinjen øverst i bildet ordnet vi med at hver sin knapp hadde hver sin trigger, og aksjonen for triggeren er Show Screen. Bilde til venstre viser hvordan man videre velger trigger samt den skjermen man ønsker skal vises. Man kan dermed enkelt manøvrere mellom de fire vinduene. Figur 5 Menylinje neste side I prosessvinduet skal man kunne skrive og lese referanse i tanken, manuelt pådrag, omstilling fra manuelt pådrag til automatisk nivåregulering og start/stopp pumpe. Man skal også kunne lese pådraget, nivå og melding om alarmer i prosess-vinduet. For å gjøre ting enda mer oversiktlig la vi til real-time-trend for at vi til en hver tid kan se hvordan prosessen utvikler seg. Vi la også til en alarmlampe, som varsler at det går en alarm i systemet. Vi laget også en tank slik den ser ut i virkeligheten for at man skal få et godt oversiktsbilde av hele prosessen. Figurer som pumpen, tanken og ventilene finner vi katalogen til ix Developer ved å trykke på objects og deretter Multipicture som vist på bildet til venstre. Figur 6 Katalog IX Man får deretter opp et nytt vindu hvor man trykker add og deretter. Man får dermed opp menyen med ix-symbols hvor man kan velge mellom mange forskjellige ferdiglagde figurer, og her av mange innenfor sjangeren industri. Figur 7 Konfiguer bilde 7

17 Rundt tanken har vi plassert en del knapper. Ved siden av pumpe-figuren plasserte vi start/stopp-pumpeknapp. Denne vil bli grønn når den går, og grå når den er i stopp. I bildet kan man se oppsettet for figuren for pumpen. Her ser man at dersom taggen Start_pumpe går høy, vil pumpen bli grønn. Figur 8 Farge på pumpen Vi har plassert en roll-down-meny over reguleringsventilen på toppen av tanken, hvor man kan bestemme mellom automatisk eller manuell regulering. Bildet viser hvordan vi konfigurerte roll-downmenyen. Figur 9 Rullgardinen til Auto/Manuell I sanntidsvinduet kan man lese av nivået i tanken, referansen til tanken og pådraget til reguleringsventilen. Under sanntidstrenden har vi merket hvilken farge som hører til hvilken kurve for å ha full oversikt over prosessen. Figur 10 Sanntidstrend 8

18 Figur 11 Alarm vindu Alarmvinduet er bygget opp med en alarm server som registrerer alle alarmer samt hvilken type alarm som går. Ved hjelp av en alarm-viewer vil man få en oversikt over alarmer, og alarmenes tilstand. Alarm-Viewer leser/logger alarmer, og alle alarmer vises i sanntid. Under fanen State får man vite statusen på hver aktuelle alarm. Hvis vi har en aktiv alarm vil det stå Active her, samtidig blir bakgrunnen for alarmen rød. Går alarmtilstanden over, vil statusen gå over til Inactive, samt bakgrunnen for den alarmen skifter over til gul. Alarmen vil ikke gå over til Normal status før den blir kvittert. Det skjer ved å trykke på en av Ack Selectedknappen, og bakgrunnen på alarmen skifter til hvit. Ack All-knappen vil kvittere alle aktive alarmer. Alarmene vil legge seg i en liste selv etter de er kvittert og i normal status. For å fjerne dem fra alarm-viewer må man trykke på clear-knappen. Under Active Time vil det bli loggført klokkeslett og dato for hver enkelt alarm. Under Text vil det stå en forklaring på alarmen. Vi valgte i tillegg i legge inn en alarmlampe i alarmvinduet. Denne vil blinke i takt med alarmlampen på tank-riggen. Figur 12 Alarm lampe Ved siden av alarmlampen har vi plassert en kvitteringsknapp som får lampen til å slutte å blinke ved kvittering, men fortsatt lyse så lenge 9

19 det fortsatt er alarmtilstand. Alarmlampen blir grå i det alarmen er kvittert òg prosessen er utenfor alarmtilstand. Figur 13 Alarm konfigurasjon For at alarm-viewer skal registrere alarmer må man registrere alarm items i alarm server. Alarm server er en funksjon i ix developer hvor man kan legge til alarmtilstander som dirkete kobler seg opp mot alarm-viewer. Vi valgte å registrere fire alarmtilstander, to hver for kritisk og normal alarm. Alarmtilstandene har hver sin tag som man referer til i alarm server. I tillegg velger man condition og trigger value som vil si den verdien alarmtilstanden må være lik for at det skal gå alarm. Det er også en fordel å huke av på History, for da blir alarmene lagret i alarmviewer. Til slutt velger man en kvitterings-tag for alarmene. 10

20 Figur 14 HistTrend vindu Trendvinduet er programmert med et Historical Trend - vindu som viser hvordan prosessen sin historie har utviklet seg. Her har man forskjellige muligheter, blant annet å endre på hvor lang tid tilbake man har lyst til å følge prosessen. Man kan pause loggføringen for å se et stillestående bilde av prosessen ved å trykke på stoppknappen. I tillegg har man muligheten for å skjule/vise de forskjellige kurvene, samt vite nøyaktig verdi ved en gitt tid ved hjelp av en trend viewer legend. Vi har gitt muligheten for å zoome ved å endre maks og minimum verdi for x-aksen ved de to knappene nederst til høyre. For å få oversikt over hvilken kurve som hører til hvilken farge, har vi laget en oversikt på høyre siden også her. For at det skal vises kurver i Historical Trend må man registrere de ønskede parameterne i Data Logger. I Data Logger legger vi dermed til Nivå, Referanse og Pådrag samt tilhørende tagger, slik at verdien blir loggført. Figur 15 Data logger, nivå, referanse og pådrag 11

21 Figur 16 Kommunikasjons bilde I kommunikasjonsvinduet finner man en oversikt over hvordan hele tank-riggen kommuniserer. Her har vi valgt å sette på lamper på PLS-ene som indikerer at det er kommunikasjon mellom dem via PROFIBUSen. Rødt lys på lampene betyr at kommunikasjon er brutt, og er lampen grå er alt som normalt. Hensikten bak lampene er at man raskere skal kunne feilsøke om det oppstår kommunikasjonsfeil Web Server (MM) Oppgaveteksten ber oss om å sette opp operatørpanelet som en WEB-server for informasjon og fjernstyring av tankriggen via internett. Vi valgte å løse dette med å bruke ix developer sin egen Web server-funksjon. Vi programmerte et Javascript SDK Overview. Javascriptet fungerer på den måten at den tillater Web Serveren å bruke definerte tagger fra ix developer. På bildet under kan man se hvordan Javascriptet er programmert. Vi valgte også å tillate bokstavene æ, ø og å ved hjelp av http-equiv funksjonen. Figur 17 Java Script 12

22 For at det skal bli behagelig å se på Web Serveren lager vi en lysegrå bakgrunnsfarge. Fra linje 27 på bildet under definerte vi avlesningsbokser med tilhørende tagger som er hentet fra ix-developer. Fra linje 36 definerte vi innskrivingsbokser for referanse og manuelt pådrag. Begge har tilhørende enter-knapper som setter verdien man skriver inn i innskrivingsboksen. Vi valgte å lage et lite avsnitt for de fire siste innskrivingsboksene fordi her skal man kunne sette verdi 1 eller 0. Ønsker man å sette regulatorventilen i manuell må man sette verdien 1 for Auto/Manuell. Ønsker man å kvittere alarm settes verdien til 1. Det samme gjelder start og stopp pumpe, setter man verdien 1 for Start_pumpe vil den starte, står den i 0 vil det stå i stopp. Figur 18 HTML Scipt 13

23 2.2 InTouch (BLB) Innledning Prosjekt styresystemer & Reguleringsteknikk Gruppe 6 Vi skal her gå inn på brukergrensesnittet og programdelen til InTouch. Dette vil gi et innblikk i hvordan vi har tenkt og formet programmet. Vi vil forklare hvordan programmet er bygget opp, samt forklare hvordan vi har tenkt oss frem til løsningene. Programmet består av følgende vinduer: Innlogging Prosess Alarmer Kommunikasjon Historikk (Hist Trend) I alle vinduene vil man finne en menylinje så man enkelt skal kunne navigere mellom de forskjellige vinduene. Det hele skal være enkelt satt opp og svært oversiktlig. Vi har også lagt inn i prosessvinduet en klokke og en liten rute som viser hvilke operatør som er logget inn. Det er lagt til tilgangsnivå på de ulike operatørene, dette gjelder hovedsakelig prosessvinduet og alarm vinduet hvor det begrenes. Alle de resterende vinduene kan alle operatørene se og styre. Oversikt over hvilke tilgang de ulike operatørene er lagt ved i vedlegg 1. Vi har også her som i miniprosjektet brukt Beijer Electronics OPC server og OPC link til tagger. Det ble gjennomgått punktvis hvordan dette ble gjort i miniprosjektet så vi vil ikke gå like mye inn på det her. Men utenom fremgangsmetoden så har vi laget nye tagger som ligger ved i vedlegg 2. 14

24 2.2.1 Sikkerhet, innlogging og operatører Det første vinduet som åpnes når InTouch blir startet er innloggingsvinduet, her blir du møtt av en knapp med «logg inn». Dette er for de ulike operatørene som har ulik tilgang til prosessen. De ulike operatørene er som følger: Tabell 4 Operatør tabell med passord og tilgangsnivå Brukernavn: Passord: Tilgangsnivå: Operatør1 Op1 1 Operatør2 Op2 2 Operatør3 Op3 3 For å få til innlogging og begrenset tilgang må vi starte med å definere de ulike operatørene og hvilke tilgang de skal ha. Starter med å først gå inn i menyen «Special > Security > Select Security Type > InTouch». Da dette er blitt gjort vil man nå få tilgang til vinduet under da går man inn på «Special > Security > Log On». Logg inn med brukernavn Administrator og passord wonderware. Nå vil man få tilgang til å velge «Special > Security > Configure users». Figur 19 Bruker konfigurasjon Her legger man til de ulike operatørene med hvert sitt passord, samt Access Level. 15

25 2.2.2 Innloggingsvinduet For å sikre seg at innloggingsvinduet er det første som kommer opp så har vi laget et windowscript. Figur 20 Window script innloggingsvindu Dette gjør at når en logger ut av systemet så settes passord til blankt og brukeren settes til none. Dette er for å sikre oss at når en bruker logger av så skal ikke en som kommer i ettertid kunne logge på med samme detaljene. Vi skjuler også alle de andre vinduene bortsett fra innloggings vinduet. Noe som hindrer uvedkommende å få tilgang til de andre vinduene. 16

26 Figur 21 Innloggingsvindu Dette er innloggingsvinduet som kommer opp når programmet kjører. Når man trykker på knappen vil det dukke opp et innloggingsvindu. Figur 22 Innlogings popup bilde Action scriptet til logg inn knappen er som følgende. Den første setningen «DIM LogonResult AS DISCRETE» betyr at man definerer variabelen «LogonResult» som datatype DISCRETE. Det vil si at den har enten en eller null som verdi. «LogonResult = PostLogonDialog()» er en funksjon som gjør at innloggingsboksen dukker opp. Dette skjer når variabelen LogonResult går høy (altså blir 1). 17

27 Figur 23 Script til innloggingspopup bilde Her logger man inn med den operatøren som man selv har tilgang til. I dette tilfellet er det operatør 3 som logger inn. Under kan man se det som dukker opp når riktig brukernavn og passord er blitt skrevet inn. Da kan man velge mellom å fortsette med den operatøren man logget inn med, eller å gå tilbake å logge inn med en annen. 18

28 Figur 24 Innlogget som operatør 3 Det som gjør at knappene forsvinner og kommer til synet når en operatør er logget inn er scriptet under. Alle operatørene har et tilgangsnivå som kan ligge mellom Her har vi lagt inn for knappene «Fortsett» og «tilbake». Figur 25 Script for synlige knapper når operatør logger på 19

29 Under vises scriptet til «tilbake» knappen. Dette gjør at den fjerner seg selv og viser logg inn vinduet etterpå. Figur 26Tilbake knapp script 2.2.3Menylinjen Menylinjen er lagt inn slik at man enkelt kan manøvrere seg mellom de ulike vinduene. Denne linjen er lik i alle vinduene utenom innloggingsvinduet. I bilder under kan vi se at det er operatør 1 som er innlogget. Det vil si at prosess og alarm vinduet vil være veldig begrenset. Figur 27 Meny linje Her tilsvarer hver og en av knappene hver sin respektable side, så når knappene blir trykket vil man havne på den siden knappen knyttes til. Under vises vinduet som kommer opp når man trykker «Touch Pushbuttons > Show Window». Her velges det hvilke vindu som skal dukke opp når knappen blir trykket. 20

30 Figur 28 Vindu som åpnes når knapp blir trykket Under vises en demonstrasjon av brukergrensesnittet vårt så fort innloggingen har funnet sted. Man kan da manøvrere seg fritt innad i programmet. Figur 29 Brukergrensesnitt 21

31 2.2.4 Prosesspanel Her ser du prosesspanelet som kommer opp etter vellykket innlogging. Her er det operatør nummer tre som er logget inn. Dette er det panelet med flest muligheter og funksjoner. Her kan man velge mellom regulatortyper, stille inn på regulatorinnstillinger og velge foroverkobling innstillinger. Det er også vist en tegning av prosessen samt en sanntids trend. Figur 30 Prosesspanel 22

32 Operatør 1 Figur 31 Operatør nr 1 Operatør 1 er den operatøren som har minst tilgang av de ulike operatørene. Her er det ikke mulighet til å stile på noe som helst. Kun lese enkelte ting som finnes i oversikten på Vedlegg 1. 23

33 Operatør 2 Figur 32 Operatør nr 2 Operatør nr 2 har litt mer tilgang enn nr 1. Over kan man se prosessbildet til operatør nr 2. Her kan operatør nr 2 lese og skrive litt mer men er fortsatt ganske så begrenset. Dette er en bruker for teknikere eller noen som skal gjøre vedlikehold på anlegget. Her kan de velge mellom auto/manuell, se hvilke regulator som er i bruk samt foroverkobling. Her kan man også sette referansen, starte og stoppe pumpen samt skrive pådraget. 24

34 Operatør 3 Figur 33 Operatør nr 3 Operatør nr 3 har alle rettigheter til systemet. Dette er tilegnet en ingeniør som har god innsikt i hele prosessen. Her har da ingeniøren mulighet til å styre alt helt manuelt. 25

35 2.2.5 Knapper Prosjekt styresystemer & Reguleringsteknikk Gruppe 6 Knappene vi har tatt i bruk er de helt originale knappene som man finner på høyre side. Vi har da lagt en farget figur bakom som signaliserer om knappen er aktiv. Vi har lagt inn knapper på valg av regulatortyper samt på start/stopp av pumpen og alle magnetventilene. Disse knappene har litt forskjellige tilgangsnivå og vi har dermed lagt inn begrensning på synlighet og om personen kun skal kunne lese verdien. Under vises hvordan vi har fått farge på baksiden av knappen. Vi har laget en sylinder og valgt «Send to back» slik at den havner på baksiden av knappen. Deretter gir vi den samme tag som knappen har i «Discrete Expression». Knappen vil da lyse grønt når den er aktiv. Figur 34 Farge bak knapp Alle knappene har forskjellige Accesslevel, det har vi ordnet ved hjelp av scriptet under. I dette tilfellet skal alle operatørene kunne se knappen med kun operatør nr tre skal kunne endre verdiene på den. Figur 35 Disabled button script 26

36 Vi har også satt inn farge på illustrasjonene på prosesstegningen. Her vil Magnetventilen lyse grønt når ventilen er aktiv. Det samme har vi også lagt inn på pumpen. Figur 36 Farge på mangetventiler/pumpe Under er kvitteringsknappen, eneste forskjell her i forhold til de andre knappene er at vi har valgt «Direct». Het fører til at den sender ut en puls istedenfor «Toggle» som setter verdien høy. Figur 37 Direct script for kvittering av kritisk alarm Alarmer Fra oppgaveteksten skal det gå ulike alarmer når nivået i tanken unnviker for mye fra referansen. Det skal gå en kritisk alarm når nivået i tanken går under 10% eller over 90% av tanken sitt volum. Denne alarmen skal blinke med 0,2 sek på og 0,2 sek av. Når det går en normal alarm unnviker nivået 25% fra referansen. Dersom noen av alarmene går, og de skulle 27

37 bli kvittert enten fra InTouch eller IX før alarmtilstanden er over,skal det lyse en rød lampe inntil alarmtilstanden er over. Om det utløses en alarm og alarmtilstanden rettes opp uten at alarmen blir kvittert skal lyset blinket helt til dette skjer. Dersom alarmtilstanden varer mindre enn 5 sekunder skal det heller ikke gå noe alarm. Slik ser alarmvinduet ut, her vil det dukke opp alarmer ut i fra forutsetningene over. Figur 38 Alarm vindu Under er det lagt inn alarmvinduet, det finner man ved å gå inn i «Wizard>Alarms». Alarmene er definert i GX Works så vi har definert i selve Taggen at det er en alarmtilstand når verdien går høy. Under er Alarm state markert, dette gjør at alarmen kommer opp i alarmvinduet. Figur 39 Alarm state tag 28

38 Figur 40 Alarm Script vindu Kommunikasjon Kommunikasjonsvinduet er der for å vise oppsettet og hvordan ting er koblet sammen. Her er det to lamper som lyser grønt om alt er OK, og rødt dersom det skulle være brudd mellom slave og master PLS. Under er et bilde som viser lampen som indikerer om det er brudd mellom master PLS og slave PLS. Figur 41 Kommunikasjons lampe mellom Master PLS og Slave PLS 29

39 2.2.8 Sanntidstrend Dette vinduet finner man helt nederst i prosessvinduet, her vises det en graf med referansen, pådrag og nivå. Sanntidstrend finner man på verktøylinjen helt til høyre. Den er deretter bare å dra ut etter ønsket størrelse. Figur 42 Plassering av Sanntidstrend Når man dobbelttrykker på grafvinduet som kommer opp, kommer dette vinduet til syne. Her legger man inn de ønskede taggene. Vi har lagt inn referanse, pådrag og nivå. Figur 43 Sanntidstrend 30

40 2.2.9 Historikk bildet Dette er den historiske trenden, dette er til forskjell fra sanntidstrenden her vi ser endringer over lengre tid. Man finner frem til dette vinduet ved å trykke inn på «Wizard Selection>Trends>Hist Trend W/Scooters». Figur 44 Plassering Hist trend Her har man mulighet til å zoome inn og ut samt skalere vinduet etter ønske. Og skal man bruke grafen i en rapport eller liknende har man mulighet til å stoppe loggingen og importere bildet. 31

41 Figur 45 Hist trend vindu Under ser du innstillingene som skal til for at Hist Trend Skal virke. Går man inn på «Special>properties>Hist Trend Logging». Huk deretter av «Enable Historical Logging». 32

42 33 Prosjekt styresystemer & Reguleringsteknikk Gruppe 6

43 3.0 PLS-Program (EK) Under entankdelen av dette prosjektet skal nivået i en tank reguleres. Det oppstod noen komplikasjoner i starten av prosjektet, da flowmåleren var koblet på utløpet til tank 2 som styres av Slave-PLS 2. Dette gjorde at vi måtte dele opp programmet for å bruke begge Slave-PLS ene, siden alarmlampen, pumpen og magnetventilene bare kunne styres av Slave- PLS1. Vi kommer senere med en forklaring av programmet til Master-PLS`en, som egentlig bare brukes som et bindeledd mellom Slave-PLS`ene, ix-panelet og InTouch. Det vil komme forklaringer på hva som er gjort i Slave-PLS ene, hvor mesteparten av reguleringen foregår. 3.1 Blokker og funksjoner (EK) Det vil i denne delen bli gitt en grunnleggende forklaring på hvordan de forskjellige blokkene vi har brukt under entankdelen fungerer. Dette for å gjøre det enklere å følge med på hva som foregår senere i teksten. TO- og FROM-blokkene brukes til å skrive til og hente data fra bufferminnene i PROFIBUSmodulen til Slave-PLS`ene. I PROFIBUSmodulen ligger det data som er sendt fra Master- PLS`en som vi får bruk for i slavene. Figur 46 TO- og FROM-blokker FROM-Blokka har tre pinner inn og en ut. På de tre pinnene inn forteller vi henholdsvis hvor modulen er plassert, hvilket bufferminne det skal hentes fra og hvor mange dataord som skal hentes. I figur 47 forteller pinnen ut hvilket minne vi skal legge bufferminne 15 fra PROFIBUSmodul 1 på. Her har vi lagt det på BFMF15, vi kommer tilbake til hvordan hentingen og skrivingen til bufferminne er gjort senere i rapporten. 34

44 TO-Blokka har 4 pinner inn. Pinnene på TO-Blokka betyr henholdsvis hva som skal sendes, hvilken modulplass PROFIBUSmodulen har, hvilket bufferminne det skal skrives til og hvor mange ord som skal skrives. Figur 47 MOV-blokk MOV-Blokka brukes til å flytte data til en plass du ønsker å ha den. Det vil si at når det kommer et signal inn på EN flyttes informasjonen på s over i dataordet på d. I figur 48 ser vi at vi skal flytte K4M208 over til Minne_Til_Master. Det vil si at 4 kvartetter med minnebit bli flyttet over. (4*4 bit, M208-M223) og legger seg i dataordet Minne_Til_Master med M208 helt til høyre i dataordet. Figur 48 Multiplikasjon- og divisjonsblokker MUL_E- og DIV_E-Blokkene er multiplikasjon og divisjons blokker, hvor man multipliserer eller dividerer informasjonen som kommer inn på pinnene. I figur 49 ser vi at Manuelt_Pådragp (0-100) multipliseres med 250 i den første blokka. I den andre blokka divideres svaret igjen på 100 som gjør at signalet ut på Manuelt_Pådrag blir Figur 49 Sammenligningsblokker LD-Blokkene er sammenligningsblokker, hvor man sammenligner verdien på s1 med verdien på s2. Alle tre blokkene i figur 50 vil bli gjennomgått her: 35

45 På den første blokka har vi en LD= - Blokk. Den gir ut signal om verdien på s1 er lik verdien på s2. På den andra blokka har vi en LD< - Blokk. Den gir signal ut når verdien på s1 er mindre enn verdien på s2 På den tredje blokka har vi en LD> - Blokk. Den gir signal ut når verdien på s1 er større enn verdien på s2 Figur 50 Addisjon- og substraksjonsblokker ADD- og SUB - Blokkene er subtraksjon- og addisjonsblokker. Addisjonsblokka legger sammen verdiene som kommer inn på pinnene. I figur 51 ser vi at 62 blir addert med referanse_r. Subtraksjonsblokka trekker fra den nederste verdien fra den som kommer inn på den øverste pinnen, her ser vi at vi trekker fra 62 fra referanse_r. Figur 51 Kontakter - Rising- og falling pulse Her ser vi puls-piler. Det vil si at de sender ut en puls når minnebittet skifter verdi. På pil opp sender den ut en puls i det skannet minnebittet skifter fra 0 til 1. På pil ned sendes det ut en puls i det skannet minnebittet skifter fra 1 til 0. Man har i tillegg muligheter for å definere og programmere sin egen blokk i GXWorks. Vi har brukt en del av disse for å forenkle programmeringen og disse vil ikke bli gjennomgått her, da man lager disse akkurat som man ønsker det selv Plassering av bit Master-PLS`en brukes til å transportere informasjon mellom skjermer og slave-pls`er, derfor er det viktig at alle minneceller og dataord havner på riktig plass. 36

46 For å få de riktige minnecellene på riktig plass har vi valgt å plassere de som vist på figur 53. Da kommer de på riktig plass og det er enkelt å endre på det om det skulle være nødvendig. Figur 52 Plassering av bit For å sende bitene til bufferminnet må vi legge de inn i et dataord, dette løser vi med å flytte kvartiler inn i dataord ved hjelp av MOV-Blokka, som vist under på figur 54. Figur 53 Kvartil flyttes vha MOV-blokk 3.2 Alarmer (SV) Det var gitt i oppgaveteksten at vi skulle ordne flere forskjellige alarmer. En alarm for kritisk nivå, altså om nivået i tanken er utenfor området 10-90%. En annen alarm går om nivået avviker med mer enn 25% (av måleområdet) fra referansen i lengre enn 5 sekunder. Den siste alarmen omhandler om det er kontakt mellom PLS ene via PROFIBUS. Disse forskjellige alarmene vil nå bli gjennomgått Alarm nivå Vi har laget en egen alarmblokk for å håndtere alarmtilstandene som kan oppstå i tanken. For å finne disse tilstandene trenger vi referansen til tanken og nivået i tanken, og vi må ha en kvittering fra grensesnittene for å kunne kvittere alarmene. Ut av alarmblokka kommer alle alarmtilstandene og en utgang for alarmlampa. 37

47 Figur 54 Egenkonfigurert blokk for Alarmer Alarmer for 25% avvik fra referanse har vi løst som vist i figur 56, hvor vi trekker fra 25% (62) fra referansen og sammenligner det med nivået i tanken. Timeren gjør at alarmen ikke går før det har gått 5 sekunder, da det ikke trengs å gå alarm i tidsrommet fra et eventuelt sprang i referanse/utløp går, til nivået har regulert seg inn. Figur 55 Alarmer for 25% avvik fra referanse I figur 57 ser vi at det er fire forskjellige alarmer som gis. Ved hver av disse alarmene vil ei varsellampe bli stående å blinke med en frekvens som er avhengig av hvilken av de to typer alarmene som går. Figur 56 Nivåavhengige alarmer 38

48 Etter at en alarm har gått høy er det mulig å kvittere denne. Dette er vist i figur 58. Om du skulle kvittere en alarm som ikke er utbedret (gått ut av kritisk nivå/kommet innenfor 25% av referansen) vil den blinkende lampa gå over til å bli stående med fast lys. Dette er vist i figur 59. Her vises også hvordan vi får lampa til å blinke med forskjellige frekvenser for de to ulike typer alarmer. Figur 57 Kvittering av alarmer Figur 58 Kvittert, men stående alarm 39

49 Etter at du har kvittert en alarm og lampa har slukket er det viktig at den fortsatt kan gå ved en senere anledning. Dette har vi løst som vist i figur 60. Figur 59 Set/Reset Alarm Alarm PROFIBUS (EK) For å lage alarm ved PROFIBUSfeil til en av slavene har vi laget en blinkefunksjon som sendes tilbake til master PLS`en. Dette er vist på figur 61. Figur 60 Blinkefunksjon for PROFIBUSfeil Det blinkende bittet fra slave PLS`ene kommer inn på masteren, her går de inn på to timere hver. Om blinken stopper som en 1 eller 0 vil en av timerene gå ut tiden på 1.5 sekunder og sette hjelpekontakten sin. Når vi da får signalet tilbake igjen vil timerene resettes når blinken starter på igjen. 40

50 Figur 61 Timere for PROFIBUSalarm Om en timer går ut tiden sin vil den sette et bit som vi bruker til å vise feil i profibus tilkoblingen som vist på figur 63. Vi vil også få feil når slave PLS`en ikke står i RUN, og ikke sender noe tilbake til masteren. Figur 62 Timere setter alarm for PROFIBUSfeil 3.3 AD/DA omforming (EK) Figur 63 AD/DA-omforming 41

51 Vi har laget egne blokker for omforming av signaler på de analoge ut- og inngangene. Se figur 64. Den øverste blokken skriver vi pådraget ut til den analoge utgangen, og på den nederste blokka henter vi signalet fra de to analoge inngangene. For å kommunisere med AD/DA modulen brukes det bufferminner hvor vi kan finne den informasjonen vi vil ha. For å bestemme hvilken operasjon vi vil at AD/DA modulen skal utføre skriver vi inn i BFM#17. For at utgangen skal skrive må vi skrive 4 inn i BFM#17. For å lese av inngangene på omformeren må vi først starte A/D omformingen og videre velge hvilken kanal vi får inn signalet på. Om vi skal lese av kanal 0 må vi da skrive 2 til BFM#17 og om vi vil lese av kanal 1 må vi skrive 3 til BFM#17. Har forsøkt å lage en tabell under for at det skal bli enklere å forstå. Tabell 5 Valg av innganger som skal leses/skrives 3 siste bit i BFM#17--> D/A start A/D start A/D kanal A/D omforming kanal A/D omforming kanal D/A omforming Digital til analog omforming (EK) Når vi skal skrive til den analoge utgangen må vi kommunisere med AD/DA modulen. Dette gjøres ved å bruke TO-Blokka, vi skriver da til BFM#16. BFM#16 skriver hele tiden til den analoge utgangen. Vi velger at den analoge utgangen skal skrive ved å skrive 4 inn i BFM#17 som vist i blokk nummer to på figur 48. Når da den analoge utgangen har skrevet ut signalet må vi nullstille AD/DA modulen for å gjøre klar til neste oppgave derfor sender vi 0 inn i BFM#17. Figur 64 DA omforming 42

52 3.3.1 Analog til digitalomforming (EK) For å lese av inngangene må vi sette opp slik som vist på figur 66. Vi nullstiller først AD/DA modulen ved å sende 0 inn i BFM#17. Videre kan vi da velge hvilken inngang vi vil lese fra ved å sende enten 2 eller 3 inn i BFM#17. Når vi da har lest av den analoge inngangen, har informasjonen lagt seg på BFM#0 i AD/DA modulen, vi kan da hente den og plassere den der vi vil ha den. Figur 65 AD omforming 43

53 3.4 Parameterinnstillinger (EK) Prosjekt styresystemer & Reguleringsteknikk Gruppe Serieregulator For å fortelle PLS`en hvilke(n) regulator(er) som skal brukes må vi velge det på skjermen. For serieregulatoren kan vi velge mellom P-Regulator og PI-Regulator. Siden en av regulatorene alltid vil være tilkoblet løser vi dette ved å gi Reg_Mod bittet en 1-er eller en 0-er. Når Reg_Mod har en 1-er, har vi PI-Regulering og når Reg_Mod har en 0-er har vi P-Regulering Foroverkoblet regulator For å velge foroverkobling må bittet foroverkobling_påav settes høyt(gis en 1 -er). Når foroverkobling er valgt er det tre forskjellige foroverkoblinger som senere kan velges. Vi kan velge mellom P-, D-og PD-Foroverkobling. Når vi først velger foroverkobling, settes automatisk P-Reguleringen på, dette for at vi skal ha en regulatorinnstilling å begynne med. Videre på figuren under ser vi at for at vi skal kunne velge en av parameterene så må regulatoren stå i auto og at foroverkoblingen skal være koblet til. Når for eksempel P-regulering blir valgt, settes bittet for P-Regulering, mens de andre to regulerings metodene blir resatt. På slutten av figuren ser vi at når foroverkoblingen blir slått av resettes alle parameterne Regulatorinnstillinger For serieregulatoren endte vi opp med de innstillingene som vi kom fram til i simuleringsnotatet: Serieregulator PI-regulator Kp = 1,5 og Ti = 10 sek P-regulator Kp = 9 Foroverregulator PD-regulator Kp = 0,5 og Td = 10 sek P-regulator Kp = 0,5 D-regulator Td = 10 44

54 Figur 66 Parameterinnstilling for foroverkobling 3.5 Regulator (EK) Vi har valgt å lage en egen funksjonsblokk for alle regulatorene. Alle parameterinnstillinger er multiplisert med 10 på grunn av heltallsalgoritmen. For å lage samplingstid i regulatoren lager vi det som vist på figur 68. Her teller vi opp til den valgte samplingstiden før timeren resettes og starter å telle på nytt. Vi får senere i programmet se hvordan vi bruker samplingen. Figur 67 Sampling 45

55 3.5.0 Regulatoralgoritmer (SV) Da det å lage en regulator i PLS-programmet medfører at vi må lage diverse algoritmer, da vi får en digital regulator. Her fikk vi stor bruk for det vi har lært i Sanntidsdelen i faget Styresystemer og Reguleringsteknikk. Vi opererer vanligvis i s-planet for analoge regulatorer og systemer, men med en digital regulator opererer vi i z-planet. Vi vil ikke her gå inn på hva s- og z-plan er, men informasjon om dette kan finnes i Digital Control System Analysis and Design av Philips, Nagle og Chakrabortty. Da det finnes flere metoder for å gå fra s- til z-planet, velger vi metoden med bakoverdifferans for numerisk integrasjon. Dette gir at s = 1 z&' h Vi brukte heltallsalgoritmen, som gav oss følgende algoritmer for de forskjellige regulatortypene. (K +', = K + multiplisert med 10 for deretter å dividere med 10 for å unngå desimaler. h = samplingstid. n=orden på filterkonstant for D-regulator) P-regulator u. = K +', e. 10 hvor K +', er K + multiplisert med 10 for deretter å dividere med 10 for å slippe å regne med desimaler. + u, PI-Regulator P-regulator u. = u.&' + K +', e. e.&' + K +', e. T 4', h 10 u +556 = K +55',(v. v.&' 10 D-regulator PD-regulator u 9556 = T 955', u :556;< 10 n + K +55', T 955', (v. v.&' ) u?:. = u u : (h + T :55 n da dette er de to overnevnte formlene. 46

56 3.5.1 P-Regulator (EK) Prosjekt styresystemer & Reguleringsteknikk Gruppe 6 Funksjonsblokka til P-Regulatoren blir seende ut som på figur 69. Inn på regulatoren får vi kp verdien, nominell pådrag u0, referansen r, avviket e, en indikasjon på om pegulatoren står i manuell eller i auto(manauto), indikasjon på om regulatoren står i P eller PI regulering(reg_mod) og om den foroverkoblete regulatoren står i P-Regulering. Ut av regulatoren kommer pådraget til P-Regulatoren (PPådrag). Figur 68 P-Regulator Som vist i kapittel om regulatoralgoritmer har vi funnet denne algoritmen : u. = K +', e. 10 Når vi har valgt p-regulator for foroverkoblingen skal ikke u0 skrives til pådraget, vi har lagt inn en sperre for dette i programmet. TS0 med pil opp er samplingen til regulatoren som + u, vist under avsnitt 5.0. Vi skriver svaret inn i en mellomregning slik at vi kan sette grenseverdier for pådraget. Figur 69 Utregning P-regulator For å unngå at verdiene skal komme utenfor grensene våre har vi laget grenseverdier som vist på figur 71. Om verdien kommer under 0 skrives det 0 på utgangen og om verdien kommer over 250 skrives det 250 på utgangen. 47

57 Figur 70 Grenseverdier Nå som vi har fått pådraget fra P-Regulatoren inn i mellomregningen kan vi skrive det ut på P_Pådrag. det skrives ved hvert sampel om regulatoren står i Auto og at P-Regulering er valgt. Figur 71 Skriving av P-Pådrag PI-Regulator (EK) Funksjonsblokka til PI regulatoren ble seende ut som på figur 73. inn på denne blokka kommer det kp, ti, Nominell pådrag u0(ikke i bruk), Referanse r, avviket e, Regulator modusen ligger høy når PI regulering er aktivert(reg_mod), ManAuto som forteller oss om regulatoren står i manuell eller i auto høy når reguleringen står i manuell, ekm1 som er forrige avvik, ukm1 som er forrige pådrag og saplingstiden h som er samplingstiden multiplisert med 10. Ut av regulatoren kommer PIPådrag som er pådraget fra PI regulatoren. Figur 72 PI-Regulator Vi har funnet en algoritme i avsnitt for PI-Regulator som vist her: u. = u.&' + K +', e. e.&' + K +', e. T 4', h 10 48

58 Hjelpevariabelen X er Ti10/h og er laget under på figur 74 Figur 73 Hjelpe konstant X Vi må dele inn regnestykket i flere deler for å få gjennomført det. Første del av regnestykket har vi. u 4. = K +', e. + I BCDE.&' 10 T 4 h Dette er vist på første del av figuren under figur 75. i andre del av regnestykket bruker vi formelen u = K +', e. + I BCDE.&' % T 4 h 10 Vi ser at dette er det samme som i del 1 av regnestykket bare at vi må ta vare på resten i divisjonen, som vi senere legger til ved hjelp av MOD_E blokka. Figur 74 Utregning del 1PI-Reg Til slutt må vi regne ut det endelige pådraget til PI-Regulatoren. Da bruker vi denne formelen: dette er vist i figur 76 u. = u.&' + u ik + K p10(e k e k 1 ) 10 49

59 Figur 75 Utregning del 2 PI-Reg Nå har vi regnet ut det endelige pådraget trenger vi bare å sette grenseverdiene med 0 som minimum og 250 som maksimum. Videre kan vi nå flytte mellomregningen vår inn i PI- Pådraget i hvert sampel der PI-Regulering er valgt og PI-Regulering er valgt. Figur 76 Grenseverdier og skriving av PI-Pådrag Foroverkoblet regulator (EK) Vi har valgt å plassere all foroverkoblingen i en blokk da det er mye felles parametere og PD reguleringen er en sum av p- og D- reguleringen. Vi skal ha mulighet for å velge foroverkobling med P-, D- og PD-regulator. Inn på blokka kommer det Kp10ff som er Kp for foroverkoblingen multiplisert med 10. Td10ff som er Td multiplisert med 10. Så kommer det inn hvilken foroverkobling som er valgt på forrover_p, Forrover_D og Forrover_PD. Videre får vi inn flow_v som er strømningen ut av tanken, vi har også forrige_flow som er flowen i forrige scan. Vi får inn Forrover_PåAv som er en indikasjon på om foroverkoblingen er aktivert. Vi får inn samplingstiden som er tiden mellom hver gang regulatoren skriver nytt pådrag og Nverdi som er ordenen på filteret på tanken. Ut av Blokka kommer det et Pådragff som er pådraget fra foroverkoblingen uavhengig av hvilke parametre som er valgt. 50

60 Figur 77 Foroverkobling Foroverkoblet P-regulator Vi henter algoritmen fra kapittel og den blir: u +556 = K +55',(v. v.&' 10 For at denne utregningen skal skje, må vi enten ha valgt PD-Forroverkobling eller P- Foroverkobling. Vi ser at vi regner ut pådraget og legger det i Pådrag_Pff som vist under på figur 79. Figur 78 P-Delen av foroverkoblingen Foroverkoblet D-Regulator Derivatordelen brukes til å se på hvor hurtig endringen i forstyrrelsen skjer, i vårt tilfelle vil det si hvor hurtig utløpet endrer seg. Den gir da pådrag etter hvor hurtig endringen skjer. Algoritmen for D- Delen er hentet fra kapittel og er som følger: + K +55', T 955', (v. v.&' ) u 9556 = T 955', u :556;< 10 n 100(h + T :55 n Når vi har valgt ren D-Foroverkobling blir Kp satt til 1, det vil si at i programmet blir kpff10 satt til 10. Hele regnestykket blir gjort i samme regnestykke som vist under på figur 80. For at dette regnestykket skal gjennomføres må enten PD-foroverkobling være valgt eller D- Foroverkobling og ikke P-foroverkobling. Dette blir samplet hver gang TS0 går høy. De tre 51

61 øverste blokkene i figuren er den første delen av regnestykket, mens de 7 siste blokkene er den siste biten. Delene adderes på slutten og legges inn i pådrag_dff. Figur 79 Utregning av D pådrag for foroverkoblingen Foroverkoblet PD-Regulator PD-Foroverkoblingen er summen av P- og D-foroverkoblingen. Vi adderer sammen de to pådragene. u?:. = u u. :55. For at dette skal skje må bare PD-Foroverkobling være valgt og foroverkoblingen må være på. Figur 80 Ordning av PD pådrag for foroverkobling 52