komputerowe systemy sterowania (kss)

Politechnika Gdańska
Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Katedra Inżynierii Systemów Sterowania
KOMPUTEROWE SYSTEMY STEROWANIA (KSS)
Temat: Realizacja systemu sterowania warstwowego
Ćwiczenie Laboratoryjne nr 3
Zadania
Opracowanie:
Tarnawski Jarosław, dr inż.
Puchalski Bartosz, mgr inż.
Gdańsk, marzec 2016
Wprowadzenie – cel laboratorium
Celem laboratorium jest zrealizowanie warstwowego systemu sterowania z wykorzystaniem:
 modelu obiektu symulowanego w SDRT,
 warstwy bezpośredniej w postaci regulatora PID w PLC,
 warstwy sterowania nadzorczego w InTouch (wizualizacja i koordynacja prac),
 oprogramowania
Matlab
umożliwiającego
realizację
warstwy
sterowania
optymalizującego (w tym ćwiczeniu ograniczonego wyłącznie do przekazywania
predefiniowanej wartości zadanej).
Istota laboratorium i schemat informacyjny przedstawiony został poniżej (Rysunek 1).
Rysunek 1 Warstwowy system sterowania LAB3 KSS
Przed przystąpieniem do ćwiczeń laboratoryjnych
 Przypomnieć sobie zagadnienia komunikacji z wykorzystaniem OPC.
 Zapoznać się ze skryptami Matlaba umożliwiającymi komunikację OPC.
 Przypomnieć sobie zagadnienia realizowane w trakcie Lab 1 i Lab 2 związane z InTouch i
pętlą sprzętową.
Zadanie 1 – 2 pkt.
Zestawić i uruchomić pętlę sprzętową w oparciu o dostępne elementy znajdujące się na
stanowisku:
 komputer klasy PC z systemem czasu rzeczywistego Simulink Desktop Real Time,
 sterownik programowalny GE Fanuc.
Przygotować do pracy w pętli sprzętowej w środowisku Simulink Desktop Real Time model o
podanej transmitancji:
gdzie:
zakres zmian wielkości wejściowej modelu – napięcie sterujące: od 0 do 230 [V],
zakres zmian wielkości wyjściowej modelu – temperatura: od 0 do 115 [°C],
Zaimplementować w sterowniku programowalnym GE Fanuc regulator PID z możliwością
nastawiania jego parametrów z poziomu aplikacji wizualizacyjnej.
Zadanie 2 – 2 pkt.
Skonfigurować i uruchomić serwer OPC tak, aby zapewnić możliwość komunikacji z PLC
innym elementom (klientom OPC) struktury sterowania. Zdefiniowane w serwerze OPC i
udostępnione innym elementom systemu sterowania wielkości to: SP, PV, CV, Kp, Ki, Kd,
flaga.
Zadanie 3 – 3 pkt.
Zrealizować warstwę sterowania nadzorczego z wykorzystaniem aplikacji InTouch o
następującej funkcjonalności:
 prezentowania w postaci cyfrowej oraz trendów bieżących wielkości SP, PV, CV,
 skalowania sygnałów tj. prezentowania w jednostkach inżynierskich wielkości SP, PV,
CV tj. napięcie sterujące: od 0 do 230 [V], zakres zmian wielkości wyjściowej i zadanej
modelu – temperatura: od 0 do 115 [°C],
 wyświetlać aktualny czas,
 umieścić przełącznik binarny (stany: Ręczny/Automatyczny) wskazujący na tryb pracy
systemu,
 w trybie automatycznym wysyłać co 15 sekund do serwera OPC flagę oznaczającą dla
Matlaba polecenie przysłania wartości zadanej dla PID w PLC, stan flagi sygnalizować
kontrolką,
 w trybie pracy ręcznej zadawać wartość zadaną z suwaka,
 w trybie pracy automatycznej zablokować możliwość kształtowania wartości zadanej z
suwaka,
 zapewnić wprowadzanie nastaw regulatora PID z poziomu okna InTouch.
Zadanie 4 – 3 pkt.
W Matlabie zdefiniować wektor czteroelementowy z wartościami zadanymi temperatury [60
°C, 110 °C, 30 °C, 90 °C] odpowiadającymi następującym czasom wywołań ze strony
InToucha w trakcie minuty: 0 s., 15s. , 30 s. 45 s. Odczytywać cyklicznie z częstotliwością
min. 1 Hz z serwera OPC stan flagi zapisywanej przez InToucha. Gdy flaga jest ustawiona
przez InToucha wysyłać do pola wartości zadanej SP w regulatorze PID wartości z wcześniej
zdefiniowanego wektora. Po ustawieniu aktualnej wartości zadanej flaga powinna zostać
wyzerowana.