Seřízení regulátoru („Modularita systému Control Web 2000 na nejnižší úrovni“)

Zadání:

1. Změřte přechodovou charakteristiku zadané soustavy a určete její typ a parametry.

2. Změřte statickou charakteristiku zadané soustavy.

3. Navrhněte typ a parametry regulátoru (např. metoda inverze dynamiky).

4. Realizujte algoritmus regulace s Vámi navrženými parametry.

5. Vyjádřete se k průběhu regulace a zhodnoťte ji.

Schéma zapojení:

Obr.1 Logická provázanost úlohy " Seřízení regulátoru "

Obr.2 Vzájemné propojení jednotlivých lokálních modulů úlohy " Seřízení regulátoru"

Teoretický rozbor:

V systému Control Web 2000 je vytvořena aplikace, která se skládá z několika modulů a ty rozdělují celý projekt na jednotlivé funkční bloky. Projekt obsahuje moduly pro vizualizaci, pro řízení a ovládání, pro měření charakteristik (statických a přechodových) a moduly Ctrl a Dominoputer, které slouží pro přístup na reálná zařízení.

Všechny moduly běží na stejném počítači a aplikace je tvořena spolupracujícími moduly. To znamená, že nastane-li chyba v některém z modulů, dojde k zastavení celého projektu.

Modul „Menu“

Tento modul slouží k zobrazování jednotlivých panelů. Panel obsahuje virtuální přístroje „multi_switch“. Po vybrání patřičného modulu z nabídky a potvrzení tlačítkem, se objeví pro příslušnou skupinu daný panel. V tomto panelu se může předem nastavit, jestli chci data archivovat či nikoliv. Dále si můžeme nastavit parametr (název archivního souboru – číslo souboru). Například pro archivaci PID regulace nastavím 1 a pro přechodovou charakteristiku nastavím 2. Na disku ve složce „Archivy“ se uloží dva soubory s příponou *.dbf.

Obr.3 Vzhled okna modulu „MENU“

Modul „Ctrl“

Modul „Ctrl“ zprostředkovává komunikaci mezi Control Web 2000 a teplovzdušným modelem resp. CTRL jednotkou, pomocí DDE komunikace. Zde si můžeme nastavit, který vstupní a výstupní kanál bude aktivní a podle toho bude probíhat celé měření.

Panel také obsahuje nápovědu k zapojení vstupních a výstupních kanálů jednotky CTRL.

Obr.4 Vzhled okna modulu „Ctrl“

Modul „Dominoputer“

Modul Dominoputer zprostředkovává komunikaci mezi Control Web 2000 a modulovým systémem Dominoputer, pomocí ovladače DOMINO. Modul obsahuje jeden vstupní a jeden výstupní kanál. V této úloze je použito nastavení rozsahu vstupu/výstupu 0 až 10V.

Obr.5 Vzhled okna modulu „Dominoputer“

Moduly „Přepínač výstupů“ a "Přepínač IO zařízení"

Modul "Přepínač výstupů" slouží k napojení výstupu vstupně/výstupního zařízení. Modul obsahuje virtuální přístroj multiplexer, který není v panelu a je neviditelný. Jeho funkce je zřejmá z obr.6. Moduly I/O zařízení svá data pro vybraný výstupní kanál přiřazují proměnné "vystup" v modulu "Přepínač výstupů"

Obr.6 Funkce modulu "Přepínač výstupů"

Modul „Přepínač IO“ slouží k napojení vstupu I/O zařízení. Jeho funkce je zřejmá z obr.7.

Obr.7 Funkce modulu "Přepínač IO zařízení"

Na vstupní kanály multiplexeru jsou přivedeny vstupy jednotlivých I/O zařízení a podle výběru zařízení potažmo jeho kanálů jsou přiváděny do proměnné vstup modulu Přepínač IO.

Moduly nacházející se ve vrstvě "I/O zařízení" poskytují data (vstupy) modulům nacházející se ve vrstvě "funkční" prostřednictvím vrstvy "propojení".

Moduly nacházející se ve vrstvě "funkční" poskytují data (výstupy) modulům nacházející se ve vrstvě "I/O zařízení" prostřednictvím vrstvy "propojení".

Modul pro PID regulaci

Pro regulaci byl vytvořen panel viz. obr.6 s možností zadávaní následujících parametrů regulace:

· Žádaná hodnota - hodnota může být zadána v rozmezí 0 až 10V.

· Parametry regulátoru - tj. zesílení, integrační konstanta a derivační konstanta.

· Doba regulace – doba, po kterou je regulátor aktivní.

Obr.6 Okno lokálního modul "PID regulace“

Modul pro PID regulaci obsahuje číslicový regulátor, který podle dvou vstupních numerických výrazů - žádaná a regulovaná hodnota - vypočítá akční zásah (výstup). Žádaná hodnota je hodnota, kterou požadujeme a regulovaná hodnota se k ní snaží přiblížit.

Modul pro dvoupolohovou regulaci

Modul pro dvoupolohovou regulaci obsahuje dvoupolohový regulátor, který podle dvou vstupních numerických výrazů - žádaná a regulovaná hodnota - vypočítá akční zásah (výstup) - zapnuto/vypnuto. Pro dvoupolohovou regulaci byl vytvořen panel viz. obr.7 s možností zadávání parametrů regulace.

Obr.7 Okno lokálního modul "Dvoupolohová regulace"

Modul pro přechodovou charakteristiku

Modul pro přechodovou charakteristiku je tvořen jedním panelem obr.8. Jak již bylo řečeno, aplikace je obecná a lze k ní připojit jakoukoliv soustavu, která má normované vstupní a výstupní signály. Takže i tento modul lze využít pro měření přechodových charakteristik libovolného modelu.

Obr. 8 Okno lokálního modulu "Přechodová charakteristika"

Modul pro statickou charakteristiku

Modul pro statickou charakteristiku je tvořen jedním panelem obr.9. Statická charakteristika je závislost výstupní veličiny na vstupní veličině po skončení přechodových dějů. Parametry, které se mohou zadat v tomto modulu jsou zřejmé z obr.9. Vysvětlení jejich funkce je popsáno v okně "Help". Naměřené hodnoty se ukládají do *.dbf souboru, který se ukládá do složky „Statická“. Tento soubor lze otevřít v MS Excelu.

Obr. 9 Okno lokálního modulu "Statická charakteristika"

V modulu "Archivace" se provádí archivace dat. Archivovaná data jsou zapisována do souboru po záznamech. Každý záznam je ještě doplněn o položky časových značek archivace. Do položky s názvem DATE (typ datum, délka 8) je ukládána informace o datu archivace a do položky s názvem TIME (znaková, délka 8) čas archivace záznamu. Zapínáni a vypínáni archivace se provádí v okně „Menu“.

Vzhledem k modularitě této aplikace je možno vytvořit vizualizace více úloh, a podle připojené technologie se lze mezi nimi přepínat.

Propojení úlohy se síti Internet pomocí HTTP Serveru

Do vzdáleného modulu pomocí ovladače TCP/IP jsou shromážděný potřebné informace (proměnné z aplikace). V tomto modulu je umístěn virtuální přístroj HTTP, který umožňuje zpřístupnit (vizualizovat i řídit) aplikaci běžící v systému Control Web 2000 z libovolného WWW prohlížeče přes TCP/IP síť - ať už lokální Intranet nebo celosvětový Internet. Přitom na straně klienta (WWW prohlížeče) není zapotřebí instalovat Control Web 2000 runtime ani žádnou jinou část systému Control Web 2000.

Postup měření:

1. Seznamte se s aplikaci v systému Control Web 2000 určenou pro měření, identifikaci … .

2. Seznamte se s stavebnicí DOMINOPUTER a sestrojte RC obvod realizující soustavu dle zadání vedoucího cvičení.

3. Proveďte konfiguraci okna pro měření přechodové charakteristiky a změřte ji pro zadanou soustavu. Určete parametry a typ soustavy.

4. Podle časových konstant nastavte parametry okna pro měření statické charakteristiky a změřte ji pro zadanou soustavu.

5. Podle výsledků předcházejících měření určete typ a parametry vhodného regulátoru.

6. Ověřte jeho funkci na reálné soustavě s pomocí modulu „PID regulátor“ .

7. Zhodnoťte dosažené výsledky.

Podkladem pro tento návod byla bakalářská práce [MATĚJ 2001].

Otázky:

1. Co je to přechodová charakteristika?

2. Co je to statická charakteristika?

3. Jak postupujeme při seřízení regulátoru metodou inverze dynamiky?