plik


ÿþLaboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 1 wiczenie 3. Sterowanie obiektem nieliniowym  system DeltaV Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 2 c&Program wiczenia 1. Zapoznanie si ze [rodowiskiem DeltaV. 2. Identyfikacja obiektu sterowania 3. Stworzenie modelu obiektu w programie Simulink 4. Dobór nastaw regulatora PID w oparciu o model obiektu 5. Realizacja sterowania z regulatorem PID w [rodowisku DeltaV 6. Tworzenie Panelu Operatora 7. Autotuning regulatora PID c&Schemat stanowiska laboratoryjnego c& c& c& Rys. 1. Schemat stanowiska laboratoryjnego W skBad stanowiska laboratoryjnego wchodz: - Obiekt sterowania zBo|ony z: " trzech zbiorników: - górny o przekroju równomiernym; - [rodkowy o przekroju nierównomiernym; - dolny równie| o przekroju nierównomiernym " trzech zaworów mechanicznych " trzech zaworów elektromagnetycznych " dwóch pomp Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 3 " trzech czujników poziomu cieczy dziaBajcych w oparciu o przetworniki ci[nienia hydrostatycznego " grzaBki umieszczonej w zbiorniku [rodkowym - Sterownik DeltaV poBczony ze stacj in|yniersk poprzez otoczenie LAN - Komputer PC pracujcy jako stacja in|ynierska, umo|liwiajca m.in. tworzenie programu sterowania, zarzdzanie sterownikiem i monitorowanie stanu obiektu. - ModuB mocy i ukBad zabezpieczajce zbiorniki przed przepeBnieniem. Podczas zaj w laboratorium wykorzystywa bdziemy tylko pomp górn oraz zbiorniki górny i [rodkowy. c&Zapoznanie si ze [rodowiskiem DeltaV. 1. Uruchomi komputer i zaBogowa si jako Administrator z hasBem deltav. 2. ZaBogowa si do systemu DeltaV u|ywajc hasBa deltav. 3. Korzystajc z okna FlexLock wybra widok Windows Desktop. 4. Uruchomi okno eksplorera systemu DeltaV : Start->DeltaV->Engineering->DeltaV Explorer. 5. W [rodowisku kontrolera w zakBadce Assigned Modules utworzy nowy moduB z domy[lnymi opcjami, podajc nazw w polu Object Name (np. poniedziaBek815) 6. Otworzy moduB klikajc na nim prawym przyciskiem i wybierajc wariant Open->Open with Control Studio. Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 4 7. Rysowanie diagramu nale|y zacz od stworzenia zmiennej STEROWANIE zgodnie z poni|szym rysunkiem. Zmienna ta przyjmuje warto[ z zakresu 0-65535 i okre[la sterowanie w granicach 0-100% wydajno[ci pompy. 8. Umie[ci na diagramie zmienn wyj[ciow o nazwie POMPA i skonfigurowa j tak aby odpowiadaBa wyj[ciu sterownika. 9. PoBczy obydwie zmienne. Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 5 10. Zapisa diagram i zamkn okno programu Control Studio. W tej chwili stworzony diagram znajduje si w obrbie komputera (stacji in|ynierskiej). Aby zaobserwowa jego dziaBanie nale|y zaBadowa go do sterownika. W tym celu nale|y: 11. W oknie eksplorera DeltaV wybra opcj Download->Control Network i odpowiedzie twierdzco na pytania programu. Podczas pierwszego uruchomienia ukBadu nale|y zaBadowa caBy system (Control Network). Podczas dalszych prac, gdy modyfikacji ulegaB bdzie tylko program sterowania (module) wymagane bdzie tylko przeBadowanie tego jednego elementu. W tym momencie pompa powinna ju| dziaBa. W przypadku, gdy program nie dziaBa, nale|y zgBosi ten fakt prowadzcemu zajcia. Mo|liwa jest te| sytuacja, gdy ukBad dziaBa w sposób przerywany. Przyczyn mo|e by przydzielenie wicej ni| jednego programu do sterownika. Nadmiarowy program (module) nale|y usun (opcja  Delete Assignment na polu Assigned Modules okna Ekploratora. 12. Ponownie otworzy moduB Identyfikacja (jak w p. 6) i przej[ do trybu On-line. 13. Klikajc dwukrotnie na blok zmiennej sterowanie sprawdzi dziaBanie ukBadu przy sterowaniu w zakresie 0- 65535 (czyli 0-100% wydajno[ci pompy). Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 6 c&Identyfikacja obiektu sterowania c& c& c& potrzebny bdzie stoper i linijka -identyfikacja pompy Na podstawie pomiaru czasu potrzebnego do caBkowitego napeBnienia górnego zbiornika nale|y okre[li wydajno[ pompy [cm3/s] w funkcji sterowania (0-65535). Tabela 1. Sterowanie wysoko[ dBugo[ szeroko[ V t Q - [cm] [cm] [cm] [cm 3] [s] [cm3/s] 0 0 " 0 =Stermin 999999 0 25 65535 =Qmax Korzystajc z programu Open Office dokona aproksymacji charakterystyki Q=f(Sterowanie). Q = f (Sterowanie) = a Å" Sterowanie + b =.................................... (1) gdzie a i b s parametrami otrzymanymi przy pomocy poleceD slope(YDATA,XDATA) i intercept(YDATA,XDATA), w których XDATA i YDATA do zakresy komórek danych. -identyfikacja zaworów W stanie ustalonym poziom cieczy w zbiorniku nie zmienia si. Nie zmienia si wic objto[ tej|e cieczy, a dopByw jest równy odpBywowi. W oparciu o obserwacj stanów ustalonych dla pracy pompy z ró|nymi wydajno[ciami nale|y wyznaczy szybko[ci wypBywu wody ze zbiorników górnego (Q1) i [rodkowego (Q2) w zale|no[ci od wysoko[ci sBupa wody. Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 7 Tabela 2. Sterowanie a B Q h1 h2 - [cm 3/s] [cm 3/s] [cm 3/s] [cm] [cm] 2 ? 2 ? 25 ? 25 ? Korzystajc z programu Open Office dokona aproksymacji charakterystyk Q1 = f (h1) = a1 Å" h1 + b1 =.................................... (2) Q2 = f (h2) = a2 Å" h2 + b2 =.................................... (3) c&Stworzenie modelu obiektu w programie Simulink c& c& c& Szybko[ci zmian objto[ci cieczy w zbiornikach dane s wzorami dV1(t) = Q(t) - Q1(h1) (4) dt dV2(t) = Q1(h1) - Q2(h2) (5) dt gdzie Q jest dopBywem wody doprowadzonej przez pomp Q1 jest odpBywem wody ze zbiornika górnego (dopBywem do [rodkowego) Q2 jest odpBywem wody ze zbiornika [rodkowego V1 jest objto[ci cieczy w zbiorniku górnym o powierzchni lustra wody S1 Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 8 S1 = const = ....... (6) V1(t) h1(t) = (7) S1 V2 jest objto[ci cieczy w zbiorniku [rodkowym o powierzchni lustra wody zale|nej od wysoko[ci sBupa wody S2(h2) S2 = f (h2). (8) Korzystajc z programu Simulink pakietu Matlab nale|y stworzy model obiektu. SygnaBem wej[ciowym bdzie sterowanie z zakresu 0-65535, wyj[ciowym natomiast poziomy cieczy w zbiornikach górnym i [rodkowym podane w [cm]. W tym celu nale|y: 14. Uruchomi program Matlab kilkajc dwukrotnie na ikon umieszczon na pulpicie. 15. WywoBa okno Simulinka poprzez wpisanie w oknie komend instrukcji simulink i utworzy nowy plik (powinno pojawi si puste okno diagramu) 16. W zakBadce Simulation wybra pozycj Parameters i ustawi zgodnie z poni|szym rysunkiem 17. Z biblioteki Simulink/Sources przecign do okna diagramu blok Step. W odpowiednie pola wpisa warto[ci: Initial Value : 40 Step Time : 200 Final Value : 80 Blok ten odpowiedzialny bdzie za sterowanie pomp  Sterowanie [cm3/s]. 18. U|ywajc bloku sumatora Simulink/Math/Sum i elementu caBkujcego (integratora) z biblioteki Simulink/Continuous nale|y zrealizowa równanie ró|niczkowe (4) Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 9 w którym wypByw Q1(t) bdzie obliczany w oparciu o wzory (2) i (7). Przekrój powierzchni pierwszego zbiornik zostaB wprowadzony poprzez blok Constant z biblioteki Simulink/Sources. Dzielenie realizuje blok Simulink/Math/Product po wcze[niejszym jego skonfigurowaniu. Sprawdzi dziaBanie modelu, obserwujc poziom cieczy (Scope) przy Sterowaniu zmieniajcym si z od 40 do 80 w chwili czasowej t=250s (Step) i porówna z wynikami zebranymi do[wiadczalnie. 19. Zamodelowa zbiornik [rodkowy opisany równaniem ró|niczkowym (5), które po podstawieniu dV2 = S2(h2)Å" dh2(t) (9) przyjmuje posta dh2(t) Q1(h1) - Q2(h2) = (10) dt S2(h2) w którym wypByw Q2 nale|y zrealizowa zgodnie z formuB (3). 20. PoBczy oba zbiorniki poprzez przyBczenie Q1 (odpByw ’! dopByw). Sprawdzi dziaBanie modelu, obserwujc poziomy cieczy (bloki Scope podBczone do h1 i h2) przy wydajno[ci pompy Q zmieniajcej si z od np. 40 do 80 [cm3/s] w chwili czasowej t=250s (Step). Porówna z wynikami zebranymi do[wiadczalnie. Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 10 21. Kolejn czynno[ci bdzie zBo|enie modelu do jednego bloku. W tym celu nale|y zaznaczy wszystkie elementy modelu oprócz sygnaBów wej[ciowych i wyj[ciowych (blok Step oraz bloki Scope) i wybra opcj Create Subsystem z zakBadki Edit. c&Dobór nastaw regulatora PID w oparciu o model obiektu c& c& c& W tej cz[ci wiczenia zostanie zrealizowany regulator PID o transmitancji 1 G(s) = kpëø1+ + sTd öø (11) ìø ÷ø s Å"Ti íø øø 22. W tym samym pliku programu Simulink zbudowa schemat jak na poni|szym rysunku, umie[ci w nowym podsystemie o nazwie Regulator Blok Gain (wzmocnienie, mno|enie) znajduje si w bibliotece Simulink/Math. Nastawy regulatora kp, Ti, Td dostpne s poprzez okno poleceD Matlaba. 23. Zbudowa ukBad regulacji zgodnie z rysunkiem i ustawi parametry kp=1, Ti=100 i Td=1. Zaobserwowa przebiegi poziomów h1(t) i h2(t) i zastanowi si nad ich poprawno[ci, wnioskami podzieli si z prowadzcym zajcia. Dobór nastaw regulatora odbywaB si bdzie przy pomocy narzdzia NCD (Nonlinear Control Design). W tym celu nale|y. Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 11 24. Do bloku NCD Outport z biblioteki NCD Blockset podBczy wielko[ regulowan, czyli poziom w drugim zbiorniku. Otworzy okno bloku NCD Outport i skonfigurowa zgodnie z poni|szymi ilustracjami. Uruchomi proces optymalizacji, a po zakoDczeniu odczyta nastawy kp, Ti , Td z przestrzeni roboczej Matlaba. kp = ........ Ti = ........ Td = ....... Blok NCD sBu|y do strojenia parametrów wystpujcych w ukBadzie (np. regulatorze) tak, aby rozpatrywany sygnaB (np. odpowiedz obiektu) nie wychodziB poza zdefiniowane przez u|ytkownika ograniczenia. Strojona zmienna musi by wcze[niej wprowadzona do przestrzeni roboczej programu Matlab (np. wybranie nastawy pocztkowej kp=1, poprzez wpisanie wyra|enia w oknie poleceD). c& Realizacja sterowania z regulatorem PID w [rodowisku DeltaV c& c& c& Podczas zbierania danych do procesu identyfikacji, poziom wody wyznaczany byB w drodze obserwacji (odczytywany ze skalowanego zbiornika). UkBad regulacji wymaga informacji o aktualnym poziomie. Informacja ta jest dostarczana z przetwornika dziaBajcego w oparciu o pomiar ci[nienia hydrostatycznego. Jest to warto[ przeskalowana do zakresu 0-100 (przetwornik nie zanurzony, przetwornik zanurzony caBkowicie). Aby wynik podawany byB w [cm] nale|y w oparciu o dane pomiarowe znalez wspóBczynniki skalujce. W tym celu nale|y: 25. Wstawi do diagramu blok umo|liwiajcy odczyt poziomu h1  Input Parameter o nazwie Poziom1 i [cie|ce dostpu CTRL-02E896/IO1/C03/CH04/FIELD_VAL_PCT 26. Wstawi do diagramu blok umo|liwiajcy odczyt poziomu h2 Input Parameter o nazwie Poziom2 i [cie|ce dostpu CTRL-02E896/IO1/C03/CH03/FIELD_VAL_PCT Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 12 27. UzupeBni poni|sze tabele i korzystajc z programu Open Office narysowa charakterystyki. Upewni si, |e mo|na zastosowa liniowe skalowanie (aproksymacj prost) Tabela 3. Tabela 4. H1 h1 H2 h2 [0-100] [m] [0-100] [m] 0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 28. Korzystajc z bloków bloków Scaler dostpnych w zakBadce Analog Control wyznaczy poziomy h1 h2. Za warto[ci kraDcowe przyj 0 i 25cm oraz odpowiadajce im wskazania przetworników (H1, H2) 29. Podobne skalowanie nale|y przeprowadzi dla sygnaBu sterujcego. W bloku Scaler nale|y wpisa zakres sterowania i odpowiadajce im zakres wydajno[ci pompy (Tab. 1) Kolejnymi elementami w diagramie bd selektor warto[ci zadanej oraz regulator. 30. Jako blok warto[ci zadanej wykorzysta po uprzedniej zmianie nazwy blok Sterowanie. 31. Z zakBadki Analog Control przecign do diagramu blok regulatora PID i za pomoc opcji Show Parameters uwidoczni wej[cia tak, aby wygld schematu regulacji byB zgodny z poni|szym rysunkiem. Parametry regulatora Structure i Mode (okienko w lewym dolnym rogu) ustawi odpowiednio jako Action on error oraz Auto/Auto. Ustawi zakres sygnaBu wej[ciowego jako 0-25cm (100% zakresu) w polu PV_SCALE, i zakres sygnaBu wyj[ciowego jako 0-Qmax (100% zakresu) w polu OUT_SCALE. Ograniczenie górnego wyj[cia regulatora OUT_HI_LIM ustawi jako Qmax. Zbudowa ukBad regulacji. Uwaga: WspóBczynnik wzmocnienia Kp regulatora PID w systemie DeltaV nale|y wyznaczy z PV _ SCALE Kp = Kpsimulika OUT _ SCALE Laboratorium Automatyki. Instrukcja do wiczenia nr 3. 13 c&Tworzenie panelu operatora. Korzystajc z aplikacji DeltaVOperate stworzy panel operatora umo|liwiajc monitorowanie poziomu cieczy w zbiornikach i zadawanie poziomu cieczy w zbiorniku [rodkowym. c&Autotuning regulatora PID. Korzystajc z opcji Tune with InSight przetestowa tryb automatycznego strojenia regulatora.

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
A ET cw 9 jakosc i korekcja
A ET cw 8 joystick
Et Lit cw
MATLAB cw Skrypty
cad2 cw 5 6
cw formularz
Cw 2 zespol2 HIPS
Cw 9 Wzmacniacz mocy
Cw 1
et wskazniki empiryczne
metrologia cw 1 protokol
Sprawozdanie Ćw 2
Biofizyka kontrolka do cw nr

więcej podobnych podstron