Polit echnika Lubelska, Wydział Mechaniczny
Katedra Automatyzacji
ul . Nadbystrzycka 36, 20-618 Lubl i n
tel ./fax.:[phone] e-mai l :automat@pol l ub.pl ; wm.ka@pol l ub.pl
LABORATORIUM
PODSTAW AUTOMATYKI
Ćwiczenie nr A5
KOMPUTEROWY SYSTEM WIZUALIZACJI I
NADZOROWANIA MODELU ZBIORNIKA Z
CIECZ

Wydział Mechaniczny
Sala 406
Spis treści
1 Cel ćwiczenia .................................................................................................. 3
2 Wiadomości wstępne ...................................................................................... 3
2.1 Współczesne narzędzia informatyczne w pomiarach, wizualizacji i sterowaniu
procesami ......................................................................................................... 3
2.1.1 Åšrodowisko programistyczne Advantech GENIE ............................ 4
2.2 Opis stanowiska ćwiczeniowego ................................................................. 6
3 Zadanie nr 1 ................................................................................................... 8
4 Przykład rozwiązania zadania nr 1.................................................................... 9
4.1 Tworzenie nowego projektu ....................................................................... 9
4.2 Tworzenie bloku wejścia analogowego do akwizycji wyniku pomiaru poziomu
cieczy ............................................................................................................. 10
4.3 Dodanie pola numerycznego .................................................................... 11
4.4 Wizualizacja poziomu cieczy na wykresie przesuwnym ............................... 12
4.5 Zapis pracy ............................................................................................. 13
4.6 Zmiana okresu (czasu cyklu) wykonywania programu (kodu okna TASK1) .. 14
4.7 Skalowanie sygnału z przetwornika pomiarowego poziomu ........................ 14
4.8 Dodanie  suwaka wskazującego wysokość słupa cieczy ............................ 14
4.9 Drugi sposób skalowania sygnału pomiarowego ........................................ 15
4.10 Funkcja zamknięcia zaworu dopływu cieczy po osiągnięciu zadanego
poziomu .......................................................................................................... 16
4.11 Porównanie poziomu z wartością zadaną................................................ 16
4.12 Porównanie wartości z użyciem skryptu ................................................. 17
4.13 Dodawanie dwóch bloków sterujących cyfrowymi wyjściami .................... 18
4.14 Zadawanie wartości za pomocą pola numerycznego................................ 18
4.15 Dodanie linii dopuszczalnego poziomu cieczy do wykresu ........................ 19
4.16 Lampka monitorujÄ…ca stan zaworu ........................................................ 19
4.17 Wizualizacja stanu obiektu sterowania ................................................... 19
4.18 Dodanie przycisku kończącego pracę aplikacji monitorującej ................... 20
5 Warunki zaliczenia ........................................................................................ 21
6 Literatura ..................................................................................................... 21
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
2
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
1 Cel ćwiczenia
Celem dydaktycznym ćwiczenia jest zapoznanie z ideą tworzenia
komputerowych aplikacji do monitorowania i sterowania procesami za pomocÄ…
specjalistycznych oprogramowań (środowisk programistycznych).
Celem praktycznym ćwiczenia jest zaprojektowanie i wykonanie komputerowej
aplikacji do monitoringu poziomu cieczy w modelowym zbiorniku oraz do
automatycznego sterowania zaworem na dopływie z wykorzystaniem pakietu
oprogramowania Advantech GENIE.
2 Wiadomości wstępne
2.1 Współczesne narzędzia informatyczne w
pomiarach, wizualizacji i sterowaniu procesami
Komputery osobiste (PC) oraz ich wersje przemysłowe są powszechnie
wykorzystywane do monitorowania (wizualizacji) przebiegu procesów
przemysłowych. Wyposażone w odpowiedni program komputerowy stanowią tzw.
interfejs (urządzenie sprzęgające, łączące) pomiędzy człowiekiem (operatorem
procesu, technologiem) a urządzeniami sterującymi bezpośrednio procesem (z reguły
sterownikami przemysłowymi PLC). Popularnym określeniem takiego interfejsu w
automatyce przemysłowej jest skrót HMI  z ang. Human-Machine Interface
(interfejs człowiek-maszyna) lub po prostu stacja operatorska.
Komputerów osobistych z reguły nie stosuje się do bezpośredniego sterowania
procesami (urządzeniami wykonawczymi) ze względu na ich relatywnie wysoką
zawodność (zarówno sprzętu jak i oprogramowania), chociaż istnieją wyjątki od tej
reguły.
Do tworzenia programów komputerowych dla urządzeń HMI często
wykorzystuje się specjalistyczne oprogramowania narzędziowe (lub inaczej
środowiska programistyczne), które znacznie przyspieszają i usprawniają proces
budowy aplikacji monitorującej. Posługiwanie się takim oprogramowaniem z reguły
polega na umiejętnym łączeniu gotowych bloków funkcjonalnych (np. bloków
przetwarzających informacje, wirtualnych wyświetlaczy numerycznych, wirtualnych
przycisków i przełączników) i przypomina rysowanie za pomocą myszki schematów
blokowych  rys.0.
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
3
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
Rys. 0. Przykład wirtualnego pulpitu operatorskiego oraz schematu
blokowego aplikacji do monitorowania i sterowania poziomem cieczy w
zbiorniku
2.1.1 Åšrodowisko programistyczne Advantech GENIE
Środowisko programisty Genie jest programem narzędziowym firmy
Advantech służącym do budowy nieskomplikowanych programów do wizualizacji i
sterowania procesami przemysłowi. Składa się z następujących modułów:
 Device Instalation  wspomaga konfigurację urządzeń wejścia/wyjścia i
zapewnia komunikację komputera (stacji operatorskiej) z pozostałymi
urządzeniami układu sterowania (m.in. kartami pomiarowymi oraz
sterującymi montowanymi wewnątrz komputera, modułami we/wy
połączonymi przez port szeregowy, sterownikami PLC),
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
4
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
 Genie Builder  generator właściwej aplikacji, czyli wirtualnego pulpitu
operatorskiego oraz tzw. strategii działania (schematu blokowego),
 Run Time Genie  program służący do uruchamiania utworzonych aplikacji
w module Genie Builder (bez możliwości wprowadzania zmian w aplikacji).
Tworzenie aplikacji monitorującej odbywa się na dwóch zasadniczych
poziomach.
Pierwszym jest poziom edytora strategii (schematu blokowego  przykład:
dolne okno na rys.0), w którym za pomocą predefiniowanych bloków funkcjonalnych
(tab.1.) określamy sposób pozyskiwania i przetwarzania sygnałów z monitorowanego
procesu.
Drugim jest poziom interfejsu graficznego, w którym z gotowych bloków
funkcjonalnych przewidzianych przez producenta budujemy wirtualny pulpit
operatorski  górne okno na rys.0.
Tab.1. Predefiniowane bloki funkcjonalne edytora strategii (schematu
blokowego) pakietu Genie
IKONA na Nazwa w języku Przykładowy
przyborniku angielskim obiekt w oknie Nazwa w języku
strategii polskim
Analog Input Wejście analogowe
Analog Output Wyjście analogowe
Digital Input Wejście cyfrowe
Digital Output Wyjście cyfrowe
Connect Połączenie
Tag Stan obiektu graficznego /
wirtualnego
Basic Script Skrypt w języku Basic
Temperature Pomiar temperatury
Measurement
Timer Odmierzanie czasu
Time Stamp Przypisywanie czasu
Event Counter Licznik zdarzeń
Event Counter / Licznik zdarzeń
Frequency Counter / sprzętowych/
Pulse Output częstościomierz / wyjście
impulsowe
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
5
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
PID Control Regulator PID
On / Off Control Regulator
dwupołożeniowy
Ramp Blok nachylenia
Average Åšrednia
Data File Odczyt z pliku
Log File Zapis do pliku
Beep Sygnał dz
więkowy
Serial Port Interface Port szeregowy RS-232
Digital Alarm Alarm sprzętowy
Single Operation Pojedyncza operacja
Calculation obliczeniowa
DDE Link  Serwer Połączenie z serwerem
DDE
Create DDE Link  Połączenie z klientem DDE
Client
Conditional Wave File Odtwarzanie plików
Playback muzycznych
Network Input Wejście z sieci
Network Output Wyjście do sieci
Alarm Karta kontrolna
User Prog Kod użytkownika
2.2 Opis stanowiska ćwiczeniowego
W skład stanowiska wchodzą:
@ð model cylindrycznego zbiornika na ciecz (kolumna),
@ð zbiornik-zasobnik cieczy,
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
6
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
@ð zawór rÄ™czny oraz zawór zamykany siÅ‚ownikiem pneumatycznym na
rurze Å‚Ä…czÄ…cej zasobnik cieczy ze zbiornikiem,
@ð elektrozawór pneumatyczny do sterowania siÅ‚ownikiem zaworu cieczy,
@ð przeÅ‚Ä…cznik elektryczny z elektrozaworem pneumatycznym do
wymuszania przepływu cieczy z zasobnika do zbiornika (przełącznik w
prawym dolnym rogu pulpitu),
@ð elektroniczny tor pomiarowy ciÅ›nienia hydrostatycznego cieczy w
zbiorniku (pomiar poziomu cieczy),
@ð komputer PC z kartÄ… wejść analogowych (pomiarowa) oraz z kartÄ…
wyjść przekaz
nikowych (sterujÄ…ca),
@ð przewody pneumatyczne oraz hydrauliczne Å‚Ä…czÄ…ce podzespoÅ‚y
stanowiska.
Poniżej znajduje się schemat stanowiska.
kolumna
silownik
membbranowy
R
zawór kulowy
reczny
przelacznik
reczny
zbiornik
plynu
15 kPa
P P I A
P I U C
0 - 10 V
4 - 20 mA
0,02 - 0,1 MPa
Rys. 1. Schemat stanowiska
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
7
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
3 Zadanie nr 1
Celem zadania 1 jest zbudowanie i przetestowanie aplikacji komputerowej w
środowisku programistycznym Advantech GENIE. Zadaniem aplikacji będzie pomiar i
wizualizacja aktualnego poziomu płynu w modelowym zbiorniku oraz
automatyczne zamykanie zaworu dopływowego cieczy po osiągnięciu
zadanego poziomu.
Na rys.2. oraz 3 przedstawiono okna przykładowej aplikacji realizującej
powyższe zadania (jest to tylko jeden z możliwych wariantów realizacji celu
ćwiczenia).
Rys. 2. Okno  strategii , równoważnie  kodu , (TASK) aplikacji do
sterowania poziomem cieczy w modelu zbiornika (przykład realizacji).
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
8
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
Rys. 3. Okno wirtualnego pulpitu operatorskiego (DISP) aplikacji do
monitorowania i sterowania poziomem cieczy w modelu zbiornika
(przykład realizacji).
4 Przykład rozwiązania zadania nr 1
4.1 Tworzenie nowego projektu
1. Uruchom program GENIE Builder
2. Utwórz nowy projekt [menu: File/New]
Powstają w ten sposób dwa puste okna:
okno Display Designer o nazwie  DISP1 oraz
okno Task Designer   TASK1
Okna te służą odpowiednio do:
DISP1  budowy wirtualnego pulpitu operatorskiego (tzw. interfejsu
użytkownika),
TASK1  określenia sposobu pozyskiwania danych pomiarowych (poziomu
cieczy) oraz ich przetwarzania a także sposobu generowania sygnałów sterujących
dla urządzeń wykonawczych (m.in. elektrozaworu pneumatycznego).
Przełączanie pomiędzy panelami odbywa się przez uaktywnienie wybranego
okna (kliknięciem myszą) lub wybór żądanej pozycji w menu [Window].
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
9
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
4.2 Tworzenie bloku wejścia analogowego do
akwizycji wyniku pomiaru poziomu cieczy
1. Przejdz
do planszy TASK1
2. Z paska przyborów zawierającego moduły wybierz blok o nazwie AI (Analog
Input), następnie kliknij w miejscu na planszy gdzie chcesz umieścić moduł.
Rys. 4. Blok AI1
Otrzymał on domyślną nazwę AI1 (Analog Input nr 1). Z uwagi na to, że
korzystać będziemy tylko z jednego wejścia analogowego nie ma potrzeby aby
tę nazwę zmieniać.
3. Prawym klawiszem myszy kliknij na blok AI1 aby otworzyć okno [Analog
Input Block] zawierające ustawienia i właściwości tego bloku.
4. Rozwiń listę przy etykiecie [Device] i wybierz urządzenie o nazwie PCL818L,
I/O=320H.
Jest to symbol (typ) specjalnej karty pomiarowej umieszczonej w jednostce
centralnej PC służącej do cyfrowej rejestracji sygnałów elektrycznych z
przetworników pomiarowych różnych wielkości fizycznych. Karta dysponuje 16
niezależnymi kanałami pomiarowymi (ang. Chanel). Sygnał z przetwornika poziomu
cieczy podłączony jest do kanału nr 4.
5. Kolejne pola wypełnij według listy:
From Channel: 4,
To Channel: 4.
Resztę pozostaw bez zmian. Przyjęte wówczas zostaną ustawienia domyślne.
Rys. 5. Wypełnione okno parametrów Analog Input Block
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
10
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
Następnie zamknij okno potwierdzając zmiany  przycisk OK.
W wyniku tych czynności utworzyliśmy bez wpisania linii kodu (typowego dla
języków programowania takich jak Pascal lub C)  moduł programu umożliwiający
komunikacjÄ™ z kartÄ… pomiarowÄ….
Następnie należy utworzyć wirtualny wyświetlacz cyfrowy (pole numeryczne),
który wskaże wynik pomiaru z przetwornika pomiarowego poziomu cieczy.
4.3 Dodanie pola numerycznego
1. Z palety obiektów okna DISP1 kliknij odpowiednią ikonę 10.13 i przeciągnij
ukośnie na obszarze okna w celu utworzenia pola numerycznego
Rys. 6. Pole numeryczne
2. Wejdz
we właściwości tego obiektu klikając go dwukrotnie a następnie kliknij
przycisk SELECT i określ blok (obiekt) programu, z którego będą wyświetlane
informacje przez utworzone pole numeryczne (okno TASK1 / blok AI1 / kanał 4):
Rys. 7: Właściwości pola numerycznego
3. W oknie właściwości pola numerycznego [Numeric/String Display Item], w polu
określającym rozdzielczość wskazań [Display Format (Precision):] wprowadz

format 0.00.
Zapisz projekt na dysku (menu File/Save) i poleć wykonywanie swojej aplikacji
(polecenie menu Run/Start).
Obserwuj wskazania pola numerycznego na ekranie. Wyświetlana liczba jest
napięciem w woltach z przetwornika pomiarowego ciśnienia hydrostatycznego cieczy
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
11
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
i powinna zmieniać się proporcjonalnie z wysokością słupa cieczy w cylindrze
(napełnij i opróżnij zbiornik).
Zanotuj wskazania przetwornika (napięcie [V]) dla dwóch możliwie odległych
poziomów cieczy w zbiorniku (np. dla 5 cm oraz 40 cm).
Dane te będą potrzebne do przeskalowania wyników pomiarów na poziom cieczy
wyrażony w centymetrach.
Dopływ cieczy uruchamiamy za pomocą przełącznika w prawym dolnym rogu
stanowiska. Zbiornik opróżniamy po wyłączeniu dopływu (ciecz odpływa
grawitacyjnie).
Rys. 8. Przełącznik do napełniania cylindra
4.4 Wizualizacja poziomu cieczy na wykresie
przesuwnym
1. Przejdz
do panelu DISP1 i wybierz z listy przyborów graficznych wykres w
postaci wykresu czasowego (ang. Trend Graph Display). Umieść wykres w
oknie DISP1.
Rys. 9. Ikona wykresu czasowego
Powiększ wykres do żądanych rozmiarów  chwytając kursorem myszki
dowolny narożnik wykresu.
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
12
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
Rys. 10. Wyróżniony obiekt wykresu czasowego
2. Klikając dwukrotnie na wykresie wyświetl okno [Trend Graph Display Item].
3. Wybierz przycisk [ADD] - z ang. dodaj (linię do wykresu). Ukaże się wówczas
okno [Connection], w którym wybierzemy sygnał (jego z
ródło) do
wyświetlania na wykresie. W naszym przypadku będzie to kanał nr 4 bloku
wejścia analogowego AI1 z okna TASK1:
4. Kolejne pola wypełnij następująco:
Task/Display/Virtual: TASK 1
TagName AI1 : AI1
Channels: Output 4
I potwierdz
wprowadzenie przyciskiem [OK].
5. Zgodnie z własnym uznaniem możesz określić kolor tła wykresu [Background
Color], kolor linii przedstawiającej śledzoną wartość, styl wyświetlania linii
pomocniczych [Style]. Zwróć uwagę aby wykres był czytelny. Zakres osi x
[Range of x axis] i y [Range of y axis] pozostaw na razie bez zmian. Wciśnij
przysk [OK].
4.5 Zapis pracy
1. Zapisz efekt dotychczasowej pracy na dysku.
Menu [File / Save], ścieżka którą wpisać należy w polu [Nazwa pliku].
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
13
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
2. Uruchom stworzonÄ… aplikacjÄ™ (menu: Run / Start) i obserwuj jej zachowanie
na zmiany poziomu cieczy w zbiorniku.
4.6 Zmiana okresu (czasu cyklu) wykonywania
programu (kodu okna TASK1)
Dostosuj prędkość skanowania (wykonywania) schematu okna TASK oraz obiektów
pulpitu operatorskiego do swoich potrzeb. Domyślnie (do tej pory) wynik pomiaru
poziomu cieczy był aktualizowany co 1 sekundę, podobnie jak wyświetlacz i wykres
czasowy.
W tym celu zatrzymaj pracÄ™ aplikacji (menu: Run / Stop), uaktywnij okno
TASK1 i wybierz pozycję menu: Setup/Task properties. W oknie właściwości
[ScanTask Setup] wprowadz
w polach określających okres skanowania [Scan Period]
następujące wartości:
Hour(s): 0;
Minute(s): 0;
Second(s): 0;
msec(s): 100 i wciśnij klawisz [OK],
czyli 10 razy na sekundÄ™ (co 0.1s).
4.7 Skalowanie sygnału z przetwornika
pomiarowego poziomu
1. Obserwując wskazania pola numerycznego w oknie DISP1 zanotuj wartości
odpowiednio dla 5 oraz 40 cm wysokości słupa cieczy.
2. Otwórz właściwości obiektu AI1 i kliknij przycisk [Scaling] (z ang. skalowanie).
Zaznacz pole [Enable Scaling] (z ang. uaktywnij skalowanie) aby włączyć
funkcję przeskalowywania wartości odczytywanych z wejść analogowych karty
pomiarowej (napięcia w woltach) do dowolnych jednostek fizycznych (u nas do
centymetrów).
3. Wprowadz
w pola [Input Range] (z ang. zakres wejściowy) spisane z
wyświetlacza numerycznego wartości napięć, a w pola [Scale to] (z ang.
przeskaluj na) odpowiadajÄ…ce im poziomy cieczy w centymetrach.
4. Sprawdz
poprawność wykonania polecenia uruchamiając aplikację i
porównując wskazania pola numerycznego z wysokością słupa cieczy
(wskazania na ekranie nie powinny odbiegać od rzeczywistego poziomu cieczy
o więcej niż 0,5cm).
4.8 Dodanie  suwaka wskazującego wysokość słupa
cieczy
1. Dodaj obiekt graficzny wskazujÄ…cy poziom.
Rys. 11. Ikona obiektu wskazujÄ…cego poziom
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
14
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
2. Otwórz jego właściwości. Wybierz z
ródło sygnału do wizualizacji (przycisk
SELECT). Zmień zakres min-max wskazań suwaka na +0 +60 i zamknij
okno.
4.9 Drugi sposób skalowania sygnału pomiarowego
UWAGA! Jest to alternatywny do poprzedniego sposób przetwarzania sygnału
pomiarowego  zapytaj prowadzącego laboratorium czy wykonywać to polecenie.
Innym sposobem kalibracji wskazań jest samodzielne przeliczanie wartości
próbkowanych przez kartę za pomcą wyzanczonej funkcji liniowej postaci y = ax + b.
1. Dodaj na panelu zadań dwa bloki operacji obliczeniowych SOC [+ x ].
2. Wybierz ikonę służącą do tworzenia połączeń pomiędzy modułami. Kursor
myszy zmieni się ze strzałki na szpulkę. Kliknij AI 1. W wywołanym polu
[Selection] zaznacz liniÄ™ [Output 4] i potwierdz
[OK]. Kliknij dodany obiekt
SOC1 i zaznacz wprowadzanÄ… liniÄ… jako pierwszy operand. KontynuujÄ…c
przyłącz drugi obiekt SOC. Poniżej przestawione jest prawidłowo wyglądające
połączenie. Klikając na ikonie przestawiającej strzałkę zakończ operację
tworzenia połączeń.
Rys. 12: PoÅ‚Ä…czenie AI1 Ä…ð SOC1 Ä…ð SOC2
Kolejnym krokiem jest zdefiniowanie funkcji liniowej przeliczającej wartość
ciśnienia na proporcjonalną wysokość słupa cieczy.
3. Dwukrotnie kliknij na pierwszym w szeregu obiekcie SOC. Otworzy siÄ™ okno
[Single Operator Calculation Block]. Jako pierwszy operator powinno być
zdefiniowane wyjście nr 4 z bloku AI 1. Wprowadz
operator odejmowania, a
jako drugi operand liczbę 0,02. Format danych będących rezultatem
odejmowania powinien być zmiennoprzecinkowy [Floating Point (Real)].
Poniżej przestawione jest prawidłowo wypełnione okno definicji tego bloku.
Rys. 13: SOC1  odejmowanie
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
15
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
4.10 Funkcja zamknięcia zaworu dopływu cieczy po
osiągnięciu zadanego poziomu
Poprzez blok wyjścia cyfrowego DO1 (ang. Digital Output  cyfrowe wyjście)
przełączać będziemy stan elektrozaworu pneumatycznego sterującego siłownikiem
pneumatycznym zamykającym zawór na dopływie cieczy do zbiornika.
Uprzednio należy utworzyć suwak, na którym będziemy zadawać dopuszczalny
poziom cieczy w zbiorniku:
1. Dodaj pionowy suwak Slider control (z ang. sterowanie suwakiem) do
okna DISP1. Suwak otrzyma nazwÄ™ SPIN1.
2. W oknie właściwości obiektu SPIN1 [Slider Control Display Item] zmień
zakres jego wskazań na odpowiadający dolnej i górnej granicy poziomu
cieczy (np. 0-50cm).
3. W oknie TASK1 utwórz obiekt [Tag]. We właściwościach obiektu TAG1
(okno [Tag Block]) wybierz z listy dostępnych obiektów suwak SPIN1
(DISP1/SPIN1). Od tej chwili obiekt TAG1 będzie  dostarczał wartości
ustawionej na suwaku SPIN1 innym obiektom okna TASK1.
4. Utwórz blok wyjścia cyfrowego DO1 (ikona DO przybornika okna
TASK1). We właściwościach bloku z listy Device wybierz PCL-725 
jest to specjalna karta sterująca w komputerze PC z ośmioma
przekaz
nikami elektromagnetycznymi. Do styków zwiernych przekaz
nika
nr 0 podłączona jest cewka elektrozaworu pneumatycznego sterującego
siłownikiem zaworu wodnego. Zaznacz bit nr 0 na liście Bit.
5. Ustaw wskaz
nik poziomu, suwak oraz wykres w szeregu i tak dobierz
ich rozmiary (wysokość) aby wartości na ich skalach pionowych
odpowiadały sobie.
6. Dodaj pole numeryczne 10.13 i umieść ponad suwakiem SPIN1. Ustaw
właściwości pola tak aby wskazywało ono dokładną wartość ustawioną
na suwaku (w oknie rozwiniętym przyciskiem SELECT wybierz
DISP1/SPIN1).
Uwaga: Dodawane bloki otrzymują kolejne numery (np. DO1, DO2,& ). Jeżeli
w którymś momencie ćwiczenia odbiegłeś od proponowanej kolejności i  twoje
oznaczenia nie są zgodne z oznaczeniami w tekście uwzględnij te różnice.
4.11 Porównanie poziomu z wartością zadaną
1. Utwórz blok arytmetyczny w oknie TASK1 (ikona z symbolami działań
matematycznych). Otrzyma on domyślną nazwę SOC1. Blok ten ma dwa
wejścia dla dwóch argumentów oraz jedno wyjście  dla wyniku operacji
matematycznej. Zadaniem bloku będzie porównanie aktualnego poziomu w
zbiorniku (sygnał z bloku AI1) z wartością graniczną ustawioną na suwaku
SPIN1 (sygnał z TAG1 w oknie TASK1).
2. Używając narzędzia do łączenia bloków (ikona przybornika okna TASK1 obok
ikony ze strzałką) utwórz połączenie od bloku AI1 (output 4) do wejścia
pierwszego argumentu bloku arytmetycznego SOC1 (Operand 1).
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
16
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
3. Utwórz połączenie od bloku TAG1 do wejścia drugiego argumentu bloku
SOC1 (Operand 2).
4. W bloku SOC1 w polu Operator wybierz taki symbol działania
arytmetycznego (logicznego) aby sygnał wyjściowy przybierał wartość FAA
SZ
gdy poziom cieczy w zbiorniku jest poniżej poziomu dopuszczalnego oraz
PRAWDA dla poziomu równego lub większego od dopuszczalnego. Sygnał
wyjściowy z tego bloku będzie decydował o zamknięciu (wartość PRAWDA)
zaworu na dopływie cieczy. Wskazówka: zwróć uwagę na kolejność
argumentów (z ang. Operand) wybranego operatora logicznego.
5. Połącz wyjście z bloku arytmetycznego SOC1 z wejściem obiektu DO1:
Rys. 14: Połączenie AI1 i SPIN1 z DO1
Uruchom aplikacjÄ™ poleceniem menu RUN/START. Ustaw suwak poziomu
dopuszczalnego np. na wartość 20cm. Napełniaj zbiornik i zweryfikuj poprawność
działania zbudowanego algorytmu sterowania (zawór wodny powinien zamknąć się
po przekroczeniu zadanego poziomu).
4.12 Porównanie wartości z użyciem skryptu
UWAGA! Jest to alternatywny do poprzedniego sposób przetwarzania sygnału
pomiarowego  zapytaj prowadzącego laboratorium czy wykonywać to polecenie.
Postaramy się teraz tę samą wartość sygnału wejściowego przedstawić w innej
skali. Użyjemy własnego skryptu do przeliczenia, gdyż funkcja skalowania w Genie
jest już zajęta.
IstotÄ… podczas projektowania tej funkcji jest zabezpieczenie zaworu przed
zbytnią czułością na niewielkie wahania ciśnienia.
1. Utwórz obiekt [user prog].
2. Otwórz obiekt PRG1 i wypełnij według poniższego wzoru
3. Do obiektu PRG 1 dostarcz informacje o wysokości ciśnień na wyjściu z
regulatora i ciśnienia określającego moment zamknięcia zaworu
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
17
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
Rys. 15: Wypełniony blok PRG1
4.13 Dodawanie dwóch bloków sterujących cyfrowymi
wyjściami
UWAGA! Jest to alternatywny do poprzedniego sposób przetwarzania sygnału
pomiarowego  zapytaj prowadzącego laboratorium czy wykonywać to polecenie.
1. Dodaj dwa obiekty DO (DO  Digital Output).
2. W oknie [Digital Output Block] z rozwijalnej listy przy etykiecie [Device]
wybierz kartÄ™ PCL725 i zaznacz numer bitu [Bit (s):]: 1 dla obiektu
DO1 i 0 dla DO2.
Karta PCL 725 znajduje siÄ™ wewnÄ…trz komputera, a do jej dwu
pierwszych wyjść przyłączony jest pneumatyczny zawór cyfrowy (Bit = 1) i
lampka sygnalizacyjna (Bit = 0).
4.14 Zadawanie wartości za pomocą pola
numerycznego
UWAGA! Jest to alternatywny do poprzedniego sposób przetwarzania sygnału
pomiarowego  zapytaj prowadzącego laboratorium czy wykonywać to polecenie.
Do obiektów graficznych dodaj pole numeryczne z możliwością zadawania
wartości. Dostosuj dokładność jego wskazań (0,00), wielkość kroku (0,01)
oraz zakres (0 0,06).
Rys. 16: Pole numeryczne do wprowadzania wartości.
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
18
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
4.15 Dodanie linii dopuszczalnego poziomu cieczy do
wykresu
1. Otwórz panel właściwości wykresu czasowego w oknie DISP1 [Trend Graph
Display Item]. Kliknij przycisk ADD..., z ang. Dodaj (liniÄ™). Z okna wyboru
obiektu [Task/Display/Virtual] wybierz DISP1/SPIN1, pole [Channels]
pozostaje wolne. Potwierdz
przyjęcie połączenia klikając [OK].
2. Poniżej listy przedstawiającej wartości, które śledził będzie wykres znajduje się
pole określające ich kolory. Wybierz kolor żółty dla linii oznaczającej poziom
graniczny cieczy.
Rys. 17: Okno właściwości wykresu czasowego
4.16 Lampka monitorujÄ…ca stan zaworu
1. W oknie DISP1 dodaj lampkę (zielona okrągła lampka na przyborniku)
sygnalizującą stan zaworu na dopływie cieczy do zbiornika. Monitorowanym
przez lampkę sygnałem (pole Input From) będzie stan (wyjście) bloku DO1
(bloku sterującego elektrozaworem). Ustaw kolor zielony gdy zawór jest
otwarty (OFF) oraz czerwony gdy zawór jest zamknięty (ON).
2. Przetestuj, czy utworzona lampka sygnalizuje poprawnie kolorem stan zaworu.
4.17 Wizualizacja stanu obiektu sterowania
W kolejnym etapie utworzymy na wirtualnym pulpicie operatora schematyczny
rysunek monitorowanego obiektu z aktywnymi elementami  tzn. zmieniającymi swój
kolor w zależności od stanu obiektu (przepływu cieczy).
1. Przejdz
do okna DISP1 i wybierz z paska przyborów ikonę przedstawiającą
wycinek elipsy. Narzędzie to umożliwia rysowanie na pulpicie dowolnych figur i
kształtów. Rysowanie odbywa się poprzez zaznaczanie kliknięciem lewym
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
19
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
klawiszem kolejnych punktów zaczepienia  wyciąganej linii krzywej.
Zamknięcie kształtu odbywa się po przyciśnięciu prawego klawisza.
2. Narysuj symbol zaworu (patrz rysunek poniżej). Poprowadz
także
schematyczny rurociąg od zbiornika przez zawór do zasobnika z cieczą u dołu.
Dorysuj zasobnik cieczy.
3. We właściwościach utworzonych obiektów uzależnij ich kolor od stanu zaworu
wodnego (tj. sygnału sterującego zaworem TASK1/DO1). Dla zaworu
zamkniętego (OFF) ustaw kolor niebieski, dla otwartego  np. czerwony.
4. Przetestuj poprawność działania utworzonego schematu (tzw. schematu
synaptycznego obiektu).
Rys. 18:  Aktywny schemat monitorowanego obiektu
4.18 Dodanie przycisku kończącego pracę aplikacji
monitorujÄ…cej
1. W oknie DISP1 dodaj przycisk i nadaj mu nazwÄ™ KONIEC (pole Label
w oknie właściwości przycisku.
2. W polu Action (z ang. akcja, czynność, działanie) wybierz z listy
pozycjÄ™ STOP.
3. Przejdz
do trybu RUN i sprawdz
działanie przycisku.
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
20
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)
5 Warunki zaliczenia
Sprawozdanie z wykonania ćwiczenia powinno zawierać:
þð Cel praktyczny ćwiczenia (co byÅ‚o do zrobienia w ostatecznej wersji
budowanej aplikacji).
þð Rysunek lub wydruk utworzonej strategii (schematu blokowego) z okna
TASK1.
þð Opis wszystkich elementów i ich funkcji z okna strategii TASK1.
þð Wnioski i wÅ‚asne spostrzeżenia z pracy w Å›rodowisku GENIE.
6 Literatura
Advantech: Genie  Data Aquisition and Control Software. 1993
Advantech: Podręcznik obsługi programu Genie. Konin
Advantech: PCL-725. Relay Actuator & Isolated D/I Card. 1995
Instrukcja ćwiczeniowa do stanowiska dydaktycznego w Laboratorium automatyki przemysłowej Katedry Automatyzacji PL
21
Opracowali: dr inż. Piotr Wolszczak, dr Paweł Stączek (wer.010212)