Создание интерфейса оператора и модели управления в инструментальной среде TRACE MODE 6

Лабораторная работа № 2.

Создание интерфейса оператора и модели управления в инструментальной среде TRACE MODE 6

  1. Цель работы

Изучение принципов разработки интерфейса оператора и моделирования системы управления объектом средствами SCADA-системы TRACE MODE 6.

  1. Задачи

Создание проекта системы управления динамическим объектом с использованием интегрированной системы разработки TRACE MODE 6, моделирование работы системы управления с помощью отладочного монитора реального времени.

  1. Теоретическая часть

Разработка проекта в интегрированной среде TRACE MODE 6 (ИС) включает следующие процедуры:

  • создание структуры проекта в навигаторе;
    • конфигурирование или разработка структурных составляющих – например, разработка шаблонов графических экранов оператора, разработка шаблонов программ, описание источников/приемников и т.д.;
    • конфигурирование информационных потоков;
    • выбор аппаратных средств АСУ (компьютеров, контроллеров и т.п.);
    • создание узлов в слое Система и их конфигурирование;
    • распределение каналов, созданных в различных слоях структуры, по узлам и конфигурирование интерфейсов взаимодействия компонентов в информационных потоках;
    • сохранение проекта в единый файл для последующего редактирования;
    • экспорт узлов в наборы файлов для последующего запуска под управлением мониторов TRACE MODE.

Перечисленные процедуры (за исключением двух заключительных) и входящие в их состав операции могут выполняться в произвольном порядке. Например, можно начинать разработку проекта с разработки шаблонов графических экранов оператора, с создания узлов и их каналов в слое Система (если аппаратные средства АСУ известны заранее), можно конфигурировать каналы и информационные потоки после распределения каналов по узлам и т.п.

3.1. Классификация объектов структуры проекта.

3.1.1. Классификация компонентов.

По функциональному назначению компоненты проекта относятся к одному из следующих видов:

  • каналы – компоненты, определяющие алгоритм работы проекта. Каналы могут создаваться в различных слоях, однако их окончательное распределение по узлам в слое Система обязательно – в противном случае они не будут экспортированы для МРВ ;
  • шаблоны – компоненты, которые при работе в реальном времени могут вызываться каналами с передачей параметров. Передача параметров настраивается при разработке проекта в ИС посредством привязки аргументов шаблона к каналам или источникам/приемникам;
  • источники/приемники – шаблоны каналов обмена с различными устройствами и приложениями. Под устройствами здесь понимаются контроллеры, а также внешние и внутренние модули/платы различного назначения, обмен с которыми поддерживается мониторами TRACE MODE (в том числе через драйверы). Системные переменные TRACE MODE и встроенные генераторы также создаются в ИС как источники/приемники;
  • наборы ресурсов – наборы текстов, изображений и видеоклипов, которые могут быть использованы при разработке шаблонов графических экранов;
  • графические объекты – компоненты, представляющие собой в общем случае несколько графических элементов (из имеющихся в редакторе представления данных), сгруппированных в один. Графические объекты могут быть использованы при разработке шаблонов графических экранов;
  • последовательные порты – параметры COM-портов;
  • словари сообщений – наборы сообщений, генерируемых при возникновении различных событий;
  • клеммы – эти компоненты, описывающие электрические контакты (например, монтажных шкафов), являются элементами схемы электрических соединений АСУ.

3.1.2. Классификация слоев.

Предопределенные слои структуры проекта имеют следующее назначение:

  • Ресурсы – для создания пользовательских наборов текстов, изображений и видеоклипов, а также графических объектов;
  • Шаблоны программ – для создания шаблонов программ;
  • Шаблоны экранов – для создания шаблонов графических экранов, графических панелей и мнемосхем;
  • Шаблоны связей с БД – для создания шаблонов связей с базами данных;
  • Шаблоны документов – для создания шаблонов документов (отчетов);
  • База каналов – этот слой является хранилищем всех каналов проекта. Выполнять операции с каналами (в том числе создавать их) можно в различных слоях, однако во всех случаях эти операции на самом деле реализуются в слое База каналов. В любом другом слое, где выполняется команда для совершения операции с каналом, ее результат только отображается – поэтому существуют команды удаления и уничтожения каналов;
  • Система – для конфигурирования узлов и их составляющих (узел создается как корневая группа этого слоя);
  • Источники/приемники – для создания встроенных генераторов, шаблонов каналов обмена с различными устройствами и программными приложениями, а также для конфигурирования системных переменных TRACE MODE 6,
  • Технология – для разработки проекта от технологии (т.е. с группировкой компонентов по признаку их принадлежности к технологическому объекту). В этом слое кодировка канала строится автоматически с наследованием кодировки всех объектов вышестоящего уровня, в которые канал входит. При отладке проекта слой Технология может играть роль узла – для него определена команда Сохранить узел для МРВ. Кроме того, для этого слоя определены команды взаимодействия с технологической базой данных;
  • Топология – для разработки проекта от топологии (т.е. с группировкой компонентов по месту расположения);
  • КИПиА – для описания электрических соединений АСУ;
  • Библиотеки компонентов – для создания библиотек объектов – проектных решений отдельных задач. Этот слой содержит предопределенные группы Системная и Пользовательская.

3.1.3. Классификация узлов.

Узлы проекта создаются как корневые группы слоя Система. Предопределенное название узла указывает на семейство мониторов, для которых данный узел предназначен. Узел может содержать только те компоненты, которые поддерживаются мониторами соответствующего семейства.

В общем случае узлы могут выполняться под управлением различных мониторов.

Как правило, узел выполняется на отдельном аппаратном средстве. В случае запуска двух и более узлов на одном аппаратном средстве оно должно быть оборудовано соответствующим количеством сетевых карт.

Параметры узлов задаются в соответствующем редакторе параметров узла.

Разновидности узлов:

  • RTM. Узел RTM предназначен для запуска на компьютере под управлением исполнительных модулей семейства RTM (МРВ) – мониторов с поддержкой отображения графических экранов оператора, поддержкой обмена по последовательному интерфейсу и сети с различным оборудованием и выполняющего пересчет каналов всех классов, кроме каналов T-FACTORY.
  • T-FACTORY. Узел T-FACTORY предназначен для запуска на компьютере под управлением исполнительных модулей семейства T-FACTORY – мониторов для решения задач АСУП.
  • MicroRTM. Узел MicroRTM предназначен для запуска на компьютере или в контроллере под управлением исполнительных модулей семейства Micro RTM. Основное отличие этих мониторов от МРВ – отсутствие поддержки отображения графических экранов.
  • Logger. Узел Logger предназначен для запуска на компьютере под управлением исполнительного модуля Logger (регистратор) – монитора, способного вести архивы по каналам всех узлов проекта.
  • EmbeddedRTM. Узел EmbeddedRTM предназначен для запуска на компьютере или в контроллере под управлением исполнительных модулей семейства Embedded RTM – мониторов с поддержкой графических панелей, поддержкой обмена с оборудованием по различным протоколам и выполняющего пересчет каналов.
  • NanoRTM. Узел NanoRTM предназначен для запуска в контроллере под управлением исполнительного модуля Nano RTM – монитора, аналогичного Micro RTM, но предназначенного для работы с малым числом каналов.
  • Console. Узел Console предназначен для запуска на компьютере под управлением исполнительных модулей, которые, в отличие от МРВ, не выполняют пересчет каналов, предназначенных для работы с данными. Консоли позволяют получать данные от других узлов проекта по сети, отображать их на графических экранах и управлять технологическим процессом из графики. Консоли не могут взаимодействовать с узлами T-FACTORY.
  • TFactory_Console. Узел TFactory_Console предназначен для запуска на компьютере под управлением исполнительных модулей, аналогичных консолям, но, кроме того, способных взаимодействовать с узлами T-FACTORY.
  • EmbeddedConsole. Этот узел выполняется под управлением мониторов, поддерживающих только графические панели.

3.2. Принцип работы монитора. Канал TRACE MODE 6.

При старте монитор считывает параметры узла, заданные в ходе разработки проекта в ИС, а также параметры других узлов для корректного взаимодействия с ними.

Алгоритм работы любого монитора TRACE MODE заключается в анализе каналов – структур переменных, создаваемых как при разработке проекта в ИС, так и в реальном времени. В зависимости от класса и конфигурации канала, по результатам его анализа монитор выполняет ту или иную операцию – запись значений переменных канала в архив, запрос значения источника данных по указанному интерфейсу и запись этого значения в канал, вызов графического экрана оператора на дисплей и т.п.

Под записью значения в канал в общем случае понимается присвоение значения переменной (атрибуту) Входное значение этого канала.

Для канала могут быть сконфигурированы два важнейших свойства – Связь и Вызов.

Первое свойство означает способность канала принимать данные от источников и передавать данные приемникам – другими словами, с помощью этого свойства можно конфигурировать информационные потоки АСУ.

Второе свойство означает способность канала вызвать (реализовать) шаблон с передачей ему необходимых параметров (для канала класса CALL свойство вызов имеет расширенные функции). На основе свойства вызов реализуется, например, графический интерфейс оператора, обмен с базой данных и т.д.

Совокупность каналов узла называется базой каналов этого узла.

Класс канала определяет его общее назначение. Например, канал класса FLOAT предназначен для операций с 4–байтовыми вещественными числами, канал класса Единица оборудования – для учета единицы оборудования, планирования и мониторинга ее техобслуживания. При разработке проекта могут быть созданы каналы только предопределенных классов.

Переменные, входящие в канал, называются его атрибутами. Атрибуты канала имеют различное назначение и различный тип данных. Булевы атрибуты и атрибуты, которые могут принимать только два определенных значения, называются флагами. Примером флага может служить тип канала, который принимает два значения – INPUT (числовые каналы типа INPUT предназначены для приема данных от источников) и OUTPUT (числовые каналы типа OUTPUT предназначены для передачи своего значения приемникам). Атрибуты, которые используются для передачи значений при вызове шаблона, называются аргументами канала. Атрибуты снабжены числовыми индексами (индексация атрибутов начинается с 0, индексация аргументов – с 1000). Атрибуты имеют полное имя и короткое имя (мнемоническое обозначение). Идентификаторами атрибута являются его индекс и, в ряде случаев, короткое имя.

Каналы содержат внутри себя предопределенные алгоритмы (часть из них может настраиваться пользователем), в соответствии с которыми некоторые атрибуты канала устанавливаются или вычисляются монитором в зависимости от состояния или значения других атрибутов. Например, для большинства каналов в атрибут Время изменения монитор записывает время изменения атрибута Реальное значение канала (по показаниям часов устройства, на котором запущен монитор).

Исполнение внутренних алгоритмов канала и анализ его атрибутов монитором называется пересчетом канала.

По результатам анализа атрибутов монитор выполняет действия, заданные с помощью канала (например, вызов шаблона), – эта процедура называется отработкой канала. Отработка канала после его пересчета выполняется при определенных условиях. При пересчете базы каналов пересчет конкретного канала также выполняется при определенных условиях.

Каналы одного класса обладают идентичным набором атрибутов и предопределенных алгоритмов их обработки. Существуют также атрибуты, которыми обладают все каналы вне зависимости от их класса (такие атрибуты имеют одинаковые индексы во всех каналах).

Канал – это структура, состоящая из набора переменных и процедур, имеющая настройки на внешние данные, идентификаторы и период пересчета ее переменных. Идентификаторами канала являются: имя, комментарий и кодировка. Например, имя канала, связанного с пятым каналом платы аналогового ввода, расположенной в первом посадочном месте контроллера, будет AI_-pе01-0005. Кроме того, каждый канал имеет числовой идентификатор, используемый внутри системы для ссылок на этот канал. Среди переменных канала выделяются четыре основных значения: входное (In), аппаратное (A), реальное (R) и выходное (Q). С помощью настроек входное значение канала связывается с источником данных, а выходное – с приемником.

В зависимости от направления движения информации, т.е. от внешних источников (данные с контроллеров, УСО или системные переменные) в канал или наоборот, каналы подразделяются на:

  • входные (тип INPUT) (рис. 2.1),
  • выходные (тип OUTPUT) (рис. 2.2).

Рис. 2.1. Канал типа INPUT

Входной канал (рис. 1.2) запрашивает данные у внешнего источника (контроллер, другой МРВ и пр.) или значение системных переменных (счетчик ошибок, длина архива и пр.). Полученное значение поступает на вход канала и далее пересчитывается в аппаратное и реальное значения. Аппаратное значение у каналов типа INPUT формируется масштабированием (логической обработкой для дискретных каналов) входных значений. Используемые процедуры обеспечивают первичную обработку данных (исправление ошибок датчиков, масштабирование, коррекция температуры холодных спаев термопар и т.д.). Выходные значения в каналах типа INPUT не используются.

Рис. 2.2. Канал типа OUTPUT

Выходной канал (рис.2.2) передает данные приемнику. Приемник может быть внешним (значение переменной в контроллере, в другом МРВ и пр.) или внутренним - одна из системных переменных (номер проигрываемого звукового файла, номер экрана, выводимого на монитор и пр.). И внешние, и внутренние приемники данных связываются с выходными значениями каналов. У каналов типа OUTPUT их входное значение формируется одним из следующих способов:

  • процедурой управление данного канала;
  • процедурами управление или трансляция других каналов;
  • метапрограммой на языке Техно IL;
  • каналом удаленного узла (например, по сети);
  • оператором с помощью управляющих графических форм.

У каналов типа OUTPUT аппаратное значение получается из реального процедурой трансляция. Аппаратные значения каналов имеют такое название, поскольку в них удобно получать величины унифицированных сигналов, с которыми работает аппаратура ввода/вывода (4-20 мА, 0-10 В и пр.). Реальные значения предназначены для хранения значений контролируемых параметров или сигналов управления в реальных единицах (например, кг/час, оС, % и пр.). Выходное значение определено только для каналов типа OUTPUT. Оно пересчитывается из аппаратного значения.

Данные из внешних устройств записываются в каналы, данные из каналов посылаются на внешние устройства. В каналы оператор заносит управляющие сигналы. Значения из каналов записываются в архивы, операторские отчеты и т.п. В каналах осуществляется преобразование данных. Меняя значения на системных каналах, можно управлять выводимой на экран информацией, звуковыми сигналами и т.д., т.е. всей системой.

Входное значение канала преобразуется в аппаратное, реальное и выходное с помощью процедур. Процедурами канала являются:

  • масштабирование (умножение и смещение),
  • фильтрация (подавление пиков, апертура и сглаживание),
  • логическая обработка (предустановка, инверсия, контроль сочетаемости),
  • трансляция (вызов внешней программы),
  • управление (вызов внешней программы).

Порядок следования и содержание процедур может меняться в зависимости от типа канала (входной или выходной, аналоговый или дискретный). Набор процедур в канале зависит от формата данных. Каналы, работающие с аналоговыми переменными, используют следующие процедуры: масштабирование, трансляцию, фильтрацию и управление. В каналах, обрабатывающих дискретные параметры, используются логическая обработка, трансляция и управление.

Процедура масштабирование используется только в каналах, работающих с аналоговыми переменными. Она включает в себя две операции: умножение и смещение. Последовательность этих операций меняется в зависимости от типа канала:

  • у каналов типа INPUT входное значение умножается на заданный множитель и к полученному результату добавляется величина смещения. Результат присваивается аппаратному значению канала;
  • у каналов типа OUTPUT к аппаратному значению добавляется величина смещения, затем эта сумма умножается на заданный множитель, а результат присваивается выходному значению канала.

Процедура трансляция определена для всех каналов независимо от их типа и вида представления. У входных каналов процедура трансляции преобразует аппаратное значение в реальное, а для выходных – наоборот. Для этого вызывается программа. Вызываемая программа выбирается при настройке процедуры.

При настройке процедуры входные и выходные аргументы выбранной программы связываются с атрибутами текущего канала, а также любых других каналов из текущей базы. Поэтому процедура трансляции одного канала может также использоваться для формирования значений других каналов.

Пример использования процедуры трансляции – интегрирование показаний датчика.

Фильтрация – процедура, которая присутствует только у аналоговых каналов. Набор выполняемых ею операций отличается для входных и выходных каналов. У каналов типа INPUT фильтрация выполняется после процедуры трансляции до формирования реального значения. Фильтрация включает в себя следующие операции:

  • подавление случайных всплесков в тракте измерения;
  • подавление малых колебаний значения канала;
  • экспоненциальное сглаживание;
  • контроль шкалы – отслеживание выхода реального значения канала за установленные границы шкалы.

У каналов типа OUTPUT данная процедура формирует реальное значение по входному значению. При этом выполняются следующие операции:

  • ограничение скорости изменения реального значения;
  • подавление малых колебаний значения канала;
  • экспоненциальное сглаживание;
  • контроль шкалы – обрезание величины управляющего воздействия до границ шкалы канала.

Управление – процедура, которая определена для всех каналов. Она реализует функцию управления. С ее помощью можно вызвать программу, в которой можно запрограммировать требуемые алгоритмы управления. В качестве аргументов программе могут передаваться значения и атрибуты любых каналов из текущей базы. Эти аргументы могут быть как входными, так и формируемыми. Формально процедура управления связана с каналом только циклом пересчета. Она может вообще никак не участвовать в формировании его значений, а управлять другими каналами. Такая ситуация часто наблюдается при использовании процедуры Управление на каналах типа INPUT.

Монитор – это многопоточный процесс. Приоритеты потоков заданы по умолчанию, однако их можно менять. Основным потоком, который выполняется циклически, является поток CALC. Каждый цикл этого потока включает в себя следующие последовательно выполняемые этапы:

  • последовательный анализ всех включенных каналов узла (по возрастанию ID) и установка флага SV (недоступен для пользователя) каналам, требующим пересчета;
  • пересчет всех каналов (кроме каналов CALL) типа INPUT, которые должны пересчитываться в основном потоке, и, в некоторых случаях, – отработка этих каналов;
  • сброс флага SV;
  • пересчет и отработка каналов класса CALL основного потока;
  • пересчет каналов типа OUTPUT, которые должны пересчитываться в основном потоке, и анализ их выходного значения. Установка флага Q каналам, выходное значение которых изменилось.

Не сброшенный в основном потоке флаг SV является признаком необходимости пересчета канала в соответствующем потоке.

Время цикла CALC (время, отводимое на однократное выполнение задач основного потока) настраивается с помощью двух параметров, которые задаются в разделе Пересчет вкладки Основные редактора узла. Параметр Разрешение задает разрешение таймера в секундах (величина tick), параметр Период – период пересчета в единицах tick. Произведение этих параметров определяет время цикла CALC в секундах.

Разрешение таймера (tick) может варьироваться в следующих пределах:

  • в MS Windows – не менее 0.01c;
  • в MS Windows CE – не менее 0.001с.

По умолчанию разрешение таймера равно 0.055 с, период – 10.

3.3 Разработка графического интерфейса.

TRACE MODE 6 обеспечивает графическое представление хода выполнения техпроцесса, а также управление техпроцессом с помощью графических средств.

Графический интерфейс оператора реализуется в нескольких видах:

  • в виде набора графических экранов, шаблоны которых разрабатываются в редакторе представления данных (РПД), – для узлов, которые исполняются мониторами на аппаратных средствах, имеющих достаточную производительность и другие необходимые характеристики (например, при использовании объемной графики от видеосистемы требуется поддержка OpenGL 1.1);
  • в виде набора графических панелей, шаблоны которых разрабатываются в еРПД (модификация РПД), – для узлов, которые исполняются мониторами на аппаратных средствах, имеющих ограниченную производительность (например, в контроллерах с ОС Windows CE).

В РПД (еРПД) загружается структура проекта, созданная в редакторе базы каналов. Выбрав требуемый узел проекта, можно редактировать его графическую базу. Эта база включает в себя все графические фрагменты, которые выводятся на монитор данной операторской станции.

РПД и еРПД содержат большое количество встроенных графических элементов (соответственно ГЭ и еГЭ), позволяющих изобразить практически любой техпроцесс, вывести на дисплей всю необходимую информацию о ходе его выполнения, а также управлять техпроцессом. Кроме того, в состав TRACE MODE 6 входит большое количество ресурсов – текстов, изображений, видеоклипов, различных графических объектов, – которые могут использоваться при разработке графического интерфейса оператора. Ресурсы могут создаваться пользователем.

Совокупность всех экранов для представления данных и супервизорного управления, входящих в графические базы узлов проекта составляют его графическую часть. Экраны в графических базах узлов проекта подразделяются на группы. Каждая группа имеет свое название. Группировку экранов удобно использовать исходя из их функционального назначения. Например, в одну группу можно собрать мнемосхемы, в другую – экраны настройки регуляторов, в третью – обзорные экраны и т.п. Одновременно на монитор может выводиться только один экран, каждый из них – это графическое пространство фиксированного размера, на котором размещаются статический рисунок и формы отображения. Он имеет свое имя и набор атрибутов (настроек). К таким атрибутам относятся: Размер, Цвет фона, Обои, Права доступа, Спецификация окна просмотра отчета тревог.

Разработка графических экранов осуществляется путем размещения на них графических элементов. Различают статические и динамические элементы. Статические элементы не зависят от значений контролируемых параметров, а также к ним не привязываются никакие действия по управлению выводимой на экран информацией. Эти элементы используются для разработки статической части графических экранов, например для изображения наполняемых емкостей, котлов, моторов и т.п. Поэтому их называют элементами рисования.

Динамические элементы называются формами отображения. Эти элементы связываются с атрибутами каналов для вывода их значений на экран. Кроме того, часть форм отображения используется для управления значениями атрибутов каналов или выводимой на экран информацией. Некоторые формы могут также совмещать в себе обе функции.

На экранах можно размещать комплексы статических и динамических элементов, оформленных как графические объекты, используемые для тиражирования готовых решений в области создания интерфейса оператора. Графическим объектом называется совокупность форм отображения и элементов рисования, которая оформлена как единый графический элемент. Оформленные в виде объектов типовые графические фрагменты могут вставляться в экраны графических баз любых проектов.

Существует два типа графических объектов: «Объект» и «Блок». Первый из них может ссылаться на 256 каналов, а второй – только на один.

Для создания и редактирования объектов используются такие же окна, как и при работе с экранами. Разработка объектов идентична процессу разработки экрана. Различие заключается лишь в настройке форм отображения на каналы. В объекте формы отображения связываются с его внутренними каналами. Эти каналы при размещении объекта на экране настраиваются на реальные каналы редактируемого узла.

TRACE MODE позволяет осуществлять ряд операций с графическими объектами: копирование, сохранение и вставка в другие проекты или графические базы того же проекта, вывод в отдельные окна на других экранах и т. д.

Для хранения графических объектов используются графические библиотеки. Каждая библиотека имеет имя и список включенных в нее объектов. Чтобы в дальнейшем использовать созданную библиотеку, ее надо сохранить в файле. Для получения доступа к сохраненной ранее библиотеке надо ее загрузить в редактор представления данных.

3.4. Программирование алгоритмов.

Любая АСУ требует математической обработки данных – как в измерительных информационных потоках (датчик => УСО => контроллер => операторская станция), так и в управляющих (операторская станция => контроллер => исполнительное устройство).

Для математической обработки данных в TRACE MODE 6 предусмотрены следующие средства:

  • внутренние алгоритмы числовых каналов;
  • программы. Для разработки программ в ИС встроены языки Техно ST, Техно SFC, Техно FBD, Техно LD и Техно IL, являющиеся модификациями языков ST (Structured Text), SFC (Sequential Function Chart), FBD (Function Block Diagram), LD (Ladder Diagram) и IL (Instruction List) стандарта IEC61131-3. Программы, разрабатываемые в ИС, позволяют использовать функции из внешних библиотек (DLL).

Эти средства обеспечивают возможность математической обработки данных в любом звене информационного потока.

Программы и некоторые их компоненты (функции, шаги и переходы SFC и т.п.) могут быть разработаны на любом из встроенных языков в соответствующем редакторе, при этом языки для программы и ее компонентов выбираются независимо.

Для создания и редактирования свойств аргументов, переменных, функций и структурных типов программы, а также для использования в программе функций из внешних библиотек в интегрированную среду разработки проекта встроены специальные табличные редакторы.

TRACE MODE 6 имеет также средства для отладки программ.

Основным языком программирования TRACE MODE 6 является Техно ST. Программы, разработанные на языках Техно LD, Техно SFC и Техно FBD, перед компиляцией транслируются в Техно ST. IL-программы перед компиляцией частично транслируются в ST, частично – в ассемблер. Отсюда следует, например, что ключевые слова Техно ST являются таковыми и для всех других языков.

Использование программы возможно только после ее успешной компиляции. Для компиляции программы нужно выполнить одно из следующих действий:

  • выполнить команду Компилировать из меню Программа (или нажать клавишу F7 или нажать ЛК на иконке  Компиляция (F7) панели инструментов отладчика) – по этой команде создается только код для отладки программы в ИС. Отладочный код сохраняется в поддиректории, создаваемой в директории %TRACE MODE 6 IDE% \ tmp. Если компилятор обнаруживает ошибки, он выводит соответствующие сообщения в окне, которое в этом случае открывается автоматически. Если компиляция прошла успешно, окно сообщений не открывается;
  • выполнить экспорт проекта – по этой команде в папке узла, содержащего канал вызова программы, создается как отладочный, так и исполняемый код. При обнаружении ошибок в программе выводится сообщение о невозможности ее экспорта.

Для выполнения программы в реальном времени в узле должен быть создан канал класса CALL с типом вызова Program, настроенный на вызов шаблона программы.

Подобный канал CALL типа INPUT отрабатывается со своим периодом пересчета в соответствующем потоке.

Подобный канал CALL типа OUTPUT отрабатывается, в частности, при использовании функции управления Выполнить графического элемента.

  1. Описание используемых программных комплексов

Запуск инструментальной системы TRACE MODE 6 производится двойным щелчком левой кнопки (ЛК) мыши по иконке рабочего стола Windows или из меню «ПУСК/Все программы/Trace Mode 6/TRACE MODE IDE 6».

Конечным результатом работы инструментальной системы TRACE MODE 6 является набор файлов, предназначенных для исполнения задач АСУ в мониторах реального времени на АРМах и в контроллерах. В лабораторной работе в качестве МРВ для АРМ будет использоваться профайлер с поддержкой графических экранов rtc.exe, расположенный в директории инструментальной системы TRACE MODE 6. Профайлер позволяет запускать на компьютере с установленной инструментальной системой один узел разработанного проекта.

Оболочка ИС имеет главное меню, включающее меню Файл, Вид, Окна и Справка, и панель инструментов.

Редакторы, встроенные в ИС, имеют свои меню и панели инструментов, которые при открытии этих редакторов частично или полностью добавляются к имеющимся в ИС. При открытии редактора возможно также модифицирование списка команд меню ИС.

В случае открытия нескольких редакторов, панели инструментов и меню ИС соответствуют редактору, окно которого в текущий момент является активным.

Меню и панель инструментов оболочки ИС доступны во всех случаях.

Инструменты всех редакторов и окон ИС снабжены всплывающими подсказками.

Для задания общих настроек ИС и редакторов шаблонов предназначен диалог, который открывается по команде Настройки ИС меню Файл.

Сохранение проекта для редактирования выполняется по команде Сохранить (Ctrl-S) или Сохранить как (Ctrl-Shift-S) из меню Файл. Проект сохраняется в бинарный файл с расширением prj для последующего редактирования в ИС. При выполнении этих команд пользовательские библиотеки компонентов сохраняются в файл tmdevenv.tmul (в директории ИС). В ИС предусмотрено резервирование предыдущей версии файлов prj и tmul – при повторном выполнении команды Сохранить расширение файлов, сохраненных ранее, изменяются соответственно на ~prj и ~tmul.

Сохранение проекта для запуска выполняется по команде Сохранить для МРВ меню Файл или по нажатию аналогичной кнопки панели инструментов ИС. Все узлы экспортируются в наборы файлов для их последующего копирования на аппаратные средства, на которых они должны исполняться под управлением мониторов TRACE MODE. Перед экспортом узлов проект должен быть сохранен в файл prj.

При выполнении команды Сохранить для МРВ в директории, содержащей файл prj, создается поддиректория <имя файла prj без расширения>, в которой для каждого узла создается папка с набором файлов. Папка узла имеет имя, заданное для узла при его конфигурировании в ИС (с заменой пробелов символами "_"). Файлы узлов, имеющих одинаковые имена в ИС, экспортируются в одну папку.

Необходимым условием экспорта узла является наличие в нем хотя бы одного канала.

По команде Сохранить узел для МРВ из меню Проект или контекстного меню навигатора выделенный узел экспортируется в произвольную папку, при этом при повторном экспорте резервные копии узла не создаются.

  1. Меры безопасности

Во время выполнения лабораторной работы необходимо:

  • соблюдать правила включения и выключения вычислительной техники;
  • не подключать кабели, разъемы и другую аппаратуру к компьютеру;
  • при включенном напряжении сети не отключать, не подключать и не трогать кабели, соединяющие различные устройства компьютера;
  • в случае обнаруженной неисправности в работе оборудования или нарушения правил техники безопасности сообщить руководителю лабораторной работы;
  • не пытаться самостоятельно устранить неисправности в работе аппаратуры;
  • по окончании работы приведите в порядок рабочее место.

ВНИМАНИЕ! При работе за компьютером необходимо помнить: к каждому рабочему месту подведено опасное для жизни напряжение. Поэтому во время работы надо быть предельно внимательным и соблюдать все требования техники безопасности!

  1. Задание

6.1. Создать операторский интерфейс для системы управления, содержащей один узел АРМ, модель объекта управления, ПИД-регулятор, элемент сравнения для реализации отрицательной обратной связи, элементы задания уставки и параметров ПИД-регулятора, а также элементы отображения значений с помощью различных средств операторского интерфейса и графических элементов.

6.2. В состав системы ввести программу на языке FBD для реализации динамической модели системы управления.

6.3. Реализовать функционирование системы управления в реальном времени, снять переходную характеристику объекта управления как реакцию на ступенчатое изменение уставки.

6.4. Варианты заданий на параметры объекта управления приведены в табл.1.

Таблица 1. Варианты заданий на параметры объекта управления

Номер варианта

Коэффициент передачи K

Постоянная времени T

Задержка N

Помеха SNS

1

1.5

3

1

добавление к выходному сигналу случайной величины в диапазоне от 0 до 1%

2

2.3

8

4

формирование пика величиной 25% от значения выхода с вероятностью 0,01

3

3.2

5

3

случайное увеличение коэффициента усиления в диапазоне от 0 до 2%

4

2.7

7

2

случайное увеличение постоянной времени в диапазоне от 0 до 2%

5

0.8

6

2

случайное изменение на 1 запаздывания

6

1.2

4

3

добавление к выходу синусоидального сигнала с амплитудой 2% от значения выхода

  1. Методика выполнения задания

7.1. Для выполнения п. 6.1. задания проделать следующее.

7.1.1. Создать новый стандартный проект.

7.1.2. Изучить раздел справки БЫСТРЫЙ СТАРТ – ЧАСТЬ ВТОРАЯ – Создание экранов АРМ.

7.1.3. В слое Ресурсы создать группу Картинки. В этой группе создать компонент Библиотека_Изображений и импортировать в него несколько текстур.

7.1.4. В слое Ресурсы создать группу Графические_элементы. В этой группе создать Графичекий_объект. С помощью доступных графических средств создать условное изображение объекта управления, состоящее как минимум из двух объемных фигур с наложенной текстурой.

7.1.5. В слое Система создать узел RTM, в котором создать компонент Экран. Разместить на экране графические элементы интерфейса оператора:

  • элементы ввода значений и отображения значений уставки,
  • изображение регулятора,
  • изображение объекта управления,
  • линии связи между ними,
  • элементы ввода значений и отображения значений параметров регулятора,
  • элементы отображения значений управления и выходной координаты объекта в числовой форме и в виде графиков.

Создать необходимые аргументы и произвести по ним автопостроение каналов. Руководствоваться разделом справки БЫСТРЫЙ СТАРТ – ЧАСТЬ ПЕРВАЯ.

7.2. Для выполнения п. 6.2 задания проделать следующее.

7.2.1. В узле RTM создать компонент Программа и установить для него язык программирования FBD.

7.2.2. Изучить раздел справки Программирование алгоритмов – Редактирование FBD-программ. Ознакомиться с описанием FBD-блоков. Изучить блоки PID и OBJ (раздел «Регулирование»).

7.2.3. Используя блоки Вычитание, PID, OBJ, составить модель системы управления. Создать необходимые аргументы программы, привязать их к каналам. Выполнить привязку входных и выходных сигналов блоков. Для блока OBJ параметры объекта управления – коэффициент передачи, постоянную времени, задержку – задать константами в соответствии с вариантом задания. Для параметра помехи блока OBJ использовать константу 0.

7.3. Для выполнения п. 6.3 задания выполнить следующее.

7.3.1. Соединить блоки по схеме «уставка – объект управления» (без регулятора и без обратной связи).

7.3.2. Откомпилировать программу, при наличии ошибок устранить их. Запустить выполнение проекта с помощью МРВ.

7.3.3. Ввести ненулевое значение уставки и получить переходную характеристику объекта управления. Сделать скриншот переходной характеристики.

  1. Требования к содержанию и оформлению отчета

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

  • краткие теоретические сведения;
  • формулировку задания на лабораторную работу;
  • описание последовательности выполнения работы;
  • изображения рабочих окон, полученных в результате моделирования работы системы;
  • выводы по лабораторной работе.

  1. Контрольные вопросы

9.1. Какие возможности предоставляет SCADA-система Trace Mode для создания интерфейса оператора?

9.2. Какие основные виды ресурсов можно использовать для создания интерфейса оператора в системе Trace Mode?

9.3. Что собой представляет язык программирования FBD?

9.4. Какие основные блоки из состава FBD можно использовать для моделирования систем управления?

9.5. Какие параметры необходимо задать для модели объекта управления?

9.6. Какие параметры необходимо задать для модели ПИД-регулятора?

9.7. Как производится запуск на выполнение системы в режиме реального времени?

  1. Критерии оценки выполнения лабораторной работы

Лабораторная работа считается выполненной в том случае, если:

  • студент выполнил все задания в соответствии с представленной методикой;
  • результаты выполнения работы, представленные в виде отчета, соответствуют предъявленным к ним требованиям;
  • студент правильно ответил на все контрольные вопросы и может интерпретировать полученные результаты.

  1. Литература

Рекомендуемая литература [1 - 4].


Аналоговый (FLOAT)

Источник

ход

Масштабирование

Аппаратное

Трансляция

Фильтрация

Реальное

Управление

Управление

Реальное

Трансляция

Аппаратное

Логическая обработка

Вход

Источник

Дискретный (HEX)

Реальное

Трансляция

Аппаратное

Логическая обработка

Выход

Приемник

Дискретный (HEX)

Управление

Вход

Фильтрация

Реальное

Трансляция

Аппаратное

Масштабирование

Выход

Аналоговый (FLOAT)

Управление

Вход

Приемник

Создание интерфейса оператора и модели управления в инструментальной среде TRACE MODE 6