P-net - система, удобная модульным принципом построения. Опыт показал, что сборка системы на уровне Hardware требует минимум времени и трудоемкости. Основное время проектировщика системы управления и сбора информации уходит на составление Software уровня. Но он необходим, чтобы управлять технологическим объектом прозрачно с компьютера, желательно в терминах оператора, управляющего процессом. Таким образом, эффективность построения комплексной системы зависит от:
- способности составить систему, используя модульный принцип не только на уровне HW, но и уровне SW;
- способности видеть технологический процесс глазами оператора "как он есть";
- обеспечения высокой скорости создания всей системы, соответствующей скорости сборки самой P-net.
Для примера построим простую систему нагрева жидкости на базе P-net: Имеется сосуд с жидкостью. В жидкость опускаются датчик и нагреватель, которые подсоединяются к контроллеру PD 3221 UPI. Контроллер стремится поддерживать заданную температуру - при снижении температуры ниже заданного уровня У1 включается нагреватель, при превышении уровня У2 он выключается.
Сначала была промоделирована эта система в программе Stratum 2000. Для этого был создан проект, в котором было описано 4 объекта: сосуд с жидкостью, датчик, нагреватель, контроллер.
Модель сосуда с жидкостью представлена как:
dQ :=(Tе -Tw)*kc*dt + dQh
Q := Q + dQ
Tw:=Tw+dQ/(m*c),
где Qh - тепло, подводимое от нагревателя за квант времени,
Q - общее количество тепла, принятое сосудом с жидкостью,
kc - коэффициент теплопередачи,
Те - температура окружающей среды,
Tw - температура жидкости,
m - масса жидкости,
с - удельная теплоемкость жидкости - 4190 Дж/кг*к.
Модель нагревателя: dQh:=K*work
Модель датчика: t:=tw
Модель контроллера:
If(work)
work:=(Tw < (Tconst+delta))
Else
work:=(Tw < Tconst)
endif
где Tconst - уровень Y1,
Tconst + delta - уровень Y2.
Собирая полученную систему в Stratum 2000, получим следующую схему:
Рис.1. Модель комплексной системы управления в Stratum 2000 ( вариант 1)
Задав начальные значения, можно запустить систему на выполнение и исследовать ее работу. В результате проектировщик может убедиться в правильной работе будущей системы.
Теперь добавим пульт управления. Пульт управления необходим в системе для того, чтобы оператор мог наблюдать за состоянием объекта и задавать уровень У1 . Для этого достаточно нарисовать панель и вставить стандартные объекты, позволяющие задавать значения переменных перемещением мышки и отображать их в числовом формате.
Рис.2. Модель системы с пультом управления оператора (вариант 2)
После того как была опробована в действии и утверждена Заказчиком модель системы, пришла очередь процедуры сборки реальной установки.
Был взят P-NET Interface Module PD 3221 UPI , подключен датчик и нагреватель. Но задача стояла в управлении им от компьютера, с только что нарисованной нами панели управления. Для этого перебросили связи между объектами, реализующими панель управления и блоком контроля, на объекты, дающие доступ к P-NET сети. Реализация этих связующих объектов может составлять простое чтение OLE переменных, в случае совместной работы с VIGO, или прямое общение к драйверу. Мы же ограничились работой по OLE протоколу.
Рис.3. Модель системы при наличии объектов связи с P-net аппаратурой (вариант
3)
Вся работа составила 4 часа рабочего времени. Документация была
произведена непосредственно в системе Stratum 2000. Второй вариант этой системы
после подключения к нему модели из набора правил экспертной системы в дальнейшем
послужил тренажером обслуживающего персонала.
Среда проектирования, моделирования и управления Stratum 2000 обеспечивает:
- быстрое построение моделей и систем управления сложными распределенными производственными системами;
- удобство проектирования и имитации будущей сети управления средствами моделирования;
- управление технологическим объектом в реальном времени посредством связи среды с аппаратурой P-net, наблюдение за состоянием P-net устройств.
Программа функционирует в среде Windows 95/98/NT, занимает 10 Mb дискового пространства, требует IBM PC Pentium 166/16Mb. Подключение аппаратуры P-NET позволяет построить систему управления производством, как с центральным пультом, так и с сетью компьютерных рабочих мест, управлять технологическим процессом удаленно с персонального компьютера производственным персоналом в реальном времени. P-net система совместно со средой Stratum 2000 обеспечила экономичное и качественное комплексное решение проблемы.
Система Stratum 2000 использовалось для мониторинга загрязнений в городе с числом жителей до 100 000 человек (11 постов), наблюдения за состоянием подвижных объектов (200 транспортных средств, 7 измеряемых параметров), управления производственной линией (100 операций в час), трехмерного ультразвукового сканирования состояния трубопроводов атомной станции, мониторинга и управления коммуникациями жилого здания.
Пример реализации показан на рисунке 4.
Рис.4. Пример модели, и системы управления реального времени сложной производственной
системой