02.08.2012
Каждый производитель техники или программного обеспечения, предназначенной для автоматизации процесса, стремится сделать свои продукты как можно более универсальными. Универсальные программные средства обладают широким диапазоном функциональных возможностей – от программирования локальных приводов до многодвигательных динамических систем. Они используются при создании новых, не типовых систем.
Программные средства для определенного вида задач создают с учетом их возможного взаимодействия. Модульные (для решения одной технологической задачи) и многомодульные (связанные единой платформой) программные средства позволяют решать комплекс типовых задач.
При компоновке механических и программных модулей появляются блок, в рамках которого формируется технологическая фаза решения. Примером его может служить клеть прокатного стана, где имеются механический модуль, электромеханический модуль и программный модуль.
Механический модуль представляет собой непосредственно исполнительный орган, который включает в себя прокатные и нажимные волки. Электромеханический модуль является электроприводной системой состоящей из двигателей, преобразователей частоты и контроллера. Программный модуль включает в себя средства решения задач управления процессом обжатия металла в рамках одного функционального блока.
Например, стан холодной прокатки состоит из множества таких функциональных блоков (рис.1. Система управления в блочно-модульных принципах построениястроениильном построенииаполнить с точки зрения технологии работы и Выших пожеланий к будующей системе). Для управления блоками необходимо использовать программные средства многоблочной идеологией, предназначенные для координирования действий программных многомодульных систем. Как итог, мы получаем сепаратные системы с «сильным» управлением, особенность которых заключается в том, что многоблочные программные средства решают задачи в рамках целого комплекса, а технологические задачи спускаются на уровень модульных и многомодульных программных средств.
Обзор основных программных средств электроприводных систем
Большинство крупнейших электротехнических корпораций – производителей электроприводных систем (ЭПС) и средств автоматизации разработали программные средства, обеспечивающие: оптимальный выбор компоновки ЭПС; программирование электротехнических, механических и технологических функций электроприводов; наладку и производственную эксплуатацию приводов; адаптацию ЭПС в среде автоматизации технологического процесса.
К таким средствам относится: CX-One фирмы Omron, Simatic PDM фирмы Siemens, VLT® MCT10, Energy Box, MCT 31 фирмы Danfoss, CTSoft, CTScope, CTOPC Server, SyPTLite, SyPTPro фирмы Control Techniques
Программные пакеты Danfoss
Модульный программный пакет VLT® MCT10 предназначен для ввода в эксплуатацию преобразователей частоты. Позволяет хранить наборы параметров (настройки) привода или группы приводов, поддерживает USB-связь с приводами. Обладает простой структурой проекта и параметров. Имеет возможность редактирования и пошаговой отладки программ для встраиваемых контроллеров синхронизации и положения.
VLT® Energy Box позволяет рассчитать срок окупаемости преобразователей частоты, используемых для регулирования производительности вентиляторов и насосов, а так же провести сравнение традиционных способов регулирования расхода с частотным регулированием и, сравнив энергопотребление, оценить эффект энергосбережения. Этот программный пакет может использоваться при проектировании в целях предварительной оценки стоимости системы с частотным регулированием и ожидаемого эффекта от ее внедрения.
Программа расчёта гармоник MCT 31 рассчитывает искажение гармоник питающего напряжения и тока при внедрении преобразователей частоты и различных методах снижения гармоник: 12-ти или 18-ти импульсные выпрямители входные сетевые AC-дроссели, DC-фильтры гармоник. Позволяет выполнить расчёты для нескольких трансформаторов и сравнить различные решения по снижению гармоник для одного проекта.
Программные пакеты Control Techniques
CTSoft – представляет собой инструмент для настройки электроприводов UnidriveSP, Unidrive, Commander SK фирмы Control Techniques. Необходим для пуско-наладки системы управления. Имеет визуализацию настройки при помощи изменяющихся анимированных логических диаграмм.
CTScope – представляет собой полнофункциональный программный осциллограф для просмотра и анализа изменяющихся параметров электропривода. Развертка может быть установлена, как для высокоскоростного сбора данных, так для настройки или сбора данных на средней скорости для отслеживания долгосрочных тенденций.
CTOPC Server – представляет собой OPC-совместимый сервер, который позволяет персональным компьютерам обмениваться информацией с электроприводами Control Techniques. Сервер поддерживает обмен данными с использованием протоколов Ethernet, CTNet, RS485 и USB. OPC представляет собой стандартный интерфейс пакетов SCADA (система контроля и сбора данных) и полностью поддерживается продуктами компании Microsoft.
SyPTPro – полнофункциональная программная среда для разработки систем автоматизации. Может использования для разработки решений как с одним, так и с несколькими электроприводами. Полностью поддерживаются три стандартных языка программирования: функциональные блоки, язык релейно-контакторных схем и структурированный текст. Позиционирование можно конфигурировать с помощью функциональных блоков PLC Open, поддерживающих как мастер, так и слейв конфигурацию. Также используется для настройки CTNet, высокоскоростной сети типа «привод-привод». CTNet объединяет электроприводы, SCADA, панели оператора и входы/выходы в одну систему управления.
CX-One Omron – интегрированная технология создания промышленных систем
Программное обеспечение CX-One (рис.2) поддерживает концепцию единой платформы (Smart Platform). Концептуальная цель единой платформы - упрощение процесса автоматизации, за счет использования интеллектуальных технологий исключить неоправданное привлечение специалистов по автоматизации в ходе разработки, ввода в эксплуатацию и техобслуживания современного оборудования высокой сложности. Smart Platform сочетает устройства сбора данных, управления, перемещения и регулирования.
Концепция Smart Platform строится с учетом трех положений:
· Единое программное обеспечение – единая среда программирования и настройки конфигурации реализована с помощью интегрированного пакета управления программным обеспечением CX-One, который позволяет создавать, настраивать и программировать большинство промышленных сетей, ПЛК, терминалы, системы управления перемещением, привода, регуляторы температуры и др.
· Единая точка подключения – можно программировать и настраивать из одной общей точки подключения через локальную сеть или модем. Архитектура сквозного обмена данными позволяет непосредственно взаимодействовать друг с другом на информационном уровне.
· Единый принцип автонастройки - возможность работы сразу после подключения реализуется за счет применения библиотеки функциональных блоков, профилей устройств и набора компонентов Smart Active Parts. Компоненты Smart Active Parts – это предварительно настроенные электронные модели конкретных промышленных устройств и процессов (например, считывание текущего показания скорости преобразователя частоты, изображение с выхода датчика технического зрения, регулятор температуры и пр.).
Программные пакеты Siemens
Компания Siemens разработала программный пакет SIMATIC PDM (интегрируемый в среду Process Device Manager), содержащий набор универсальных инструментальных средств конфигурирования, настройки параметров, проверки, диагностики и обслуживания интеллектуальных приборов полевого уровня (датчиков и исполнительных устройств) и полевых компонентов (удаленных входов/ выходов, мультиплексоров, регуляторов и т.д.). Все операции выполняются с использованием единого интерфейса. Параметры и функции всех поддерживаемых приборов отображаются в однородном виде независимо от вида поддерживаемых этими приборами коммуникационных интерфейсов.
SIMATIC PDM обеспечивает поддержку широкого спектра информации приборов полевого уровня, описанных на языке EDD (Electronic Device Description). Например, с помощью PDM может быть получена обширная диагностическая информация, информация о настройке электроприводных систем.
Siemens для расширения базы своих предложений в области автоматизации предлагает использовать готовые функциональные блоки MATLAB/SIMULINK, универсальное математическое программное обеспечение с функциями инжиниринга, информативными функциями, создание моделей, оптимизации и анализа данных. Данный пакет наиболее широко используется для создания высококачественных управляющих алгоритмов. Обеспечивается в реальном времени соединение MATLAB/SIMULINK с любым DDE сервером (например, SIMATIC PCS 7) и быстрое выполнение автоматических функций с полной поддержкой всех библиотек MATLAB. Разработка алгоритмов с использованием MATLAB позволяет исключить возможные ошибки и, таким образом, сократить затраты и время на создание и отладку сложных управляющих процессов.
Заключение
Современное программное обеспечение ведущих электротехнических компаний испытывает постепенный дрейф в сторону создания библиотек стандартных блоков и модулей разделенных функциональными особенностями применения. В настоящее время в рамках блочно-модульной идеологии существуют решения модульного исполнения для позиционирования, синхронизации движения, управления нагнетателями, подъемно-транспортным оборудованием, смоткой-намоткой материалов и др. Основной проблемой в этой области является сочетание этих блоков и получение многоблочных систем управления.
Тенденции развития многоблочных программных средств дают возможность предположить, что дальнейший интеллектуальный рост в этой области приведет к созданию общей платформы управления многоблочными программными средствами и даст возможность выйти на новый уровень проектирования систем автоматизации, сократить затраты на наладку и пуск систем управления.
С помощью математических моделей процессов создаваемых систем управления будут возможны исследования и устранения погрешностей и ошибок на этапе проектирования. Также математические модели позволят, на этапе проектирования, настраивать технологические машины и комплексы со сложными системами управления. К ним относятся картонно- и бумагоделательные машины, резательные станки и машины, станки холодной и горячей прокатки и другое сложное промышленное оборудование.
Данные системы вызывают наибольший интерес у специалистов по автоматизации, так как являются не только оборудованием получения коммерческой выгоды, но и объектом для постановки экспериментов в области совершенствования промышленной автоматизации.
Ануфриев Александр Сергеевич - Инженер Департамента электропривода ООО «НПФ «Ракурс», www.rakurs.com
Новиков Владислав Александрович - Профессор кафедры робототехники и автоматизации производственных систем СПБГЭТУ «ЛЭТИ», д.т.н.
