ОПИСАНИЕ И РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНВЕЙЕРНОГО НЕПРЕРЫВНО-ПОТОЧНОГО ДОЗАТОРА

1

• Авторы
• Файлы

Сажин С.Г. Смирнов И.В. Статья в формате PDF 119 KB Современные системы имитационного моделирования можно рассматривать как совокупность методов и средств автоматизации процесса разработки современных систем управления.

Использование таких систем для разработки адаптивной системы автоматизированного управления (АСАУ) конвейерным непрерывно-поточным дозатором (КНПД) необходимо для:

• реализации разработанной математической модели КНПД;
• повышения качества разработки физической модели дозатора и моделирования процессов в системе: "Дозатор - АСАУ";
• проверки работоспособности и эффективности синтезированной АСАУ КНПД;
• нахождения настроечных параметров АСАУ КНПД;
• сокращения сроков проектирования.

Основными понятиями имитационного моделирования являются имитационный эксперимент и имитационная модель [1]. Имитационный эксперимент представляет собой наблюдение за поведением модели под влиянием входных воздействий, часть из которых носят случайный хаpaктер. Имитационная модель - это формальное описание логики функционирования исследуемой системы и взаимодействия отдельных ее элементов во времени, учитывающее наиболее существенные причинно-следственные связи.

В основе статистического эксперимента лежит метод статистических испытаний. Суть его состоит в том, что результат испытания зависит от значения некоторой случайной величины, распределенной по заданному закону. Поэтому результат каждого испытания также носит случайный хаpaктер. В результате исследователь получает набор экспериментальных данных, на основе которых может оценить хаpaктеристики системы.

Поскольку основой имитационного моделирования является метод статистических экспериментов, наибольший эффект от его применения достигается при исследовании сложных систем, на функционирование которых существенное слияние оказывают случайные факторы.

Применение имитационного моделирования целесообразно также в случаях:

• если не существует законченной постановки задачи на исследование и идет процесс познания объекта моделирования;
• если хаpaктер протекающих в системе процессов не позволяет описать эти процессы в аналитической форме;
• если необходимо наблюдать за поведением системы в течении определенного периода, в том числе с изменением скорости протекания процессов;
• при изучении новых ситуаций в системе, либо при оценке ее функционирования в новых условиях.

На данный момент существует множество программных пакетов позволяющих строить модели и проводить имитационные эксперименты. Примерами таких продуктов являются программы MathCAD и MathLAB. Однако, в данной работе для целей имитационного моделирования предлагается использовать пакет программирования промышленных контроллеров Simatic STEP 7 в комплексе с имитатором программируемых логических контроллеров S7-PLCSIM [2,3]. Получаемые данные передаются в систему визуализации Simatic WinCC, где представляются в виде трендов и записываются в архивы.

Данное решение обусловлено следующим:

1. Хотя данный комплекс программ не является специализированным средством имитационного моделирования, но он позволяет решать все вышеописанные задачи;
2. Использование промышленного программного обеспечения позволяет сократить сроки проектирования, так как в ходе моделирования и проведения имитационных экспериментов отлаживается конечный вариант программы;
3. Использование программного обеспечения фирмы Siemens обусловлено широким применение техники данной фирмы на предприятии, где предполагается внедрение дозатора.

STEP 7 - это пакет программ, включающий в свой состав инструментальные средства, необходимые для конфигурирования аппаратуры и промышленных сетей, настройки параметров, программирования, диагностики и обслуживания систем управления, построенных на основе контроллеров Simatic S7-300/400.

STEP 7 поддерживает мощную систему комaнд, позволяющую выполнять множество логических и математических операций с фиксированной и плавающей точкой, управление ходом выполнения программы, обслуживать таймеры и счетчики, пересылать и преобразовывать форматы данных и т.д.

Пакет S7-PLCSIM позволяет эмулировать работу контроллеров Simatic S7 на компьютере и предназначен для отладки программ пользователя без наличия реальной аппаратуры управления. Это позволяет обнаруживать программные ошибки на ранних стадиях реализации проекта, повышать качество программ, ускорять и удешевлять пуско-наладочные работы. S7-PLCSIM позволяет отлаживать программы, написанные в STEP 7.

КНПД представляет из себя питатель вибрационного типа (ВП), расположенный над конвейером шихты, справа и слева от которого размещаются два весоприемных устройства (ВУ). Ниже приведена структура программного кода, имитирующая вес стекольного боя (СБ) подаваемого питателем в зависимости от управляющего воздействия подаваемого на его вход. Данный программный код вызывается циклически в блоке ОВ35 контроллера Simatic S7-300.

В строке Network 1 происходит вызов функции "KNPD" (функция управления КНПД).

Данная функция имеет следующие основные входы/выходы:

1. Аналоговый вход "Wes_sh_siwu" - переменная, имитирующая значение веса шихты, поступающее с ВУ №1;
2. Аналоговый вход "Wes_sh_st_siwu" - переменная, имитирующая значение суммарного веса шихты и стекольного боя, поступающее с ВУ №2;
3. Аналоговый выход "Pr_pitatel_ST" - задание производительности ВП.

В строках Network 2,3,4 значение задания производительности преобразуется в имитируемый вес СБ, подаваемого питателем.

В строке Network 2 используется переменная "Vozm", с помощью которой можно вносить нестационарность в работу питателя. Значение данной переменной может иметь синусоидальный хаpaктер, либо можно вносить случайные ступенчатые возмущения (например, имитировать обрушения СБ или изменение его свойств).

В строке Network 5 имитируемое значение веса подаваемого СБ передается в функцию "BLKMOV" реализующую чистое запаздывание на участке конвейера после ВП.

В строке Network 6 происходит суммирование веса шихты (с учетом чистого запаздывания на участках конвейера до и после ВП) и СБ (с учетом чистого запаздывания на участке конвейера после ВП). Полученное значение записывается в переменную "Wes_sh_st_siwu", имитирующую значение веса поступающего с ВУ №2.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А. Гультяев Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс - СПб.: Питер, 2000. - 432 с.
2. Siemens. Simatic. Руководство. Программирование с помощью STEP7 v.5.3. Редакция 01/2004 ­- 602с.
3. Siemens. Simatic. Руководство. PLCSIM v.5.0. Редакция 06/2001 ­- 78с.

---