Szakdolgozat Konzulens: Dr. Trohák Attila

Miskolci Egyetem Gépészmérnöki és Informatikai Kar Automatizálási és Infokommunikációs Intézeti Tanszék

Villamosmérnöki szak Ipari automatizálás és kommunikáció szakirány

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Developing and testing of controlling and regulating algorythms for a continuous technology demo system Szakdolgozat Konzulens: Dr. Trohák Attila

Földi Szabolcs Neptun-kód: TZEWMC 3533 Miskolc, Kabar utca 27 fsz/2

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Tartalomjegyzék

Tartalomjegyzék Bevezetés .......................................................................................................................................................... 1 1.Rendelkezésre álló technológia vezérlésének, műszereinek és működési elvüknek a bemutatása [2] ......... 2 1.1 Ipari áramlásmérési módszerek és eszközök általános csoportosításai [9, 10] ...................................... 3 1.1.1

Közvetett vagy összetett működésű közegárammérő műszerek [11]..................................... 3

1.1.1.1 1.1.2

Rotaméterek [Variable Area Meters] [3, 7] ........................................................................ 4 Áramlási sebességet mérő eszközök ....................................................................................... 6

1.1.2.1

Elektromágneses folyadékmérők (MID, EFM) [14] ............................................................. 7

1.1.2.2.

Örvényleválást és örvényhaladást mérők (Vortex) [15, 16] ............................................... 9

1.1.3

Tömegárammérő eszközök ................................................................................................... 11

1.1.2.2 1.1.4. 1.1.4.1.

Coriolis elvű műszerek [17, 18, 19, 20, 21] ....................................................................... 12 Térfogatkiszorításos mérők: .................................................................................................. 15 Forgódugattyús mérőműszer [22] ................................................................................... 16

1.2. A 6-os labor folyamatos technológiai mintarendszere ........................................................................ 18 2.Mintarendszer hardveres módosításai ......................................................................................................... 19 2.1

Grundfos szivattyúk ....................................................................................................................... 19

2.2

Csőrendszer szigetelése ................................................................................................................. 20

2.3

Belső szivárgás elhárítása............................................................................................................... 20

2.4

SIEMENS SITRANS P differenciális nyomástávadók integrálása a vezérlésbe [23]......................... 21

2.5

Rosemount® 3051CD vezetékezése ................................................................................................ 23

3.Technológia szoftvere [1] ............................................................................................................................. 24 3.1 Control network létrehozása ................................................................................................................ 24 3.1.1

Új adatbázis ........................................................................................................................... 24

3.1.2

Licenszelés ............................................................................................................................. 25

3.1.3

ProPlus állomás ..................................................................................................................... 25

3.1.4

Kontroller .............................................................................................................................. 26

3.1.5

I/O kártyák konfigurálása ...................................................................................................... 26

3.1.5.1

Analóg bemenet ............................................................................................................... 29

3.1.5.2

Analóg kimenet................................................................................................................. 29

3.1.5.3

Diszkrét kimenet ............................................................................................................... 30

3.1.5.4

Diszkrét bemenet ............................................................................................................. 31

3.1.5.5

Foundation Fieldbus ......................................................................................................... 31

3.1.5.6

Profibus DP,PA [24] .......................................................................................................... 32

3.1.5.7

Vezeték nélküli bemenetek .............................................................................................. 36

3.2 Több feladat számára szükséges Control Modulok [4, 5, 6].................................................................. 38 3.2.1

LT-001 modul létrehozása ..................................................................................................... 38

3.2.2

Skálázás, nyomás számítás .................................................................................................... 40

I

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Tartalomjegyzék 3.2.3

Mért érték komparálása, kimenetek modul szintre emelése ............................................... 41

3.2.4

További modulok létrehozása ............................................................................................... 43

3.3

Feladatok létrehozása [4, 5, 6] ....................................................................................................... 45

3.3.1

Process tartály tartalmának kitárolása .................................................................................. 45

3.3.1.1

Gyors változat ................................................................................................................... 45

3.3.1.2

Kitárolás vezérlése DC blokkal (MTR-101) ........................................................................ 48

3.3.2

Component 1 áttolása a Process tartályba. .......................................................................... 53

3.3.2.1

Szivattyú motor vezérlése (MTR-201) .............................................................................. 54

3.3.2.2

Baumann™ 24577, V1.2 (FV-201) ..................................................................................... 54

3.3.2.3

Rosemount® 8800D (FT-201) ............................................................................................ 55

3.3.2.4.

Rosemount® 8732E (FT-202) ............................................................................................. 58

3.3.2.5

Fisher® Fieldvue® DVC2000 (FIC-201) ................................................................................ 60

3.3.2.6

Sorrendi folyamatábra (SFC-201), named set létrehozása (SFCCTRL) ............................. 62

3.3.2.7

MTR-101 kiegészítés ......................................................................................................... 65

3.4. Continous historian, grafikonok létrehozása ....................................................................................... 66 3.4.1

Process History View ............................................................................................................. 66

3.4.2

Continous Historian ............................................................................................................... 67

Összegzés......................................................................................................................................................... 68 Summary ......................................................................................................................................................... 69 Irodalomjegyzék: ............................................................................................................................................. 70 Melléklet a technológia egy régebbi P&I diagramja ........................................................................................ 71

II

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Bevezetés

Bevezetés A szakdolgozatom az informatika épület 6-os laborjában lévő folyamatos technológiai mintarendszeren alapul. Feladatom megismerni és bemutatni ezt a rendszert, hangsúlyt fektetve a közegáram mérésre. Továbbá javaslatok és ötletek felvetése, hogy oktatási célra jobban legyen hasznosítható a mintarendszer. Több terv is felvetődött, hogy hogyan lehetne továbbfejleszteni: új szintmérők beépítésével, a soros porton, DI vagy ASI kártyán át PLC illesztéssel, mely egy, a DeltaV-n futó programot irányít, csatlakozás csere szintjére leegyszerűsíteni az áttérést az ABB és a DeltaV rendszer között. Ezenken felüli teendő a vezérléshez szükséges szoftver megírása. Cél ezen algoritmusok létrehozásának dokumentálása oly módon, hogy az a jövőben megvalósítható feladatként szolgáljon mindazoknak, akiknek szintén megtetszik ez a világ, és szeretnének a mélyvízbe ugrani: egyből egy valós technológián kipróbálni a vezérlőrendszer és annak algoritmusainak elkészítését. Mindenekelőtt a technológia működőképes állapotát kellett elérnem, vagyis megoldást kell találni a szelep és vezeték szivárgásokra, a nem működő szivattyúkra és rosszul kialakított mérések megjavítására. Azért foglalkozok ezzel a tématerülettel, mert a szakirányos képzés során megtetszettek a folyamatos technológiák. Személyes kihívást is akartam; bizonyítani, hogy egy ilyen bonyolult rendszert irányításom alá tudok helyezni. Mindehhez úgy kezdtem hozzá, hogy az ezt megelőző szemeszterekben megismerkedtem a technológiát vezérlő DeltaV rendszerrel és a technológiában található műszerek többségének mérési elvével. Várható eredményként arra számítottam, hogy a technológia működni fog, a fokozatmentes szelepekkel szabályozhatóvá válik az áramoltatás, továbbá, hogy több feladat is elkészül a jövőbeli megoldhatóság szerint. Ha a dolgozat sikeresen eléri célját, akkor alapvetően a Miskolci Egyetemen tanuló automatizálás és ipari kommunikáció szakos villamosmérnök hallgatók tudják majd felhasználni a rendszert tanulmányaik során. Ezen kívül bemutatható lesz a Kutatók éjszakáján és egyéb, egyetemet népszerűsítő rendezvényeken, valamint szakmai napokon. Akár bevételszerzésre is alkalmas lehet, amennyiben ipari szakemberek továbbképzésére használjuk a rendszert. Az irodalomkutatás és feldolgozás részben nem kerül külön bemutatásra a DeltaV rendszer, mert az a részletes feladatkidolgozás során a későbbiekben, gyakorlati szemszömgből történik meg.

1

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren 1.Rendelkezésre álló technológia vezérlésének, műszereinek és működési elvüknek a bemutatása [2]

1.Rendelkezésre álló technológia vezérlésének, műszereinek és működési elvüknek a bemutatása [2] A technológia szenzor készlete sokrétű. Vannak benne hőmérséklet-, szint- és közegárammérő műszerek. Aktuátorként 4 db BAUMANN™ 24577 szabályozó szelep áll rendelkezésre, melyekből 3-at Fisher® Fieldvue® DVC 2000, egyet pedig Fisher® Fieldvue® DVC 6010F pneumatikus szelepvezérlő vezérel. Előbbiek HART®, utóbbi Foundation™ Fieldbus protokoll használatával kommunikál az irányító DeltaV rendszerrel. A folyamatos technológiai mintarendszerben mind tömegáram, mind térfogatáram mérésére alkalmas műszerek megtalálhatóak. A 2 mértékegység között az átváltás csak 1 paramétert igényel: az áramló közeg sűrűségétét [ρ]. dt idő alatt infinitezimális dA felületen kiáramló tömeg : Egy A keresztmetszeten dt idő alatt kiáramló tömeg: Zárt felületen kiáramló tömeg: Mivel a mintnarendszerben a folyadék csövekben áramlik, a zárt felület egy kör lesz, A=d2/4*π kifejezéssel helyettesíthető. A folyadékokra vonatkozó folytonossági tételt érdemes megemlíteni:

v1*A1=v2⋅A2. Ez alapján, és tudván, hogy a csövek

keresztmetszetre eltérő, elmondható, hogy a rendszerben áramló folyadék sebessége nem állandó, azonban - ha nincs szivárgás -, a közegáram állandó. Vagyis 1 áramlást több műszerrel megmérve ugyanazt az eredményt kellene kapni. Mint a későbbiekben kiderül, előfordulnak eltérések. Fontos előre megemlíteni a Reynolds számot, ami az áramló anyagban fellépő tehetetlenségi erők és belső súrlódási erők hányadosa: ahol , w: az áramlási sebesség, d: egy jellemző átmérő (cső belső átmérő) vagy hossz ν: a kinematikai viszkozitás. Az ipari gyakorlatban szinte minden mért anyag turbulens, ilyenkor a ReD>4000

2


1.1 Ipari áramlásmérési módszerek és eszközök általános csoportosításai [9, 10] A mérés működésének és a különféle változatok lényegének megértését leginkább az a fajta összehasonlítás segíti elő, amely a mérési módszerek és alapvető fizikai elvek, valamint az ezeket alkalmazó eszközök különbségeinek alapján képzi a csoportokat. Az iparban legelterjedtebb mérőműszereket 4 féle csoportba sorolhatjuk: áramlási sebességet mérő műszerek, térfogatkiszorításos elven működőek, tömegáram-mérőek és közvetett vagy összetett működésűek. Ebből a 4 kategóriából a térfogatkiszorításos hiányában 3 féle található meg a laborban. A következő pontokban ezen kategóriák érintőleges részletezését, valamint a mintarendszerben megtalálható módszerek mélyrehatóbb kifejtését fogom megtenni. 1.1.1 Közvetett vagy összetett működésű közegárammérő műszerek [11] Ezen eszközök legalább 2 féle áramlástani jellemző együtteséből eredő jelet közölnek, ezért is nevezik összetettnek a működést. „Általában összetett hidromechanikai és kinematikai jelenségek illetve folyamatok zajlanak le a primer eszközben és annak áramlástechnikailag mérvadó környezetében.” Ilyen eszközök például: 

Mérőperem, mérőtorok, Venturi cső



Torlócsövek (átlagoló Pitot-cső)



Rotaméter (változó keresztmetszetű mérő)



Torlórugós mérők



Céltáblás áramlásjelző, -mérő

1. ábra Venturi cső

Ezek közül az első 3 terjedt el leginkább, bevált, régóta alkalmazott eszköztípusok. Az első kettő pontban lévőket Dp, mint differencial pressure (nyomáskülönbség) elvű mérőknek is szokás nevezni. Elszámolási mennyiségmérés terén a világ 65..80%-ának műszereit ezek alkotják. Intelligens hozamszámítót és dp-távadót igényelnek. A laborban ezek közül rotaméter van. 3


1.1.1.1 Rotaméterek [Variable Area Meters] [3, 7] A rotaméterek olyan térfogatárammérő-műszerek, melyek az áramlási keresztmetszet szűkítésével dolgoznak. A cső alulról felfelé bővül, ez a folyadék áramlásának iránya is. Az úszó annyira emelkedik fel a lineárisan áramló közegben, hogy a szabadon hagyott keresztmetszeten átáramló folyadék nyomásesése állandó legyen. Ezen műszer kalibrálva kerülnek kiszállításra a gyártó által. Ha a mért közeg sűrűsége vagy viszkozitása megváltozik, új kalibrálás szükséges. Csakis alulról felfelé fölszálló, és függőlegesen álló csövekbe építhetőek be.

2. ábra Rotaméter

A rotaméter a térfogatáram pillanatértékét jelzi, ezért leginkább olyan áramlások esetén alkalmazzák, ahol az áramlás szabályozására van szükség. Ennek ellenére a mintarendszerben

megtalálható

Brooks

márkájú

műszerekhez

nem

tartozik

fokozatmentesen állítható szelep. A mérendő folyadék mennyisége meghatározza, hogy mekkora súlyú úszót kell használni. Minél nagyobb a folyadék mennyisége, annál nagyobb az úszó súlya. Ez nagy nyomásesést jelent, éppen ezért nem javasolt ilyen körülmények között a használata. Zárványos közegek esetén sem ajánlott a használata, hiszen az úszó és a cső között könnyen megrekedhetnek a szennyeződések. Leginkább viszkózus folyadékok és légnemű anyagok áramlásának mérésére alkalmas. A térfogatáram számítása a következő átfolyási egyenlet segítségével számítható ki: ahol,

„α: átfolyási szám

4


ε : expanziós szám (folyadékok esetén értéke 1) g : nehézségi gyorsulás értéke k: a lebegőtest (továbbiakban úszó) alakjára jellemző térfogati tényező k = mu/ρud3 mu : az úszó tömege d : az úszó legnagyobb átmérője ρu : az úszó sűrűsége ρ: a közeg sűrűsége (a kalibrálásnak megfelelő hőmérsékleten és nyomáson)” A mintarendszerben lévő műszer, és a forrásokban említettek is L/h mértékegységben jelezték a térfogatáramot. Helytelen kalibráció esetén (és amennyiben a kalibrált és valós paraméterek ismertek) a következő képlettel számítható a valós térfogatáram: ahol,

ρ* a közeg valós sűrűsége V a mért térfogatáram V* a valós térfogatáram A mintarendszerben található rotaméterek [8, 12]: 1.)Brooks MT3809E12CDBDAEAA (F1-1 címke) MT3809E:

termékleírás: fémcsöves rotaméter

3. ábra Brooks MT3809 rotaméter

1:

konstrukciós anyag: 316/316L SS (rozsdamentes acél)

2:

átmérő és kapcsolódási méret: 8, ½”

5


C:

maximális térfogatáram: 650L/h

D:

kapcsolódás típusa: DIN PN40

B:

mérési pontosság/skálázás felirata/közeg: 1% teljes tartomáyon/direkt/

folyadék D:

indikációs konfiguráció: szabványos ház, alumínium, poliuretán,

indikátor funkció: csak 4-20mA μP távadó A:

tápellátási funkció: nincs

E:

tartozékok: 8805 áramlásszabályozó állvány, 7-es méret, lebegőpontos

kód, csak A és B A:

egyéb tartozék: nincs

A:

szoftver revízió szint (μP távadóé): eredeti

2.) Brooks MT3809E12DDBDA1AA (F2-1 címke) 1:

konstrukciós anyag: 316/316L SS (rozsdamentes acél)

2:

átmérő és kapcsolódási méret: 8, ½”

C:

maximális térfogatáram: 1000L/h

D:

kapcsolódás típusa: DIN PN40

B:

mérési pontosság/skálázás felirata/közeg: 1% teljes tartomáyon/direkt/

folyadék D:

indikációs konfiguráció: szabványos ház, alumínium, poliuretán,

indikátor funkció: csak 4-20mA μP távadó A:

tápellátási funkció: nincs

E:

tanúsítvány: nincs

A:

egyéb tartozék: nincs

A:

szoftver revízió szint (μP távadóé): eredeti

1.1.2 Áramlási sebességet mérő eszközök Ezekkel a műszerekkel az áramló közeg sebességét lehet megmérni. Mivel a műszer belső átmérője ismert, a két érték szorzataként egyszerűen megkapható a térfogatáram: dV=v*A*dt ahol, v: a közeg áramlási sebessége A: az ismert felület dt: az infinitezimálisan kicsiny időtartam

6


dV: az infinitezimálisan kicsiny időtartam alatt a műszeren átáramlott közeg térfogata Eszköz típusok: •

Turbinás mérők (lapátkerekekre merőleges az áramlás)

•

Szárnykerekes mérők (lapátkereke sugárirányú az áramlás)

•

Örvényleválást és örvényhaladást mérők (Vortex)

•

Elektromágneses folyadékmérők (MID, EFM)

•

Ultrahangos áramlásmérők (UFM)

•

Különféle nyomjelzős mérőberendezések

Ezek közül a laborban Vortex és Elektromágneses műszer van. 1.1.2.1 Elektromágneses folyadékmérők (MID, EFM) [14] Több rövidítéssel is lehet találkozni, mikor ezekről a műszerekről van szó. Például: EFM, mint Electromagnetic Flowmeter, MID, mint Magnetic-inductive Flowmeter. A Faraday-féle indukciós törvényen alapulnak:

4. ábra indukciós elv

Elektronikus elvűek, minimális vezetőképességgel rendelkező folyadékok esetén a legkedvezőbb ár/érték, pontosságot szolgáltató műszerek, melyek nagy előnye, hogy az áramló közegen nem okoznak nyomásesést, hiszen annak útjába nem helyeznek akadályt, ellentétben a már említett rotaméterrel, valamint a következőekben kifejtett vortexxel. A mérés során az érzékelő – mely egy acélcső, gerjesztőtekerccsel, szigetelt elektródapárral és karimákkal – tekercseit mágnesező árammal gerjesztik. Ennek hatására egy inhomogén mágneses tér keletkezik a cső belsejében, mely az áramló közeg áramlási sebességével arányos feszültséget indukál a mérőelektródák között. Ez egy analóg feszültségjel, amit egy A/D átalakító dolgoz fel. Egy belső ellenőrző áramkör folyamatosan figyeli és kompenzálja a hőmérsékletet és a hosszú távú elkúszásból eredő pontatlanságokat.

7


Természetesen az áramló közegnek nem kell ferromágnesesnek lennie, ahogy a labor technológiájában sem olyan van. A víz, mint diamágneses anyag, az egyik olyan közeg, ami mérésére alkalmas a műszer. Legelterjedtebben a víz-, szennyvíz-, élelmiszer- és vegyipar alkalmazza.

5. ábra installációs szükséglet

Általánosan elmondható, hogy a pontos mérés érdekében a műszer előtti és utáni vezeték arányainak az 5-ös ábrán láthatóak szerint kell alakulnia. További előnyei: pontosság (+/‐ 0.2%-tól 1%-ig), széles skálázhatóság (10:1-től 50:1-ig), Reynolds számtól független. Hátránya például, hogy a drágább műszerek közé tartozik – bár fenntartási költsége az alacsony karbantartás igény miatt alacsony. A laborban található műszer [13] : Mérőcsöve: Rosemount 8711SSA010U2NAG1Q4 8711:

termékleírás: mágneses áramlásmérő ostya érzékelő

S:

bélés anyaga szabványos PTFE teflon

S:

elektróda anyaga: szabványos 316L rozsdamentes acél

A:

elektróda típusa: szabványos 2 érzékelős

010:

csőméret: 1 hüvelyk (25mm)

U:

távadó felszerelései konfiguráció: integrált, Rosemount 8732-höz

kapcsolódó kivitel 2:

csatlakozó cső névleges nyomásértéke: nagyszerű kérdés, az emerson

dokumentumában nincs kettes NA:

robbanás veszélyes környezetbeli besorolás: ilyen érték sincs a

dokumentumban G1:

opcionális földelő gyűrűk: 316L rozsdamentes acél földelőgyűrű (2 db)

Q4:

kalibrációs adatlap, ISO 10474 3.1B / EN 10204 3.1 szerint

8


Távadó: Rosemount 8732EST1A1NAM4Q4 8732E:

termékleírás: mágneses áramlásmérő távadó

S:

távadó stílus: szabványos 3-as revízió, „S” elektronikával

6. ábra Rosemount 8732E

T:

távadó állványozása: beépített

1:

tápellátás: 90..250 VAC, 50-60Hz

A:

kimenet: 4-20mA digitális elektronika (HART® protocol)

1:

védőcső bevezetés: ½ - 14NPT, szabványos, 2 kábel bevezető

NA:

biztonsági jóváhagyás: nincs ilyen érték

M4:

kijelző: helyi operátori interfész (csak HART® és PROFIBUS PA esetén)

Q4:

kalibrációs adatlap ISO 10474 3.1B / EN 10204 3.1 szerint

1.1.2.2.

Örvényleválást és örvényhaladást mérők (Vortex) [15, 16]

Alapelve a Kármán-féle örvények jelensége. Ezen örvények akkor keletkeznek, mikor egy áramló közegben egy zavaró test található. Cső esetén ez az egy átmérő mentén lévő zavaró testet jelenti. Az örvények ilyenkor felváltva jelentkeznek a zavaró test mögött. Ezek az örvények elevenednek meg akkor is, amikor a zászló leng.

8. ábra Kármán-féle örvények

7. ábra örvény érzékelés

9


A zászlókon kívül ismeretes lehet még az örvényekhez kapcsolódó Tacoma híd esete is, ami egy mindössze 68km/h sebességű szél hatására omlott össze. Az eset a keletkező örvények frekvenciájával és a híd rezonancia frekvenciájával volt összefüggésben. Az örvények érzékelése már többféleképpen történhet, például kapacitív vagy piezoelektromos elven.

A

mintarendszerben

lévő

áramlásmérő

piezoelektromos

elven

számol.

„Differenciálerősítők segítségével azonos fázisban érkező (zavaró) rezgések kioltják, míg a váltakozó fázisban érkező hasznos mérendő jelek erősítik egymást, növelve ezzel a mért feszültség jel-zaj viszonyát.„ Fő alkalmazási területe a gázok, telített és túlhevített gőzök, levegő és kis viszkozitású folyadékok. 2 ilyen műszer is be van építve: Rosemount8800DW005SD1N1D1M5Q4

9. ábra Rosemount 8800D

8800D:

termékleírás: Örvényes áramlásmérő

W:

áramlásmérő kialakítása: szendvics

005:

csőméret: 15 mm (1 /2 hüvelyk)

S:

közeggel

érintkező

anyagok:

szabványos

316-os

rozsdamentes

kovácsoltvas és CF-3M rozsdamentes öntvény Megjegyzés: A szerkezet anyaga: 316/316L D1:

Karima vagy központosító gyűrű mérete: DIN PN 16 (PN 10/16

szendvics szerkezetnél) 2526-D N:

Érzékelő közeghőmérséklet-tartománya: Standard: –40 és 232 °C (–40 to

450 °F) között 1:

Védőcső bevezetés: 1 /2-14 NPT – alumínium tokozat

D:

kimenetek: 4–20 mA-es digitális elektronika (HART protokoll)

1:

kalibrálás: Áramlás kalibrálása

M5:

egyéb opciók: LCD (folyadékkristályos) kijelző

10


Q4:

tanúsítvány opciók: Kalibrálási adatlap ISO 10474 3.1B és EN 10204 3.1

szerint Rosemount 8800DW005SD1N1F1Q4 8800D:

termékleírás: Örvényes áramlásmérő

W:

áramlásmérő kialakítása: szendvics

005:

csőméret: 15 mm (1 /2 hüvelyk)

S:

közeggel

érintkező

anyagok:

szabványos

316-os

rozsdamentes

kovácsoltvas és CF-3M rozsdamentes öntvény Megjegyzés: A szerkezet anyaga: 316/316L D1:

Karima vagy központosító gyűrű mérete: DIN PN 16 (PN 10/16

szendvics szerkezetnél) 2526-D N:

Érzékelő közeghőmérséklet-tartománya: Standard: –40 és 232 °C (–40 to

450 °F) között 1:

Védőcső bevezetés: 1 /2-14 NPT – alumínium tokozat

F:

kimenet: FOUNDATION fieldbus digitális jel

1:

kalibrálás: Áramlás kalibrálása

Q4:

tanúsítványopciók: Kalibrálási adatlap ISO 10474 3.1B és EN 10204 3.1

szerint 1.1.3 Tömegárammérő eszközök Ezekről az eszközökről egységesen elmondható, hogy a mérőszerkezet által kiadott jel a tömegárammal arányos. Ilyen eszközök például: •

Termometriás (hőelvonásos, DT-szenzoros stb.) áramlásmérők

•

Coriolis erő hatását használó mérők

•

Giroszkópos mérők

•

Hangsebességű (szónikus) mérőtorok és Venturi –fúvóka

•

Hidraulikus Wheatstone híd

„A giroszkópos mérő és a hidraulikus Wheatstone híd nálunk (és általában Európában) a ritkán használatos eszközök közé tartozik. Folyadékok tömegáramának mérésére használják. A hidraulikus Wheatstone híddal 50...100-szoros átfogás is megvalósítható, és elérhető a 0,5 % relatív mérési hiba.” A laborban a Coriolis elven működő tömegárammérő műszerek találhatóak.

11


1.1.2.2 Coriolis elvű műszerek [17, 18, 19, 20, 21] Ezek a műszerek, a Coriolis elvet használják ki. Már általános iskolából is ismert a név, mert a felhők – egyszerűen mondva – átlósan, azaz nem a szélességi körökre merőlegesen mennek. Az egyenlítőnél felszállva, majd a sarkok felé haladva az egyre jelentősebb Coriolis erő miatt elnyugatiasodik az áramlás. Coriolis erő: kitérítő erő. Definíciója: „Köríven haladó, és annak síkjára merőlegesen kitérített tömeg kitérítési erőigénye, a Coriolis erő arányos a köríven mozgás szögsebességével (ω), a test tömegével (m) és a kitérítő mozgatás sebességével (v)” F= ω* m*v Ezt tudván egy áramló közeg tömegárama meghatározható úgy, hogy egy csőszakaszt, amelynek formája körív, az áramlás síkjára merőlegesen egymással ellentétes irányban, kismértékben rezegtetünk. Közben mérni kell a lengetés erőigényét és a sebességét.

10. ábra Coriolis 1

A 10-es ábrán látható egy kialakítása a mérésnek. A jeladók elmozdulás érzékelők. Méréskor az áramkör, ami az eszközt vezérli, a csőrendszer rezonanciafrekvenciáján rezgeti az a 2 párhuzamos csövet. Amennyiben van közegáram, a cső 2 vége rugalmasan deformálódik, ezeket az érzékelők észlelik, és a fáziseltérés megmondható. Ez a tömegárammal arányos. Az ezen elvet alkalmazó műszerek pontossága 0,1%, amit tükröz az áruk is. Egyszerűsített modell:

11. ábra Coriolis speciális

12


Ehhez tartozó egyenletek: Coriolis erő: U csövön áramlik a mérendő közeg a DCBA útvonalon. A rezgetés körfrekvenciája az idő függvényében: Így a coriolis erő infinitezimálisan kicsiny tömegre: Ami Δm=ρ*A*Δx felbontásával tovább egyenlő: F-et ekkor úgy kapjuk meg, hogy Δx szerint l hosszra integrálunk: A hajlító nyomaték: Mivel a tömegáram Ṁ= ρ*A*v, így: Az elcsavarodás: Így a tömegáram: Ez persze egy egyszerűsített forma esetén alakult ilyen egyszerűen. A műszerek kialakítása leggyakrabban Δ formájú, akárcsak a laborban lévő műszerek, amelyek a következőek (2 érzékelő és 2 távadó): CMF050M300N0AMBZZZ

12. ábra CMF050 távadóval együtt

CMF050M:

termékleírás: Micro Motion Coriolis Elite ½ hüvelyk, 316L

rozsdamentes acél 300:

technológiai csatlakozás: DN15, PN40, DIN 2635, F316/F316L,

hegtoldatos karima, C típusú profil N:

tokozás: szabványos tokozás, 300-as sorozatú rozsdamentes acél

0:

elektronika interfész: 2400S távadóval

13


A:

kábelvezető: nincs kábelvezető

M:

jóváhagyások: MicroMotion szabvány

B:

nyelv:

angol

telepítési

útmutató

és

magyar

CE

követelmény

dokumentáció Z:

kalibráció: 0,10% tömegáram és 0,0005g/cm3 (0,5kg/m3) sűrűség

Z:

mérési szoftver: nincs

Z:

gyári beállítások: szabványos, alap termék

2400SID11CMBZZZC

13. ábra 2400S távadó

2400S:

termékleírás: MicroMotion Coriolis MVD távadó

I:

felszerelés,

anyaga:

érzékelővel

egybeépítve,

poliuretán

festésű

alumínium D:

kimenet,

tápellátás:

PROFIBUS-DP,

18..100VDC,

85..265VAC

önkapcsoló 1:

I/O csatlakozás: csavaros kötés

1:

kijelző: kétsoros kijelző a folyamat változóknak és az összegző

nullázásához, üveg lencsével ellátva C:

kábelvezető: ½ inch NPT sárgaréz/nikkel vezeték tömszelencével

M:

jóváhagyás: MicroMotion szabvány (nincs jóváhagyás)

B:

magyar CE követelmény, angol telepítési és konfigurációs kézikönyv

Z:

szoftver opciók 1: áramlás és sűrűség változók

Z:

szoftver opciók 2: nincs

Z:

gyári beállítások: alap, szabvány termék

C:

se a dokumentációkban, se az Emerson oldalán rendeléskor nem látok C

lehetőséget CMF025M300N2FMBZZZ CMF025M:

termékleírás: Micro Motion Coriolis Elite ¼ hüvelyk, 316L

rozsdamentes acél

14


300:

technológiai csatlakozás: DN15, PN40, DIN 2635, F316/F316L,

hegtoldatos karima, C típusú profil N:

tokozás: szabványos tokozás, 300-as sorozatú rozsdamentes acél

2:

elektronikus interface: 4-vezetékes polyuretán festésű integrált, fokozott

processzor maggal távoli felszerelésű távadókhoz F:

kábelvezető:

sárgaréz-nikkel

kábel

tömszelence

(8,5..10mm-es

átmérőhöz) M:

jóváhagyások: MicroMotion szabvány

B:

nyelv:

angol

telepítési

útmutató

és

magyar

CE

követelmény

dokumentáció Z:

kalibráció: 0,10% tömegáram és 0,0005g/cm3 (0,5kg/m3) sűrűség

Z:

mérési szoftver: nincs

Z:

gyári beállítások: szabványos, alap termék

2700R13NCMBZZZ 2700R:

termékleírás: Micro Motion Coriolis MVD 4 vezetékes, külön szerelt

távadó 1:

tápellátás: 18..100VDC és 85..265VAC, önkapcsoló

3:

kijelző: nincs

N:

jel kimenet: Foundation Fieldbus H1 szabványos funkció blokkokkal (4

AI, 1 AO, 1 integrator, 1 DI, 1 DO) C:

kábelvezető: ½ inch NPT sárgaréz-nikkel tömszelencével

M:

jóváhagyás:

MicroMotion

szabvány

(nincs

jóváhagyás

CE/EAC

jelzéssel) B:

magyar CE követelmény, angol telepítési és konfigurációs kézikönyv

Z:

szoftver opciók 1: áramlás és sűrűség változók

Z:

szoftver opciók 2: nincs

Z:

gyári beállítások: alap, szabvány termék

1.1.4. Térfogatkiszorításos mérők: Legfontosabb jellemzőjük, hogy adagosan mérnek, az áramlást térfogatszámlálással és fordulatszámmal határozzák meg. Finoman illesztett mérőművel vannak ellátva, melyek legtöbbször valamilyen módon egymásba fordulnak. Gyakorta önállóan, helyi kijelzővel és

15


számlálószerkezettel készülnek, de ezeket a műszereket is lehet távadókkal egy nagyobb rendszerbe integrálni. •

Forgódugattyús mérők

•

Bolygódugattyús mérők

•

Oválkerekes átfolyásmérők

•

Fogaskerekes átfolyásmérők

•

Bolygótárcsás mérők

•

Forgódobos térfogatszámlálók

•

Membrános gázmérő(órá)k

Mivel konkrét adagokban adják tovább a közeget, ezért igen pontosak. Természetesen térfogatáramot mérnek. 0,1..0,25%-os pontosságukkal az oválkerekes, a forgó- és bolygódugattyús átfolyásmérők számítanak a legpontosabb folyadékmérőknek. Mivel ilyen eszköz nincs a rendelkezésre álló műszerek között, ezért röviden ismertetem a forgódugattyús mérők működését 1.1.4.1.

Forgódugattyús mérőműszer [22]

A műszer működése során, mint azt írtam, ciklusokat hajt végre. Ezek a ciklusok folyamatosan ismétlődnek áramlás során, és számlálásukkal lehet a közegáramot megtudni. Ezeket a ciklusokat az ábrán látható módon ütemekre lehet bontani.

14. ábra Forgódugattyús műszer működési ütemei

Ennek a fajta eszköznek az esetében 1 ciklus alatt 4 egységnyi térfogat halad át, ezért számláláskor 2 ütem, azaz negyed ciklus számítása igényelt. Ezért érdemes is felhívni a figyelmet, hogy a 4 ütem csak a ciklus fele. Ezt könnyű belátni az ábra alapján, hiszen a

16


következő mondatokban leírt ütemek alatt a vizsgált, bal oldali dugattyú csak 180°-ot fordul, mire visszaér a 4. lépés után az elsőbe. Ahogy az látható, az első ütemben a közeg beáramlik a bal oldali kamrába, kitölti a ház és a forgódugattyú közötti teret. A forrásoldalról a közeg nyomásából eredően elfordul a dugattyú, bezáródik a kamra. Mivel a nyomás továbbra is fennáll, a 2. ütemből átlépünk a harmadikba, és az eddig bezárt közeg átkerül a kimenő oldalra. Közben megtelik a másik kamra, és az előzőekben leírtak alapján folytatódik a működés, csak a másik oldalon. A mért térfogatáram tehát a kamra térfogatával számítva: Q=n*4*Vkamra ahol, Q a közegáram n a fordulatszám. Vkamra pedig értelemszerűen a kamra térfogata Mértékegységileg is leellenőrizhető az eredmény: [m3/s]=[1/s]*[1]*[m3] A szivárgási veszteségek jelentősek lehetnek, ha a ház és a dugattyú szigetelése nem megfelelő. Ennek a műszernek a gázmérésben van igazán jelentősége.

17


1.2. A 6-os labor folyamatos technológiai mintarendszere

15. ábra A teljes rendszer

A rendszer teljes egészében így néz ki, mindössze a kompresszor és a ProPlus állomás maradt le a képről. A függőleges elemek 3 részrte osztják: a bal oldal a nyersanyag forrás, középen a műszerezés, a reaktor és a késztermék tartály, jobb oldalt pedig a DeltaV kártyák (valamint ebbe a részbe fért be a fűtő tartály is, ez a kivétel). Ezeken az elemeken kívül van a kompresszor. A hőmérséklet mérések Rosemount® 644-es, 3144P-s, 248-as és 648-as Pt100-as ellenállás hőmérőkkel ellátott távadókkal és ABB TF12, hőelemmel ellátott távadó pogácsával valósulnak meg. Szintmérés eddig a Rosemount ® 3051CD és 3051S differenciális távadókkal, mostantól pedig a Siemens 7MF4534-es differenciális távadókkal együtt történik. A technológiában javarészt vezetékes HART kommunikáció található meg, de emellett van Profibus PA, DP, Foundation Fieldbus és vezeték nélküli HART is. Szabályozásra a 4 fokozatmentesen állítható BAUMANN™ 24577 szelep és az ezeket vezérlő 3 Fisher® Fieldvue® DVC2000SS és egy Fisher® Fieldvue® DVC6010SS szelep vezérlő áll rendelkezése, melyek az őket vezérlő elektromos jelet alakítják át pneumatikus jellé, hogy az alaphelyzetben zárt szelepeket nyissák. A rendszer oktató jellegű. Be lehet rajta keresztül mutatni a műszerek mérési elvét, a folyamatos és/vagy szakaszos technológiát és vezérlő rendszerét, jelen esetben a DeltaV-t.

18

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren 2.Mintarendszer hardveres módosításai

2.Mintarendszer hardveres módosításai Miután megkaptam a lehetőséget, hogy foglalkozzak a technológiával, hamar rájöttem, hogy a rendszer nem teljesen működőképes. Habár még mindig van rajta mit javítani, néhány problémát sikerült megoldani.

2.1

Grundfos szivattyúk

A mintarendszerben a folyadék áramoltatására és a szükséges nyomások kialakítására 6 db Grundfos 25-60-as szivattyú áll rendelkezésre. Ezek 45W, 65W és 90W-os teljesítménnyel képesek működni, ilyenkor rendre 200, 300 és 400 mA-es áramfelvétellel. Ezek között váltani a rajtuk található kapcsoló segítségével lehet. Ezek egy része kifogástalanul működött, míg némelyik meg sem mozdult, vagy nagyon alacsony teljesítményen dolgozott. Utóbbiakat egyesével kiszereltem és megvizsgáltam.

16. ábra Grundfos szivattyú elemei

A Pump2-es szivattyú volt az, amelyik meg sem akart mozdulni. Kiszereltem, majd leszedtem a 16-os ábrán bal oldalt látható részt, ekkor kitisztítottam és megmozgattam a lapátkereket, utána már működött. Ezzel a szivattyúval azóta nincs probléma, a fokozat állítás is működik, egyszerűen csak be volt ragadva. Egy másik, konkrétan a Pout-ürítés címkével ellátottal voltak/vannak nagyobb problémák. Ezt a szivattyút annak idején arra használták, hogy feltöltsék a rendszert vízzel a Storage tartályból. Jelenleg nagyon gyenge teljesítménnyel működik. Lakatfogós árammérő segítségével megmértem a felvett áramát. Mivel 400mA az áramfelvétele a legnagyobb fokozatban, ezért a rendelkezésre álló eszközök közül az 1A-es mérési tartománnyal rendelkező fogót használtam. A szivattyú áramfelvétele 0,53A volt, ami apró mérési hibák (például nem a felső 2/3-ban történt a mérés) feltételezésével is azt mutatja, hogy nagyobb az áramfelvétel. Ez a szivattyú nem áll, pörög, csak nagyon lassan, kis teljesítménnyel. Feltételezhetően egyszer túlhajtották és elmágneseződött a motor. Ez például azért 19


fordulhatott elő, mert a tartály bemenő ágán, ahova pumpálnia kell a vizet, meglehet, hogy nem volt megnyitva a golyósszelep, vagy a szellőzője volt elzárva. Ellenőrzésként megmértem egy középállásban lévő szivattyú áramfelvételét is, ekkor 0,196A-t mértem, ami jó közelítéssel a névleges 200mA. Jelen kialakításban a probléma továbbra is fennáll, azonban megcserélésre került a Pstore-áttárol szivattyúval, mert az jóval kisebb ellennyomást kap.

2.2

Csőrendszer szigetelése

A szivattyúkon kívül a csőrendszerrel is gondok akadtak. Némelyik csap töve el volt törve, néhol pedig a vezetékek voltak megrepedve. Ezek a repedések lassan, de folyamatosan keletkeznek a rendszeren. A rendszerrel történő ismerkedés során felfedeztem a megannyi javítgatást, néhol szigszalagok, néhol pillanatragasztó nyomok vannak, ezért ez feltételezhetően egy régi, alapvető probléma. Megoldás a folyamatos kezelés, ragasztás.

2.3

Belső szivárgás elhárítása

17. ábra ASCO Numatics SCE210B154 G1

Amennyiben az előző pontok problémái nem lennének elég zavaróak, máris szembesülünk egy súlyosabbal: a mellékelt P&I diagramon látható, hogy a rendszerbe utólagosan beépítésre került egy golyósszelep. Erre azért volt szükség, mert az ASCO szolenoid szelepek, feltételezhetően valamilyen szennyeződés, vagy esetleg egyéb ok miatt nem zárnak rendesen. Éppen ezért, ha a Process tartályt szerettük volna leüríteni, a Component1 vagy 2 tartályon kívül a víz visszament a Storage tartályba is. Ezek a szelepek energiamentes állapotban zárva vannak. A Sereg Tamás és általam beépített, soron következően V17-nek elnevezett szeleppel ez egyfelől megoldódott. Másfelől, a Storage tartály ürítése esetén a Process tartály töltődik hibásan, ezért a jövőben igény lehet egy újabb golyósszelep beépítésére, vagy sokkal inkább a szolenoid szelep javítására, cseréjére. A szelep névlegesen 9 bar nyomást bír víz, gáz vagy olaj közegben elszigetelni. Ilyen nyomások a rendszerben nem fordulhatnak elő, hiszen a szivattyú teljesítménye ehhez

20


kevés, és az SDN 80 és SDN 50-es tartályok is csak 7 bart bírnak a HAJDU által rendelkezésünkre bocsátott felszerelési és használati útmutató alapján. A szivárgásnak csak az egyik esete a hibás áramlás. Ha a komponens tartályok valamelyikének beáramló ági golyósszelepét nyitva hagyjuk, a víz a hidrosztatikai nyomás miatt átáramlik a – most már csak – Process tartályba.

2.4

SIEMENS SITRANS P differenciális nyomástávadók integrálása a

vezérlésbe [23]

18. A ábra Siemens 7MF4534

A mintarendszer egyik nagy hiányossága volt, hogy a Component 1 és 2 tartályoknak nem tudtuk a pillanatnyi űrtartalmát, de még a nyomását sem! Előbbi használat céljából fontos, utóbbi biztonsági okokból lehetne lényeges. Ez csak azért feltételes, mert a tartály 7 bar nyomást bír ki, és jelenlegi kialakításban még teljes töltöttségnél, nyári melegben sem valószínű, hogy ez előfordul (ellentétben az SDN 50-es fűtésre használt tartállyal, ami már okozhat meglepetéseket). Ez a 2 műszer nagy statikus nyomásszinten képes dolgozni, azonban a 2 nyomásérték között nagy felbontással, 250mbar mérési tartománnyal rendelkeznek Ez volt az egyik fő szempontja, hogy ezt választottam. Mivel az SDN-80as tartályok az említett útmutató alapján 1016mm-es belső magassággal rendelkeznek, és ezáltal megközelítőleg 100mbar nyomásra kell számítani, ez a műszer kielégíti a szükségleteinket. Még jobban is, mint a 630mbar-os tartománnyal rendelkező Rosemount 3051S-es vezeték nélküli differenciális távadó, hiszen az a Storage tartály szintjét méri, ami 700mm magasságú, így a mérési tartományának az alsó tizedében dolgozik.

21


A távadók ProfiBus-PA protokollon át kommunikálnak a DeltaV rendszerével. Ehhez azonban szükség volt a GSD fájlok telepítésére a rendszerbe, melyeket a SIEMENS-től email útján sikerült megszerezni. A dolgozat későbbi fejezeteiben bemutatom, hogy hogyan kell elérhetővé tenni a Control Network számára a használatukat, ezért ezt itt nem részletezem. A 18A ábrán látható, hogy az eszköz tetején van egy lehajtható tető. Ez alatt helyezkedik el a 3 gomb, amikkel a nullapont konfiguráció, a mérési tartomány, a működés módja, kijelzett mértékegység, tizedesvessző helye, riasztások, cím és még néhány paraméter állítható. A 18B ábrán még tesztelés, konfigurálás közben látható az eszköz. Ekkor a kábel még nem a szabványos helyen jutott be a műszer belsejébe. A műszerbe egy sárga és egy lila kábel megy. Előbbi a Profibus PA, utóbbi a Profibus DP. Azért DP kábel van használatban, mert egyelőre az volt csak elég hosszú, hogy elérjen a szegmenscsatolótól a műszerig. Lehet azzal is dolgozni PA kábel helyett, de nem minden esetben. Eltérőek például a hullámimpedancia, a méterenkénti ellenállás értékei. A 19C ábrán már felszerelt állapotban, konfigurálva láthatóak. A kijelzőn 0,01 mbar olvasható. A DeltaV-be befutó értékeknél lehet látni, hogy ez 10-6 nagyságrendű, teljes mértékben elhanyagolható. A nullapont beállítás a felszerelt állapotban kielégítő. Sajnálatos módon a menürendszeréről jelenleg nem találok dokumentációt az interneten. A műszerben az A5E00053274-04 jelzésű rövid felhasználási útmutató található meg Az ebben bemutatott menürendszer használatával beállítottam a felsorolt paramétereket.

18.C ábra Felszerelve

18B. ábra Tesztelés közben

Rendelési számuk: 7MF4534-1DB12-1AB6 7MF5434: SITRANS P nyomástávadó differenciális nyomáshoz és áramláshoz 1

DS III PA sorozat, PN 420 (MWP 6092 psi) 22


D

mérési tartomány: 250mbar (3.63 psi)

B

technológiai

közeggel

érintkező

alkatrészek

anyaga:

acél

membránhastelloy, mérő cella elemeirozsdamentes acél 1

csatlakozás a folyamathoz: talapzat szál M12 DIN 19 213-hoz

2

egyéb alkatrészek anyaga: karima csavarokrozsdamentes acél,

elektronika házaöntött alumínium

2.5

1

kivitel: alap, szabvány kivitel

A

robbanás védelem: nincs

B

kábelvezetés: csavarozott tömszelence M20x1.5

6

kijelző: látható indikátorral

Rosemount® 3051CD vezetékezése

A mintarendszer műszereit megvizsgáltam, hogy jól kapcsolódnak-e a technológiai folyamatokhoz,

helyesen

mérnek-e.

A

Rosemount®

3051CD

differenciális

nyomástávadónál azt tapasztaltam, hogy a Process tartályhoz csatlakozó vezetéke túl hosszú, helyzete pedig nem állandó. Mivel hosszú volt, nehezen fért el, több féle állapotba is be lehetett szorítani. Ez azt eredményezte, hogy 10-20mbarral is megváltozhatott a mért nyomás. Ez körülbelül 10-20cm-es szintkülönbség, ami igen jelentős. Ennek orvoslására kicseréltem a vezetéket egy rövidebbre, majd a vezetéket a 3051CD csaptelepe ábrán jelölt helyen légtelenítettem.

19. ábra 3051CD csaptelepe

23

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren 3.Technológia szoftvere [1]

3.Technológia szoftvere [1] Ebben a fő fejezetben a DeltaV rendszerben létrehozott program kerül bemutatásra. Először a már korábban felkonfigurált hardverek elérését, majd különböző feladatok megvalósítását olvashatjuk, mindezt igen nagy részletességgel, hogy minden pontosan reprodukálható legyen.

3.1 Control network létrehozása A Control Network az adatbázisunk azon része, ahol a meglévő, vagy speciális esetben a jövőben rendelkezésre álló hardver elemek találhatóak. Fő részei a NODE-ok, amelyek lehetnek kontrollerek, operátori államások és alkalmazási állomások. 3.1.1 Új adatbázis Mindenekelőtt egy új adatbázist kell létrehoznunk, melyben majd kialakíthatjuk a számunkra szükséges vezérlő hálózatot és stratégiát. Új adatbázis létrehozásához a Database Administrationre lesz szükségünk. Minden egyéb DeltaV ablak bezárása után először a Create Database segítségével létrehozunk egy új, üres adatbázist. A jövőbeli munkát leegyszerűsítheti, ha már egy meglévő adatbázis alapján készíttetjük el – ezzel átugorhatjuk akár az összes I/O konfigurálást is. Létrehozás után a Set Active Database futtatásával választhatjuk ki az újonnan létrehozott adatbázist. Ezt a program nem engedi abban az esetben, ha a jelenleg aktív adatbázis futó kapcsolatokkal rendelkezik. Ezek megszüntetése a Database Connections segítségével lehetséges.

18. ábra Database administration

24


3.1.2 Licenszelés A következő lépésesket a DeltaV Explorerben kell elvégeznünk. A FileLicensingLoad License File-t kiválasztva tölthetjük be az adatbázisba a rendelkezésre álló licenszeket, amelyeket nekünk kell kiválasztani. „.lia” kereséssel. A számítógépen lévő licenszek közül kiválaszthatjuk, amelyik számunkra szükséges. Mindet töltsük be. Az adatbázisba betöltött Licenszeket a licensz1 ábrán látható helyen tekinthetjük meg. Ezen licenszek hozzárendelése szükséges a Phisical Networkben a ProPlus állomáshoz és a kontrollerhez. Ezt ezekre jobb klikkLicensingAssign a License, majd a hozzá tartozó licensz kiválasztásával lehet megtenni.

19. ábra licensz1

3.1.3 ProPlus állomás Amennyiben az adatbázist nem egy olyan meglévő minta alapján csináltuk, amelyben volt ProPlus állomás, szükséges létrehoznunk egyet. Ehhez megint csak ki kell lépni minden DeltaV programból, a Database Administration FileShutdown Server... kiválasztásával pedig le kell állítani az adatbázis szervert. Ha ezeket a lépéseket véletlenül nem tennénk meg, a következő lépésben erre figyelmeztetni fog minket a program. Az említett lépés a Start menüDeltaVInstallationWorkstation Configuration futtatása. Ahogy a felugró ablak mutatja, ez az alkalmazás már volt futtatva, a szükséges beállítások megtörténtek. A ProPlus állomás hozzáadásához a Create ProPlus lehetőséget kell választani. Fontos, hogy a művelet befejeztével újra kell indítani a számítógépet, hogy a szerver újrainduljon.

25


3.1.4 Kontroller A szerver újraindítása után térjünk vissza a DeltaV Explorerbe. Először a Control Networkre jobb klikk menüben felugró NewController menüpontot kell választani. A létrehozott placeholder controllert elnevezhetjük, de hagyhatjuk alapértelmezett Node1 néven is. Szintén a jobb klikk menüben végezhetjük a licenszelést. Ekkorra feltételezzük, hogy a mintarendszer rendelkezésre áll, és a kontroller nincs másik adatbázishoz hozzárendelve. Amennyiben a kommunikáció él, a Decommissioned Nodes ágban meg kell jelennie a fizikai kontrollernek (ha mégsem jelenne meg, el kell távolítani az alaplapból 20 percre, hogy elveszítse a beállításait, aztán visszahelyezni). Ezt drag&drop módszerrel rá kell húzni a most létrehozott placeholder kontrollerre. Ez az összekapcsolás művelet elvégezhető úgy is, hogy a placeholder controller jobb klikk menüjében kiválasztjuk a Commissiont, a felugró ablakban pedig a kívánt kontrollert. 3.1.5 I/O kártyák konfigurálása Korábbiakban említésre kerültek a mintarendszerben megtalálható kommunikációs szabványok. A különböző típusokat használó eszközöket eltérő módon és külön-külön kártyáknak kell konfigurálni a rendszer számára. A következőekben a kommunikációs kártyákat és azok csatornáinak beállítását mutatom be. Fontos előre megjegyezni, hogy amennyiben egy eszköz nem szerepel a könyvtárban, annak eszközleíró fájlját szükséges importálni a DeltaV rendszerbe. Attól függően, hogy az adott eszköz milyen kommunikációt használ, az I/O_konfig_0

20. ábra I/O_konfig_0

26


ábrán a megfelelő alkönyvtárba kell importálni a szükséges DD vagy GSD fájlt. Az alkönyvtárak a DeltaV Explorer LibraryDevice Definitions ágban találhatóak, itt a jobb klikk menüben Add Device Definiton... lehetőséget kell választani, majd a felugró ablakban a számítógépen található fájlt kell kiválasztani. A szakdolgozat írásakor ezen fájlok a Computer/DVData (D:)/Install/AM_DD mappában találhatóak. Az ábrán egy Profibus DP eszköz hozzáadásához szükséges könyvtárra kattintottam, itt kell a Profibus PA eszközök hozzáadását is elvégezni. Mielőtt belekezdünk az analóg kártyák konfigurálásába, a I/O_konfig_1 ábrán látható Auto-sense I/O cards lehetőséggel – amennyiben a hozzárendeléskor kihagytuk volna – lehetőség van a kártyák érzékelésére.


A jelenlegi kialakításban az 1-es táblázat szerinti I/O kártyák találhatóak meg: C01

AI Card, 8 channels, 4-20 mA, HART, S series

C02

AO Card, 8 channels, 4-20 mA, HART, S series

C03

DI Card, 8 channels, 24 VDC, Isolated, S serries

C04

DO Card, 8 channels, 24 VDC, Isolated, S series

C05

DI Card, 16 channels, Sequence of Events, S series

27


C06

Serial Card, 2 ports, RS232/RS485, S series

C07

Fieldbus H1 Card w/Pwr, 2 Ports, S series

C08

Profibus DP card, 1 Port, S series

C16

ASI Card, 2 Ports, S series 1. táblázat I/O_kártyák

Természetesen az is előfordulhat, hogy egy olyan kártyát és csatornáit szeretnénk létrehozni, ami nem csatlakozik fizikailag a rendszerhez (ugyanez akkor, ha nem is történt commissioning). Ebben az esetben új kártyát adhatunk hozzá az I/O hálózathoz az ábrán látható New Cardot választva, és azt a kívántak szerint beállítva. Ezek után a következő lépés az I/O configration megnyitása, ahol a csatornákat szerkeszthetjük. Ezt többek között a I/O_konfig_1 ábrán jelölt helyeken, valamit az ApplicationsI/O Configuration választásával is megtehetjük. Ekkor megjelenik a I/O_konfig_2 ábrán látható ablak. Ebben a létrehozott, avagy érzékelt kártyákat lehet látni, valamint ezek csatornáit illetve portjait. Azon csatornák, melyek nem szürkeárnyalatosak, hanem színesek, engedélyezve vannak.


28


Fontosnak tartom kiemelni, hogy az alább kifejtett csatorna konfigurálásnál a csatorna címkék neveinek megalkotásakor általában nem volt a P&ID szabályok szerinti név a legalkalmasabb, ugyanis a valós technológián sok eszköz rendelkezik olyan felirattal, amely meghatározza azt. Azoktól eltérni nem érdemes, mert használatuk szemléletesebbé és könnyebben kezelhetővé teszi a technológia használatát. 3.1.5.1 Analóg bemenet A csatornákat egyesével kell konfigurálni a jobb klikkproperties választásával és a megjelenő ablak kitöltésével. Itt kötelező megadni a csatorna típusát és az eszköz címkéjét, valamint az engedélyezéshez a jelölőnégyzetet ki kell pipálni. A leírást (description) is érdemes kitölteni. A 2-es táblázat szerint kell konfigurálni a csatornákat, hogy a későbbiekben a dolgozatban egyezzenek a címkék (mindegyik eszköz csatorna típusa HART Analog Input Channel, a Valós eszköz oszlop csak tájékoztató jellegű, de használható például a leírás részen): Csatorna száma

Eszköz címkéje

Valós eszköz

ch01 ch02

F1-2 F-MIX

Rosemount 8800D Rosemount 8732E

ch03

T-HEATER

Rosemount 644

ch04

F1-1

Brooks MT3809

ch05

F2-1

Brooks MT 3809

ch06

L_HEATER

Endress+Hauser PMC731

2. táblázat AI_tags

A 6-os csatornán lévő Endress+Hauser eszközzel jelenleg nem működik a kommunikáció. Ez az eszköz túlnyomás és abszolút nyomás mérésére alkalmas. Mivel a tartály zárt, ezzel a műszerrel a folyadék szintjét nem lehet meghatározni, azonban biztonsági célokat szolgálhatna: a HADJU SDN50-es tartály maximális belső nyomása 7 bar lehet, és ennél a tartálynál, ha a golyósszelepek zárva vannak, a fűtés viszont megy, ez akár elő is fordulhat. 3.1.5.2 Analóg kimenet Ugyanezzel a módszerrel kell az analóg kimeneteket is felkonfigurálni a 3-as táblázat szerint:

29


Eszköz címke

Csatorna ch01

V1-2

ch02

V2-2

ch03

V-STORE 3. táblázat AO_tags

Ahhoz, hogy ezek az eszközök használhatóvá váljanak a DeltaV által, még szükséges elvégezni a beolvasásukat, ezáltal létrehozni a DST-t. Ehhez mindössze annyit kell tenni, hogy

a

DeltaV

Explorerben

a

fa

struktúra

System

configurationPhysical

NetworkControl NetworkNODE1I/OC01 és C02 kártyákon a már engedélyezett és konfigurált csatornákra jobb klikk, Auto-sense HART device-t ki kell választani. Ezt minden egyes csatorna esetében el kell végezni, és csak akkor sikerül, ha az eszközhöz szükséges GSD fájl már hozzá lett egyszer adva a könyvtárhoz. 3.1.5.3 Diszkrét kimenet A korábbiakhoz hasonlóan kell elvégezni ezeknek a csatornáknak a beállítását is a 4. táblázat szerint. A diszkrét kimenet a 4-es kártya, fontos odafigyelni arra, hogy a 3-as kártyára jelenleg nincs semmi sem kötve, ott minden csatorna érintetlenül marad. Csatorna típusnak Discrete Output Channelt kell beállítani mind a 8 esetben. A címkék azért kaptak V betűt, mert ezek a diszkrét címkés csatornák felelősek az eszköz vezérléséért. Eszköz címke

Csatorna ch01

FUTES_V

ch02

HUTES_V

ch03

PUMP1_V

ch04

PUMP2_V

ch05

PATTAROL_V

ch06

P3_KERINGET_V

ch07

PPROC_URIT_V

ch08

PSTORE_URIT_V

4. táblázat DO_tags

30


3.1.5.4 Diszkrét bemenet Ezen jelek az 5-ös kártyára érkeznek. Ez a kártya egy ún. SOE, azaz Sequence of Events Card. Ez egy 16 csatornás diszkrét kártya, ami hálózati szerver idő szinkronizációval rendelkezik a nagy időbeli pontosság érdekében, amit SOE csatorna mód beállítás esetben használ ki, azonban a most a konfiguráláskor elég Discrete Input Channel típust megadni. Ezek a bemenetek a technológián arra szolgálnak, hogy visszajelezzék a diszkrét kimenetek által vezérelt eszközök tápellátását, amennyiben azok aktív jelzést kaptak. Ez persze közel sem azt jelenti, hogy az eszköz hibátlanul elindult és ellátja a feladatát, de kétségtelen, hogy kapunk visszajelzést róla. A kártya konfigurálása az 5. táblázatban látható, nagyban hasonlít az előzőhöz: Eszköz címke

Csatorna ch01

FUTES

ch02

HUTES

ch03

PUMP1

ch04

PUMP2

ch05

PATTAROL

ch06

P3_KERINGET

ch07

PPROC_URIT

ch08

PSTORE_URIT 5. táblázat DI_tags

3.1.5.5 Foundation Fieldbus Mindezidáig a kártyák csatornákkal rendelkeztek, de ahogy az már egyszer le volt írva, némely kártyákon ezek helyett portok vannak; ilyen a Fieldbus H1. A laborban lévő H1 kártya 2 porttal rendelkezik, ezekből az 1-es van használatban. Ehhez 4 terepi eszköz van jelenleg kapcsolva. A portot ugyanúgy kell engedélyezni, ahogy eddig a csatornákat. Új eszközt a porton jobb klikkNew Fieldbus Device segítségével lehet meghatározni. Meg kell adni az eszköz címkéjét, gyártóját és címkéjét, valamint az eszköz revízió számát. Egy kitöltött ablak látható a FF_device ábrán.

31


A rendszerbe bekötött, de még nem telepített eszközöknek meg kell jelenni a Decommissioned Devices pontban. Amennyiben rövid idő elteltével sem lennének itt ezek láthatóak, az F5 billentyűvel egy frissítést kell elindítani. Ezeknek fontos, hogy a Type-ja Standy Fieldbus Device legyen, mert más esetben nem történik meg a telepítés. Szükség

24. ábra FF_device_2

23. ábra FF_device

esetén a jobb egérgombbal a Standby kiválasztásával lehet az eszközt a kívánt állapotba kényszeríteni. A Decommissioned Devices pontból Drag&Drop módszerrel lehet az eszközöket a kívánt beállításokhoz rendelni. Ezzel megindul az eszköz telepítése a Device Commission Wizarddal. A Reconcile Device Dialog kiválasztásával összehasonlíthatjuk, hogy a műszerben lévő és az általunk meghatározott beállítások mennyire vannak összhangban, ki is választhatjuk, hogy melyik kerüljön alkalmazásra. Ezzel megtörténik a hozzárendelés, és a C07-es kártya P01-es portja alatt meg is jelennek az eszközök az eszközleíró fájlokból vett képeikkel együtt az FF_device_2 ábrán látható módon. A portot szükséges engedélyezni a működéshez. 3.1.5.6 Profibus DP,PA [24] A mintarendszerben megtalálhatóak mind Profibus DP és Profibus PA eszközök. Ezek az eszközök párhuzamosan vannak kötve. A DP szabvány szerinti közvetlenül, a PA szabványt alkalmazóak közvetetten, egy Pepperl+Fuchs KFD-BR Ex1.2PA.93 típusú DP/PA szegmens csatolón át vannak bekötve a kártyára. Előbbiből 1, utóbbiból 4 db van, mind a ProfiBus kártya P01-es portjára csatlakozik.

32


Ezt a portot is engedélyezni kell, csakúgy, mint a H1-eset: a portra jobb klikk, Properties. A Baud rátát 93.75K bps-re kell állítani, ugyanis a szegmenscsatoló csak ezt a sebességet támogatja. Ezután át kell lépni az Advanced fülre és a P01Advanced ábrán olvasható paraméterek szerint be kell állítani a portot.

26. B ábra P01Advanced

Amint ez megvan, a P01-es portra jobb klikk, New Profibus Device kiválasztásával új eszközt adhatunk hozzá a porthoz oly módon, hogy a könyvtárba korábban telepített GSD fájlok alapján kiválasztjuk a kívánt eszközt, revízió számmal együtt. Ezeket az eszközöket ISMÉT

engedélyezni kell a már ismert módon – valamint ugyanitt lehet megadni a címüket!

Az így telepített eszközöknek jobb klikkel New Profibus Slot választásával lehet meghatározni, hogy milyen ki- és bemenetük legyen. Ez látható a Profibus_slot nevű

25. ábra ProfiBus_slot

33


ábrán. Fontos, hogy az LT-001 nevű differenciális nyomástávadó esetében a kiválasztandó slot az AI Output. Ez a távadó szempontjából Output. Szintén lényeges, hogy ezzel még nem hoztuk létre az egyes jeleket, valamint az sincs meghatározva, hogy az adott I/O milyen beállításokkal rendelkezzen. Éppen ezért minden egyes Sloton jobb klikkNew Profibus Signal választásával ezt meg kell tenni. A PBsignal ábrán a korábban említett LT-001 differenciális nyomástávadó AI Output slotjának éppen meghatározandó jele látható. Érdemes ismét kiemelni, hogy – bár az előbb

27. ábra PBsignal

épp a távadó szempontjából kellett maghatározni a slotot, ezért Output lett – ez alkalommal már a DeltaV szemszögéből kell Input irányítást adni a jelnek. Ezen kívül meghatározandó az adattípus, ami lebegőpontos, azaz Floating point, valamint a Signal Tag, ami konkrétan LT-1. A következő felsorolásban feltüntetem az összes általam definiált eszközt, azok elérési útját a New Profibus Device választásakor, címeiket, slotjaikat és azokon belül a signalok típusát, beállításait – mindegyik signal Input és Floating point, ezért ezt nem részletezem külön-külön.  Micro Motion® 2400S  Eszköznek adott név: 2400S-MM 34


 General/Micro Motion Inc/2400S-Profibus DP/V1.01  26-os cím  Slotok, azon belül Signalok: 

Volume Flow 



Volume Total 



FTOT_ATTAROL

Temperature 



F_ATTAROL

T_ATTAROL

Mass Flow 

MASSF_ATTAROL

 Rosemount 3051CD2W  Eszköznek adott név: 3051PA  12/Rosemount Inc./3051 Pressure Transmitter/V3.0  8-as cím  Slotok, Signalok: 

Analog Input (AI) short 

L_PROCESS

 Siemens SITRANS P, Series DS III PA7MF4534  Eszköznek adott név: LT-001  12/SIEMENS AG/SITRANS P DSIII/3.1.1  19-es cím  Slotok, Signalok: 

AI Output 

LT-1

 Siemens SITRANS P, Series DS III PA7MF4534  Eszköznek adott név: LT-002  12/SIEMENS AG/SITRANS P DSIII/3.1.1  15-ös cím  Slotok, Signalok: 

AI Output 

LT-2

 ABB TF12

35


 Eszköznek adott név: TF12  12/ABB Automation/TF12Temperature Transmitter/V1.1  7-es cím  Slotok, Signalok: 

Temperature 1 

T_TEREM

3.1.5.7 Vezeték nélküli bemenetek Az eddigi eszközök közös jellemzője volt, hogy az információ vezetékeken haladt, azonban a rendszer rendelkezik vezeték nélküli csatornát használó eszközökkel is. A DeltaV vezeték nélküli hálózatát alkotják egyrészt a vezeték nélkül kommunikáló eszközök és a Gateway, amihez ezen eszközök csatlakoznak, valamint a vezeték nélküli I/O kártya. Alapértelmezetten nincs engedélyezve a vezeték néküli hálózat használata, ezért azt a Start/DeltaV/Engineering/System Preferences elérésű programban engedélyezni kell. Ezt jóváhagyva a DeltaV Explorerben a System ConfigurationControl StrategiesPhysical NetworkControl Network alatt megjelenik a Wireless I/O Network. Ahogy a Controllert, úgy a Wireless kártyát is létre kell hozni és a hozzárendelést is el kell végezni. Wireless I/O Networkjobb klikkNew Wireless IO Card választásával lehet ezt megtenni, adhatunk neki nevet is, de hagyhatjuk WIOC1 alapértelmezetten is, majd erre jobb klikk és Commission hatására megnyíló ablakból kell kiválasztani a valós, fizikai kártyát. Ez a kártya redundáns kialakításban van jelen, ahogy az a WIOC ábrán látható.

28. ábra WIOC

A létrehozott és már „Commissioned” kártya tulajdonságaiban lehet is látni a kijelölt „Node is redundant” részt. Itt több mindent is be lehet állítani, egyelőre az Associate Alarms & Events with Area résznél jelöljük ki az AREA_A-t. Mivel már korábban a vezeték nélküli eszközök fel lettek konfigurálva, és megtörtént az összekapcsolásuk a rendszerrel, ezért rövid idő eltelte után meg kell jelenniük az eszközöknek a Decommissioned Wireless Devices alatt. Szükséges a kártya hozzárendelése egy

36


kontrollerhez. Ezt a kártya jobb klikk menüjében az Assign parancsot, majd ott a NODE1 kontrollert választva lehet megtenni. Új eszköz hozzárendelése esetén mindenekelőtt a már sokat emlegetett eszközleíró fájlt szükséges telepíteni a DeltaV adatbázisába, majd az eszközöknél a New Wireless Device választásával meg kell adni a címkét, HART eszköz gyártóját, eszköz típusát, revízióját. Ezeket be lehet írni, de egyszerűbb a Copy Library Data... gomb használatával kiválasztani a kívánt eszközt a könyvtárból. Ehhez az említett

Gyártó

Eszköz típus

Rosemount Inc. Rosemount Inc. Rosemount Inc. Rosemount Inc. Rosemount Inc. Rosemount Inc. Rosemount Inc.

THUM Adapter H7 THUM Adapter H7 8732E 8800D 3051S Wireless HART H7 648 WirelessHART H7 248_H7 H7

Eszköz revízió 1 1 3 2 2 2 2

6. táblázat WLESS_eszközök

29. ábra WLESS_eszközök

gomb megnyomása után az Object Type-ot módosítani kell HART Device Definitionre. A WLESS_eszközök ábrán látható eszközöknek kell szerepelni a fa struktúrában, a táblázatban pedig ezen eszközök jellemzői olvashatóak. Némely műszerek neve ismerős lehet. Ez azért van, mert a rendszer további redundanciája érdekében egyes távadók esetében redundáns csatorna került alkalmazásra az adatok továbbítására. A 2 Adapter az utánuk lévő 2 eszközhöz van csatlakoztatva, az a 2 áramlásmérő már szerepelt az AI meghatározásánál. Fontos, hogy a képen azért látható sárga körben fekete kérdőjel (integritási probléma visszajelzés) a WIOC1-esen, mert a rendszer épp nem tud kommunikálni minden eszközzel. Ez használat közben is előfordul esetenként, rendszerindításkor pedig várni kell, mire a DeltaV az összes eszközzel beszinkronizál. Jelen helyzetben azonban azért nem működik a kommunikáció, mert az Lítium elemek élettartamának meghosszabbítása érdekében mindig, amikor nincs rájuk szükség, ki vannak véve az eszközökből, így azok nem használhatóak.

37


3.2 Több feladat számára szükséges Control Modulok [4, 5, 6] A feladatok során többféle vezérlési és szabályozási műveletet kell létrehozni. Ezekhez esetenként teljesen egyedi Control Modult kell majd használni, hiszen például a hűtő ventilátor irányítása csak 1 feladatban kerül elő, addig az 1-es komponens vagy a process szintmérése majdnem mindegyikben. Éppen ezért ezeket csak egyszer, és egy nem feladat specifikus AREA-ban kell létrehozni. Konkrétan 4 szintmérés: Component1, Component2, Process, Storage. Ezek a szintmérések Differenciális szintmérők segítségével kerülnek megvalósításra. 2 komponens tartályhoz a SIEMENS SITRANS III P, a Process és Storage tartályokhoz a Rosemount 3051-es távadók tartoznak. 3.2.1 LT-001 modul létrehozása

30. ábra new_control_module_LT-001

Nyissuk meg a DeltaV Explorert és keressük ki a bal oldalt található fa struktúrából a System ConfigurationControl StrategiesAREA_A területet és válasszuk ki. A new_control_module_LT-001 ábra alapján hozzunk létre egy új modult, majd nyissuk meg jobb klikkOpen Open with Control Studio választásával. 38


A Control_Studio ábrán láthatóan jobb oldalt található a funkcióblokk paletta. Innen az IO könyvtárból Drag&Drop módszerrel be kell húzni egy AI, azaz analóg bemenet blokkot.

31. ábra Control_Studio

Az analóg blokkon jobb klikkAssign I/OTo Signal Tag választásával megjelenik egy ablak. Ez látható az assign_I/O ábrán. A Browse használatával válasszuk ki a NODE1-et, majd az LT-1-et. Ezzel a korábban létrehozott analóg bemeneti DST-t lehetett hozzárendelni a blokkhoz. Ezek után a távadó által mért nyomás online nézetben megjelenik ennek a blokknak a kimenetén. Nevezzük el a blokkot CMP1_P-nek, mint 1-es komponens nyomás, angol nyelv alapján.

32. ábra assign_I/O

39


3.2.2 Skálázás, nyomás számítás Mivel a távadó nyomásértéket ad vissza, ezért szükség van egy skálázó blokkra – Az FT201 blokkoknál ezt a skálázást másképp oldjuk meg, itt azért ezt a módszert használjuk, hogy ismerkedjünk az SCLR blokkal. Ezt a paletta Analog Control könyvtárában lehet megtalálni. Az AI blokkhoz hasonlóan kell ezt is beilleszteni a diagram nézeti részre. Az AI blokk OUT kimenetét egyszerűen egérrel húzzuk a most beillesztett SCLR blokk IN bemenetére. Ezzel a távadótól érkező jel az AI blokkon át a skálázóba jut. A tartály, amiben az 1-es komponens van (valamint a 2-es komponens is) egy HAJDU gyártmányú SDN 80-as zártrendszerű forróvíztároló (a fűtő egység SDN 50-es). A felszerelési és használati útmutatóból kiderül, hogy a tároló rész 1016mm magasságú. Maga a tartály 80L-es. Azt akarjuk elérni, hogy a nyomásérték, amit a távadó küld, nekünk már azt mutassa, hogy hány liter víz van a tartályban. A hidrosztatikai nyomás a P=ρ*g*h képlettel számítható. A g értékeként 9,81m/s2-et használtam. A víz sűrűsége a rendszerben a nagy pontosságú Coriolis távadók mérése alapján 997,87 és 998,18kg/m3 (a műszerek 4 tizedesjegyig írták ki az értéket, de a 3. tizedesjegy már megbízhatatlanul nagymértékben ingadozott, ezért kerekítettem). A kettő számtani közepeként 998,02kg/m 3-t kapunk, ezzel számolom ki a hidrosztatikai nyomásokat. Ebből számolva a 100%-os, vagyis 80L-es nyomásra: P = 998,02 kg/m3 * 9,81 m/s2 * 1,016 m = 9947,22 Pa = 99,4722 mbar-t kapunk eredményül. Ezt végiggondolva nagyságrendekben egy helyes megoldás, hiszen jól ismert, hogy megközelítően a 10m magas vízoszlop nyomása egyezik meg a légkörivel, ami 1 bar azaz 10^5 Pa. A tartály magassága körülbelül 1 méter, ami 1 nagyságrenddel kisebb, akárcsak a kapott eredmény a légkörhöz képest. Kijelölve az SCLR blokkot, valamint a paraméterszűrőn (bal oldalt a paramétereknél 8 jelölőnégyzet) a Quick Config szűrést (bal oldali négyzet) az OUT_SCALE ábrának megfelelően az OUT_SCALE paraméter 100%-át állítsuk 80L-re, Engineering unitnak (továbbiakban, és a DeltaV rendszerében általánosan EU) pedig L-t, mint liter. Ugyanígy, ennek mintájára az IN_SCALE paraméter 100%-át a számolt eredményt felhasználva 0,0994722-re kell állítani, EU pedig bar. Ez látható az IN_SCALE ábrán. Nevezzük el a blokkot CMP1_V-nek az analóg bemeneti blokk mintájára, ahol V volume-ot, azaz térfogatot jelent. Megjegyzés: A 2 Coriolis elven működő távadó sűrűség mérésének eltéréséből is látható, hogy a szintmérés, és az áramlásmérések sem lesznek 100%-osan pontosak. Mindez azt jelenti, hogy a méréseket érdemes lesz többféle módon és többször is elvégezni, valamint egy tele tartályos méréssel többször is ellenőrizni, hogy mekkora a maximális nyomás.

40


33. ábra OUT_SCALE

34. ábra IN_SCALE

3.2.3 Mért érték komparálása, kimenetek modul szintre emelése A modulban jelenleg egy jól paraméterezett AI és SCLR blokk található. A következő blokk egy komparátor blokk lesz. Helyesebben 2. Három logikai eredményt szeretnénk megkapni: 5 liternél kevesebb, 75 liternél több, vagy a 2 közötti mennyiségű víz van-e a tartályban. A paletta matematikai könyvtárából 2 komparátort kell betenni a diagram nézeti részre. Mind a 2 blokk DISC_VAL bemenetére be kell kötni a skálázó blokk kimenetét.

35. ábra Limit_low

41


Ezután a speciális elemek jönnek. A paletta Special Items részéről lesz szükségünk 2 db Internal Read és 5 db Output paraméterre. Először egy Internal Read Paramétert húzzunk be. Nevezzük el a Limit_low ábrán látható módon LIMIT_LOW-nak,írjunk be 5-ös értéket. Kategóriának a Configurationt válasszuk, és kössük be az 1-es komparátor COMP_VAL1es bemenetére. Ezután hozzunk létre egy újat, LIMIT_HIGH néven és 75-ös értékkel. Ezt be kell kötni az egyes komparátor CMP_VAL2-es bemenetére, valamint a másik komparátor COMP_CAL1 bemenetére. Ezután, hogy a jövőben könnyebb legyen a logika által létrehozott eredményekre a hivatkozás, modul szintű, kiemelt paramétereket hozunk létre. Most egy Output paramétert kell berakni a blokkok közé. Legyen a neve CMP1_HIGH, paraméter típusa Boolean, kategóriája Alarm. Ezt a 2-es komparátor GT kimenetére kell kötni. Az értéke akkor lesz igaz, ha a változónk, ami a tartályban lévő folyadék térfogata, túlhaladja a 75-ös értéket, azaz a 75 litert. Ugyanígy létre kell hozni egy CMP1_LOW paramétert, de ezt az első komparátor LT kimenetére kell kötni. Az értéke akkor lesz igaz, ha a tartályban 5 liternél kevesebb víz van. A következő a CMP1_OK nevet kapja, és az első komparátor IN_RANGE kimenetére kell kötni, kategóriája legyen Operating. Értéke akkor lesz igaz, ha 5 L-nél több, de 75 L-nél kevesebb víz van a tartályban. Már csak 2 paraméter kell, ezek pedig a nyomás és térfogat értékek.

Újabb

Output

paraméter,

Floating

point,

Calculated

kategóriával,

CMP1_TERFOGAT névvel és a skálázó blokk kimenetére kell kötni. Az utolsó teljesen

36. ábra LT-001

42


ugyanígy (de I/O kategóriával), CMP1_NYOMAS névvel és az AI blokk kimenetére kötve. Ha mindent sikerült megcsinálni, az LT-001 ábra szerint kell kinéznie a diagram nézetnek. Rendezni a felül látható Diagram fül kiválasztásával, azon belül az Align választásával lehet. A Diagram fülön az Auto Calculate Orderrel lehet a blokkok lefutásának sorrendjét a program által alapértelmezetten logikusra állítani. Első az AI, második az SCLR, harmadik és negyedik a komparátor blokkok. Az algoritmus kész, a modul azonban még nem. Mindenekelőtt a jól ismert floppy lemez ikonra kell kattintani, hogy megtörténjen a mentés. Visszatérve a Home fülre a közvetlenül a fülek alatt található Properties-t kell megnyitni. Itt a Tools fülre kell navigálni és az Assign module részen az Assign Now...-t kiválaszva a NODE1-hez illeszteni a modult. Utána Verify Module Verify Now... A letöltést is megtehetjük, amennyiben él a kapcsolat a kontrollerrel. Ehhez a Download Now... gombra kell kattintani. Kész az első modul, ami a kontrol stratégiánkat alkotja! Bezárhatjuk a Control Studiot. Vissza kell térni a DeltaV Explorerben az AREA_A-ba, és 1-2 mozdulattal, valamint apró módosításokkal létrehozni további 3 modult. 3.2.4 További modulok létrehozása Amennyiben az AREA_A van kijelölve, Drag&Drop módszerrel húzzuk a most elkészített modult saját maga mellé. Ezzel kész is a következő modul, persze át kell állítani 1-2 apróságot. Nevezzük át az újonnan létrehozott modult LT-002-re, majd nyissuk meg a Control Studio segítségével. Az AI blokknak újra a jobb klikkAssign I/OTo Signal TagBrowseNODE1LT-2 lépésekkel

adjuk meg a Component2 tartályhoz

csatlakozó differenciális nyomástávadó DST-jét. Amennyiben igazán biztosak vagyunk a dolgunkban, már nem szükséges előkeresni tallózással a DST-t, elég csak kézzel beírni, hogy LT-2. Írjuk át a paraméterek neveit úgy, hogy azok a CMP2-re vonatkozzanak. Ugyanígy az AI és SCLR blokknak. Ügyelve arra, hogy ne keverjük össze a komparátor CMP-jét a többi CMP-vel. Ezután mentés, Hozzárendelés a NODE1-hez, Verify és Download. Most ismét vissza kell térni az AREA_A-hoz és az előző módszer szerint létrehozni egy újabb modult, LT-003 néven. Ez lesz a PROCESS tartály szintmérésére szolgáló modul. Beállítandó címke:L-PROCESS

43


A tartály átmérőjét, falvastagságát és magasságát megmérve kiszámoltam a térfogatát. Ez alapján a térfogata megközelítőleg 95,09L, magassága pedig 1420mm, azonban a tartály oldalán van egy repedés, a ragasztást kímélvén pedig inkább a biztonságos részt érdemes használni. Így már csak 62,95 L-t lehet kihasználni a 94cm magasan lévő repedésig. A Rosemount 3051CD differenciális nyomástávadó elhelyezéséből adódóan nem az üres tartályt érzékeli 0mbar nyomásnak, hanem a körülbelül 10 centiméter magasságú vízoszlopot. Ezekből az értékekből a korábban leírt számolási módszerekkel 82,24 mbar-t kaptam a maximális, 56,25L töltöttséghez. Ezekkel az értékekkel módosítsuk az LT-003at! LIMIT_HIGH 50L, Scaler IN_SCALE 100%-a 982.24 mbar, OUT_SCALE 56.25L. Érezhető különbség van nagyságrendileg 2 féle tartály között, hiszen a HAJDU gyártmányú közel 1 méteren 80L-es űrtartalommal bírt, míg az újabba csak körülbelül 67L fér 1 méteren. Ránézésre is meg lehet mondani, hogy ez a tartály kisebb átmérővel rendelkezik, de a számok is alátámasztják. A skálázás átírása után módosítsuk a paraméter és blokk neveket, ahogy az előbb is; mentsük el, rendeljük a NODE1-hez, végezzük el a Verify műveletet és töltsük le a modult. Utoljára már csak a Storage tartály maradt. Címke: L_STORAGE. Maximális űrtartalma 40,1L, ekkor 600mm magasra ér a folyadék, ez pedig 58,74mbar-t jelent. Eszerint módosítsuk az utolsó, LT-004-es modult, LIMIT_HIGH-nak 35L-es értéket adva, valamint végezzük el a korábban leírt műveleteket (nevek, mentés, hozzárendelés, hitelesítés, letöltés). Amint online nézetbe megyünk, láthatjuk is, hogy mennyi víz van a tartályokban! Online nézethez a modulon jobb klikkOpenOpen online with Control Studio. A modulok névképzése a P&ID alapján történt. LT, azaz Level Transmitter. Az első számjegy az AREA, a többi pedig sorszám alapján lett meghatározva.

44


3.3 Feladatok létrehozása [4, 5, 6] Ebben a fejezetrészben konkrét feladatok kerülnek kidolgozásra, melyek adott tartályok közötti áramoltatást valósítanak meg. 3.3.1 Process tartály tartalmának kitárolása Golyósszelepek állapotai: VH1-1ON és/vagy VH2-1ON nyitva, V17 zárva. Első vezérlési feladatuk a Process tartály tartalmának ürítése a komponens 1-es vagy 2-es tartályokba. Az, hogy melyik tartályba ürül a folyadék, csakis attól függ, hogy a VH1-1ON vagy a VH2-1ON golyósszelep van nyitva. Először is egy új AREA-t kell létrehoznunk. Ezt a Control Strategies jobb klikk menüjéből elérhető New Area paranccsal tehetjük meg a new_area ábrán látható módon. Adjuk neki az „1_PROC_URIT” nevet.

37. ábra new_area

3.3.1.1

Gyors változat

A feladatokat sokféleképpen megvalósíthatjuk. Elsőként éppen ezért egy egyszerű, gyors megoldást is bemutatok, habár a későbbiekben nem ez kerül aktív használatra, ugyanis nincsenek benne fontos védelmek. Ezeket azonban lentebb fejtem ki.

45


Hozzunk az AREA-ban létre egy új control modult a new_control_module_DO ábra alapján, és nyissuk meg a Control Studio segítségével. Illesszünk be egy Discrete Output blokkot. Kimeneti paraméternek adjuk meg a P_PROC_URIT_V-t. Ezt egyrészt úgy

38. ábra new_control_module_DO

tehetjük meg, hogy egyszerűen beírjuk, másrészt úgy, hogy a blokk jobb klikk menüjében Assign I/OTo Signal Tag menüpontot, majd IO_OUT paramétert kiválasztva rákattintunk a Modify... gombra. A felugró IO_OUT Properties ablakot elérhetjük úgy is, hogy a blokkot kiválasztva, majd a paraméter szűrő Quick Config rublikáját kipipálva (bal oldalsó) az IO_OUT paraméterre kettőt kattintunk, avagy jobb klikk Properties. Itt a Browse... segítségével megjelenő ablakban haladjunk a következőek szerint: Control NetworkNODE1P_PROC_URIT_V. Ezt kiválasztva már meg is adtuk a DO blokknak, hogy melyik kontrollerhez tartozó DO DST-k közül melyiket kell használnia. Mivel a blokkot vezérelnünk is kell, át kell állítanunk a működését kaszkád módból kézibe. Ehhez a MODE paramétert kell módosítanunk, ami a DO blokkot kijelölve, a szűrőknél balról a 4. jelölőnégyzet kijelölésével, vagyis a Common paraméterek között található.

46


39. ábra mód

Módosítsuk a mód ábrán látható alapján a Normal és Target módot Manualra. A normal mód az alapértelmezett működési módot, a target, azaz cél mód azt a működési módját jelenti a blokknak, amely kiválasztható munka közben a felhasználandó, számítógép, külső eszköz vagy egyéb funkcióblokk által. Actual mode az éppen a blokk által alkalmazott módot jelenti. Először is mentsük el, majd rendeljük a NODE1-hez. Ezeket a fenti ábrán pirossal kiemelt gombokkal tehetjük meg. Amint ez megvan, zárjuk be a Control Studiot. A DeltaV rendszerében minden jel force-olt, vagy szimulált manipulálása felhasználóhoz, állomáshoz és module-hoz van kötve, így minden ilyen jellegű beavatkozás is az eseménynaplóba bekerül. Amíg a rendszer nem tudja, hogy ezeket a beavatkozásokat melyik naplóba mentse, nem lehetséges elvégezni őket.

40. ábra Alarms&Events

47


Ezért a DeltaV Explorerben hozzá kell rendelnünk az 1_PROC_URIT AREA naplózását (Alarms and events, azaz riasztások és események) a PROPLUS állomáshoz. Erre lehetőség van egyrészt Drag&Drop módszerrel az Alarms&Events ábra szerint, másrészt az AREA jobb klikk menüjében AssignEvents to Station paranccsal, ott pedig a PROPLUS állomás kiválasztásával. A physical networköt ezután le kell tölteni a kontrollerbe, a létrehozott modult pedig online nézetben meg kell nyitni. Ez lehetséges úgy, hogy Control Studioval megnyitjuk a modult, és ott a Diagram módban kiválasztjuk az On-line módot, avagy az Explorerben a modul megnyitásakor már egyből a jobb klikk menü OpenOpen On-line with Control Studio lehetőséget választjuk. Amennyiben nem töltöttük volna még le a modult a kontrollerbe, a DeltaV rákérdez, hogy szeretnénk-e megtenni. Sikeres letöltést követően (megfelelően licenszeltünk és a kapcsolat él a kontrollerrel) el fog indulni az online nézet. A DO blokkot kiválasztva a paramétereknél on-line paraméterekre szűrve (jobb oldali jelölőnégyzet) módosíthatjuk a MODE paraméter targetet manualra, ha netán nem az lenne beállítva, valamint az OUT_D paramétert. Az OUT_D 1-es értékre változtatásával módosítjuk a DST értékét. Ha mindent jól csináltunk elindul a Pproc_out szivattyú és a vele párhuzamosan kötött szolenoid szelep is nyit.

Fontos! Működéskor legalább az egyik komponens bemeneti ágán lévő golyósszelep nyitva kell, hogy legyen, a használt tartály ne legyen tele és a Process tartályban is legyen folyadék. Utóbbi azért fontos, hogy a rendszer ne teljen meg levegővel és a szivattyú se járjon üresen. Ezen feltételek és egyéb, a működés során hasznos diagnosztikai funkciók, valamint további beállítások használatához azonban már célszerű egy bonyolultabb modult készítenünk. Jelen megvalósításban, bár a közegünk átáramlik egy Brooks rotaméteren, a mért értékeket nem vesszük figyelembe. 3.3.1.2

Kitárolás vezérlése DC blokkal (MTR-101)

41. ábra MTR-11ILOCK1

48


A létrehozott control modul ellátja a szűk feladatát, azonban a leírtaknak megfelelően sok hiányossággal rendelkezik. Ezért összetettebb blokkok felhasználásával is megoldjuk a feladatot, ügyelve a feltételekre. A korábban elkészített 1_PROC_URIT AREA-ban egy új control modult hozunk létre egy template felhasználásával. Több módon is megtehetjük ezt, például a fa struktúrában az említett AREA jobb klikk menüjéből NewControl modul, majd az MTR-11ILOCK1 ábrán láthatóan Start from Existing kijelölése, Browse segítségével a Motors-2State-en belül az MTR-11_ILOCK kiválasztásával, avagy az ábrán látható bal oldali fa struktúrában lenyitott Library ágból a kívánt template Drag&Drop módszerrel beillesztésével. Nevezzük el a modult MTR-101-nek. Az MTR arra utal, hogy egy motor vezérlésére szolgál a blokk, az első számjegy az area számát fogja jelenteni, a többi pedig sorszámot jelent. Amennyiben több motor is lenne a blokkban, növelnénk az értékét. Habár nem lesz szükség többre jelen feladatban, érdemes ezt a gyakorlatot követni hosszabb távon is. (A sablon neve MTR-11_ILOCK azt jelenti, hogy egy 1 kimenttel és 1 bemenettel rendelkező, reteszelt motor.) Sablon használatakor a modulok tartalmaznak history collectiont, azaz adat feljegyzést, de továbbiak is szabadon hozzáadhatóak. A modulban jelenlévő history collectionök a History Collectionnél érhetőek el. Megnyitva a létrehozott modult a Control Studioval az MTR-11ILOCK2 ábrán látható kép

42. ábra MTR-11ILOCK2

49


tárul elénk. Alaphelyzetben a következő módon működik a modul: a feltételek mindegyikének hamisnak kell lenni, hogy a DC modul engedélyező és interlock bemenete is 1-es értéket kapjon. Amennyiben bármely feltétel ki van kapcsolva, a megkerülést jelző paraméter igaz értéket kap. Bár a DC blokk PV_D értéke be van kötve a BFI blokk ARM_TRAP bemenetére, de a FIRST_OUT kimenete nincs felhasználva, ezért nem érdemel több szót. Először meg kell határoznunk a DC blokkhoz tartozó I/O-kat. Ezt előzőekben megismert módszerekkel tehetjük meg. IO_IN_1-nek adjuk meg a PPROC_URIT, IO_OUT_1-nek a PPROC_URIT_V eszköz címkét. Szeretnénk, ha a blokk tudná, hogy éppen melyik tartályt töltjük. Ehhez hozzá kell adnunk 2 Input paramétert a modulhoz a jobb oldalon látható palettáról a Special Items könyvtárból. Mind a 2 paramétert Boolean típusra, alapértékként False-ra és Configuration kategóriára állítsuk. Neveik CMP1_TOLTES és CMP2_TOLTES. Hasonlóan a palettáról, de a Logical könyvtárból be kell illeszteni egy OR blokkot. Bemeneteire a 2 létrehozott paraméter kimeneteit, a kimenetét pedig az AND blokk bemenetére kell kötni. Ezt a 2 paramétert futás közben mi fogjuk módosítani, attól függően, hogy melyik tartályt szeretnénk tölteni (Azért input paraméter, és nem internal read, hogy a későbbiekben lehetőség legyen operátori kezelőfelületről módosítani). Ezek beállítása szerint kötelező a kézi csapok nyitása és zárása! Jelen konfigurációban legalább az egyiknek igaznak kell lennie, hogy a szivattyú elindulhasson. Ezután meg kell adni a CND blokkok kifejezéseit. Egy kifejezésnek igaz értéket kell visszaadnia, hogy reteszelje a szivattyút. Igaz érték esetén azonnal megtörténik a reteszelés, nem kell értéket adni a TIME_DURATION paraméternek. A szivattyú vezérlésének gyors megoldásának végén leírtam, hogy milyen feltételekkel szeretnénk működtetni az eszközt. Ezen feltételek a CND blokkokban kerülnek bele a modulba, annyi egyszerűsítéssel, hogy a golyósszelep állapotát a 2 paraméter fogja tükrözni, mivel a rendszer által feldolgozható jelek nem tartoznak hozzájuk. Az első reteszelő feltétel, hogy a Process tartály ne legye üres. A feltétel megírásához a CND blokk jobb klikk menüjében az Expressiont kell választani. Törölni kell a FALSE kifejezést, rákattintani az External parameter gomba. A korábban létrehozott LT-003 modulból válasszuk ki a PROC_LOW paraméter CV értékét, írjunk egyenlőségjelet, majd írjunk egyest és a végén pontosvessző. Ha ez kész, rá kell nyomni a Parse gombra. Kész állapotban a CND1 ábra alapján néz ki az ablak.

50


43. ábra CND1

Írjuk meg a következő feltételeket másik CND blokkokban az ismertetett lépések alapján. A blokkok működése szempontjából elég a táblázatba írt kifejezések begépelése is, nem szükséges a paraméter kereső és egyéb funkciógombok használata. Az egyes blokkok nevei és a feltételek a 7. táblázat szerint: CMP1 tele:

’^/CMP1_TOLTES.CV’ = 1 AND ’//LT-001/CMP1_HIGH.CV’ = 1;

CMP2 tele:

’^/CMP2_TOLTES.CV’ = 1 AND ’//LT-002/CMP2_HIGH.CV’ = 1; 7. táblázat CND_expressions

Nevezzük el a feltétel blokkokat szemléltetően, például a lenti MTR11_ILOCK3 ábra alapján. A blokk DESC paraméterében leírhatjuk, hogy a blokk hogyan működik, azonban ilyen egyszerű feltétel esetén elegendő átnevezni a blokkot. Ezután töröljük a felesleges

44. ábra MTR11-ILOCK3

51


feltétel blokkokat és csökkentsük a BFI és OR funkcióblokkok bemeneteinek a számát a szükséges 3-ra. A törléshez egyszerűen jelöljük a ki a blokkokat és jobb klikk delete, vagy törlés a billentyűzettel. A bemenet csökkentése (és általánosságban a számuk megváltoztatása) a blokkra történő jobb klikk, Extensible Parameters választásával, annak 3-ra történő átírásával lehetséges. A propertiesben, Displays fül alatt át kell írni a Detailben lévő DL_DT8-at DL_DT3-ra, hogy a megfelelő jellemző kép vonatkozzon a modulra. Az ablak felső részén található Diagram fület kiválasztva válasszuk az Auto Calculate Ordert. Ezzel a blokkok futtatásának sorrendje automatikusan meghatározásra kerül. Mindezek elvégzése,a felesleges szövegek törlése és egy kis átrendezés után a modulnak az MTR11_ILOCK3 ábra szerint kell kinéznie. Mentsük el, rendeljük a NODE1-hez és töltsük le a már megismert módon. Használat előtt fontos törölni a controllerből a DO_GYORS control modult, hiszen ott is ugyanezt a kimenetet kezeljük és a 2 egyidejű futása nem várt működést eredményezhet. Ehhez a DeltaV Explorer fa struktúrájában a System ConfigurationPhysical NetworkControl NetworkNODE1Assigned Modules ágban DO_GYORS modulra jobb klikk, Delete Assignmentet és DownloadDelete From Controllert kell választani. Ügyeljünk arra, hogy ezt a modult többet ne töltsük le a most készített modullal együtt. A modul segítségével a következő módon tudjuk beindítani a szivattyút: 1

Nyissuk meg a control modult online nézetben

2

Állítsuk át a CMP1_TOLTES paraméter értékét TRUE-ra

3

Győződjünk meg róla, hogy a COMPONENT 1 tartály bemenő vezetékén a golyósszelep nyitva van (VH1-1ON)

4

Állítsuk a DC blokk MODE paraméterét AUTO-ba (alapértelmezetten ebben kellett lennie eddig is)

5

Az SP_D paramétert módosítsuk START-ra

Ezen és az előző lépések sorának végrehajtásával működnie kell a szivattyúnak és az azzal párhuzamosan kötött szolenoid szelepek. Leállítás: 6

SP_D módosítása STOP-ra

Ha működés közben netán igazzá válik valamelyik feltétel, a szivattyú leáll. Működés közben, ha a TOLTES paraméterek 0 értéket vesznek fel, már nem áll le a szivattyú, hiszen azok csak az indítás feltételeként lettek meghatározva. Ezzel a konfigurációval a DC blokk ezen működése is szemléltethető. Ha az az igény, hogy ebben az esetben nullázódjon a DC 52


blokk kimenete, célszerű egy 4. feltétel blokkot használni (NOT CMP1_TOLTES OR CMP2_TOLTES), ami a másik 3-hoz hasonlóan működteti a rendszert. Ez esetben nem szükséges a beillesztett OR blokk, avagy egyszerűen csak be kell kötni az említett OR blokk kimenetén lévő jel negáltját a DC blokk SHUTDOWN_D bemenetére. Érdemes megmutatni, hogy online nézetben egy CND blokk belső logikáját és a benne lévő értékeket megtudhatjuk, ha a blokkra duplán kattintunk. Ilyenkor a CND2 ábrán látható ablak jelenik meg

45. ábra CND2

3.3.2 Component 1 áttolása a Process tartályba. Golyósszelepek állapotai: VH1-2 és VH1 nyitva, V7, V1 és V1-P1 zárva Ebben a feladatban az 1-es komponens tartály tartalmát kell áttárolni a Process tartályba. Ezt a legkézenfekvőbb vezetékezés alkalmazásával megvalósítva egy szivattyút, egy Rosemount 8800D Vortex áramlásmérőt, egy BAUMANN™ 24000 szabályozószelepet és az azt vezérlő Fisher® FIELDVUE® DVC2000 SS digitális szelepvezérlőt kell használni. Mivel a feladatban eltérő mérési elvű eszközöket akartam összehasonlítani, ezért nem ezt a vezetékezést választottam, hanem egy Rosemount 8732EST magnetic áramlásmérőt is érintő ágat, melybe egy Rosemount 648 WirelessHART® hőmérséklet távadó is be van építve. Utóbbit leszámítva mindegyik távadó HART® kommunikációt valósít meg. A 2 megvalósítás között elenyésző a különbség: más kézi golyósszelepeket kell nyitni és zárni, valamint az egyszerűbb kialakításban nincs benne a mágneses térfogatáram mérő. A control modulokat olyan sorrendben hozzom létre, hogy a rendszer működtetése a lehető leghamarabb lehetséges legyen, majd folyamatosan új funkciókkal bővüljön. A feladat megvalósításához az előzőekben bemutatott lépések szerint létre kell hozni egy új AREA-t, 2_CMP1_TO_PROC néven. A feladatban szükség van 2 térfogatáram mérésre, 1 szelep szabályozásra, egy motor vezérlésre, valamint 1 sorrendi lefutó logikára, ami elindítja és vezérli a folyamatot. Ezen feladatok ellátására külön-külön control modulokat 53


kell létrehozni – gyakorlatilag szinte egy modulban is el lehetne készíteni a feladatot, de a mérnöki módszerek szerint célszerű a különböző hardver elemekhez különálló modulokat csinálni. 3.3.2.1

Szivattyú motor vezérlése (MTR-201)

A szivattyú különböző feltételek esetén le kell, hogy álljon, ezért a korábban megismert MTR11_ILOCK sablont felhasználva hozzuk létre a control modult MTR-201 néven. 2 CND blokkra lesz szükség, amelyek kifejezései a 8. táblázat szerint: CMP1_URES

’//LT-001/CMP1_LOW’ = 1;

PROC_TELE

’//LT-003/PROC_HIGH’ = 1; 8. táblázat MTR-201_ILOCK_expressions

A DC blokk IO_IN_1 DST-je a PUMP1; az IO_OUT_1 DST-je a PUMP1_V. A felesleges feltételeket és bemeneteket az előzőekben ismertetettek szerint töröljük, írjuk át a megjelenítést DL_DT2-re, mentsük el, rendeljük a NODE1-hez és töltsük le a modult. 3.3.2.2

Baumann™ 24577, V1.2 (FV-201)

Habár a motort már tudjuk működtetni az előzőekben megismertek szerint, a víz még nem tud áramolni, ameddig a Baumann™ 24577-es, pontosabban a V1-2-es fokozatmentes szelep zárva van. Ehhez a DO_GYORS modulhoz hasonlóan kell létrehozni egy olyan modult, amelyben csak 1 blokk van, mégpedig egy AO blokk. Hozzuk ezt a modult létre a 2_CMP1_TO_PROC AREA-ban FV-201 néven – P&ID szabályai szerint: Flow Valve -, nyissuk meg a Control Studioval, emeljünk be egy Analog Output blokkot a paletta IO könyvtárából és adjuk neki a V1-2 nevet. Az ismert módszerekkel határozzuk meg az IO_OUT paraméternek a V1-2 címkét. Egyéb paramétereket is kell módosítani: 

MODE: normal és target is legyen AUTO



XD_SCALE: 100%: 20, 0%:4, EU: mA

Az XD_SCALE paraméter alakítja át az OUT megjelenített értékét a mérnöki mértékegységekre, amikor az IO_OUT paraméternek meghatározott csatorna HART analog output vagy fieldbus. Ha ezt a paramétert nem állítjuk be, és a határokon kívül eső értéket ad ki a blokk, nem fog működni, a BooksOnline-t átnézve pedig ismeretlen hardver hibát fogunk találni. Ezután mentsük el, rendeljük a NODE1-hez, töltsük le.

54


Jelen állás szerint, ha online nézetben 80%-ra állítjuk a SP paramétert, az OUT-nál 16.8mA fog megjelenni és megfelelő táplevegő esetén a szelep 80%-ig kinyit. A szivattyút akár el is indíthatjuk, ha a golyósszelepek beállítása megfelelő. 3.3.2.3

Rosemount® 8800D (FT-201)

Az előző pontok alapján már működik a szivattyú és a szelep. Ebben a pontban a közegáramlás mérését állítjuk össze. Pontosabban a modulban a térfogatáramot mérjük, összegezzük, valamint riasztást is meghatározunk. Hozzunk létre egy új, üres conrol modult a 2_CMP1_TO_PROC AREA-ban, és nevezzük el FT-201-nek – Flow Transmitter. A modulba illesszünk be egy Analog Inputot az IO palettáról, nevezzük el F1-2-nek. Adjuk meg a az IO_IN paraméternek az F1-2 címkét. Alapértelmezetten a FIELD_VAL_PCT a közölt paraméter. Ez azt jelenti, hogy a bementre érkező 4-20mA-es jel 0-100% skálán épp mekkora értéknek számít. Ennek megfelelően az XD_SCALE paraméter maradhat 0..100%. Érdemes megemlíteni, hogy több paraméter is látható, amikből a HART_PV/SV/TV/FV a HART elsődleges/másodlagos/harmadlagos/ negyedleges paraméterek. A műszer, ahogy a Control Network létrehozásakor láthattuk, rendelkezik vezetéknélküli csatornával is. Amennyiben azt akarjuk használni, az F1_2WLESS címkét kell megadni. Azonban, mivel az egy kisebb frissítési idővel rendelkező kommunikációs mód, jobb az F1-2 alkalmazása. Nagyon fontos ennél a pontnál néhány szót ejteni az AMS Device Manager alkalmazásról. Ez szolgál a mérőműszerek konfigurálására. Kiváltképp a műszer által közölt minimum és maximum értékek által meghatározott jel-érték viszony az, ami itt lényeges, de a PV/SV/TC/FV paraméterek jelentése is itt állítható. Jelen feladatokban ennek az alkalmazásnak a használata nem kerül bemutatásra, de mindig az abban meghatározott értékek szerint kell beállítani a modulokban a műszerek skálázásait. A dolgozatban, annak készültekor aktuálisan alkalmazott értékek szerint kerülnek beállításra a modulok.

Az előző paragrafus alapján, ellenőrizve az AMS Device Managerben, a távadó 20mA-es maximális kimeneti értékéhez 800L/h mért térfogatáram tartozik. Ezért az OUT_SCALE paramétert 0..800L/h értékekkel kell beállítani az OUT_SCALE ábrának megfelelően. A tapasztalat azt mutatja, hogy a műszer által mért térfogatáram maximuma 570L/h. Ezért a HI_LIM-et érdemes beállítani 560L/h, így tudjuk, ha a maximum közelében dolgozik a műszer, a HI_HI_LIM pedig 600L/h. Ha a mért, avagy közölt érték ezt meghaladja, biztosak lehetünk benne, hogy valami nem jól működik.

55


46. ábra OUT_SCALE

Illesszünk be egy Integrátor blokkot a paletta matematikai könyvtárából, és kössük az AI blokk kimenetét az integrátor IN_2 bemenetére. Azért a másodikat használjuk, mert az integrátor blokknak van Enable_IN_2 bemeneti paramétere, amivel az integrálást engedélyezhetjük, vagy épp leállíthatjuk. A blokk jobbklikk menüjében a Show Parameter... választásával adhatjuk ezt hozzá a látható és vezetékezhető paraméterekhez a Show_Parameter ábrán látható módon, Inputot választva. Mivel a műszer által közölt áramlás L/h mértékegységű, fontos az INT blokk TIME_UNIT2 paraméterét átállítani Hours-ra. Minden egyéb paramétert hagyhatunk alapértelmezetten.

47. ábra Show_Parameter

56


A korábban bemutatott módszerekkel hozzunk létre paramétereket: 

egy kimeneti lebegőpontos az INT blokk OUT paraméterére (F1-2_TOTAL)



egy bementi BOOLEAN az integrátor RESET_IN paraméterére (RESET_INT)



szintén egy bemeneti BOOLEAN a Enable_IN_2 paraméterre (ENABLE_INT)



egy kimeneti BOOLEAN az OUT_TRIP kimenetre kötve (F1-2_TRIP)



egy kimeneti BOOLEAN az OUT_PTRIP kimenetre kötve (F1-2_PTRIP)

Az integrátor OUT_TRIP kimenete logikai típus, akkor igaz, ha az OUT kimeneten lévő érték, vagyis az integrált elérte a blokk SP értékét. Ezzel tudunk egyszerűen összegzésre reagálni. Értéke 5 másodpercig vagy 1 lefutásig igaz (amelyik hosszabb). Ehhez hasonló az OUT_PTRIP, ami a PRE_TRIP paraméterben meghatározott érték elérésekor vált igazra. Ezeket akár számlálhatjuk is igény esetén. Ha aou OUT eléri a SP értékét, nullázódik A feladatban szeretnénk riasztást is meghatározni. Egy javaslat prioritású figyelmeztetést, ha az áramlás eléri a Hi_LIM értékét, jelezvén, hogy közel maximális az áramlás sebessége, valamint egy kritikus riasztást, ha a HI_HI_LIM értékénél jár, felhívva a figyelmet a hibára. Ezt a diagram nézet feletti részen az Alarm, vagy alul, a riasztás nézetnél jobb klikkAdd..., vagy esetleg a paraméter listán szereplő paraméterre jobb klikkAssign Alarm választásával tehetjük meg. Előbbi kettő esetén megjelenik egy új ablak, ezt az Alarm ábra szerint kell beállítani. A másik riasztáshoz a F1-2/HI_LIM paramétert, High Alarm típust, ADVISORY prioritást válasszunk. Mentsük el a modult, rendeljük a NODE1-hez, töltsük le, a kész modul az FT-201 ábra szerint néz ki.

48. ábra FT-201

49. ábra Alarm

57


3.3.2.4.

Rosemount® 8732E (FT-202)

Ez a modul nagyban hasonlít az előzőre, annyi különbséggel, hogy ez a eszköz tömegáramot mér, ezért szükség lesz egy átszámításra kg/h-ról L/h-ra. Maga a műszer egy elektromágneses áramlásmérő, így valójában térfogatáramot mér, azonban az AMS device managerben régebben úgy lett felkonfigurálva, hogy a kg/h értékét adja vissza. Ezt az alkalmazásban nem sikerült visszaállítani L/h mértékegységre, a megkísérlésekor a 8732E_Error ábrán látható ablak jelenik meg.

50. ábra 8732E_Error

A tömegáramot a műszer a számára beállított 999.55 kg/m3 sűrűségértékkel határozza meg, ezt felhasználva könnyedén vissza tudjuk számolni a valós térfogatáramot. A már említett modul mintájára hozzunk létre egy újat, FT-202 néven. Ahol F1-2 van írva, azt írjuk át F-MIX-re, állítsuk át az AI címkéjét is! Mivel van vezetéknélküli adapter, itt is használhatnánk a vezetéknélküli címkét. A limiteket hagyhatjuk, a skálázást azonban módosítani kell, mégpedig 0..20072,89844 kg/h értéket kell megadni. Az AI és az INT1 blokk közé be kell illeszteni a Math palettáról egy osztás, azaz Divide blokkot. Ennek IN_1 bemenete az AI blokk kimenete, IN_2 bemenete egy Internal read paraméter, OUT kimenete az INT1 blokk IN_2 bemenete. Az Internal read paraméter neve legyen DENSITY vagy SŰRŰSÉG, Configuration a kategóriája, értéke 0,99955. Ez a víz [kg/m3] sűrűségének ezrede, mivel minket a [kg/h] után nem [m3/h], hanem [l/h] érdekel (eszköz konfigurációjából vett érték). Ezzel a kiegészítéssel ez a modul is térfogatáramot integrál. Másoljuk le a blokkban az INT1 blokkot és a hozzá csatlakozó paramétereket, értelemszerűen nevezzük át őket, és kössük be az új INT2 blokk IN_2 paraméterére az osztás nélküli értékét az AI blokknak. Így a tömegáramot integráljuk. A nevekre javaslatot nyújt a kész modult ábrázoló FT-202 ábra.

58


Mentsük el, rendeljük a NODE1-hez, töltsük le.

51. ábra FT-202

Jelen elkészültségében már láthatjuk és mérhetjük az áramlást. Össze is lehet hasonlítani a 2 műszert. Az AMS segítségével hozzá lehet férni az műszerek által mért és számolt értékekhez a DeltaV-t megkerülve. A Chart1 ábrán látható egy 3 képből összevágott diagramon a körülbelül 30 perces mérés a feladat jelenlegi elkészültségével.

52. ábra Chart1

Az egyes Snapshot elnevezésű ablakok a felettük lévő szaggatott vonalakhoz tartoznak. Az integrálások

eredménye:

F-MIX_M_TOTAL1:

287.9111kg,

F-MIX_V_TOTAL:

288.0407L, F1-2_TOTAL: 291.1106L. Az AMS segítségével az induktív műszerből kiolvasható a műszer által számított összeg: 288.14kg. Látható, hogy van eltérés eközött és

59


az F-MIX_M_TOTAL1 értéke között. Ez azzal magyarázható, hogy a méréskor a HART_PV paramétert olvasta az AI blokk. Ez az érték - lévén, hogy HART_PV és nem Field_value - nem olyan gyakran frissül a DeltaV számára, mint a műszerben lévő érték. Ez a HART sajátossága. A műszerek a méréstartomány alján mérnek, ezért nagy a relatív hiba - a Rosemount® 8800D 6453.225L/h maximumához képest az 579L/h körüli érték igen alacsony. Tapasztalat azt mutatja, hogy 400L/h alatt nem is tud hasznos értéket szolgáltatni. Fisher® Fieldvue® DVC2000 (FIC-201)

3.3.2.5

Kész a szelep vezérlése és a közegáram mérése, egyből következik az igény a 2 összehangolására. Ezért kerül létrehozásra az FIC-201 modul: hozzunk létre egy új modult a 2_CMP1_TO_PROC AREA-ban sablon segítségével, ami az AnalogControlban található PID_LOOP lesz. Ezt megnyitva a ControlStudio segítségével mindössze 1 blokkot látunk, a PID, azaz Proportional-Integral-Derivative (arányos-integráló-deriváló) blokkot. Mivel a Rosemount® 8800D kisebb áramlás esetén nem használható, ezért a szabályozást a Rosemount® 8732E tömegáram mérésére alapozzuk. Illesszünk be egy Internal read paramétert, nevezzük el F-MIX-nek, típusa External Reference, kategória I/O, majd a Browse... választásával adjuk meg neki az FT-202/F-MIX/OUT paramétert, és kössük rá a PID blokk IN bemenetére. Ezután egy Output paraméterre lesz szükség, V1-2_SP névvel, szintén External Reference, Operating kategória, tallózással pedig a FV-201/V1-2/SP paramétert kell kiválasztani. Kössük össze a PID blokk OUT kimenetével. Fontos beállítani a PID blokk skálázásait. Mivel az AO blokkot eddig is 0..100% skálán változtattuk,

hagyhatjuk

az

OUT_SCALE

értékét,

a

PV_SCALE

azonban

0..20072,89844kg/h kell, hogy legyen, hogy egyezzen az AI blokk által közölt értékekkel, valamint a SP_HI_LIM paramétert is át kell írni 600-ra, hogy maximum ekkora érték lehessen a SP paraméter. Ennek az EU-ja a PV_SCALE-el egyezik meg. A PID blokk a PID ábra egyenlete alapján számolja ki a kimenetére kerülő értéket:

53. ábra PID

ahol, E(s) a hiba, vagyis SP-PV (set point - process value, utóbbi az IN bemenet értéke) Tr a reset idő másodpercben, a RESET paraméterrel határozható meg Td a derivative idő másodpercben, a RATE paraméterrel határozható meg 60


GAINa a normalizált erősítés, miután a GAIN paraméter PV-ről OUT-ra skálázódik F(s) az előrecsatolás s a Laplace operátor Az alarm nézetben láthatóak előre definiált riasztások. A HI_ALM értékét állítsuk át 560kg/h-ra, a HI_HI_ALM pedig 600kg/h, akárcsak az előbb, valamint engedélyezzük mind a kettőt. Online nézetre váltva, ha a blokk Auto módban van, a SP érték állításával beállíthatjuk, hogy mekkora áramlást szeretnénk elérni. Manual módban kézzel állíthatjuk az OUT paramétert, vagyis hogy mekkora százalékban legyen nyitva a szelep. A chart2 ábra diagramján látható a működés egy közel 1 órás művelet esetén.

54. ábra chart2

A diagramról leolvasható, hogy a mérés kezdetekor a PID blokk SP értéke 400kg/h, az áramlás közel 403kg/h, a szelepet nyitó áramjel a 4..20mA tartományon 18.2mA, a PID blokk kimenete 89.9%. Látható, hogy ez a kimenet a SP 500-ra állítása után körülbelül 8 percen át egyenletesen nő, csakúgy mint az áramlás és a szelepvezérlő jel. Ekkor körülbelül 95.5% a PID kimenete. Ezután lassítja a jel növelését. Fontos megfigyelés, hogy a PID/OUT a 41. percig szigorúan monoton nő, míg az áramlás ingadozik. Ekkor a vezérlő jel is csökken kicsit, de az áramlás már a tengely 20. percétől az 500kg/h 2kg/h-ás környezetében tartózkodik, ami az 500kg/h-nak mindössze 0,5%-a. A katalógusból tudjuk,

61


hogy az indukciós közegárammérő pontossága 0,25%. Ez a 20072,89844 kg/h mérési tartományból 50 kg/h-át jelent, ami épp elegendő magyarázat az ingadozásra. Ez is, ahogy a Rosemount® 8800D 400L/h alatti használhatatlansága azt bizonyítja, hogy a rendszer nagyobb áramlásokra lett tervezve; a mérések a mérési tartomány legalján a relatív hibát tekintve igen pontatlanok. 3.3.2.6

Sorrendi folyamatábra (SFC-201), named set létrehozása (SFCCTRL)

A létrehozott modulokkal már megalkothatóak a kitűzött elképzelések, ezek összefogására azonban szükség van egy sorrendi folyamatábrás vezérlésre. A következő kerül megvalósításra: Start parancsra indul a működés, a kívánt áramlást 500kg/h értékben határozzuk meg, 89%-os szelep nyitottság esetén indítjuk a szivattyút, majd a Stop bevitelére, vagy a Process tartály megtelésére leáll a szivattyú, lezárjuk a szelepet. Szó esett a Start és Stop parancsról. Ez egy úgynevezett Named Set segítségével kerül megvalósításra. Ezek voltaképp enumerációk: egy adott stringhez egy természetes szám tartozik. A DeltaV Explorerben a System configurationSetupNamed Sets könyvtárban jobb klikkNewNamed sets választásával hozhatunk létre új csoportot. Nevezzük el SFCCTRL-nak (sequential function chart control), majd nyissuk meg a tulajdonságait. Leírásnak például írhatjuk azt, hogy Sorrendi lefutas vezerles. Az ablakban látható Add... gomb segítségével adhatunk hozzá elemeket. Töltsük ki az SFCCTRL ábra szerint.

55. ábra SFCCTRL

Ezután hozzuk létre a 2_CMP1_TO_PROC areában az SFC-201 modult, ügyelve arra, hogy az algoritmus típusa Sequential Function Chart legyen! Nyissuk meg a Control Studio segítségével. Elsőkét a paraméterlistán jobb klikkAdd... segítségével adjunk hozzá egy paramétert a modulhoz. Legyen a neve SFC_SP, típus named set, kategória

62


control, a Browse segítségével keressük ki a létrehozott SFCCTRL-t és alapértéknek adjuk az IDLE-t. A palettáról húzzuk be a Sequence elemet, létrehozandó lépéseknek adjunk 4et. A legalul lévő feltételt (Transition) kössük át, az S1 és S2 közé, legalulra pedig illesszünk be egy lezárást (Termination). Ezt kössük be az S5 után, valamint az S1 kezdetéhez. A lépéseknek és átmeneti feltételeknek SFC-201 ábra szerint kell kinéznie kész állapotban (maradhatnak egymás alatt is, itt a jobb kitöltés érdekében van 2 oszlop).

56. ábra SFC-201

Egy akciót a közvetlenül a diagram nézet alatt található akció nézetnél lehet hozzáadni. Jobb klikkadd segítségével. Szerkeszteni a már ismert Expression Assistanttal lehet a tartalmát. Ezen felül egyéb kikötést lehet megadni, például hogy P, mint Pulse jellegű legyen (csak 1x fut le az Action Expressionben lévő művelet, mikor a lépés először válik aktívvá, aztán többet nem), vagy S, mint Set (ebben az esetben tárolódik a művelet, miután nem aktív állapotba kerül a lépés, a művelet még fut), R, mint Reset (a korábban tárolt műveletek törlése), N, mint Non-Stored (addig fut a művelet, amíg aktív a lépés, de utána már nem), stb. A következőekben létrehozandó lépések mindegyike P jellegű, kivéve a PID blokk SP és OUT értékének módosítása, ezek ugyanis csakis akkor történhetnek meg, ha a blokk már előbbi esetben Auto, utóbbi esetben Manual állapotban van. A lépések között a továbbhaladási feltételek módosításához elegendő duplán kattintani a feltételre. Mind a lépésekhez, mind az átmeneti feltételekhez lehet írni leírást. A következő SFC nevű táblázat alapján alakítsuk.ki a lépéseket műveleteit és a feltételeket (a bal oldali oszlopban a vastagon szedett lépések nevei alatt taláhatóak az akciók nevei, azok alatt a feltételek nenvei dőlten, a jobb oldali oszopban az adott akciők és feltételek konkrét kifejezései):

63


STOP_AND_WAIT SET_TO_IDLE

’SFC_SP.CV’ := ’SFCCTRL:IDLE’;

WAIT_UNTI_START

’SFC_SP.CV’ = ’SFCCTRL:START’;

SET_FLOW_RATE SET_PID_AUTO

’//FIC-201/PID/MODE.TARGET’ := AUTO;

SET_PID_SP

’//FIC-201/PID/SP.CV’ := 500; (non stored kikötés)

WAIT_PID_OUT_89

’//FIC-201/PID/OUT.CV’> 89;

START_PUMP MTR-201_START WAIT_STOPORFULL

’//MTR-201/DC1/SP_D.CV’ := ’mtr2-sp:START’; ’SFC_SP.CV’

=

’SFCCTRL:STOP’

OR

’//LT-

003/PROC_V/OUT.CV’ > 45;

STOP_PUMP MTR-201_STOP

’//MTR-201/DC1/SP_D.CV’ := ’mtr2-sp:STOP’;

WAIT_PUMP_STOP

’//MTR-201/DC1/PV_D.CV’ = ’mtr2-pv:STOPPED’;

CLOSE_VALVE SET_PID_MANUAL

’//FIC-201/PID1/MODE.TARGET’ := MAN;

SET_PID_OUT

’//FIC-201/PID1/OUT.CV’ := 0;

WAIT_CLOSED

’//FIC-201/PID1/OUT.CV’ = 0; 9. táblázat SFC

Mentsük el, rendeljük a Node 1-hez, töltsük le. Futtatás közben, az indítójelre várakozó kezdő állapot látható az SFC-201_online ábrán.

57. ábra SFC-201_online

64


3.3.2.7

MTR-101 kiegészítés

Sikeresen létrehoztuk a sorrendi folyamatábrát. Ennek a műveletnek a végén biztos, hogy a Process tartály megtelik. Ahhoz, hogy automatikusan leürüljön, egy kiegészítést kell írni a korábban létrehozott MTR-101 modulhoz, vagy beleírhatjuk a CLOSE_VALVE lépésbe, hogy ’//MTR-101/DC1/SP_D.CV’ := ’mtr2-sp:START’; Azért, hogy egy új blokk használatával ismerkedjünk meg, bemutatom az előbbi módszert. Mivel a 2-es AREA-hoz tartozik a művelet, ezért ott hozzuk létre a következő modult: MTR-1011. A Logical palettáról egy Condition és egy Action blokkra lesz szükség. Mind a kettő blokkba kifejezést lehet írni, utóbbi a korábban ismertetett N kikötés alapján működik: amíg igaz a bemenete, végrehajtja a beleírt kifejezést. Kössük össze a 2 blokkot és írjuk meg a kifejezésüket az Action táblázat szerint: CND1 expression:

’//LT-003/PROC_V/OUT.CV’ > 45;

ACT1 expression:

’//MTR-101/DC1/SP_D.CV’ := ’mtr2-sp:START’; 10. táblázat Action

Vagyis ha az LT-003 modul - ami a Process tartály szintjét méri - azt jelzi, hogy 45 liternél több folyadék van a tartályban, beindul a Pproc_ürít szivattyú és a Process tartály kiürül. A mentés, Node1-hez rendelés és letöltés zárja a modult. Fontos! A VH1-1ON golyósszelepnek nyitva kell lennie! A program működését a chart3 nevű ábrán lehet látni, kiemelve az utolsó másodperceket.

58. ábra chart3

65


A szelep nyitottsága indításkor 88%, mert a WAIT_PID_OUT_89 továbblépési feltétel szerint csak 89%-os nyitottság esetén halad a program, a PID blokk alap beállításai szerint pedig igen lassú a változás. 4 időpont értékeit emeltem ki. Látható, hogy a szelepvezérlő jel szigorúan monoton nő, míg az áramlásban egy nagy ugrás látható. Ez egyrészt a közegárammérő mérési hibájából, másrészt a szelep reagálásából is adódhat. A tartály megteltekor az MTR-201-nek megfelelően a Pump1 szivattyú leállt, az SFC-201 alapján a szelep lezárt. Manuális módba került a PID blokk, ilyenkor a SP értéke az IN értékkel egyezik meg. Nincs feltüntetve, de az MTR-1011 alapján a tartály végül leürült.

3.4.

Continous historian, grafikonok létrehozása

Fentebb láthatóak voltak a grafikonok, amelyek a valós működést mutatták, köztük a mért, a számított és meghatározott értékekkel. Ezek megjelenítéséhez, valamint folyamatos mentéséhez a következőekben leírtakat kell elvégezni. 3.4.1 Process History View A StartDeltaVOperatorProcess History View választásával lehet grafikonokat létrehozni. A dolgozatban láthatóakat a FileNewE+Chart választásával hoztam létre. Ezt kiválasztva jelenik meg a Configure chart ábrán látható ablak, ahol az Add segítségével adhatunk hozzá tallózás útján paramétereket a grafikonhoz.

59. ábra Configure chart

66


Ezeket külön tengelyekre tehetjük, eltérő színeket állíthatunk be. Dupla kattintásra megjelnik egy Configure Trend nevű ablak, itt mélyrehatóbb beállításokat lehet az egyes vonalakhoz adni, például a skálázását, megjelenítést, időtengelyt. Ez az alkalmazás event és alarm jelzéseket is mutat a változók értékein kívül. Használatakor szembetűnik, hogy nem időponthoz tartoznak egy változók első értékei. Ezt a chart2 nevű ábrán lehet jól megfigyelni. A PID blokk SP és OUT értéke jóval régebbi időpontnál található, mint az AI és AO blokkoké. Ez azért van, mert az előbbi értékek a Continous Historian segítségével könyvelésre kerültek, és amikor a Process History View-ban megjelenítődnek, a program beolvassa a régebbi értékeket. Utóbbi 2 változó esetében azonban ez nem történt meg. Ahhoz azonban, hogy a könyvelés megtörténjen, több lépést is végre kell hajtani. 3.4.2 Continous Historian A 3.3.1.2-es fejezetben megemlítésre került, hogy a sablonok rendelkeznek alapértelmezett adat feljegyzésekkel. Ezek a mentések munkaállomásokon, vagyis Workstationökön történnek. Minden állomásnak van egy Continous Historian és Alarms and Events alrendszere. Ahhoz, hogy az adatmentés működjön, az AREA-t hozzá kell rendelni a munkaállomás Continous Historian és Alarms and Events rendszeréhez (jobb klikk az állomás Continous Historian eleménAssign Area, de ezt Drag&Drop módszerrel is meg lehet tenni, ahogy az Alarms and Events esetében korábban már bemutattam), azon engedélyezni kell az adatgyűjtést (ugyanitt jobb klikkPropertiesEnabled , majd le kell tölteni az állomást a DeltaV Exploreren keresztül. A properties Adnvanced fülén adhatjuk meg, hogy az állomás pontosan milyen könyvtárába mentse az adatokat, valamint azt is, hogy maximálisan mekkora méretben történjen ez. Ezeket és lezárásként az összes elkészült modult lehet látni a Continous Historian ábrán.

60. ábra Continuous Historian

67

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Összegzés

Összegzés A dolgozatom tematikusan építettem fel: elméleti háttér az áramlásmérésekről, iparban gyakori alkalmazási példákkal, kiemelve a technológiában jelenlévő eszközöket. Ezután az általam végrehajtott módosítások és javítások részletezése következett. A dolgozat legfőbb részeként került bemutatásra a létrehozott szoftver lépésről lépésre: hogyan lehet elkészíteni egy új adatbázist, I/O konfigurációt, valamint az azokat irányító algoritmusokat. Mindeközben törekedve arra, hogy a szoftver megismertetése apró lépésekben történjen. Az elkészült algoritmusok felhasználásával, és legfőképp a sorrendi folyamatábra apró módosításaival lehetőség van a rendszer szakaszos és folyamatos technológiai irányítására is. Megoldható konkrét mennyiségek kimérése, valamint az állandó áramlás fenntartása olyan mértékben, hogy a Process tartály foyladéktartalma állandó legyen. Utóbbihoz annyi módosítást kell csak végrehajtani, hogy a PID blokk bemenetére a szintmérést kötjük, a SP értékét pedig a kívánt vízszint magasságra állítjuk, miközben a 2-es komponens folyamatosan áramlik. Az ismertetett modulokkal és azok paraméterezésével már egyszerűen beállítható a mintarendszer többi eleme is, ami újabb működési módokat tesz lehetővé. Új AI modulokhoz szükséges az AMS device manager minimális használata! A mintarendszer és a DeltaV összetettségéből adódóan a dolgozatba több algoritmus megvalósítása nem fért bele, a terjedelme így is nagy lett. Az azonban, hogy a dolgozat véget ért, nem jelenti azt, hogy a fejlesztési lehetőségek is elfogytak. Az előző bekezdésben már említettem néhány ötletet, ez azonban csak a jéghegy csúcsa. A rendszer továbbfejleszthető az ABB vezérlőrendszer és a PLC illesztéssel, bonyolultabb feladatok megalkotásával, operátori kezelőfelület létrehozásával. Ezeket MSC tanulmányaim során lehetőségeimhez mérten megpróbálom megvalósítani. Örülök, hogy foglalkozhattam ezzel a rendszerrel, rengeteg újdonságot, köztük sok új angol szót tanultam a szakterületről; hiszen nem szabad elfelejteni: a program létrehozásakor az egyik leglényegesebb irodalom a DeltaV BooksOnline rendszere, ami teljes mértékben angolul van. A dolgozat sikerességéért szeretnék köszönetet mondani konzulensemek, Dr. Trohák Attilának, a Miskolci Egyetem adjunktusának, aki mindig segített az elérendő cél meghatározásában, legyen az kis vagy nagy távlat. Rajta kívül lényeges megemlítenem Máthé Zoltánt az Emerson Process Mangement vezető szoftver mérnökét, aki segítségemre volt a szoftver kialakításában. A köszönet természetesen jár szerető családomnak és barátaimnak is. 68

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Summary

Summary This thesis is based on a continuous technology demo system located in the informatics building’s 6th laboratory. It is made up of Emerson Process Management’s Rosemount® transmitters – including volume and matter flow, differential pressure based level and temperature measurings – and actuators – 3 pieces of Fisher® Fieldvue® DVC2000 and one DVC6010F valve regulators along with 4 BAUMANN™ 24577 normally-closed valves. My task was to become familiar with this system, present it, especially its flow transmitters and the principle of their measuring method. Moreover I had to suggest and plan improvements towards the usage of it in education. What I added are additional level transmitters. Also I repaired many leaking pipes and tried to minimise internal leakages. In addition I checked and fixed the measuring devices where it was necessary. On top of this it was my duty not only to design controlling and regulating algorythms but to demonstrate these to be easily reproducted by students or anyone who would like to learn the basics of the DeltaV system. DeltaV is so complex I could fit only 2 major tasks in the thesis but with these it is now possible for anyone to improve the system. Albeit I must add that the use of AMS device manager, the software used to configure transmitters, is required to add more Analog Input blocks since the sclaing of those necessitates exact parameters. However the progress of improvements does not stop with the end of this thesis. There are still many possibilites to upgrade the system: adding a PLC through the serial or discrete input or ASI cards of DeltaV could create additional tasks for students; programmig operator pictures in DeltaV for the controlling and viewing of the whole demo system is also a viable path; connecting the ABB control system located in the laboratory. Unfortunately one thing is certain: most of the devices are designed for a bigger system therefore precise measurings are not possible for every measuring loop. For example, the maximum volume flow in the task I presented is around 570L/h and the Rosemount ® 8800D transmitter does not give a useable measured value under approximately 400L/h. Overally I am glad I was able to work with this system. I learnt many new things from the area of continuous technology. Both transmitters and DeltaV. For the success of this thesis I must say thanks to my consultant, Dr. Attila Trohák who always led and helped me when I had issues. Also I must mention Zoltán Máthé, Emerson Process Management’s Sofware Lead Engineer who helped me in relation with software issues. I also have to say thanks to my loving family and friends. 69

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Irodalomjegyzék:

Irodalomjegyzék: [1]DeltaV BooksOnline [2]http://www.uni-miskolc.hu/~www_fiz/palasthy/Fizika_I/184_5.pdf [3]http://www.koboldunirota.hu/hu/component/content/article/17-uncategorised/29-a-rotameterekskalajanak-atszamitasarol

[4]https://controls.engin.umich.edu/wiki/index.php/PIDStandardNotation [5]http://www2.widener.edu/~crn0001/Engr314/P&ID.pdf [6]http://www.engineeringtoolbox.com/isa-intrumentation-codes-d_415.html [7]http://vm2.kkft.bme.hu/praktikum/Prakt3c_meroberendezesek.pdf [8] Brooks 3809E adatlap: http://tinyurl.com/qa8ds8s [9]http://mazsola.iit.uni-miskolc.hu/DATA/storages/files/_ftVZVU__hySOeaQ.pdf [10]http://www.muszeroldal.hu/measurenotes/aramlas.pdf [11]http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0019_aramlastani_gepek/ch03.html [12]http://www.indmac.gr/products.php?productid=23 [13]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documents/00813-01004727.pdf

[14]http://www.elektro-net.hu/cikk-archivum/2714-elektronikus-aramlasmeres [15]http://www.atomcsill.elte.hu/letoltes/foliak/1_evf/atomcsill_1_09_Tel_Tamas.pdf(Kármán örvények) [16]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documents/00809-01184004.pdf

[17]http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop412A/2010-0012_levegokornyezet/ch01s03.html [18]http://www.aut.vein.hu/oktatok/gerzsonm/aramlasmeres_MI.pdf [19]http://www.tankonyvtar.hu/hu/tartalom/tamop425/0013_15_Szenzorok_es_aktuatorok2/24_lecke_coriolis_ramlsmrk.html

[20]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20Micro%20Motion%20Documents/ELITEPDS-PS-00374.pdf

[21]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20Micro%20Motion%20Documents/2400SPDS-PS-00829.pdf

[22]http://www.epgep.bme.hu/cgi-bin/shinji?group=epgep&project=node&job=showitem&node=2602 [23]https://www.lesman.com/unleashd/catalog/transmit/Siemens-SITRANS-P-DSIII/sitransp_dsIII_cat.pdf [24]http://www.pepperl-fuchs.com/global/en/classid_702.htm?view=productdetails&prodid=7005 (Pepperl+Fuchs KFD-BR Ex1.2PA.93 datasheet) Linkek utolájra ellenőrizve: 2015 november 22

70

Vezérlési és szabályozási algoritmusok fejlesztése és tesztelése folyamatos technológiai mintarendszeren Melléklet a technológia egy régebbi P&I diagramja

Melléklet a technológia egy régebbi P&I diagramja A diagram a laborban volt, az elvégzett módosításnak megfelelően lett frissítve.

71

Szakdolgozat Konzulens: Dr. Trohák Attila

Recommend Documents