Пример разработки проекта в среде EAT-Eclipse для PC-контроллера

Пример разработки проекта в среде EAT-Eclipse для PC-контроллера

Пример разработки проекта в среде EAT-Eclipse для PC-контроллера

Программно-аппаратные средства промышленной автоматизации предприятия НПП "РУМИКОНТ" позволяют реализовать решения для различных задач управления и мониторинга производственных процессов. Основу аппаратной части составляют промышленные PC-контроллеры и контроллеры на базе процессоров Atmel AVR. Программная поддержка осуществляется при помощи среды разработки встраиваемых приложений EAT-Eclipse.

В данной статье описывается процесс создания реального проекта для анализатора качества электроснабжения, необходимого для обследования электросети с целью оптимального выбора устройств компенсации реактивной мощности и фильтрации токов высших гармоник, а также определения точек их размещения в системе электроснабжения предприятия.

Анализатор электросети должен выполнять следующие функции:

  • Измерение напряжения и тока для двух фаз сети.
  • Вычисление активной и полной мощностей.
  • Вычисление гармонического состава напряжения для двух фаз сети.
  • Накопление и сохранение истории измеряемых и вычисляемых величин параметров электросети для заданного периода времени.

Итак, для создания анализатора электросети нам понадобится:

  • Промышленный PC-контроллер MIK-08 - процессорный модуль C1101.
  • Модули датчика тока/напряжения S0501.
  • Шунты.
  • Источник питания для контроллера и модулей датчика с выходным напряжением 24 В.
  • Автоматические выключатели и клемники.

Для настройки анализатора понадобиться пультовый терминал T0601. Программное обеспечение для контроллера создадим с помощью среды разработки встраиваемых приложений EAT-Eclipse.

analyzer_stend.jpg

Процесс создания программного проекта анализатора в среде разработки EAT-Eclipse состоит из формирования схемы взаимосвязанных функциональных блоков в графическом редакторе, реализующей логику работы контроллера, описание привязок элементов схемы блоков к аппаратным средствам контроллера и к коммуникационному протоколу связи и выполнить настройку системы мониторинга. Система мониторинга будет выполнять функции накопления и сохранения данных анализатора для дальнейшего анализа качества электроснабжения.

analyzer_screen_1.png

Из библиотеки функциональных блоков выбираются необходимые элементы, переносятся на диаграмму и соединяются между собой. На иллюстрации показаны схемы нормализации входных сигналов датчиков напряжений и токов (блоки Ain3, Ain1_2), где вводятся смещение и масштабирующий коэффициент (блоки Ain3_shift, Ain3_koef). В точках U_1 и I_1 будут формироваться соответственно мгновенные значения напряжения и тока для первой фазы.

analyzer_screen_2.png

Здесь показана схема вычисления активной мощности по мгновенным значениям напряжений и токов двух фаз, и добавлен масштабирующий коэффициент на выходе.

analyzer_screen_3.png

На данной иллюстрации показан фрагмент схемы вычисления полной мощности, на основании промежуточных результатов, полученных в других участках диаграммы. Также изображены блоки дискретного преобразования Фурье - DTF, взятые из библиотеки блоков обработки сигналов (Signal Processing / Discrete Fourier Transforms F4). Эти блоки используются для вычисления гармонического состава входного сигнала и выдают значения для нечетных гармоник от третьей до двадцать первой в долях первой гармоники.

После прорисовки диаграммы блоков необходимо указать в проекте связь созданной схемы с аппаратными средствами контроллера.

analyzer_screen_5.png

На этом рисунке показан процесс создание связи элемента схемы – блока переменной типа float (F4) с именем Ain3 к каналу номер 3 аналого-цифрового преобразователя (АЦП/ADC) платы сопряжения контроллера ПСК3 (плата ПСК3 входит в состав модуля контроллера C1101). Этот канал АЦП выделен для измерения напряжения первой фазы. Создание этой привязки приведет к тому, что данные АЦП будут поступать в схему блоков через указанный элемент - Ain3. Аналогичным образом создаются привязки для остальных задействованных каналов АЦП к соответствующим элементам схемы анализатора.

analyzer_screen_6.png

Далее выполняется настройка системы мониторинга След (Trace), которая будет использоваться для накопления данных анализатора. Указываем место хранения файлов данных (Path – диск С), начальный момент фиксации данных мониторинга (Snapshot Begin – 1 минута), период выполнения фиксации данных (Snapshot Period – 1 минута), количество фиксаций (Snapshot Count - 5) и, собственно, разрешение работы системы мониторинга в режиме периодической фиксации данных (Snapshot Enable - true). Этот режим используется для непрерывного и безусловного мониторинга данных контроллера, что и требуется для анализатора сети или подобных систем регистраторов сигналов. В другом случае схема функциональных блоков контроллера может формировать логические сигналы для системы мониторинга как условие для выполнения фиксации данных, и такой режим обычно используется для сохранения данных по состоянию системы при аварийных ситуациях.

Создадим три группы для данных различного характера:

  • Группа Raw для сохранения мгновенных значений токов и напряжений для двух фаз.
  • Группа Power для сохранения значений активной и полной мощностей.
  • Группа Spectr для сохранения данных по гармоническому составу напряжений двух фаз.

Различные группы создаются не только для структурированности проекта, но и для того чтобы иметь возможность задать различные параметры мониторинга (объем и частота выборок) для каждой группы в зависимости от характера данных. В созданные группы добавляем привязки к соответствующим выходам функциональных блоков – например выход блока A036 (напряжение первой фазы) добавляем в группу Raw, и т.д.

analyzer_screen_4.png

Последний этап в создании проекта – описание коммуникационной части функционирования контроллера. Здесь необходимо указать к каким элементам схемы будет доступ по протоколу Modbus в режиме подчиненного устройства (контроллер выступает как Modus-slave устройство) для взаимодействия с контроллером с помощью устройств ввода-вывода, например, пультовый терминал T0601. В нашем проекте надо обеспечить доступ к блокам величины смещения и масштабирования напряжения и токов, а также для вывода значений тока и напряжения электросети по двум фазам. Используя пультовый терминал мы сможем выполнить настройку работы схемы нормализации сигналов напряжения и тока.

Проект завершен. Осталось выполнить автоматическую генерацию исходных файлов на языке C и их компиляцию. Полученный в итоге исполняемый файл копируется в контроллер.

После монтажа и включения испытательного стенда для анализатора были получены файлы данных системы мониторинга. Для визуализации информации анализатора электросети используется программа TraceViewer.

analyzer_screen_7.png

На иллюстрации графики напряжения и тока первой фазы (U1, I1). Видны искажения по току (зеленый график), и очень незначительное присутствие искажений по напряжению (красный график). Интересно, какой уровень гармоник покажет блок преобразования Фурье.

analyzer_screen_8.png

Здесь мы видим графики активной (красный) и полной (зеленый) мощности. На стенде мы использовали активную нагрузку, поэтому активная мощность практически полностью определяет полную мощность, реактивная мощность очень незначительна.

analyzer_screen_9.png

И, наконец, гармонический состав напряжения сети. Как видим наибольшее значение имеет пятая гармоника (зеленый) – около 0,8 % от основной гармоники, далее по величине третья гармоника (красный) – около 0,4 %, седьмая (синий) и девятая (голубой) гармоники на уровне приблизительно 0,3 ÷ 0,2 %.

Подобно изложенному примеру возможна реализация проектов широкого спектра задач промышленной автоматизации: системы автоматики, системы управления технологическими процессами, регистраторы сигналов и событий. Кроме того, средой разработки предоставляются решения для управления преобразовательными устройствами различных областей применения. При этом инструментальные средства ориентированы на специалистов предметной области – инженеров АСУТП, специалистов в области преобразовательной техники и пр., не имеющих навыков в программировании.


Количество показов: 520

Возврат к списку