[?]: Моделирование алгоритмов управления.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Tue Feb 23, 2010 8:40 am

Имеется алгоритм управления на Step7, так же есть математическая модель объекта в передаточных функциях.
Как мне произвести моделирование процесса управления данным объектом.
Какие программные средства использовать?

Marrenoloth · Post by **Marrenoloth** » Tue Feb 23, 2010 8:52 am

Насколько я понял, Вы не занимались ранее такими задачами? Тогда либо, запихнуть объект в него и все на симуляторе прогнать, или засунуть объект и алгоритм в какой-нибудь пакет моделирования - 20-sim или более серьезный. Вязать контроллер со сторонними программами в Вашем случае, думаю, нецелесообразно - больше времени потеряете.

Post by **CoMod** » Tue Feb 23, 2010 9:08 am

Используй на компьютере связку из Степ7 + симулятор PLCSIM + интерактивную визуализацию WinCC Flexible + 2...3 монитора.
В Степ7 будешь наблюдать выполнение программы
В PLCSIM будешь задавать работу портов ввода/вывода - можно использовать заранее записанные в текстовом виде сценарии с изменениями состояния портов по меткам времени.
В WinCC Flexible будешь наблюдать на нарисованных самим картинках процесс и давать команды с экрана.

Таким образом можно отлаживать как отдельные участки алгоритма, так и всю программу целиком.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Tue Feb 23, 2010 10:08 am

На Step7 с такой задачей столкнулся впервые.
Ранее плотно занимался мат. моделированием различных систем (в ANSYS), в том числе и систем управления (Matlab).
Про подобную связку программ уже думал и собираюсь ее реализовать.
Какой сложности можно описать модель объекта управления в Step7.
Объектом является барабанный котел на твердом топливе.
Подскажите пожалуйста где можно найти документацию по данному вопросу (поиски в Googlе пока ничего продуктивного не дали).
Спасибо.

Post by **CoMod** » Tue Feb 23, 2010 10:45 am

lumen_xp wrote:На Step7 с такой задачей столкнулся впервые. Ранее плотно занимался мат. моделированием различных систем (в ANSYS), в том числе и систем управления (Matlab).
Про подобную связку программ уже дума и собираюсь ее реализовать.
Какой сложности можно описать модель объекта управления в Step7. Объектом является барабанный котел на твердом топливе. Подскажите пожалуйста где можно найти документацию по донному вопросу (поиски в Googlе пока ничего продуктивного не дали).

Моделирование и алгоритм управления котлом это разные вещи.
В Step7 ты можешь реализовать любой алгоритм управления согласно физической модели.
Для термодинамических установок обычно применяют Пропорционально-интегрально-дифференциальные (ПИД/PID) регуляторы

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Tue Feb 23, 2010 10:54 am

Опишу более подробно ситуацию.
Имеется алгоритм, написанный на Step7, имеется модель тепломеханического объекта со всеми необходимыми значениями характеристик объекта (постоянные времени, коэффициенты).
Цель моделирования - оптимизация настроек регулятора (возможно изменение структуры АСУ).
Как осуществить взаимодействие системы АЛГОРИТМ-ОБЪЕКТ в Step7.
Как мне кажется использование Step7 наименее трудозатратный способ, т.к. при использовании других систем придется снова создавать алгоритм управления.
PS: Что такое ПИД-регулятор и зачем он нужен я знаю.

Marrenoloth · Post by **Marrenoloth** » Tue Feb 23, 2010 11:26 am

Сам занимался похожей темой на дипломе.
Контроллеры S7 в принципе не предназначены для таких целей, как моделирование объектов. Единственный вариант - использовать какого-нибудь из 400й серии. Потом обратного Лапласа к модели, перевод к дискретной форме (ну, ты в курсе) и все это в контроллер. НО! 1) Необходимо писать программу модели объекта, визуализацию к ней и архивирование, чтобы потом статистику получить (а тут именно она как финал моделирования нужна). 2) Придется переделывать программу управления, чтобы она не за I/Q цеплялась, а за M или DB память.
Вариант использовать всякие матлабы - тоже жизнеспособен. Но тут саму АСУ надо моделировать.
В общем смотри, что проще пересадить в другую систему, объект или алгоритм управления. Я все-таки к матлабу склоняюсь - от управления тебе надо только несколько ПИДов пересадить, а в контроллер пихать объект - геморно шибко...
Говорят, есть еще какой-то шлюз Profibus/Matlab как-раз для таких целей, но сведений мало и я его не видел. Если найдете, было бы интересно посмотреть.

P.S. Вариант с PLCSIM и текстовыми файлами не прокатит - тут этот файл должен был бы динамически меняться, что невозможно...

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Tue Feb 23, 2010 12:07 pm

Из опыта работы с другими ПТК знаю что обычно имеется некий объект под названием "Модель".
Данная модель цепляется в середе разработки к контроллеру. В контроллере пишется алгоритм управления, в модели описывается мат.модель объекта управления. Далее вся эта система "не отходя от кассы" проигрывается на обычном ПК с выводом всех необходимых данных.
Я не так давно работаю со Step7 и по своей неопытности не знаю есть ли возможность реализации подобной системы.
В Бергере не нашел.

Теперь по поводу регуляторов. Алгоритм значительно сложнее чем просто использование ПИД-регулятора, ибо это вам не муфельная печь с поддержанием температуры. В матлабе тоже придется потрудиться.

Интересная идея про мост к Матлаб. Надо будет поискать. Спасибо.

Marrenoloth · Post by **Marrenoloth** » Tue Feb 23, 2010 1:05 pm

Теперь по поводу регуляторов. Алгоритм значительно сложнее чем просто использование ПИД-регулятора, ибо это вам не муфельная печь с поддержанием температуры. В матлабе тоже придется потрудиться.

S7 не является программно-техническим комплексом в том понимании,с которым ты общался. Тут отдельно програмная часть (всякие WinCC, Flexible и пр. визуализации) и чисто техническая (сами контроллеры). Так, чтобы полпрограммы в компе, полпрограммы в контроллере - низя! А сам контроллер не асйс какое место для блока "Модель".
Нащел вот что:
http://plctalk.net/qanda/showthread.php ... hlight=OPC
ieeexplore.ieee.org
Все-равно через OPC и все-равно пересаживать алгоритм управления с входов/выходов в DB и M память.
Все-таки я думаю, что проще все в Matlab сунуть. А так - тебе везде ceкс обеспечен!

dmitry_79 · Post by **dmitry_79** » Tue Feb 23, 2010 1:08 pm

Можно математическую модель обьекта описать скриптами в WinCC. WinCC будет визуализировать данные и имитрировать (возвращать) значения параметров объекта...

Я думаю возможностей VB достаточно чтобы описать математически модель объекта...

Не самый лучший, но вариант - не надо думать о сопряжении модели и PLC: все в симуляторах...

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Tue Feb 23, 2010 1:17 pm

Спасибо за ответы!
Приступлю к проработке вариантов. По результатам отпишусь.

CHANt · Post by **CHANt** » Tue Feb 23, 2010 5:03 pm

dmitry_79 wrote:Можно математическую модель обьекта описать скриптами в WinCC. WinCC будет визуализировать данные и имитрировать (возвращать) значения параметров объекта...

Я думаю возможностей VB достаточно чтобы описать математически модель объекта...

Не самый лучший, но вариант - не надо думать о сопряжении модели и PLC: все в симуляторах...

Ни в коем случае не стоит реализовывать в скриптовых движках WinCC... Если только отдельной библиотекой прикрутить. Делал десяток полиномов четвертой степени (считал энтальпии теплоносителя) минуты три занимал расчет в WinCC (!), так как отработка скриптов идет последовательно...Кисло все это и долго, разве так модель должна работать?
На контроллере CPU 313C весь этот расчет не более 17мс занимал.

lumen_xp wrote: Интересная идея про мост к Матлаб. Надо будет поискать. Спасибо.

LabView как вариант посмотрите, самое оно. И ОРС-сервер есть http://rutracker.org/forum/viewtopic.php?t=2182310

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Wed Feb 24, 2010 4:18 am

LabView вещь конечно мощная (имеется полная официальная версия). Мне очень понравилась возможностями. Единственное что раздражала излишняя визуализация. Можно попробовать.
Вывод напрашивается только один - придется стыковать контроллер (или просто алгоритм) и модель (на PC).

CHANt · Post by **CHANt** » Wed Feb 24, 2010 4:46 am

lumen_xp wrote:Вывод напрашивается только один - придется стыковать контроллер (или просто алгоритм) и модель (на PC).

Есть и у Сименса решение для подобных задач - WinAC http://www.automation-drives.ru/as/prod ... ed/win_ac/
В этом пакете можно задействовать софтовый контроллер - он в оперативке работает и есть возможность накапливать большие объемы данных. Ну или, там и тулкиты идут - т.е. возможно посмотреть в сторону обмена между Вашим приложением, созданным в C/C++ и WinAC.

dmitry_79 · Post by **dmitry_79** » Wed Feb 24, 2010 7:54 am

CHANt wrote: Ни в коем случае не стоит реализовывать в скриптовых движках WinCC... Если только отдельной библиотекой прикрутить. Делал десяток полиномов четвертой степени (считал энтальпии теплоносителя) минуты три занимал расчет в WinCC (!), так как отработка скриптов идет последовательно...Кисло все это и долго, разве так модель должна работать?

Что в WinCC flexible скрипты выполняются ужасно медленно - это всем известный факт... Но в WinCC v7 говорят, (сам не пробовал) это исправлено... Или я ошибаюсь?

CHANt · Post by **CHANt** » Wed Feb 24, 2010 8:58 am

Барабанный котел - уровень в барабане, температура свежего пара за котлом, поддержание факела в топке, давление в системе смазки мельниц, дымососы, дутьевые вентиляторы, регенеративные воздухоподогреватели, вентиляторы первичного воздуха, мельничные вентиляторы, ит.д. Да еще небось и дубль-блок. Процессы быстрые...Какие тут скрипты...

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Wed Feb 24, 2010 1:34 pm

Ну конечно не дубльблок, а поперечные связи, но проблем с вычислениями хватит. Полиномы значительно выше 3-ей степени используются при описании. Да и динамика процесса приличная.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Thu Feb 25, 2010 5:51 pm

После предварительной оценки решил проработать вариант использования WinAC совместно с Matlab.
Т.е. алгоритм управления загрузить в WinAC и привязать к его выходам модель котла в Matlab.
Не совсем уверен в возможности такой связки, но стоит попробовать.

Имеет ли право на жизнь такое решение?

Marrenoloth · Post by **Marrenoloth** » Thu Feb 25, 2010 6:20 pm

Имеет, конечно. Грабли: Придется, скорее всего все обращения к входам/выходам перепривязывать к внутренней памяти - напрямую к ним, OPC не привяжется. Скорее всего будут проблемы с настройкой коннекшона WinAC и OPC.

Post by **CoMod** » Thu Feb 25, 2010 6:41 pm

Marrenoloth wrote:Имеет, конечно. Грабли: Придется, скорее всего все обращения к входам/выходам перепривязывать к внутренней памяти - напрямую к ним, OPC не привяжется.

Так как реальных входов/выходов не будет, то надо для имитации всё делать через меркеры М - обзываешь их в таблице символов M10.0 Port_10_0 для удобства.

Marrenoloth wrote:Скорее всего будут проблемы с настройкой коннекшона WinAC и OPC.

У WinAC ещё и ODK имеется

WinAC ODK v4.2 (Open Development Kit) позволяет включать коды C/C++ в программу управления SIMATIC WinAC Software PLC, а также обеспечивать доступ к внешним аппаратным и программным компонентам.
Это позволяет программе управления использовать все ресурсы и функции операционной системы компьютера.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Fri Feb 26, 2010 4:42 am

Господа, а если использовать реальный контроллер. Такой вариант оказался предпочтительней. Т.е. взять 414 железку без модулей ввода и загрузить в нее алгоритм, WinAC использовать как шлюз между железкой и Matlab.
Теперь вопросы: 1) Какой из вариантов более походит на Реал тайм - а)Железка -> WinAC -> Matlab
б)Железка -> OPC -> Matlab
2) Не совсем понимаю почему нельзя привязаться к входам и выходам напрямую через OPC?

Post by **CoMod** » Fri Feb 26, 2010 5:05 am

lumen_xp wrote:Господа, а если использовать реальный контроллер. Такой вариант оказался предпочтительней. Т.е. взять 414 железку без модулей ввода и загрузить в нее алгоритм, WinAC использовать как шлюз между железкой и Matlab.
Теперь вопросы: 1) Какой из вариантов более походит на Реал тайм - а)Железка -> WinAC -> Matlab
б)Железка -> OPC -> Matlab
2) Не совсем понимаю почему нельзя привязаться к входам и выходам напрямую через OPC?

У тебя есть реальные входы/выходы, датчики, подключенные к реальным физическим устройствам и к котлу ?
Тебе разрешают проводить опасные эксперименты прямо на котле ?
Если всё это есть, то используй WinAC и подключи к этому компу сеть реальной периферии.

Если ты хочешь всё просимулировать на компе, то у тебя 2 варианта:
1. Использовать PLCSIM и его ActiveX/S7ProSim V5.4 COM Object C:\Program Files\Siemens\Plcsim\s7wsi\s7wspscb.chm для связи с несименовскими программами на компе.
http://www.automation-drives.ru/forum/v ... hp?t=11339

При этом ты можешь использовать в программе адресацию портов в/в (i,ib,iw,pib,....).

2.Использовать WinAC и его ActiveX/ODK для связи с несименовскими программами на компе.
При этом ты не можешь использовать в программе адресацию портов в/в (i,ib,iw,pib,....), так как их реальное отсутствие вызовет системную ошибку в WinAC.
В этом варианте в программе надо использовать только меркеры памяти.

Смысл использовать связку "б)Железка -> OPC -> Matlab" без наличия реального в/в ?

CHANt · Post by **CHANt** » Fri Feb 26, 2010 5:50 am

lumen_xp wrote:Господа, а если использовать реальный контроллер. Такой вариант оказался предпочтительней. Т.е. взять 414 железку без модулей ввода и загрузить в нее алгоритм, WinAC использовать как шлюз между железкой и Matlab.
Теперь вопросы: 1) Какой из вариантов более походит на Реал тайм - а)Железка -> WinAC -> Matlab
б)Железка -> OPC -> Matlab
2) Не совсем понимаю почему нельзя привязаться к входам и выходам напрямую через OPC?

я за вариант 1)

г) Matlab-> WinAC либо лабвью (в компе установить платы ввода/вывода) и физическими линиями на Железку
В таком варианте и будет реальная отладка, со всеми обработками входных и выходных сигналов, управляющих воздействий. А иначе, какая это проверка - с тем же успехом алгоритмы АСУ с моделью прокрутите в Matlabe и просто закодируйте их в СТЕП7.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Fri Feb 26, 2010 7:51 am

Ну разумеется никто не даст подключиться к реальному объекту, да и никто так не делает.
Я предлагаю вариант когда алгоритм выполняется на реальном контроллере, но все входы и выходы пересылаются в модель, сделанную в Matlabe. В данном случае решается 2 задачи: отладка алгоритма и оценка вычислительной мощности котроллера.
Вариант с платами ввода вывода в PC ну ужасно заманчивый и красивый, вот только нет возможности осуществить. Есть только одна старая железка NI подключаемая через LPT.

CHANt · Post by **CHANt** » Fri Feb 26, 2010 9:07 am

lumen_xp wrote:В данном случае решается 2 задачи: отладка алгоритма и оценка вычислительной мощности котроллера.

На заводские испытания, на площадке разработчика не тянет. Исходите тогда из бюджета.

lumen_xp wrote: Вариант с платами ввода вывода в PC ну ужасно заманчивый и красивый, вот только нет возможности осуществить. Есть только одна старая железка NI подключаемая через LPT.

Конечно заманчивый, туда еще модель турбины и тренажер оперативного персонала готовый, и... готовый продукт. И Вам для работы как стенд, и если что, продать можно как тренажер.

Post by **CoMod** » Fri Feb 26, 2010 9:33 am

CHANt wrote:Конечно заманчивый, туда еще модель турбины и тренажер оперативного персонала готовый, и... готовый продукт. И Вам для работы как стенд, и если что, продать можно как тренажер.

Чайник электрический в качестве котла

Я для механики на стенде использую старые CD-ROM с питанием их движка от 1 Вольта - чтобы каретка медленно ездила.
Водят народ - всем нравится.

CHANt · Post by **CHANt** » Fri Feb 26, 2010 10:31 am

CoMod wrote:Чайник электрический в качестве котла

Я для механики на стенде использую старые CD-ROM с питанием их движка от 1 Вольта - чтобы каретка медленно ездила.
Водят народ - всем нравится.

Не, тут без стеба, были такие требования по наличию тренажеров энергоустановок.

Marrenoloth · Post by **Marrenoloth** » Fri Feb 26, 2010 6:32 pm

Господа! А не кажется ли вам, что человек ушел от темы? Изначальная задача - изучение поведения алгоритма. Сейчас она сведется к настройке всяких связей и соединений. Я думаю, топикстартеру надо плюнуть на сименс и моделировать нормально все в матлабе.

Post by **CoMod** » Fri Feb 26, 2010 6:49 pm

CHANt wrote:
CoMod wrote:Чайник электрический в качестве котла

Я для механики на стенде использую старые CD-ROM с питанием их движка от 1 Вольта - чтобы каретка медленно ездила.
Водят народ - всем нравится.
Не, тут без стеба, были такие требования по наличию тренажеров энергоустановок.

Так и я без стёба.
Когда вживую показываешь на стендах, то у Заказчика исчезают все сомнения.

Главное, чтобы во время демонстрации аварии не произошло из-за уменьшенного залипшего контакта.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Sat Feb 27, 2010 4:28 am

От темы я далеко не уходил.
Начальство определилось со своим видением картины проверки алгоритма.
Т.е. необходимо использовать контроллер как носитель алгоритма, а модель объекта выполнить на PC.
В общем то задача практически не изменилась с первых постов, просто появилось реальное железо у которого будет тестироваться и алгоритм и возможность его выполнения.
Потом именно этот контроллер, взаимодействовавший с виртуальной моделью, будет работать на реальном котле.

CHANt · Post by **CHANt** » Sat Feb 27, 2010 6:17 am

Marrenoloth wrote:Господа! А не кажется ли вам, что человек ушел от темы? Изначальная задача - изучение поведения алгоритма. Сейчас она сведется к настройке всяких связей и соединений. Я думаю, топикстартеру надо плюнуть на сименс и моделировать нормально все в матлабе.

Все верно. Обратил внимание лишь на то, что имеет смысл реализовывать задачу с учетом норм принятых в тепло- и электроэнергетике.
В соответствии с РД 153-34.1-35.127-2002 гл. 8 "Требования к приемке ПТК" необходимо производить предпоставочные заводские испытания. И желательно на "полномасштабном полигоне" (цитата из РД). В соответствии с ПТЭ электростанций и сетей РФ п.п. 1.6. "Объекты для подготовки персонала должны быть оборудованы полигонами, учебными классами, мастерскими, лабораториями, оснащены техническими средствами обучения и тренажа, укомплектованы кадрами и иметь возможность привлекать к преподаванию высококвалифицированных специалистов."
Т.е. реализация моделирования отдельным ПТК будет востребована.

CoMod wrote: Когда вживую показываешь на стендах, то у Заказчика исчезают все сомнения.
Главное, чтобы во время демонстрации аварии не произошло из-за уменьшенного залипшего контакта.

Это показуха!!! Без нее в нашей стране обойтись не могут

Сам не раз учавствовал в подобном. Последний раз ГТУ вводили в строй. На ней работал только модуль воздушного запуска - холодная прокрутка турбины. Больше ничего готово не было и не работало. А сроки закончились. Запустили модуль, сжатый воздух закрутил ротор газотурбинного двигателя, погрохотало - комиссию уведомили, что опасно стоять возле турбины. Все дружно пошли на щит. Посмотрели на разноцветные мнемосхемки, торжественно нажали на кнопку включения в сеть

- на щитовом приборе и мнемосхемах загорелось 8,0 МВт (Мог нарисовать и гигаватты). Толкнули речь и пошли на фуршет, а мы быстрей авиационные двигатели воздушного запуска выключать, не могли они долго работать... А ну их…
А тренажеры выглядят так http://www.testenergo.ru/proj1.htm#full - и без всяких там демонстрационных стендов с разрезами ит.п. фуфло это

Marrenoloth · Post by **Marrenoloth** » Sat Feb 27, 2010 9:55 am

Господа, прошу прощения! Каждый додумывает неизвестное в меру испорченности - я искренне полагал, что это дипломный проект (8

С учетом ГОСТов и задач - реальные полномасштабные испытания на боевом железе - самое оно! Думаю, что надо в 2 этапа:
1) Все входа/выхода PLC пересаживаются в программе из I/O в DB.
2) Настройка связи PLC <> OPC.
3) Настройка связи Matlab <> OPC.
4) Моделирование алгоритма в Матлабе и т.д.

Scowl · Post by **Scowl** » Mon Mar 01, 2010 2:38 pm

Когда будешь создавать проект не забывай, что OPC работает асинхронно циклу контроллера. Решается эта проблема просто: опрос контроллером "входных тегов" (или как ты их там назовешь) в начале цикла с записью в определенную тобой область (M или DB) и запись контроллером "выходов" в конце цикла контроллера.

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Tue Mar 02, 2010 5:59 am

Нашел материал одной конференции. Там стыкуют Matlab с Simatc-ом через COM объекты. http://depositfiles.com/files/pg4edjmaz

lumen_xp · Post by **lumen_xp** » Sun Apr 04, 2010 1:36 pm

Нашел ужасно инетерсную штуку под названием Virtual Automation Suite http://sse.xtreemhost.com/cms/index.php
в составе которого есть RTsync Blockset V1.0, PLCSIM Blockset Free V4.0, SimPanel Free V3.4, PLCSIM OPC Server Free V1.3. Отлично подключает к Matlab PLCSIM, но вот беда ограничени адресов в свободнораспространяемой версии 32 бита. Это получается либо 4 аналоговых величины или 32 дискретных.

Не понятно где взять полную версию, но штука привлекательная.

Yuriy10 · Post by **Yuriy10** » Sat May 22, 2010 4:48 pm

Если тема ещё актуальна, то я могу проконсультировать немного.. Я занимался ( и занимаюсь) созданием системы проектирования, в состав которой входят АРМ-ы тестеров PLC и SCADA. Так вот эти АРМы плотно работают с WinAC (RTX или LC, не важно). Удалось полностью эмулировать работу парового котла - оказалось не так уж и сложно. От MatLaba отказался - плохоуправляемый и тяжело работает в реальном времени. Эмуляция (то биш, алгоритмы объектов управления) пишутся на С# внутри системы на основе примитивов (ну, там, интегратор, дифференциатор.. ). Интересно?

art123 · Post by **art123** » Wed May 26, 2010 7:15 am

Еще есть продукт от сименса - SIMIT тоже предназначен для моделирования, там даже вроде какая то библиотека функций есть для этого, не занаю правда насколько универсальны используемые функции и можно ли самому создавать их.. было бы интерессно узнать. Можно по подключаться по MPI, PROFIBUS используя дополнительную карту в компе, можно по OPC.. Если кто пробовал отпишитесь интересно узнать насколько продвинут продукт.

dmitry_79 · Post by **dmitry_79** » Thu May 27, 2010 2:44 pm

Yuriy10 wrote:...Интересно?

Интересно. Но опыта в написании кода на С# нет....
Вот если бы на DELPHI ...

Yuriy10 · Post by **Yuriy10** » Thu May 27, 2010 8:24 pm

Писать на С# почти не приходится, т.к. большая часть рутинного кода герерится автоматически, а моделирование ведётся с помощью готовых примитивов (интегратор, дифференциатор, фильтры 1 и ввторого порядка..).