PidCtrlValveUnit — регулирование аналоговым клапаном

PidCtrlValveUnit поддерживает температуру, давление или другую величину, меняя положение клапана. Узел получает измерение от Sensor, сравнивает его с уставкой и выдаёт аналоговое задание приводу. Оператор может перейти на ручное положение.

Выбирайте этот узел для привода с числовым заданием. Для клапана с дискретными командами «открыть/закрыть» используйте PiddValveUnit. Если положение уже рассчитано в программе, достаточно CtrlValveUnit.

Как устроен узел

PidCtrlValveUnit: Все части внутри рамки уже входят в узел. Общие сигналы подключите через Parent. Сброс аварий и наработки выполняйте только через встроенный CascadeUnit. Sensor добавляется отдельно; укажите его ID в SensId. — В рамке — состав компонента, снаружи — подключения проекта. Нажмите на схему, чтобы открыть её крупнее.

Все части внутри рамки уже входят в узел. Общие сигналы подключите через Parent. Сброс аварий и наработки выполняйте только через встроенный CascadeUnit. Sensor добавляется отдельно; укажите его ID в SensId.

Первое подключение

Заполняйте пример в таблице «Параметры» (Params) добавленного компонента. Как добавить компонент и где искать настройки.

Перед генерацией выберите вариант работы с MetaLab: добавить готовые сценарии или пока отключить их создание.

Клапан V101 подаёт горячую воду; его открытие повышает температуру. Нужно поддерживать 60 °C по датчику TE101. Sensor TE101 уже должен быть добавлен и настроен в градусах Цельсия.

1. Подключите клапан и датчик

Параметр	Значение для примера
`Id`	`V101`
`Comment`	`Клапан регулирования температуры`
`Parent`	`CabinetController_Inst`
`StartCmd`	`bHeatingDemand`
`SensId`	`TE101`
`OutRaw`	`qV101Position`
`OutRawMin`	`0.0`
`OutRawMax`	`27648.0`

bHeatingDemand — команда «нагрев нужен», qV101Position — аналоговый выход вашего проекта. Границы 0–27648 замените шкалой своего модуля. Для простого дистанционного управления оставьте CtrlValveLocal = false, CtrlValveRemote = true.

Неиспользуемые обычные каналы аварий и предупреждений отключите пустыми ID. Канал 8 ошибки датчика оставьте: измерение и ошибка TE101 подключаются по SensId автоматически.

2. Задайте уставку и пределы

Настройка	Значение для примера
`Conf.V101_PID_fSP`	`60.0`
`Conf.V101_PID_fDB`	`2.0`
`Conf.V101_PID_fYMin` / `Conf.V101_PID_fYMax`	`0.0` / `100.0`
`Conf.V101_PID_fYLoLimit` / `Conf.V101_PID_fYHiLimit`	`0.0` / `100.0`
`Conf.V101_PID_fOffValue`	`0.0`
`Conf.V101_PID_fSR`	`3.0`

При положительном Kp регулятор увеличивает открытие, если температура ниже уставки. Коэффициенты Kp, Ti и Td подбираются для конкретного объекта; начальные значения шаблона не являются готовой настройкой отопления. Порядок настройки и примеры приведены в PID.

3. Как это будет работать

При включённом bHeatingDemand регулятор меняет положение клапана, приближая температуру к 60 °C. Внутри зоны 59–61 °C он перестаёт добавлять изменение к текущему положению. Положение может остаться промежуточным — клапан не обязан закрываться при достижении уставки.

При отключении нагрева в автоматическом режиме выдаётся fOffValue. В примере это закрытое положение.

Ручной режим и аварии

В ручном режиме оператор задаёт положение через View.V101_PID_Inst_inout_fYManual. Оно ограничивается диапазоном fYMin–fYMax. Режим PID автоматически следует за режимом клапана; отдельный переключатель PID не нужен.

Экстренный останов, отсутствие питания или зафиксированная внешняя авария принудительно выбирают fOffValue перед аналоговым выходом. Это действует и в ручном режиме. В примере клапан закрывается. Для другого привода проверьте, какое значение соответствует его закрытию.

Ошибка TE101 проходит через аварийный канал 8. В автоматическом режиме она останавливает регулирование и фиксирует аварию клапана. После исправления датчика нужен сброс всего узла. Переход в ручной режим сам записанную аварию не снимает.

Что задаётся совместно, а что отдельно

У нескольких клапанов может быть общий набор PID, включая уставку и пределы, через PIDConf. Настройки выходного модуля выбираются отдельно через OutConf. Режим, ручное положение, аварии и наработка каждого клапана остаются собственными.

Состав узла

Эти части уже соединены внутри компонента; добавлять их повторно не нужно.

Экземпляр для примера	Описание части	Для чего нужен
`V101_Flts_SgnlsFltr_Inst`	SignalsFilter	Обрабатывает аварийные причины.
`V101_Wrns_SgnlsFltr_Inst`	SignalsFilter	Обрабатывает предупреждения.
`V101_CascadeUnit_Inst`	CascadeUnit	Связывает механизм с группой и передаёт сбросы.
`V101_CtrlValve_Inst`	ControlValve	Обрабатывает режим, включение и аварию клапана.
`V101_PID_Inst`	PID	Рассчитывает числовое задание по измерению.

Аварии и предупреждения

Узел может обработать до восьми аварий и до восьми предупреждений. Для каждой причины есть свой канал. Аварии передаются в управление механизмом; предупреждения только сообщают о состоянии и сами его не останавливают.

Для каждого нужного канала укажите обозначение, понятное название и сигнал неисправности. Выберите, когда проверять сигнал и нужен ли сброс оператором. TRUE на входе означает неисправность; если контакт работает наоборот, используйте NOT. У ненужных каналов оставьте ID пустым. Если первый канал тоже не нужен, удалите его заготовки _ID_ и _DI_.

Поля канала	Что указать
`FltIdN`, `WrnIdN`	ID причины: например, `VFD_FAULT` или `SERVICE`
`FltCommentN`, `WrnCommentN`	Понятное название причины
`FltInN`, `WrnInN`	Сигнал причины: TRUE — авария или предупреждение присутствует
`FltEnableN`, `WrnEnableN`	Когда проверять канал; для постоянного контроля — `true`
`FltAutoResetN`, `WrnAutoResetN`	`false` — сохранить до сброса; `true` — снять после исчезновения причины

N — номер от 1 до 8. У обычного первого аварийного канала начальные значения: _ID_, авария, _DI_, true, false. У первого предупредительного: _ID_, предупреждение, _DI_, true, true. Остальные обычные каналы пустые; при добавлении заполните все пять полей.

Канал 8 — ошибка датчика регулирования

Восьмой аварийный канал уже выделен для ошибки Sensor, указанного в SensId. Оставьте его для этой задачи: от него также зависит работа регулятора. Для остальных аварий используйте места 1–7.

Параметр	По умолчанию	Назначение
`FltId8`	`REG_SENSOR_ERROR`	ID ошибки датчика. Пустой ID отключает этот канал.
`FltComment8`	`Ошибка датчика регулирования`	Название ошибки.
`FltIn8`	Пусто	Пусто — автоматически взять SensId_Sensor_Inst.out_bError. Можно указать другой сигнал ошибки.
`FltEnable8`	Пусто	Пусто — проверять в автоматическом режиме механизма. Можно задать другое условие.
`FltAutoReset8`	`false`	По умолчанию ошибка сохраняется до сброса.

Переход в ручной режим запрещает новое срабатывание этого канала при стандартном разрешении. Уже записанную аварию он не снимает: нужен сброс.

Задержка, шунт и сброс

Задержка отсекает кратковременный сигнал. Шунт исключает отдельный канал из проверки и сразу снимает его срабатывание. Сам механизм при этом может сохранять свою аварию до сброса.

При AutoReset = false сообщение остаётся после исчезновения неисправности. Оператор должен выполнить сброс. Он сработает, когда неисправность устранена или проверка канала запрещена. Одного снятия разрешения проверки для очистки такого сообщения недостаточно.

Сброс аварий выполняйте только через встроенный CascadeUnit: команда передаётся и фильтрам, и механизму. Через него же выполняется сброс наработки всего узла.

Например, для Id = V101, FltId1 = VFD_FAULT и WrnId1 = SERVICE создаются:

Настройка	Тип	Начальное значение	Назначение
`Conf.V101_Flts_SgnlsFltr_VFD_FAULT_diDelay`	`DINT`	`0`	Задержка срабатывания, с
`Conf.V101_Flts_SgnlsFltr_VFD_FAULT_bBypass`	`BOOL`	`false`	TRUE — шунт канала
`Conf.V101_Wrns_SgnlsFltr_SERVICE_diDelay`	`DINT`	`0`	Задержка срабатывания, с
`Conf.V101_Wrns_SgnlsFltr_SERVICE_bBypass`	`BOOL`	`false`	TRUE — шунт канала

У всех объявленных каналов создаётся такая пара настроек. В имени Conf используется ID причины, а в имени результата — номер места: например, V101_Flts_SgnlsFltr_Inst.out_Signal1_bQ. Один выход фильтра можно использовать в нескольких компонентах. Подробности — в SignalsFilter.

Индивидуальные и общие настройки

Чтобы у механизма были свои настройки, оставьте поля выбора общего набора пустыми. Если нескольким механизмам нужны одинаковые настройки, укажите в этих полях одно имя, например Common. Изменение общей настройки будет действовать на каждый из них. В таблице показано, какие настройки можно объединить.

Поле Params	Раздел	Пример при пустом поле	Пример при значении Common
`PIDConf`	PID	`Conf.V101_PID_fSP`	`Conf.Common_PID_fSP`
`OutConf`	OUT	`Conf.V101_OUT_fRawMin`	`Conf.Common_OUT_fRawMin`

Настройки каналов аварий и предупреждений, ручные команды и состояния также остаются у каждого узла свои.

Параметры компонента — Params

Поля аварийных и предупредительных каналов приведены в разделе «Аварии и предупреждения».

Параметр	По умолчанию	Назначение
`Id`	`_ID_`	ID узла. По нему создаются имена его состояний, команд и индивидуальных настроек.
`Comment`	`Комментарий`	Название конкретного насоса, клапана или группы.
`Parent`	`CabinetController_Inst`	Компонент общего управления шкафом. Передаёт питание, экстренный останов и сбросы.
`StartCmd`	`false`	Команда автоматической работы узла: TRUE — работать, FALSE — остановить. Смысл для данного узла показан в примере выше.
`$CasUnit`	`Элемент каскада`	Название раздела параметров; также используется в комментариях.
`Power`	`0.0`	Мощность или частота для каскада. Если контроль нагрузки не нужен, оставьте 0.0.
`$CtrlValve`	`Регулирующий клапан`	Название раздела параметров; также используется в комментариях.
`CtrlValveLocal`	`false`	Признак местного управления аналоговым приводом.
`CtrlValveRemote`	`true`	Разрешение дистанционного управления аналоговым приводом.
`$PID`	`Регулятор`	Название раздела параметров; также используется в комментариях.
`PIDConf`	Пусто	ID набора настроек этого раздела. Пусто — использовать Id узла; одинаковый ID — общие настройки.
`PIDConfComment`	Пусто	Название набора настроек. При пустом поле используется название узла и, где предусмотрено, раздела.
`SensId`	`_ID_`	ID компонента Sensor. Его измерение используется регулятором, а ошибка — аварийным каналом 8.
`$Out`	`Аналоговый выход`	Название раздела параметров; также используется в комментариях.
`OutConf`	Пусто	ID набора настроек этого раздела. Пусто — использовать Id узла; одинаковый ID — общие настройки.
`OutConfComment`	Пусто	Название набора настроек. При пустом поле используется название узла и, где предусмотрено, раздела.
`OutRaw`	`_AO_`	Переменная аналогового выхода, куда записывается задание после пересчёта шкалы.
`OutRawMin`	`ADC_4_IN_0_20`	Начальное значение нижней границы шкалы аналогового выхода. Задайте по настройке модуля.
`OutRawMax`	`ADC_MAX_VALUE`	Начальное значение верхней границы шкалы аналогового выхода. Задайте по настройке модуля.
`$Flts`	`Аварии`	Название раздела параметров; также используется в комментариях.
`FltComment`	`аварии`	Общее название группы аварий в комментариях каналов.
`$Wrns`	`Предупреждения`	Название раздела параметров; также используется в комментариях.
`WrnComment`	`предупреждения`	Общее название группы предупреждений в комментариях каналов.

Настройки во время работы — Conf

Полные имена приведены для Id = V101 и пустых полей выбора общих настроек. В таблице указаны начальные значения. Для примера выше задайте значения из шагов подключения.

Настройка	Тип	Начальное значение	Единицы	Назначение
`Conf.V101_PID_fSP`	`REAL`	`0.0`	ед. измерения	Значение, которое нужно поддерживать.
`Conf.V101_PID_fDB`	`REAL`	`0.0`	ед. измерения	Полная ширина зоны около уставки, внутри которой регулятор не меняет задание.
`Conf.V101_PID_fSR`	`REAL`	`3.0`	с	Период расчёта, с; должен быть больше нуля.
`Conf.V101_PID_fKp`	`REAL`	`1.0`	—	Сила реакции регулятора на отклонение. Знак определяет направление регулирования.
`Conf.V101_PID_fTi`	`REAL`	`0.0`	с	Параметр усиления реакции на сохраняющееся отклонение. 0 отключает эту составляющую.
`Conf.V101_PID_fTd`	`REAL`	`0.0`	с	Реакция на изменение отклонения. 0 отключает эту составляющую.
`Conf.V101_PID_fYMin`	`REAL`	`0.0`	ед. задания	Нижняя граница задания; соответствует нижней границе аналогового выхода.
`Conf.V101_PID_fYMax`	`REAL`	`100.0`	ед. задания	Верхняя граница задания; соответствует верхней границе аналогового выхода.
`Conf.V101_PID_fYLoLimit`	`REAL`	`0.0`	ед. задания	Нижний предел задания при автоматическом регулировании.
`Conf.V101_PID_fYHiLimit`	`REAL`	`100.0`	ед. задания	Верхний предел задания при автоматическом регулировании.
`Conf.V101_PID_fOffValue`	`REAL`	`0.0`	ед. задания	Задание при отключённом автоматическом регулировании. Особенности ручного режима описаны выше.
`Conf.V101_OUT_fRawMin`	`REAL`	`ADC_4_IN_0_20`	raw	Значение выходного модуля для минимального задания.
`Conf.V101_OUT_fRawMax`	`REAL`	`ADC_MAX_VALUE`	raw	Значение выходного модуля для максимального задания.

Команды оператора — View

Тег	Тип	Действие
`View.V101_CascadeUnit_Inst_inout_bFaultReset`	`BOOL`	Сброс аварий всего узла, включая фильтры: установить TRUE.
`View.V101_CascadeUnit_Inst_inout_bWorktimeReset`	`BOOL`	Сброс наработки: установить TRUE; команда сбрасывается после обработки.
`View.V101_CtrlValve_Inst_inout_iRemoteMode`	`INT`	Выбор режима: 2 — ручной, 3 — автоматический.
`View.V101_CtrlValve_Inst_inout_bStart`	`BOOL`	Узел сам включает это поле при ручном режиме. Отдельная кнопка пуска не требуется.
`View.V101_PID_Inst_inout_bYManual`	`BOOL`	Заполняется узлом по режиму механизма; отдельно не переключать.
`View.V101_PID_Inst_inout_fYManual`	`REAL`	Задание оператора в единицах выхода: например, % или Гц.

Состояния и результаты для программы

Поле экземпляра	Тип	Назначение
`V101_CtrlValve_Inst.out_iMode`	`INT`	Режим: 0 — отключён, 1 — местный, 2 — ручной, 3 — автоматический.
`V101_CtrlValve_Inst.out_bEnableAutoControl`	`BOOL`	Механизм доступен для автоматического управления.
`V101_CtrlValve_Inst.out_bBlocked`	`BOOL`	Обычное управление заблокировано.
`V101_CtrlValve_Inst.out_bExternalFault`	`BOOL`	Зафиксированная авария механизма.
`V101_CtrlValve_Inst.out_diWorktime`	`DINT`	Наработка, ч.
`V101_CtrlValve_Inst.out_bState`	`BOOL`	Клапан включён.
`V101_CascadeUnit_Inst.out_bEnable`	`BOOL`	Узел доступен группе.
`V101_CascadeUnit_Inst.out_bState`	`BOOL`	Состояние работы, передаваемое группе; смысл описан выше.
`V101_Flts_SgnlsFltr_Inst.out_bQ`	`BOOL`	Есть хотя бы одна сработавшая аварийная причина.
`V101_Wrns_SgnlsFltr_Inst.out_bQ`	`BOOL`	Есть хотя бы одно предупреждение.
`V101_Flts_SgnlsFltr_Inst.out_Signal1_bQ`	`BOOL`	Результат аварийного канала 1; для других каналов Signal2 … Signal8.
`V101_Wrns_SgnlsFltr_Inst.out_Signal1_bQ`	`BOOL`	Результат предупредительного канала 1; для других каналов Signal2 … Signal8.
`V101_PID_Inst.out_fYS`	`REAL`	Итоговое задание PID в единицах выхода.
`V101_PID_Inst.out_fY`	`REAL`	Отдельный результат расчёта коррекции; для задания оборудованию используется out_fYS.

Перед генерацией

Если сейчас нужна только программа, откройте у этого компонента область «Экспорт MetaLab» и удалите заполненные строки в своём проекте. После этого можно генерировать без сценариев.

Если будете выполнять виртуальную наладку, оставьте экспорт и импортируйте в раздел MetaLab следующие компоненты из полного архива MetaKit:

Компонент MetaLab	Файл в архиве MetaKit
`PidCtrlValveUnit`	`MetaLab/Units Scenarios/PidCtrlValveUnit.yaml`

Один шаблон достаточно добавить один раз, даже если он нужен нескольким механизмам. Сохраните указанные имена: по ним MetaPlatform находит нужный сценарий. Сами значения для механизмов будут подставлены при генерации.

При заполненном экспорте отсутствие шаблона остановит генерацию. Этот шаг нужен для MetaCore, CODESYS 3.5 и Siemens TIA Portal; для CODESYS 2.3 сценарии MetaLab не создаются.