МОДЕЛЮВАННЯ АВТОМАТИЗОВАНОЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ БЕЗ ЗВОРОТНИХ ЗВ’ЯЗКІВ ЗАСОБАМИ CODESYS

Анотація

У роботі розглянуто питання моделювання систем керування (СК) без зворотного зв’язку (OLCS) із застосуванням середовища CoDeSys та програмованих логічних контролерів (PLC). СК забезпечує керування технологічними параметрами, такими як рівень речовини, швидкість, температура чи положення виконавчих елементів. Проаналізовано OLCS-системи як початковий етап формування знань про структуру, динаміку та стабільність СК, порівнюючи їх із замкнутими системами зі зворотним зв’язком (CLCS). Методологія моделювання базується на графічних SFC-схемах та ST-кодах стандарту IEC 61131-3, що дозволяють описати послідовність операцій та фізичні процеси в віртуальному об’єкті керування (ОК). Для демонстрації запропоновано приклад технологічного ОК – процес виготовлення суміші із використанням клапанів, насосу, мішалки та ємностей. Алгоритм керування включає послідовне завантаження компонентів, перемішування та перекачування суміші за часовими таймерами без сенсорів. Модель фізичних процесів в ОК враховує закон Торрічеллі та рівняння Бернуллі для опису витікання рідини через клапани та отвори. Розроблено функціональний блок моделі ОК, що відокремлює алгоритм керування від фізичної моделі ОК. Синхронізація таймерів та тривалість циклу PLC визначають точність виконання технологічних операцій. Результати моделювання демонструють можливість аналізу часових характеристик процесу, перевірки логіки керування, оцінки впливу відмов обладнання та оптимізації енергоспоживання без необхідності у фізичних промислових системах. Модель дозволяє інтеграцію з HMI та SCADA, віртуальне навчання операторів та розробку безпечних стратегій керування. Запропонований підхід сприяє розвитку автоматизованих промислових процесів, підвищенню надійності та ефективності виробництва, відповідає тенденціям цифровізації та індустрії 4.0 і є актуальним для дистанційного навчання та підготовки фахівців у сфері промислової автоматизації.