Промышленная резка бетона: rezkabetona.su
На главную  Энергопотребление 

Системы автоматизации и диспетчеризации

Г.Е. Аксенов,
Научно-технологический центр

 

энергосберегающих циклов

 

и установок ОИВТ РАН
Управляющие контроллеры

 

Большинство управляющих контроллеров, представленных на рынке АСУ ТП можно подразделить на две категории:
- программируемые логические контроллеры ПЛК
- специализированные логические контроллеры СЛК

 

К ПЛК относятся управляющие контроллеры, требующие разработки и загрузки программы управления технологическим циклом. ПЛК универсальны и принцип. возможность их применения в конкретной АСУ ТП определяется производительностью, объемом памяти и наличием необходимых периферийных устройств.

 

В отличие от ПЛК, СЛК являются законченными устройствами, предназначенными для реализации предопределенных функций и требующих лишь настройки на конкретный объект. Пример СЛК – регулятор температуры.

 

Программируемые логические контроллеры

 

Рынок АСУ ТП отличается разнообразием ПЛК разной архитектуры и производительности. Выбор конкретного ПЛК является многофакторной задачей и определяется как требованиями технологического цикла, так и стоимостью аппаратных, программных средств, наличием средств разработки и отладки, поддержкой сетевого взаимодействия.

 

В настоящее время широкое распространение получили IBM-PC совместимые ПЛК, выполненные, например в стандарте MicroPC фирмы Octagon System. Стандарт MicroPC предусматривает применение модулей размером 114x124 мм., объединенных пассивной соединительной платой с шиной ISA, устанавливаемой в монтажный каркас. ПЛК компонуется в монтажном каркасе из модуля центрального циклора, модулей ввода-вывода, источника питания.

 

Номенклатура модулей ввода-вывода в стандарте MicroPC достаточно обширна и позволяет работать с различными аналоговыми и цифровыми сигналами. Вместе с тем для измерения сопротивлений и коммутации мощной нагрузки (например для управления приводами КЗР и МЭО) требуется применение дополнительных модулей УСО.

 

Более подробную информацию можно получить на сайте фирмы Прософт http://www.prosoft.ru/

 

Одним из представителей ПЛК российского производства является промышленный контроллер Ultronic MegaPLC (Центромонтажавтоматика – АОЗТ ЦМА).

 

Ultronic MegaPLC обеспечивает измерение сигналов в виде напряжения и тока на выходах измерительных преобразователей (например, датчиков давления, влажности и т.п.), измерение сопротивлений резистивных датчиков положения и термометров сопротивлений всех типов, прием сигналов от дискретных датчиков и управление механизмами с аналоговыми или дискретными приводами.

 

Ultronic MegaPLC может использоваться как в автономном необслуживаемом режиме, так и в составе крупной АСУ ТП, объединенной локальной вычислительной сетью. В автономном режиме, для управления и контроля, контроллер снабжается пультом локального управления (дисплей и клавиатура).

 

Ниже представлены основные технические характеристики ПЛК Ultronic MegaPLC

 

Память программ 128 кбайт

 

Оперативная память данных 4 кбайт

 

Энергонезависимая память данных 4 кбайт

 

Часы реального времени/календарь на основе DS1202/DS1302

 

Сторожевой таймер

 

Локальная вычислительная сеть на базе интерфейса RS-485 с оптической развязкой

 

Среда распространения сигнала – витая пара

 

32 узла на один сегмент линии. м. сегментами должныбыть усилители/повторители сигнала · 255 узлов в сети

 

максимальная v 115200 бод

 

Пульт локального управления

 

ЖКИ дисплей 2 строки по 16/20символов

 

клавиатура (4 клавиши)

 

15 аналоговых входов

 

разрядность АЦП –10 бит

 

время преобразования 10 мкс

 

диапазон входных сигналов (0…2,5/0…1 В, 0…5/20mA

 

встроенный ист. тока для термометров сопротивления и резистивных датчиков положения

 

4 аналоговых выхода

 

разрядность ЦАП – 8 бит

 

диапазон выходных сигналов (0…1 В

 

32 дискретных входа типа “сухой контакт”. Питаются напряжением от 12В до 24В постоянного тока. Каналы имеют гальваническую развязку с контроллером и светодиодную индикацию состояния

 

24 дискретных выхода. Каналы имеют гальваническую развязку с контроллером и светодиодную индикацию состояния. К выходам твердотельных полупроводниковых реле может быть подключена нагрузка переменного или постоянного тока до 400В, 0.7А.

 

Универсальный порт расширения для подключения внешних модулей ввода/вывода

 

Встроенный программатор, подключаемый к параллельному порту персонального компьютера

 

Питание напряжением постоянного тока +(12…1 В

 

Габаритные размеры контроллера: 190x140x25 мм.

 

Вес не более 0.6 кг.

 

Конструктивно контроллер выполнен в виде печатной платы размером 180x135 мм., размещенной в корпусе и содержащей клеммы и разъемы для коммутации с датчиками, исполнительными устройствами, модулями расширения.

 

Для подключения к объекту Ultronic MegaPLC использует 5 портов ввода/вывода, причем к порту A могут подсоединяться модули расширения:

 

Порт A – ввод/вывод TTL сигналов или для подключения модулей дискретного ввода/вывода

 

Порт C – дискретный порт, до 24-х изолированных каналов вывода управляющих сигналов +/– 400В 0.7 А

 

Порт D – дискретный порт, до 32-х изолированных каналов ввода сигналов типа “сухой контакт”

 

Порт F – аналоговый порт, до 15-ти каналов для подключения источников аналоговых сигналов (напряжение, ток, сопротивление)

 

Порт AO – порт аналогового вывода, 4 канала 0-10В

 

Модули расширения подключаются к порту A десятипроводным кабелем RC-10 c разъемами RC-10.

 

Модули расширения:

 

DO-8 – модуль дискретного вывода, содержит восемь дискретных каналов с гальванической развязкой для управления мощной нагрузкой и может быть выполнен в одном из двух исполнений:

 

А). Два последовательно соединенных оптореле (5П19Б1) – нагрузка до 800В, 0.7A постоянного или переменного тока

 

Б). Одно оптореле (5П19Б1) последовательно со светодиодом – нагрузка до 400В, 0.7A постоянного или переменного тока

 

DO-12 – аналогичен DO-8, рассчитан на коммутацию 12 каналов и в обоих исполнениях имеет светодиодную индикацию

 

EDI-14 – содержит схему управления 14 дискретными каналами ввода с гальванической развязкой типа “сухой контакт”

 

EDIO-16/6 – содержит схему управления 16 дискретными каналами ввода с гальванической развязкой типа “сухой контакт” и 6 выходными дискретными каналами с гальванической развязкой для коммутации мощной нагрузки (в двух вариантах исполнения на 400 и 800В 0.7A)

 

Перечислим некоторые отличительные особенности ПЛК Ultronic MegaPLC, делающие его незаменимым для решения задач АСУ ТП в системах отопления, горячего и холодного водоснабжения, вентиляции и т.д.:

 

принцип. возможность конфигурирования гальванически изолированных аналоговых входов для измерения, как унифицированных сигналов тока и напряжения, так и сопротивления, что позволяет перекрыть большинство необходимых в практике автоматизации теплоэнергетических установок типы воспринимаемых аналоговых сигналов, (в том числе сигналов термометров сопротивления и резистивных датчиков положения КЗР, МЭО и т.д.) без применения дополнительных модулей УСО

 

наличие гальванически изолированных каналов релейной коммутации мощной нагрузки без применения дополнительных модулей УСО (управление КЗР, МЭО, электродвигателями насосов и вентиляторов, соленоидными клапанами)

 

наличие гальванически изолированных каналов дискретного ввода для регистрации “сухого контакта” без применения дополнительных модулей УСО

 

система визуального программирования MegaLogic

 

Ultronic MegaPLC поставляется совместно с системой визуального программирования MegaLogic, разработанной в соответствии со стандартом Международной Электротехнической Комиссии (МЭК) IEC113 Система программирования устанавливается на IBM – совместимых компьютерах и функционирует в операционной среде Windows 95/98.

 

Стандарт IEC1131 специфицирует 5 языков программирования для систем автоматизации технологических циклов, в том числе язык функциональных блоковых диаграмм FDB (Function Block Diagram – IEC 6113 – реализованный в системе MegaLogic.

 

FDB является языком визуального программирования, в котором программный алгоритм строится в виде связей м. элементами блочной диаграммы – блоками. Каждый блок диаграммы может представлять собой атомарную операцию, определенную FDB (арифметическую, логическую), либо сложный объект (алгоритм), являющийся сам по себе блочной диаграммой. Также в виде блока может быть представлена процедура, написанная на каком либо другом языке программирования, например Ассемблере, С, Паскале. Не вдаваясь в подробности синтаксиса и семантики FDB отметим, что разработка программы управления технологическим ц. на языке FDB практически настолько естественна для инженера КИПиА, как разработка принципиальной схемы цифрового устройства для инженера электронщика.

 

Фрагмент программы на языке FDB

 

MegaLogic состоит из системы программирования и системы исполнения.

 

Система программирования содержит средства разработки проектов и средства отладки, функционирующие на персональном компьютере.

 

Система исполнения функционирует на целевом контроллере.

 

Программа управления технологическим ц. состоит из модулей, в терминологии MegaLogic – программ. В цикле работы контроллер выполняет следующий цикл:

 

считывание входных переменных (записывает значения входных сигналов в переменные)

 

выполнение по одному проходу каждой из программ

 

установка выходных переменных (устанавливает на выходах контроллера значения переменных, вычисленных в ходе выполнения программ)

 

сетевой обмен (обмен значениями переменных, объявленных как сетевые, с другими участниками сети)

 

Разработка проекта состоит из следующих этапов:

 

разработка программы

 

отладка программы в режиме эмуляции контроллера на персональном компьютере

 

загрузка программы в контроллер

 

отладка программы на целевом контроллере

 

Разработка программы включает создание списка переменных, привязку переменных к входам/выходам контроллера, разработку блочных диаграмм. Система MegaLogic поставляется с обширной FDB библиотекой, включающей в свой состав готовые алгоритмы П, ПИ, ПИД регулирования, подавления дребезга цифрового сигнала, фильтрации аналогового сигнала и т.д.. Ниже приведен перечень поставляемых библиотек и в качестве примера библиотеки Regulation.

 

Перечень поставляемых библиотек

 

Для облегчения отладки программы как в режиме эмуляции контроллера, так и на целевом контроллере – в состав MegaLogic включены средства просмотра переменных программы и осциллографирования переменных. Основное отличие режимов отладки состоит в том, что в режиме эмуляции контроллера пользователь имеет принцип. возможность останова и пошагового исполнения программы, кроме того в этом случае, пользователю может потребоваться дополнительно программа имитации объекта регулирования. Режим отладки программы на целевом контроллере также используется для наладки непосредственно на объекте.

 

Загрузка программы в контроллер осуществляется через последовательный интерфейс RS-232.

 

Библиотека Regulation

 

Окно осцилографирования

 

Системы исполнения и отладки Mega-Logic включают в свой состав драйверы локальной промышленной сети PLCNet (на базе интерфейса RS-485 с оптической развяз-кой, среда распространения сигнала – витая пара), посредством которых контроллеры осуществляют сетевое взаимодействие м. собой, системой отладки MegaLogic и системами верхнего уровня диспетчеризации.

 

Каждый участник (узел) сети имеет свой уникальный сетевой адрес. Сетевой адрес задается программно, количество узлов сети – до 256.

 

В сети могут быть активные участники – Master и пассивные Slave. Узлы типа Master могут адресовать запросы любому участнику сети, в то время как узлы типа Slave – только отвечать на запросы активных узлов.

 

Все переменные, участвующие в сетевом обмене имеют двойное имя, состоящее из имени сетевой переменной, описанной при программировании контроллера в системе MegaLogic и префикса, являющегося сетевым адресом контроллера. активные узлы могут строить в своей памяти образ технологического цикла безотносительно к территориальному расположению контроллеров.

 

В состав MegaLogic входит также OPC сервер, назначение которого описано далее.

 

Специализированные логические контроллеры

 

Применение специализированных логических контроллеров для решения типовых задач автоматизации позволяет уменьшить время и затраты на внедрение АСУ ТП. К недостаткам СЛК, особенно отечественного производства следует отнести непринцип. возможность адаптации цикла регулирования к особенностям конкретного объекта – если такие имеются и реализации нетрадиционных (в т.ч. энергосберегающих) алгоритмов управления, и сложности в построении на их базе распределенных АСУ ТП, интеграции СЛК с уровнем диспетчеризации.

 

Одним из производителей СЛК для управления теплоэнергетическими установками является Московский завод тепловой автоматики (МЗТА http://www.mzta.ru/).

 

МЗТА выпускает ряд приборов серий Минитерм 300 и Минитерм 400, применяющихся в системах отопления, ГВС, вентиляции и т.д. Приборы Минитерм выполнены на основе базовых приборов Минитерм 300.00 и Минитерм 400.00.

 

В качестве примера изучим прибор Минитерм 400.25.79 для управления приточной вентиляцией.

 

Прибор обеспечивает:

 

Защиту от замораживания зимой при низкой температуре обратной воды калорифера или приточного воздуха.

 

Регулирование температуры приточного воздуха (или в помещении) или(и) обратной воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха в рабочем режиме

 

Регулирование температуры обратной воды калорифера в зависимости от температуры наружного воздуха в стояночном режиме

 

Автоматический перевод в зимний/летний режимы по температуре наружного воздуха. При пуске зимой прогрев калорифера и электропрогрев заслонки

 

Управление включением-отключением вентилятора, открытием-закрытием воздушной заслонки

 

Дистанционный пуск/останов от внешнего переключателя. принцип. возможность автоматического пуска утром и останова вечером с учетом выходных дней.

 

Ручное управление исполнительными механизмами

 

Сигнализацию обрыва и замыкания датчиков, неисправности вентилятора, срабатывания протекции от замораживания.

 

принцип. возможность соединения с ЭВМ по последовательному каналу

 

Минитерм 400.25.79 оснащен цифросимвольным индикатором и клавишами управления, позволяющими осуществлять настройку и оперативное управление.

 

Функциональная схема автоматизации приточной установки с применением Минитерм 400.25.79 аналогична представленной на В качестве термометров сопротивления используются приборы с градуировкой 50М.

 

Минитерм 400.25.79 функционирует совместно с усилителем У330.Р2, выполняющим функции источника питания и УСО – сопряжения дискретных выходов прибора с КЗР, МЭО, МП.
Системы диспетчеризации

 

По принятой терминологии системы диспетчеризации АСУ ТП, относят к системам типа SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition).

 

Системы диспетчеризации являются неотъемлемыми компонентами современных АСУ ТП. В состав систем диспетчеризации входят локальные и удаленные диспетчерские пульты (ДП), роль которых как правило исполняют персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении с соответствующим ПО, устройства связи с удаленными ДП (модемы, радиомодемы и т.д.), каналы связи.

 

Мнемосхема технологического цикла

 

Технологический цикл на экране монитора представляется в виде мнемосхемы ( , при этом параметры технологического цикла могут отображаться в реальном масштабе времени как в цифровом виде, так и посредством анимированных изображений, изменяющих свой цвет, размер, положение, внешний вид – в зависимости от состояния соответствующего параметра.

 

Помимо функций визуализации состояния технологического цикла, системы диспетчеризации обеспечивают архивирование параметров технологического цикла, формирование, протоколирование и выдачу сигналов тревог (визуальных, звуковых), протоколирование действий персонала.

 

Оператор имеет принцип. возможность вмешиваться в ход технологического цикла непосредственно с ДП простым указанием курсором мыши на элемент мнемосхемы с последующим нажатием кнопки и дополнительно – вводом параметра с клавиатуры.

 

Программное обеспечение современных SCADA систем состоит из систем разработки SCADA приложений и систем исполнения. Система разработки используется разработчиком ДП для создания программы, которая поставляется вместе с системой исполнения заказчику.

 

SCADA приложение взаимодействует с контроллерами, входящими в АСУ ТП как правило через какую либо локальную промышленную сеть.

 

С целью обеспечения независимости ПО SCADA от программных и аппаратных особенностей промышленной сети и контроллеров разработана спецификация OPC (OLE for Process Control), позволяющая независимым разработчикам программного обеспечения и аппаратных средств, создавать совместимые м. собой продукты.

 

OPC базируется на технологии связывания и внедрения объектов (OLE) фирмы Microsoft. Технология OPC воплощается в виде ПО сервера OPC, разрабатываемого производителем аппаратных средств.

 

Спецификация OPC определяет стандартный интерфейс к OPC серверу, посредством которого OPC клиенты (в нашем случае SCADA клиенты) обмениваются информацией с OPC сервером. Механизм взаимодействия OPС сервера с аппаратными средствами АСУ ТП определяется их разработчиком.

 

7.

 

Стандарт OPC состоит из трех основных спецификаций:

 

· доступ к данным реального времени (Data Access)

 

· обработка тревог и событий (Alarms&Events)

 

· доступ к историческим данным (Historical Data Access)

 

OPC сервер отображает технологический цикл в виде набора данных – тегов. Базовым элементом модели технологического цикла является элемент данных (Item). Каждый элемент данных имеет следующие атрибуты: значение, время последнего обновления (timestamp), признак качества, определяющий степень достоверности значения. Значение может быть практически любого скалярного типа булево, целое, с плавающей точкой или строкой. Хотя время представляется с 100-наносекундной точностью, реальная точность измерения времени обыч-но бывает хуже и, в общем случае, зависит от реализации сервера и аппаратуры. Качество данных представляет собой код, содержащий в себе грубую оценку достоверности UNCERTAIN, GOOD и BAD (неопределено, хорошее и плохое), а в последнем случае так же и расшифровку, например QUAL_SENSOR_FAILURE – ошибка датчика.

 

Элементы данных могут по требования клиента объединяться в группы. Для группы клиентом задается частота обновления данных, все данные в группе сервер старается обновлять и передавать клиенту с заданной частотой.

 

Элементы в группу клиент добавляет по имени, и эти имена являются именами соответствующих тегов. Клиент может либо знать нужные имена загодя, либо запросить список имен тегов у сервера. Пространство имен организованно в общем случае иерархически, например: “Устройство Модуль АналоговыйВход5”.

 

Одной из наиболее совершенных SCADA систем, представленных на рынке программного обеспечения АСУ ТП, является Genesis32 фирмы Iconics.

 

Genesis32 является комплексом 32 разрядных приложений для Windows 95, Windows 98, Windows NT, Windows 2000, полностью соответствующих спецификации OPC.

 

В состав Genesis32 входят следующие клиентские приложения, способные функционировать как в составе комплекса, так и автономно:

 

– GraphWorX32 Инструментальное средство для визуализации контролируемых технологических параметров и оперативного диспетчерского управления, объединяет средства разработки и просмотра графических мнемосхем автоматизированных рабочих мест оператора АСУ ТП

 

– TrendWorX32 Обеспечивает накопление и представление текущих данных в виде графических зависимостей от времени, является мощным средством архивации накапливаемой информации в базах данных с возможностью последующего извлечения и просмотра на графиках

 

– AlarmWorX32 Набор программных компонентов, предназначенных для обнаружения аварийных событий, оповещения оперативного персонала, прием подтверждений восприятия информации об аварийных событиях и регистрация информации об авариях в базе

 

– ScriptWorX32 Средство разработки и исполнения сценарных процедур Microsoft Visual Basic for Applications (VBA). Содержит мультизадачную среду параллельного исполнения сценариев.

 

Кроме того с Genesis32 могут поставляться следующие дополнительные приложения и инструментальные средства разработки:

 

– WebHMI Предназначен для предоставления данных и графической информации о контролируемом технологическом цикле любого клиентского приложения Genesis32 любому компьютеру, на котором установлен броузер Internet Explorer. Обеспечивает также принцип. возможность оперативного диспетчерского управления

 

– DataWorX32 OPC сервер, предназначенный для организации единого моста м. множеством клиентских и серверных приложений

 

– Библиотека символов Symbols32 Library Содержит множество полностью готовых графических изображений для применения в мнемосхемах

 

– ActiveX ToolWorX Предназначен для быстрой разработки компонентов ActiveX – клиентов OPC с возможностью применения в приложениях– контейнерах типа GraphWorX32.

 

– AlarmWorX+ 6.0 Мультимедийное приложение, предназначенное для оповещения персонала об аварийных событиях

 

– OPC ToolWorX Инструментальное средство быстрой разработки клиентов и серверов OPC

 

– ActiveX ToolWorX

 

– OPC серверы различных фирм

 

Графические мнемосхемы рабочих мест оператора, – экранные формы разрабатываются при помощи GraphWorX3 Экранные формы могут включать в себя:

 

– элементы просмотра графиков текущих и исторических данных TrendWorX32 Viewer ActiveX

 

– элементы просмотра событий и тревог AlarmWorX32 Viewer ActiveX

 

– элементы просмотра архива событий AlarmWorX32 Reporter ActiveX.

 

Конфигурирование указанных элементов просмотра может выполняться как в GraphWorX32, так и при помощи TrendWorX32 и AlarmWorX32.

 

Подсистема обнаружения и обработки аварийных событий строится на базе Конфигуратора сервера аварийных событий AlarmWorX32.

 

При помощи DataWorX32 возможно построение единого списка переменных проекта. При этом структуризации глобальных переменных обеспечивается объединением их в отдельные многоуровневые группы. DataWorX32 позволяет осуществлять простые вычислительных операций над переменными проекта.

 

Вторичная обработка данных и другие пользовательские процедуры могут выполняться в многопоточных сценариях VBA 6.0, разработка и исполнение которых осуществляется при помощи ScriptWorX32.

 

Подсистема архивации данных строится на основе серверов архивации данных и событий TrendWorX32 SQL Data Logger и AlarmWorX32 SQL Data Logger, при этом могут быть использованы стандартные СУБД (MS Access, MS SQL Server и т.д.). Информация из архивов извлекается при помощи элемента просмотра графиков TrendWorX32 Viewer ActiveX, генератора отчетов TrendWorX32 Reporting, сценариев ScriptWorX32 и приложений, написанных на языках, допускающих использование интерфейсов OLE DB.

 

Все компоненты комплекса открыты через интерфейс OLE Automation.

 

Источник: http://www.aces.ru/problems/n8/aksenov2.htm

 



Об утверждении правил пользования системами коммунального водоснабжения и канализации в Российской Федерации. Энергетический аудит в промышленности. КПП. Плата за газовый проезд как пово.

На главную  Энергопотребление 





0.0045
 
Яндекс.Метрика