Файл: Информация об объекте управления.rtf

3.5 Выбор протокола обмена информацией между контроллером и верхним уровнем АСУ ТП

Система сбора информации и контроля предназначена для сбора данных о состоянии технологических параметров, управления установками, вспомогательными системами, насосными агрегатами, снабжать обслуживающий персонал достоверной информацией.

Структура SCADA системы имеет два уровня: нижний уровень – сигналы от датчиков и верхний – автоматизированное рабочее место оператора.

Контроллер постоянно считывает информацию с датчиков, при изменении технологических параметров или превышения ими заданных уставок выдает сообщение в операторную, управляет работой насосов, задвижек, регуляторов и т.д.

Информация с датчика поступает в модуль, после чего контроллер преобразует это значение, сравнивает с уставками и посредством тэга значение отображается в мониторе оператора.

Для связи с контроллером используется сетевой адаптер 1748-KTX, предназначенный для работы с сетью DH-485 по протоколу DF1. Максимальная длина сети 4000 футов, максимальная скорость передачи данных 19,2 Кб/с [14].

3.6 Операторский интерфейс

В качестве программного обеспечения для реализации верхнего уровня используем RSView32, принадлежащий фирме Rockwell Software (США)

При входе и выходе из программы наблюдения происходит запрос имени пользователя и личного пароля. Для организации связи с верхним уровнем была разработана таблица тегов, представленная в Приложении И. Операторский интерфейс состоит из 11 графических экранов включая тренды и сигнализацию, иерархия экранов представлены в Приложение К.

Операторы и диспетчеры получают необходимую информацию о ходе контролируемого процесса, а так же информацию о состоянии оборудования по представлению ее на экранах MMI, представленные в Приложении Л. Для более легкого восприятия информации при создании интерфейса использовались: графики(тренды), таблицы(сигнализация), анимация и т.д.

Отображение технологических параметров процесса: температура, давление, уровень, обводненность и т.д. должно производится с определенной точностью. Минимальное значение величины, которую может измерить прибор, можно определить по формуле:

---

(3.1)
В качестве примера определим с какой точностью необходимо отображать давление перед задвижкой 1э.

Если первая значащая цифра 1 или 2, то значение должно отображаться с точностью - количество нулей после запятой плюс 1. В данном случае необходимо отображать три знака после запятой. В том случае если первая значащая цифра от 3 до 9, то значение параметра отображается так, количество знаков после запятой равно количеству нулей после запятой в рассчитанном выше параметре [16].

4. Расчет надежности проектируемой системы

4.1 Общие положения

Под надежностью понимают свойство системы, отдельного ее узла или детали сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки.

Выделяют четыре основных составляющих надежности:

• 
  безотказность, свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки;
  
• 
  долговечность, свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при принятой системе технического обслуживания и ремонте;
  
• 
  ремонтопригодность, свойство объекта быть приспособленным к обнаружению и предупреждению причин возникновения отказа и к восстановлению работоспособности в процессе ремонта;
  
• 
  сохраняемость, свойство объекта сохранять значение показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности после хранения и транспортировки.
  

Три дополнительных составляющих надежности:

• 
  устойчивость, свойство объекта к безаварийному переходу из одного работоспособного состояния в другое при различных внешних возмущениях;
  
• 
  живучесть, способность объекта противостоять крупным возмущениям не допуская их цепочечного развития и массового выхода элементов системы из строя;
  
• 
  безопасность, это способность объекта не создавать опасности для людей и окружающей среды в рабочих аварийных и ремонтных режимах.
  

---

4.2 Интенсивность отказов
Интенсивность отказа – условная плотность вероятности возникновения отказа объекта, определяемая при условии, что до рассматриваемого момента времени отказ не возник.

Произведем расчет надежности на вводимую систему автоматизации. Наш расчет касается основной части системы, так как отказ именно этой части наиболее критичен.

Контроллер относится к восстанавливаемым (заменой блоков) изделиям отказ которых создает опасность для людей и среды. Ущерб от отказа может быть кратен стоимости самого контроллера. Режим эксплуатации контроллера – непрерывный.

В соответствии с этим нам по номенклатуре показателей надежности необходимо привести следующие показатели: Тв (время восстанавливаемости), (интенсивность отказов), также рассчитать Тср (среднее время безотказной работы) м привести Р(t) (вероятность безотказной работы).

---

Из данных фирмы Allen-Bradley известны следующие данные. Показатели интенсивности отказов и времени восстановления модулей представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Показатели интенсивности отказов и времени восстановления модулей

модуль	количество	интенсивность отказов единицы *10-5, 1/час	время обнаружения и устранения неисправности, мин
1	2	3	4
1747-L541	1	0,15	30
1746-P4	2	0,37	15
1746-IB32	3	0,02	15
1746-IM16	5	0,02	15
1746-OB32	1	0,02	15
1746-OW16	4	0,02	15
1746- NI16I	3	0,08	15
1746-NR4	3	0,08	15

Отказ любого из модулей приведет к отказу всей системы, поэтому общая интенсивность отказов вычисляется:
_общ=₁+₂+₃+...........+_n, (4.1)
где _i – интенсивности отказов; i – го модуля.

Подставив данные из таблицы 4.1 в формулу (4.1), получим:
_общ = (1*0,15+2*0,37+3*0,02+5*0,02+1*0,02+4*0,02+3*0,08+ +3*0,08) *10^-5 =1,43*10^-5, 1/час
4.3 Среднее время безотказной работы
Среднее время безотказной работы – математическое ожидание случайной величины Т – наработки на отказ (или время безотказной работы).

Под отказом понимается неисправность, заключающаяся в нарушении алгоритмов регулирования или несоответствии статических и динамических характеристик канала регулирования заданным значениям.

Срок службы АСУ ТП ДНС должен быть не менее 5 лет.

Рассчитаем среднее время безотказной работы по формуле (4.2):
. (4.2)
Получим Т_сс= 69930 часа.

автоматизация дожимная насосная станция

---

4.4 Вероятность безотказной работы
Это вероятность того, что система проработает безотказно на интервале (0, t), начав работать в момент времени t=0.

Далее сделаем некоторые допущения:

- справедлив экспоненциальный закон надежности;

- отказы элементов взаимно не зависимы.

Исходя из этих допущений и данных, полученных ранее, построим график вероятности безотказной работы рисунок 4.1 по формуле (4.3)
P(t)=e^-t , (4.3)

Рисунок 4.1 – Вероятность безотказной работы

4.5 Среднее время восстановления
Рассчитаем среднее время восстановления по формуле:
, (4.4)

где _i среднее время, затрачиваемое на обнаружение и устранение неисправности (отказа) элемента данной группы;

Р_i вероятность того, что отказ системы вызван выходом из строя

элемента i-й группы:
(4.5)
где К - количество групп однотипных элементов с одинаковыми режимами;

Количество элементов с одинаковыми режимами N_i.

Результаты расчета Рi сведены в таблицу 4.2.

Таблица 4.2 - вероятность того, что отказ системы вызван выходом из строя модулей

модуль	Рi
1747-L541	0,104895
1746-P4	0,517483
1746-IB32	0,041958
1746-IM16	0,06993
1746-OB32	0,013986
1746-OW16	0,055944
1746- NI16I	0,167832
1746-NR4	0,167832

Таким образом, среднее время восстановления равно:

Тв=0,104895*30+0,517483*15+0,041958*15+0,06993*15+0,013986*15+0,055944*15+0,167832*15+0,167832*15= 18,67133 минут

4.6 Вывод по разделу
Система восстанавливаемая (путем замены модулей), отказ создает ущерб кратный стоимости системы

---