Файл: Министерство науки и высшего образования российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский индустриальный университет.docx

3.4 Верхний и средний уровни АСУТП
Кроме датчиков, измерительных преобразователей и исполнительных устройств в состав технических средств АСУ ТП используется УВМ.

Информационно-управляющий вычислительный комплекс, основное назначение которого состоит в управлении совокупностью объектов, должен работать в реальном времени. В этом случае темп поступления информации и темп выдачи управляющих воздействии определяются управляемым процессом и согласованны с его динамическими характеристиками. Это означает, что расчеты ведутся по мере поступления информации, а результаты расчетов преобразуют в управляющее воздействие.

Главной частью устройства связи с объектом являются преобразователи аналоговых электрических сигналов в цифровую форму и обратно – соответственно АЦП и ЦАП. Эти устройства работают дискретно во времени: на каждом очередном такте преобразования в зависимости от текущего значения измеряемого сигнала вырабатывается определенный набор электрических импульсов (числовой код сигнала) или наоборот.

Отдельную группу технических средств АСУ ТП составляют устройства связи управляемо вычислительного комплекса с оператором и устройства отображения информации, с помощью которых оператор наблюдает за ходом технологического процесса.

Основным способом представления текущей информации является отображение ее на экране дисплея в виде текста, таблиц, графиков. Дисплей, однако, при всем удобстве представления информации обладает недостатком – информация не регистрируется и не может быть использована для анализа качества работы системы. Для регистрации параметров применяют принтеры. Дисплеи используют комбинацию различных методик – от гистограмм до диаграммных решений. Наиболее мощными из рабочих дисплеев являются мнемосхемы, содержащие графическую, текстовую информацию и её можно представить, как графическую модель технологического процесса с размещенной на ней сигнализацией.

Оптимальный набор функций, которые можно сконфигурировать и запрограммировать, отвечает требованиям сбора данных и усовершенствованного управления, как с точки зрения высокой надежности, так и эффективности. Разумеется, возможности АРМ включают возможность связи «порт-к-порту» и совместимость со стандартными промышленными протоколами связи.

АРМ состоит из усовершенствованного процессора связи и модема, усовершенствованного процессора интерфейса связи и усовершенствованного процессора управления.

---

Усовершенствованный процессор связи оптимально рассчитан для обеспечения высокоскоростной сетевой связи и выполняет такие функции как доступ к данным по сети и связь «порт-к-порту». Он также обеспечивает высокоточные маркеры времени.

Усовершенствованный процессор управления — это узел АРМ, предназначенный для обеспечения функций управления, логики, и отработки последовательностей, включая расширенные функции управления. Вся мощь усовершенствованного процессора управления используется для реализации стратегии управления.

Процессор интерфейса синтеллектуальными датчиками обеспечивает полную двухстороннюю связь с интеллектуальными датчиками, поддерживает конфигурацию датчиков и повышенную точность данных.

Для повышения безопасности управления процессоры аналоговых входов высокого уровня, интерфейса с интеллектуальными датчиками и аналоговых выходов поставляются с резервированием. При необходимости процессоры вв/выв могут быть вынесены на расстояние до 8 километров от файла усовершенствованного менеджера процесса. В этом случае используются оптоволоконные расширители связи вв/выв. В рамках конфигурационных ограничений АРМ инженер-технолог имеет полную свободу выбора и назначения типов точек и стратегий управления.

АРМ оператора обеспечивает:

- подготовку и распечатку суточного рапорта и оперативных листов о работе технологической установки. Для удобства работы персонала форма и содержание суточного рапорта и оперативных листов максимально приближено к существующим отчетным;

- ручной ввод недостающих параметров в отчетные формы. Если размер экрана не позволяет отобразить отчетную форму суточного рапорта и оперативные листы в удобном для обзора масштабе, то допускается фрагментарное отображение на экране монитора отчетных форм. Срок хранения заполненных отчетных форм - не менее 2-х месяцев.

Операторская станция. Назначением операторской станции является организация человеко-машинного интерфейса с оператором, а именно: отображение информации об управляемом технологическом объекте на экране, ввод команд и информации от оператора с помощью «мыши» или клавиатуры, формирование отчетов о работе технологического объекта, сигнализация и регистрация отклонений параметров технологических объектов; выполнение математических расчетов; долговременное хранение информации; обмен информацией с нижним уровнем системы.

В состав операторской станции входит: компьютер; клавиатура; мышь; монитор 17"; принтер Laser Jet 1200; источник бесперебойного питания.

---

Операторская станция связана с контроллерами станций управления шиной, обмен по которой осуществляется по интерфейсу RS-485.

Программное обеспечение операторской станции включает в себя:

- операционную систему;

- базовое программное обеспечение;

- прикладное программное обеспечение.

В качестве операционной системы операторской станции используется ОС Windows 2000.

В качестве базового ПО операторской станции используется пакет In Touch (среда исполнения) версии 7.1.1 (Wonderware Corp., США).

Прикладное ПО операторской станции включает в себя:

- пользовательский интерфейс, который создается в среде разработки пакета In Touch (Wonderware Corp., США);

- протокол обмена данными с контроллерами (DDE-сервер).

Станция управления котлом. Станция управления предназначена для контроля и управления оборудованием котлов, для обмена информацией с операторской станцией.

Станция управления содержит Контроллер DL 205, в состав которого входит:

- каркас с блоком питания D2-09B;

- D2-250CPU - процессор - 1 шт.;

- F2-08AD-1 - модули ввода аналоговых сигналов, 8-ми канальные - 4 шт.;

- D2-32ND3 - модуль ввода дискретных сигналов, 32-х канальный - 2 шт.;

- D2-32TD1 - модуль вывода дискретных сигналов, 32-х канальный - 1 шт.;

- F2-02DAS-1 - модуль вывода аналоговых сигналов, 2-х канальный - 1 шт.;

- источники питания 24В LOGO 4 шт.;

- операторская панель EZ-S6M-F 1шт.;

- доп. оборудование (наборы клемм, автоматы питания, кнопки и т.д.);

- источник бесперебойного питания Smart UPS 700VA SU INET.

Станция управления котлом смонтирована в металлическом шкафу.

Параметры питания и потребляемая мощность:

Однофазная сеть переменного тока 220 +22/-33 В, частотой 50 +/- 1 Hz, потребляемая мощность - 350 Вт.

К контроллеру станции управления подключаются: -датчики температуры, давления, расхода воды, газа; сигналы от вентилятора и дымососа, сигналы управления на них; сигналы от исполнительных механизмов регулирования и сигналы на эти механизмы; сигналы на/от устройства контроля пламени;

В контроллере реализуются следующие алгоритмы управления:

- розжиг котла;

- регулирование уровня в барабане котла путем воздействия на регулирующий клапан;

- регулирование тепловой нагрузки котла путем воздействия на дроссельную заслонку на трубопроводе подачи газа на котел;

- поддержание заданного соотношения "газ - воздух" путем воздействия на электродвигатель вентилятора через частотный привод

---

;

- поддержание заданного значения разрежения в топке котла путем воздействия на электродвигатель дымососа через частотный привод;

- останов котла.

Для защиты котла контроллер прекращает подачу топлива (закрываются запорные клапаны) при наступлении следующих событий:

- повышении или понижении давления газа перед горелкой;

- уменьшении разрежения в топке котла;

- понижении давления воздуха перед горелкой;

- погасании факела горелки;

- повышении давления в барабане;

- повышении или понижении уровня воды в барабане котла;

- неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
3.5 Комплекс технических средств
АСУ ТП представляет собой комплекс технических средств, состоящий из большого числа различных блоков, моделей и устройств. Основная часть этих устройств – датчики, измерительные преобразователи, исполнительные механизмы являются составной частью АСР. Характерной особенностью АСУ ТП является наличие в ее составе средств вычислительной техники, реализующей алгоритмы комплексом (УВК).

Технические средства для автоматизации выполняют следующие функции:

- сбор и преобразование информации (без изменения ее содержания) о состоянии процесса;

- передача информации по каналам связи (перемещение в пространстве);

- преобразование, хранение и обработка информации, формирование команд управления (перемещение информации во времени с изменением ее содержания); использование и предоставление командной информации для воздействия на процесс и связи с оператором АСУ ТП.

Все средства автоматизации технологических процессов в соответствии с ГОСТ 12997-74 объединяют в функциональные группы, образуемые по характеру преобразования информации в системах управления. В свою очередь, средства функциональных групп классифицируются по признаку отношения к системе и образуют: средства на входе системы (датчики); средства на выходе (выходные преобразователи, средства вывода информации и команд управления процессом); внутрисистемные технические средства (средства промежуточного преобразования информации, обеспечивающие взаимосвязь между устройствами с различными сигналами, различными машинными языками, средства передачи, фиксации и обработки информации).

С учетом структуры и алгоритма функционирования АСУ ТП спроектирован оптимальный выбор комплекса технических средств для системы.

Одним из наиболее важных критериев выбора КТС послужила их стоимость, занимающая в общей стоимости систем управления значительную часть. Выбор ТС для АСУ ТП является задачей оптимизационного, многокритериального характера, от решения которой во многом зависит экономическая эффективность АСУ ТП.

---

Эффективность КТС существенно зависит также от времени и точности преобразования информации и затрат материальных ресурсов, необходимых для создания и эксплуатации КТС. Скорость обработки информации характеризуется затратами времени на решение задачи, а точность обработки – вероятностью появления ошибки в решениях.



Рисунок 3. – Схема автоматизации вентиляционной системы газовой блочно-модульной котельной

3.6 Описание схемы автоматизации и расшифровка обозначений
Агрегаты воздушного отопления (далее АВО) автоматически поддерживают температуру в помещении котельной не ниже +5ºС. Два АВО находятся в дежурном режиме, а один находится в резерве. АВО включаются (включается вентилятор АВО и открывается клапан в обвязке АВО на сетевой воде) автоматически при достижении температуры в котельной (по сигналу от датчика температуры). Установка температуры для включения АВО выставляется на +6 ºС, для отключения – на +16 ºС. Резервный АВО (А3) вводится в работу вручную кнопкой (сигнал от кнопки без фиксации поступает в шкаф общекотельной автоматики (ШОА) или автоматически, если рабочие АВО не справляются, и температура в котельной падает ниже +4 ºС. Установки выбраны приблизительно и в процессе эксплуатации могут изменяться.

Для обеспечения подачи наружного воздуха на горение в газовом котле в стене котельной устанавливаются воздушные клапаны П2…П4. Клапаны открываются одновременно с началом включения горелок котла в работу. Также предусмотрен клапан, обеспечивающий кратность воздухообмен в котельной (П1).

Сигналы состояния клапанов (открыт/закрыт), сигнал аварии питания системы отопления передается в шкаф общекотельной автоматики (ШОА).

Обогрев воздушных клапанов включается автоматически от шкафа общекотельной автоматики при достижении температуры наружного воздуха ниже +5 ºС.

Схема распределения питания 230 В/50 Гц для АВО и 24 В/50 Гц для клапанов организуется в шкафу управления вентиляцией (ШУВ). Вводной автоматический выключатель питания в ШУВ комплектуется независимым расцепителем для автоматического отключения АВО, и закрытия клапанов приточного воздуха (с пружинным возвратом) по сигналу «Пожар в котельной». Расшифровка обозначений на схеме автоматизации (Рисунок 3.3.1) приводится ниже (Рисунок 3.3.1.1).

---