Автоматизированная система управления технологическим процессом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) -- это человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием.

За критерий управления АСУТП принимают соотношение, ха-рактеризующее качество функционирования технологического объекта управления (ТОУ) в целом и принимающее конкретные числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий.

Общими задачами автоматизации производства являются повышение эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, создание условий для оптимального использования ресурсов производства, улучшение условий труда, охрана природы и окружающей среды.

Функциональная структура -- это структура, элементами которой являются функции АСУТП, а связи между элементами определяют информационно-логическую последовательность и подчиненность реализации этих функций.

Функции АСУТП следует отличать от функций, выполняемых всем комплексом технических средств системы или его отдельными устройствами. Они могут быть управляющими, информационными и вспомогательными.

Управляющие функции АСУТП -- это выработка и реализация управляющих воздействий на ТОУ. Управляющие функции реализуются процедурами блока формирования управляющих воздействий, в котором в соответствии с заложенными алгоритмами и инструкциями формируются управляющие решения и соответствующие воздействия на задания в целях максимизации или минимизации критерия оптимальности.

Информационные функции АСУТП -- это функции системы по сбору, обработке и предоставлению информации о состоянии ТОУ оператору или на последующую обработку в блок формирования управляющих воздействий.

Отличительной особенностью управляющих и информационных функций АСУТП является их направленность на конкретного потребителя.

Автоматизация производства -- это такой процесс его развития, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются техническим средствам.

Автоматизация технологических и вспомогательных процессов в пищевой промышленности предусматривает переход от периодических процессов с большим числом операций к непрерывным потокам, внедрение прогрессивных технологий при переработке сельскохозяйственной продукции, например сублимации для обезвоживания, ультразвука для эмульгирования и экстрагирования, электронных потоков для стерилизации, высокочастотных магнитных и электрических полей и инфракрасных лучей для нагрева и др.

Проводимое в отраслях промышленности техническое перевооружение, определяет новые задачи и цели в области создания автоматизированных систем управления (АСУ). Основная цель создания АСУ-- значительное повышение эффективности производства.

Переход к созданию АСУ на уровне цеха и производства с ис-пользованием ВТ для управления технологическими процессами стал возможен благодаря повышению общего уровня автоматизации пищевых производств и внедрению экономически эффективных АСУТП.

Наибольшее распространение получили эти системы на крупных и средних предприятиях. В области автоматизации технологических процессов дальнейшие перспективы связаны с созданием на базе использования управляющих вычислительных комплексов (УВК) головных образцов АСУТП.



1. Описание системы автоматизации технологического процесса

В емкости Е - 1, Е - 2, Е - 3, Е - 4 и Е - 5 поступают рецептурные компоненты. В Е - 1 - яблочное пюре, Е - 2 - белок, Е - 3 - сахароагаровый сироп, в Е - 4 - кислота и краситель эссенцией, в Е - 5 - сахарный песок.

На каждой емкости установлены датчики уровня, а на выходе - датчики расхода. Компоненты из емкостей перекачиваются плунжерными насосами. Расход компонентов из емкости регулируются с помощью регулирующих клапанов 1-3, 2-3, 3-3, 4-3, 5-3, 6-3. В емкости Е - 6 готовится рецептурная смесь, в которую поступают все компоненты смеси. Готовая рецептурная смесь поступает из емкости Е - 6 через теплообменник Т-1 на котором установлены датчики температуры и давления, где смесь нагревается до 60єС. Смесь насосом Н-6 перекачивается в камеру для взбивания зефирной массы СЭ-1. Камера представляет собой роторный центробежный смеситель-эмульсатор. В нем установлены датчики давления и температуры.

При этом в смесь вводится под давлением 0,4 МПа воздух, поступающий из ресивера.

автоматизация жидкость технологический клапан



2. Описание структурной схемы автоматизации технологического процесса

На этапе 100 - «Простой» установка находится в состоянии покоя. При наличии кнопки «старт» установка переходит на этап 110 - «Подготовка к работе» открываются клапаны подачи сырья (поз. 1-3, 2-3, 3-3, 4-3, 5-3) с уровнем заполнения 75%, а емкости Е-6 на 80%.

Переход на следующий этап 120 - «нагревание смеси» происходит тогда, когда температура в теплообменнике достигает 80єС, т.е. показания датчика ТЕ 7-1 равно 80єС. Далее открываются клапан (поз.12-3) и насосом Н-6 смесь подается в теплообменник на нагревание.

Переход на следующий этап 130 - «Производство» будет при условии, что показание датчика давления 9-1 будет равно 0,5 МПа.

И самая последняя стадия технологического процесса - это этап 140 - «вывод установки из работы», при нажатие кнопки “stop” отключаются все клапаны (поз. 1-3, 2-3, 3-3, 4-3, 5-3) и насосы.

Так же рассмотрим 2 гипотетические аварии: этап 150 - «понижение давления в СЭ-1 меньше 0,4 МПа» давление контролируется датчиком 10-1, чтобы вернуть технологический параметр в норму необходимо повлиять на регулирующий орган 13-3.

Этап 160 - «повышение давления в СЭ-1 больше 0,6 МПа», давление контролируется датчиком 10-1, чтобы вернуть технологический параметр в норму необходимо повлиять на регулирующий орган 13-3.



3. Выбор датчиков

3.1 Датчики для измерения уровня

Датчик Метран-43-ДГ

Датчики моделей "Метран-43-ДГ" конструктивно выполнены с открытой гофрированной мембраной и предназначены для использования в системах контроля и регулирования уровня нейтральных и агрессивных сред, а также высоковязких и шлакосодержащих жидкостей, в том числе пищевых продуктов. Основные преимущества датчиков моделей "Метран-43-ДГ": долговременная стабильность сигнала (нулевой сигнал за время эксплуатации практически не изменяется); высокая точность преобразования; повышенная вибростойкость; стойкость к вибрации и гидроударам; удобство в эксплуатации; отсутствие застойных зон.

Измеряемая среда - жидкость. Предельно допустимое рабочее избыточное давление: 0,25; 0,4 МПа.

Характеристика - линейная. Предел допустимой основной приведенной погрешности ±0,25; ±0,5%. Питание - от источника постоянного тока напряжением 36 В. Напряжение питания 16...42 В для датчиков с выходным сигналом 4...20 мА.

Нагрузка: 0,2...2,5 кОм для датчиков с выходным сигналом 0...5 мА; 0,1...1 кОм для датчиков с выходным сигналом 4...20 мА при напряжении питания (36±0,72) В. Потребляемая мощность не более 1,0 Вт.

Выходной сигнал 0...5; 4...20; 20...4; 5...0 мА. Температура окружающей среды -30...+100°С. Степень защиты датчика от воздействия пыли и воды IP55 по ГОСТ 14254. Виброустойчивое исполнение VI и V2 по ГОСТ 12997. Коррозионностойкие материалы. Диапазоны измерений перенастраиваются.

Контроль выходного сигнала без разрыва сигнальной цепи. Взрывобезопасное исполнение.



3.2 Датчики для измерения расхода

Преобразователь расхода вихреакустический Метран-300ПР

Общие сведения:

- Измеряемые среды: вода (питьевая, теплофикационная, техническая, речная и т.п.) и водные растворы, кроме абразивных, с вязкостью до 2-10 ⁶ м²/с (2 сСт);

- Диапазон температур измеряемой среды: 1...150С;

- Избыточное давление измеряемой среды в трубопроводе до 1,6 МПа;

- Диаметр условного прохода Дy трубопровода 25...300 мм;

- Пределы измерений 0,18...2000 м³/ч;

- Динамический диапазон 1:100;

- Предел относительной погрешности измерений объема (5) ±1,0%.

Выходные сигналы:

- токоимпульсный (ТИ);

- импульсный типа "замкнуто"/"разомкнуто" - оптопара (ОП);

- унифицированный токовый 0-5, 0-20, 4-20 мА (по заказу);

- цифровой интерфейс на основе RS-485 (по заказу).

ЖК-индикатор для отображения значений расхода, накопленного объема, времени наработки, кода самодиагностики (по заказу) Температурная коррекция расходной характеристики в области малых значений расхода.

Питание от источника постоянного тока стабилизированным напряжением от 16 до 36 В Внесен в Госреестр средств измерений под №16098-02, сертификат №12877 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 74.50.02.421. П.000816.08.01

Метран-300ПР - вихреакустический преобразователь объемного расхода с ультразвуковым детектированием вихрей.

Предназначен для технологического и коммерческого учета расхода и объема воды и водных растворов в составе теплосчетчиков или счетчиков-расходомеров, а также в составе систем АСУТП и АСКУЭ.

Основные преимущества:

- наличие беспроливной методики поверки;

- поверка на месте без демонтажа с помощью имитатора расхода

"Метран-550ИР".

- межповерочный интервал - 4 года;

- высокая надежность, стабильность в течение длительного времени;

- отсутствие в проточной части подвижных элементов;

- надежная работа при наличии вибрации трубопровода, изменений температуры и давления рабочей среды;

- малые длины прямых участков трубопроводов в месте установки преобразователя;

- самодиагностика.

Устройство и принцип действия:

Рисунок 1- Устройство и принцип действия Метран-300ПР

Принцип действия преобразователя основан на ультразвуковом детектировании вихрей, образующихся в потоке жидкости при обтекании ею призмы, расположенной поперек потока. Преобразователь (рисунок 1) состоит из проточной части и электронного блока. В корпусе проточной части расположены тело обтекания - призма трапецеидальной формы (1), пьезоизлучатели ПИ (2), пьезоприемники ПП и термодатчик (7).

Электронный блок включает в себя генератор (4), фазовый детектор, микропроцессорный адаптивный фильтр с блоком формирования выходных сигналов, собранные на двух печатных платах: приемника и цифровой обработки.

На плате цифровой обработки расположены два светодиода - зеленый и красный, выполняющие функцию индикаторов состояния преобразователя. Зеленый светодиод сигнализирует о нормальной работе преобразователя, причем частота мигания соответствует частоте следования импульсов выходного сигнала преобразователя.

Красный светодиод загорается при расходе меньшем 0,8 Qmin, либо хаотичном характере процесса вихреобразования, в частности, при попадании посторонних предметов на тело обтекания и т.п.

Тело обтекания расположено на входе жидкости в проточную часть. При обтекании этого тела потоком жидкости за ним образуется вихревая дорожка, частота следования вихрей в которой с высокой точностью пропорциональна расходу.

За телом обтекания в корпусе проточной части расположены диаметрально противоположно друг другу стаканчики, в которых собраны ультразвуковой пьезоизлучатель ПИ и пьезоприемник ПП.

В зависимости от типа преобразователь имеет два конструктивных исполнения:

- однолучевой преобразователь - одна пара ПИ-ПП (Ду 25-200 мм);

- двулучевой преобразователь - две пары ПИ-ПП (Ду 250; 300 мм).

На ПИ от генератора подается переменное напряжение, которое преобразуется в ультразвуковые колебания. Пройдя через поток, эти колебания в результате взаимодействия с вихрями оказываются модулированными по фазе. На ПП ультразвуковые колебания преобразуются в электрические и подаются на фазовый детектор.

На фазовом детекторе определяется разность фаз между сигналами с ПП и опорного генератора - для однолучевого преобразователя, или разность фаз между ПП первой и второй пары - для двулучевого преобразователя.

На выходе фазового детектора образуется напряжение, которое по частоте и амплитуде соответствует интенсивности и частоте следования вихрей, которая в силу пропорциональности скорости потока является мерой расхода.

Для фильтрации случайных составляющих сигнал с фазового детектора подается на микропроцессорный адаптивный фильтр и затем в блок формирования выходных сигналов. Для повышения достоверности показаний при обработке сигнала вычисляется дисперсия периода колебаний вихрей.

Для увеличения динамического диапазона преобразователя за счет измерения малых расходов, где характеристика преобразователя нелинейная и зависит от температуры теплоносителя, в проточную часть установлен термодатчик. Сигнал от него автоматически вводится в программу вычисления расхода в области малых значений.

Таким образом, в результате преобразований и программной обработки модуль формирует импульсный выходной сигнал.

3.3 Датчики для измерения температуры

Преобразователи термоэлектрические ТХА Метран-231

Сменная термометрическая вставка - термопарный кабель КТМС-ХА(ХК) ТУ 16-505.757-75.

Диапазон измеряемых температур: О...6ОО°С.

Номинальная температура применения: 585°С.

Класс допуска: 2 по ГОСТ 8.585.

Рабочий спай: изолированный.

Материал головки: сплав АК12.

Стандартный ряд монтажных длин L: 80, 100, 120, 160, 200 мм.

Вид исполнения по ремонтопригодности:

- ремонтируемое изделие;

- неремонтируемое изделие.

Климатическое исполнение: У1.1 по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -45° до 85°С; ТЗ по ГОСТ 15150, но для значений температуры окружающего воздуха от -10° до 85°С с относительной влажностью до 98% при температуре 35°С.

Масса: 1,25...3,6 кг в зависимости от длины монтажной части и исполнения.

3.4 Датчики для измерения давления

Малогабаритные датчики Метран-55

Предназначены для работы в различных отраслях промышленности, системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование измеряемых величин избыточного (ДИ), абсолютного (ДА) давления, разрежения (ДВ), давления-разрежения (ДИВ) нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преимущества датчиков:

- погрешность измерений ±0,15%;

- диапазон перенастройки 10:1;

- непрерывная самодиагностика;

- встроенный фильтр радиопомех;

- микропроцессорная электроника;

- возможность простой и удобной настройки параметров двумя кнопками.

Измеряемые среды: жидкость, пар, газ (в т.ч. газообразный кислород).

Диапазон измеряемых давлений:

- минимальный 0-0,06 МПа;

- максимальный 0-100 МПа.

Выходной сигнал: 4-20, 0-5, 0-20 мА.

Обновленный комплекс малогабаритных датчиков давления и уровня Метран-55 имеет следующий ряд уникальных потребительских свойств:

- широкая область применения датчиков в химии, фармацевтике, пищевой промышленности, теплоэнергетике;

- применение специальных материалов чувствительных элементов: керамика A1203, поливинилхлорид (PVC), поливинилденфторид (PVDF);

- большой выбор вариантов электрических и механических соединений;

- широкий диапазон измеряемых давлений минимальный 0-0,6 кПа; максимальный 0-220 МПа;

- погрешность измерений до ±0,1%;

- диапазон температур измеряемой среды от - 40°С до +300°С;

- выходной сигнал 4...20 мА, 0...20 мА, 0...10 В, 0...5 В, 0... 1 В, 1...6 В;

- долговременная стабильность, менее 0,1% в год;

- высокая перегрузочная способность до 80 раз;

- индикаторное устройство с перенастраиваемым релейным выходом;

- степень защиты от воздействия пыли и воды IP 65ч68;

- искробезопасное исполнение: ЕхiaIIСТ4.

В качестве датчика для измерения давления пара предлагается использовать прибор серии Метран 55. Прибор является простым и удобным в исполнении. Использование отечественного прибора серии Метран 55 уменьшит затраты на его установку, ремонт и эксплуатацию. Простота конструкции, надежность, малые габариты, невысокая стоимость обеспечивают повышенный спрос потребителей. Однако применение устройств этих серий не исключает и возможности применения приборов других фирм.



4. Выбор исполнительных механизмов

Регулирующие клапаны серии Emerson Process Management

конструкции GX

Рабочая среда: газ, пар, жидкости.

Диаметр условный DN: 25...100 мм (DIN), 1-4" (ANSI).

Давление условное PN: 1...4 МПа (DIN), класс 150 и 300 (ANSI).

Рабочая температура: от -29 (-46)°С до +232 (+371 )°С.

Класс герметичности: IV, V или VI (ANSI).

Материал седла: сталь, сплавы.

Материал корпуса и крышки: сталь, сплавы.

Регулирующий клапан конструкции GX предназначен для управления потоком среды (регулирование или отсекание) и представляет собой односедельный клапан с направлением потока вверх, с ввинчиваемым седлом, с одним из трех типов трима (комплекта внутренних деталей): с направляющей по штоку, с направляющим седлом или с разгруженным плунжером.

Привод пневматический (МИМ) с несколькими пружинами.

Для клапана каждого размера возможно исполнение с неразгруженным плунжером, которое исключает "мертвые зоны", с возникающей в них полимеризацией рабочей среды.

Полнопоточный трим и трим с ограниченной пропускной способностью могут иметь как линейную, так и равнопроцентную характеристику потока.

Основные преимущества:

- стабильность потока через тракт клапана;

- полный спектр материалов, включая сплавы;

- исполнения с высокой пропускной способностью;

- высокая унификация деталей для всех типоразмеров;

- заменяемый комплект внутренних деталей (трим);

- реверсируемый в полевых условиях привод;

- простота технического обслуживания.

Клапан модели 210 фирмы Смит Митер

Максимальная вязкость:

- До 200 SSU (секунд по универсальному вискозиметру Сейболта) (40 сП/40мПа·с).

Номинальное значение давления

Мембранные клапаны:

- Класс 150 ANSI, 1965 кПа (285 фунтов-силы на кв.дюйм).

Поршневые клапаны:

- Класс 150 ANSI, 1965 кПа (285 фунтов-силы на кв.дюйм).

Электромагнитные клапаны:

- Стандартные электромагнитные клапаны, используемые на клапанах модели 210 рассчитаны на "Безопасное рабочее давление 2068 кПа (300 фунтов-силы на кв.дюйм.

Диапазоны температур:

- от -29°С до 71°С - эластомеры Буна-N;

- от -12°С до 177°С - эластомеры Витон.

Напряжение (Электромагнитные клапаны):

- Стандарт: 115В перем.тока ±10%, 50/60Гц;

- Варианты: 230В перем.тока ±10%, 50/60Гц; 440В перем.тока ±10%, 50/60Гц; 24 В пост.тока.

Насос DAB

Консольные центробежные насосы DAB с одним или двумя рабочими колесами предназначены для применения в бытовых, общественных, промышленных, сельскохозяйственных установках, а также для перекачивающих, смесительных и ирригационных систем. Корпус насоса и опора двигателя изготовлены из чугуна. Рабочее колесо - чугунное или из технополимера. Вал двигателя из нержавеющей стали. Механическое уплотнение - графит/керамика. Асинхронный двигатель закрытого типа с внешним воздушным охлаждением. Однофазные двигатели имеют встроенный тепловой выключатель и конденсатор в клеммной коробке. Для защиты трехфазных двигателей необходимо установить подходящую защиту от перегрузок.

Рабочий диапазон: от 1,8 до 96 мі/ч, напор до 62 метров.

Перекачиваемая жидкость: чистая, без твердых включений и абразивных частиц, не вязкая, химически нейтральная, не кристаллизованная, по характеристикам аналогичная воде.

Температура перекачиваемой жидкости:

- от -10°С до +110°С

Максимальная температура окружающей среды: + 40°С

Максимальное рабочее давление:

- от 6 до 10 Бар;

Степень защиты: IP 44.

Защита клеммной коробки: IP 55.

Категория изоляции: F.



5. Выбор контроллера

Программируемый логический контроллер MICRO

Программируемые логические контроллеры MICRO разработаны с учетом требований изготовителей комплектного оборудования, станков и агрегатов (OEM). Эти контроллеры позволяют решать самые разнообразные задачи, возникающие в этой области -- ввод, обработку и формирование дискретных и аналоговых сигналов, PID- регулирование, позиционирование, быстрый счет, организацию диалога с оператором, сокращение времени реакции устройства управления на внешние воздействия и т.д. Возможно применение контроллеров MICRO для создания АСУТП с числом входов/выходов до 200...300. Контроллеры MICRO обладают развитыми сетевыми возможностями, что позволяет применять типовые сетевые решения на основе коммуникационных сетей с различными функциональными возможностями и ценовыми характеристиками.

При использовании контроллеров MICRO уменьшаются затраты на автоматизацию благодаря сокращению затрат времени и труда на программирование, отладку, и диагностирование алгоритмов управления (инструментальные средства PL7 MICRO), на монтажные работы (система TELEFAST), на эксплуатацию системы управления (оболочка PL7ProDyn). В руках технолога или программиста оказывается мощный инструмент разработки приложений на специализированных языках, рекомендованных МЭК (стандарт IEC1131-3) для использования в рассматриваемой предметной области.

Контроллер TSX Micro удобен для применения в малых системах, системах, призванных быть легко перемещаемыми, а также в ситуациях, где минимальное пространство требует максимальной компактности или когда условия окружающей среды требуют надежной работы.



Таблица 1 - Техническая характеристика Modicon Micro ПЛК TSX 37-05

Тип ПЛК	TSX 37 05 028DR1
Дискретные в/в кол-во	8 входов и 8 выходов.
Аналоговые в/в кол-во тип	2 полуформатных модуля; 8 вх., 12 бит (+ 10 В, 0-10 В), (0-20 мА, 4-20 мА); 4 диф. универс. входа (4-20 мА, термопара, термосопротивление); 4 вых., 11 бит + знак (+ 10 В, 0-20 мА, 4-20 мА).
Управление процессом	Контуры управления; 3 встроенные функции: PID, ШИМ, Серво с интерфейсом на терминале ССХ17 (управление и настройка до 9 контуров).
Импульсные входы - встроенные кол-во тип	2 х 500 Гц на дискретных входах; 2 полуформатных модуля; 1 или 2 канала, 40 кГц; 2 х 500 кГц; Счет прямой, обратный, реверсивный.
Коммуникации - встроенные	Порт RS-485; протоколы Uni-Telway master/slave, Modbus slave, ASCII.
Структура программы	Однозадачная (циклич. или периодическая); многозадачная (циклич. или периодическая основная задача, периодическая быстрая задача); задачи обработка события (прерывания) - до 8 задач.
Структура памяти	9 К слов защищенной памяти RAM.
Напряжение питания	110/240 В пер. тока (встроенный источник питания, 24 В, для датчиков).

Технические характеристики дополнительных модулей аналогового в/в:

- TSX AEZ802 8 вх. 0-20mА/4-20mА, 12 бит;

- TSX ASZ401 4вых. 11 бит + знак (+ 10 В, 0-20 мА, 4-20 мА).

Технические характеристики PLC TSX Micro

Базовая конфигурация Micro включает в себя электропитание (24 В постоянного тока или 220 В переменного тока), блок центрального процессора с памятью, мини-дисплей для диагностики, а также различные коммуникационные порты и платы.

Удовлетворяя различным потребностям по объему задач, Micro предлагает на выбор 5 модульных конфигураций, каждая из которых предполагает несколько уровней интеграции (ввод/вывод, счетчики) и открытость (PCMCIA-карты для связи).

Micro предлагает более 40 различных специализированных модулей, включая быстрые счетчики, модули измерения и регулирования, модуль безопасности, входы/выходы на 24 В постоянного тока или 220 В переменного тока.

Модули могут быть в размер слота или половины слота на разное количество точек (8, 16, 32, 64). Все типы модулей дискретного ввода/вывода могут использоваться в рамках одной и той же конфигурации контроллеров. Micro можно также интегрировать с другими компонентами Schneider Electric, например, преобразователями частоты Altivar, терминалами оператора Magelis, для создания простых и эффективных глобальных решений.

Программное обеспечение PLC TSX Micro

PL7 имеет возможность программирования на 5 языках. Меню с заранее заданными настройками упрощает конфигурирование различных прикладных модулей. Во время отладки или обслуживания PL7 позволяет менять настройки точек в основном для того, чтобы определить неизвестные значения или обнаружить ошибки программы.

Благодаря PL7, общей среде программирования для Micro и Premium, обеспечивается непревзойденная гибкость выбора вашего следующего решения. Прикладные программы переносимы и могут использоваться на обеих платформах.

Архитектура PLC TSX Micro

Micro устанавливается без дополнительных дорогостоящих или больших устройств (ограничителей перенапряжения, дополнительных батарей, устройств защиты выходов и источников питания).

Компактность TSX Micro достигается с помощью сменных клеммных колодок или внешних клемм. Использование системы быстрого монтажа Telefast 2 гарантирует удобное, быстрое и безошибочное подключение, которое интегрирует защиту, распределение питания и адаптацию каналов. Модули входов/выходов высокой плотности и промаркированные на заводе кабели позволяют напрямую подключать исполнительные устройства для построения компактного, надежного и экономичного решения.

Модули AS-i Master упрощают соединение и уменьшают стоимость системы. При установке большого количества устройств Micro требует меньшего количества кабелей и обеспечивает более быстрое подсоединение оборудования, сокращая время установки системы.

Сетевые решения для PLC TSX Micro

Реализация системы на базе TSX Micro с использованием сети Ethernet дает много преимуществ. Использование стандарта TCP/IP Modbus Ethernet - это универсальное сетевое решение для системных интеграторов и конечных пользователей.

Подключение к Ethernet обеспечивает взаимосвязь датчиков и устройств управления (преобразователей частоты, средств измерения или визуального отображения) без ограничений, связанных с закрытыми решениями.

Оборудованный модулем связи на 100 МГц Micro предлагает расширенный доступ к прикладным программам и мгновенную реакцию. Ethernet также обеспечивает быстрое подключение и установку ПО. Без дополнительного интерфейса, Micro поддерживает возможность для подключения в локальном режиме, что необходимо для корректировки или отладки прикладных программ.

Расположенный отдельно от процессора, модуль ETZ адаптирует поток информации, доступный для передачи через терминальный или PCMCIA-порт, одновременно поддерживая обмен с другими объектами.

Диагностика, корректировка или загрузка программы без специального программного обеспечения или драйверов, подключая Micro к ПК через стандартный модем, используя встроенный порт связи RS 232 (56 Kbps) и протокол PPP в режиме TCP/IP.

После установки начальных параметров, модуль Ethernet позволяет получить полноценный графический доступ к экранам обслуживания, конфигурации и диагностики, используя только стандартный браузер, входящий в состав ОС Windows.



6. SCADA-система

ТРЕЙС МОУД - это программный комплекс, предназначенный для разработки, настройки и запуска в реальном времени систем управления технологическими процессами. Все программы, входящие в ТРЕЙС МОУД, делятся на две группы:

- инструментальная система разработки АСУ;

- исполнительные модули (runtime).

Инструментальная система включает в себя три редактора:

- Редактор базы каналов;

- Редактор представления данных;

- Редактор шаблонов.

В них разрабатываются: база данных реального времени, программы обработки данных и управления, графические экраны для визуализации состояния технологического процесса и управления им, а так же шаблоны для генерации отчетов о работе производства.

В зависимости от лицензии инструментальная система позволяет создавать проекты на разное количество каналов. Существуют следующие градации инструментальных систем по количеству точек ввода/вывода в одном узле проекта: 128, 1024, 32000х16, 64000х16.

Редактор базы каналов

В Редакторе базы каналов создается математическая основа системы управления: описываются конфигурации рабочих станций, контроллеров и УСО, а также настраиваются информационные потоки между ними. Здесь же описываются входные и выходные сигналы и их связь с устройствами сбора данных и управления. В этом редакторе задаются периоды опроса или формирования сигналов, настраиваются законы первичной обработки и управления, технологические границы, программы обработки данных и управления. Здесь настраивается архивирование технологических параметров, сетевой обмен, а также решаются некоторые другие задачи.

Результатом работы в этом редакторе является математическая и информационная структуры проекта АСУТП. Эти структуры включают в себя набор баз каналов и файлов конфигурации для всех контроллеров и операторских станций (узлов) проекта, а также файл конфигурации всего проекта.

Файл конфигурации проекта имеет расширение ctm и сохраняется в рабочей директории системы разработки. Для хранения всех остальных файлов проекта в рабочей директории создается каталог, имя которого совпадает с именем файла конфигурации. При этом базы каналов сохраняются в файлы с расширениями dbb.

Редактор представления данных

Вход в редактор представления данных осуществляется либо двойным нажатием ЛК на соответствующем ярлыке в папке ТРЕЙС МОУД 5.0, либо запуском исполнительного модуля picman.exe. Здесь разрабатывается графическая часть проекта системы управления. При этом создается статичный рисунок технологического объекта, а затем поверх него размещаются динамические формы отображения и управления. Среди них такие, как поля вывода численных значений, графики, гистограммы, кнопки, области ввода значений и перехода к другим графическим фрагментам и т. д.

Кроме стандартных форм отображения (ФО), ТРЕЙС МОУД позволяет вставлять в проекты графические формы представления данных или управления, разработанные пользователями. Для этого можно использовать стандартный механизм Active-X.

Все формы отображения информации, управления и анимационные эффекты связываются с информационной структурой, разработанной в редакторе базы каналов.

Графические базы узлов проекта, созданные в редакторе представления данных, сохраняются в файлах с расширением dbg. Их сохранение осуществляется в соответствующие директории проектов. Исполнительные модули - это программы, под управлением которых запускается АСУ, созданная в инструментальной системе. В группу исполнительных модулей входят следующие программы:

- МРВ;

- NetLink МРВ;

- Adaptive Control МРВ;

- МРВ Модем +;

- Double Force МРВ;

- Double Force NetLink МРВ;

- Adaptive Control Double Force МРВ;

- NetLink Light;

- SUPERVISOR;

- Глобальный регистратор;

- Сервер документирования;

- Консоль тревог;

- Микро МРВ;

- Микро МРВ Модем +;

- Микро МРВ GSM +;

- GSM - активатор;

- Web - активатор.

Первые двенадцать мониторов предназначены для организации работы верхнего и административного уровней АСУ.

Микро МРВ, Микро МРВ Модем+ и Микро МРВ GSM + предназначены для работы в контроллерах нижнего уровня систем управления, естественно, при условии наличия в них операционной системы MS DOS.

Монитор реального времени (МРВ)

Этот монитор предназначен для запуска на АРМ операторов, с его помощью осуществляющих супервизорный контроль и управление технологическими процессами. Под управлением МРВ выполняются такие задачи, как:

- запрос данных о состоянии технологического процесса с контроллеров нижнего уровня по любому из встроенных протоколов или через драйвер;

- передача на нижний уровень команд управления по любому из встроенных протоколов или через драйвер;

- обмен данными с платами УСО;

- сохранение данных в архивах;

- обмен по сети с удаленными МРВ;

- передача данных по сети на следующий уровень АСУ;

- обмен с базами данных через ODBC;

- представление оператору графической информации о состоянии технологического процесса;

- автоматическое и супервизорное управление технологическим процессом;

- обмен данными с другими приложениями WINDOWS через DDE/NetDDE/OPC;

- и другие функции.

NetLink МРВ

По своим функциям этот монитор аналогичен МРВ. Однако в нем блокированы обмен с драйвером, обмен по встроенным протоколам MODBUS и ADAM, а так же клиентские функции OPC и DDE. Таким образом, NetLink МРВ может применяться только в составе систем управления, где на нижнем уровне используются PC-контроллеры, программируемые с помощью ТРЕЙС МОУД.

Adaptive Control МРВ

Функции этого монитора полностью совпадают с МРВ. Однако, в отличие от последнего, данный монитор поддерживает библиотеку алгоритмов адаптивного регулирования.

МРВ Модем +

Этого монитор отличается от МРВ поддержкой обмена данными по коммутируемым линиям.

Double Force МРВ

Double Force МРВ работает как обычный МРВ, но поддерживает дополнительно функции горячего резервирования.

Double Force NetLink МРВ

Double Force NetLink МРВ поддерживает функции горячего резервирования и отличается от Double Force МРВ тем же, чем NetLink МРВ от МРВ - позволяет создавать системы управления только при условии использования на нижнем уровне PC-совместимых контроллеров, программируемых с помощью ТРЕЙС МОУД.

Adaptive Control Double Force МРВ

Этот монитор в дополнение к функциям МРВ поддерживает горячее резервирование и адаптивное регулирование.

NetLink Light

Данный монитор не поддерживает функций обработки данных и автоматического управления. Он является дополнительной графической консолью, которая может подключаться с удаленного компьютера к запущенному МРВ. Таким образом, имея в сети один монитор реального времени, можно, используя NetLink Light, создать требуемое количество рабочих мест, равноправных с МРВ по функциям отображения и супервизорного управления.

SUPERVISOR

Этот монитор ТРЕЙС МОУД предназначен для создания АРМ администратора. Он, так же как NetLink Light, является графической консолью и подключается по сети к МРВ или Глобальному регистратору. При этом SUPERVISOR можно использовать для оперативного управления (как NetLink Light), а так же можно переключить в режим отображения данных из архивов. Архивные данные можно просматривать по временным срезам либо с заданной скоростью в режиме playback.

Глобальный регистратор (ГР)

Это специальный монитор ТРЕЙС МОУД, предназначенный для ведения глобального архива по всему проекту. Он архивирует данные, посылаемые ему по сети мониторами реального времени. После сохранения данных в архив Глобальный регистратор может передавать их для просмотра мониторам.

SUPERVIZOR

Для организации дублирования глобального архива следует запустить в сети еще один монитор Глобальный регистратор. При этом оба ГР будут принимать данные, посылаемые для архивирования, и сохранять в свои архивы. Дублированный глобальный регистратор поддерживает функции синхронизации архивов при работе в реальном времени и при запуске.

Глобальный регистратор может так же выступать как OPC и DDE сервер и поддерживает обмен с базами данных через ODBC.

Сервер документирования

Сервер документирования используется для решения задачи документирования технологической информации. Он по команде МРВ, собственному сценарию или команде оператора интерпретирует созданные заранее шаблоны, запрашивает у МРВ необходимые данные и формирует по ним готовые документы. Эти документы могут быть распечатаны на принтере, отправлены по E-mail или опубликованы на WEB-сервере.

Микро монитор реального времени (Микро МРВ)

Микро МРВ предназначен для управления задачами сбора данных и управления в контроллерах нижнего уровня АСУТП. Он может быть использован в любых IBM-совместимых контроллерах.

По возможностям математической обработки, управления, обмена данными с другими мониторами ТРЕЙС МОУД Микро МРВ идентичен монитору реального времени. Однако для него не реализованы функции графического вывода информации и архивирования.

Микро МРВ Модем +

Функции этого монитора совпадают с Микро МРВ. Единственным его отличием является встроенная поддержка обмена данными с помощью модема по коммутируемым каналам, что позволяет использовать Микро МРВ для создания удаленных пунктов сбора информации, обменивающихся данными через телефонную сеть.

Микро МРВ GSM +

Этот монитор отличается от Микро МРВ поддержкой архивов, обмена по сети GSM, используя механизм SMS, и отсутствием поддержки сетевого обмена. Он имеет те же параметры запуска, что и обычный Микро МРВ за исключением связанных с сетевым обменом. К именам исполнительных модулей Микро МРВ GSM+ добавляются символы -G.

GSM-активатор

Обмен данными между мониторами ТРЕЙС МОУД по GSM-сети реализуется в виде SMS-сообщений (Short Message Service). Для поддержки такого обмена на уровне операторских станций предназначен исполнительный модуль GSM-активатор, а на уровне контроллеров - специализированная модификация Микро МРВ - Микро МРВ GSM+.

Web-активатор

Любая рабочая станция ТРЕЙС МОУД может выступать в качестве Web-сервера, что позволяет управлять технологическим процессом через Интернет. На удаленном компьютере необходимо иметь только доступ к Интернет и Web-браузер. Для реализации данного режима предназначен модуль Web-активатор исполнительной системы ТРЕЙС МОУД.



Заключение

В ходе проведенной работы был выбран контроллер Modicon Micro, этот контроллер наиболее полно удовлетворяет потребностям нашего технологического процесса, а также соответствует критерию цена/качество, так же этот контроллер наиболее прост в обслуживании и обладает высокой отказоустойчивостью. К данному контроллеру пришлось дополнительно закупить модуль аналогового ввода TSX AEZ802 и 2 модуля аналогового вывода TSX ASZ401. Так же была выбрана SCADA - система Trace Mode, датчики и исполнительные механизмы необходимые для контроля и регулирования технологических параметров.

В автоматизированном процессе человек переключается на творческую работу, анализ результатов управления, составление заданий и программ для автоматизированных систем, наладку сложных автоматических устройств и т.д.

Список используемых источников

1 А. И. Драгилев, И. С. Лурье. «Технология кондитерских изделий» Москва «ДеЛи принт» 2003.

2 А.Н. Камразе, М.Я. Фитерман. Контрольно-измерительные приборы и автоматика. Ленинград 1988.

3 А. С. Боронихин, Ю. С. Гризак «Основы автоматизации производства и контрольно-измерительные приборы на пищевых предприятиях» Москва Энергоатомиздат» 1990.

4 Л.П.Брусиловский, А.Я.Вайнберг. Автоматизация технологических процессов в молочной промышленности.- Изд. «Пищевая промышленность», 1978.

Размещено на Allbest.ru