Автоматизированная система нагрева металла в печах

Технология обработки  дискретных входных сигналов позволяет  обрабатывать широкий спектр типов и уровней, а также определять такие неисправности сигнальных линий как обрыв, короткое замыкание, нестабильное состояние.

Для повышения надежности, точности измерений и защиты оборудования от электромагнитных помех используются специальные конструктивные решения:

• каждый модуль размещается в отдельном металлическом корпусе;
• печатные платы покрываются защитным лаком;
• питание модуля может осуществляться в широком диапазоне: 9…30 В;
• каждый модуль имеет гальваническую изоляцию от источника питания и локальной сети, входные цепи внешних сигналов также имеют групповую или индивидуальную гальваническую изоляцию.

Дополнительно все внешние  цепи имеют специальную защиту и  выдерживают высокие значения парафазных (продольных) и синфазных (поперечных) импульсных воздействий, как по амплитуде, так и по скорости нарастания.

Отдельно  следует отметить, что поставляемые в составе комплекса импульсные блоки питания имеют мягкий пуск, низкое тепловыделение и широкий диапазон входного напряжения:

• 100…270 В переменного тока;
• 100…350 В постоянного тока.

Для эффективной работы по выделенным и коммутируемым линиям соответствующие модули комплекса имеют защиту от перенапряжения, дополнительные фильтры, электронную регулировку уровней передачи и приема.

Перечисленные выше конструктивные, схемотехнические и иные решения обеспечивают четкий запуск программ, гарантированную доставку данных при любых неожиданностях и позволяют уверенно использовать наш комплекс в самых жестких условиях.

Эффективный монтаж, независимая наладка

При создании комплекса  был учтен опыт применения оборудования в отечественных условиях. Комплекс обладает всеми необходимыми свойствами для удобства монтажа, наладки и дальнейшей эксплуатации.

Каждый модуль ввода-вывода имеет удобные съемные клеммники  промышленного исполнения – конструктив сознательно выбран так, чтобы внешние (объектовые) цепи подключались непосредственно к модулю – без дополнительных промежуточных клеммников, разъемов и т.д. Сечение подключаемого провода – до 2,5 мм². Разъемы, применяемые в клеммниках, имеют позолоченные контакты. При замене модулей отсоединять объектовые и иные кабели от клеммника не требуется.

Все модули имеют одинаковый унифицированный размер. Каждый модуль представляет собой конструктивно  и функционально законченное изделие, имеющее собственный встроенный источник питания, интерфейс RS-485. Поэтому отдельные модули ввода-вывода можно размещать как в общем шкафу, так и распределять по территории объекта (до 1км) ближе к датчикам – “по месту”.

Встроенное программное  обеспечение (ПО) модуля ввода-вывода обеспечивает удобный доступ к обрабатываемой информации непосредственно на месте установки. Для этого в каждом модуле предусмотрено отдельное гнездо для подключения универсального минипульта (размером с пачку сигарет). С помощью одного такого «тестера» можно автономно настроить любой модуль комплекса, проверить подключение внешних цепей, параметров настройки, значений технологических переменных.

Таким образом, функциональные и конструктивные особенности описываемого комплекса гарантируют быструю проверку и настройку каналов ввода-вывода еще на этапе электротехнического монтажа. При этом существенно уменьшается время пусконаладочных работ, сокращается общий срок ввода системы в эксплуатацию.

Современное ПО верхнего уровня

Предлагаемое, в составе  комплекса, специализированное ПО для ПЭВМ обеспечивает необходимые функции по загрузке, диагностике, конфигурации системы, а также весь необходимый прикладной сервис:

• представление текущих данных в виде разрабатываемых технологических схем;
• выдача оперативных команд управления;
• формирование отчетов, графиков;
• ведение службы единого времени;
• ведение архивов на удаленных объектах и их автоматическое вычитывание на верхний уровень;
• разработка и коррекция прикладных алгоритмов.

Программирование контроллеров осуществляется в современной интегрированной среде разработки алгоритмов, обеспечивающей пользователям интуитивно понятный инструментарий, базирующийся на методах функциональных блоков FDB – в соответствии с международным стандартом МЭК (IEC)-1131/3.

Для пользовательских приложений верхнего уровня обеспечивается доступ в единую базу данных (БД) системы по интерфейсу OPC-сервера. Это позволяет использовать распространенные программные продукты, поддерживающие данный открытый промышленный стандарт.

Комплекс ДЕКОНТ является проектно-компонуемым изделием, которое позволяет не только комбинировать модули в соответствии с требованиями к создаваемой системе, но и легко наращивать информационную и вычислительную мощность при дальнейшем сопровождении.

Устройства, создаваемые на базе комплекса, являются масштабируемыми, т.е. позволяют автоматизировать объекты от самых малых до самых больших.

Производительность

Управляющие модули комплекса  обладают мощностью, достаточной для решения большинства задач контроля и управления. При малых размерах каждый управляющий модуль имеет процессор с тактовой частотой 30 МГц, энергонезависимую память 512 Кб, флэш-память 512 Кб, простую и удобную систему программирования.

Отличные коммуникационные возможности

Поддерживаемые комплексом разнообразные интерфейсы обеспечивают сопряжение с широким спектром периферийных интеллектуальных приборов: модемов, вычислителей, теплосчетчиков, регистраторов, кондиционеров и т.п.

Каждый контроллер комплекса  может поддерживать до шести каналов  обмена информацией.

Модули и контроллеры  комплекса легко комплексируются. Если пользователю не хватило каналов на модуле ввода-вывода или интерфейсов на контроллере, имеется возможность дополнить систему недостающим устройством. При конфигурировании системы будет создана единая БД на несколько контроллеров.

Заложенная в каждом модуле возможность объединения  в локальные сети на базе RS-485, а также встроенный в каждом контроллере развитой сетевой сервис обеспечивают прозрачные клиент-серверные соединения и ведение единой распределенной БД.

Устройства комплекса  объединяются в единую сеть независимо от физической природы каналов связи, их пропускной способности и топологической структуры. В одной системе могут использоваться локальные технологические сети, проводные физические линии, телефонные сети, ВЧ-связь, радиоканал и т.п.

 Удобное сопровождение

Функции встроенной в  каждый модуль автономной диагностики  и сервиса обеспечивают непрерывный  анализ исправности модулей в  процессе эксплуатации комплекса, автономную индикацию состояния каналов ввода-вывода.

Встроенное в модули диагностическое ПО обеспечивает также  удаленное считывание верхним уровнем  параметров диагностики.

Комплекс обеспечивает удаленную загрузку пользовательского  и модернизацию системного ПО.

Обслуживание любой  системы, созданной на базе комплекса, необременительно даже для малоквалифицированного персонала. Хорошо структурированная, “прозрачная” модульная архитектура комплекса делает удобной сопровождение системы, гарантирует быструю локализацию неисправностей.

Общеизвестный критерий – стоимость передачи одного сигнала с объекта. Используя комплекс - ДЕКОНТ Вы получаете один из самых дешевых отечественных комплексов. Стоимость типовой системы в пересчете на один канал может составлять менее 5 долл. США.

Выводы

Рассмотренные отличительные особенности комплекса отражают современную общемировую тенденцию по переносу периферийных модулей непосредственно к технологическому процессу (ТП).

Имеющиеся вычислительные мощности, задействованные в модулях  ввода-вывода для обработки информации на месте возникновения сигнала, позволяют оптимизировать пропускную способность каналов связи и добиться технико-экономических показателей, недоступных при иных способах построения систем.

Возможность совмещения в одном комплексе функций АСУТП, учета, телемеханического контроля и управления позволяет существенно снизить суммарные затраты потребителя при монтаже и в процессе эксплуатации большинства систем, создаваемых на базе ПТК ДЕКОНТ.

Распределенная мультипроцессорная архитектура комплекса ДЕКОНТ обеспечивает высокую живучесть и надежность системы, упрощает ее обслуживание.

Хорошо разработанная  и тщательно продуманная номенклатура программных и аппаратных модулей, многократно апробированная российской действительностью, позволяет создавать практически любые системы автоматизации.

Состав комплекса

• Модули ввода-вывода.
• Программируемый контроллер Decont-182.
• Сменные интерфейсные платы.
• Малогабаритный пульт оператора (Минипульт).
• Стационарный пульт оператора (Пульт).
• ПО для контроллеров.
• ПО верхнего уровня.

Рассматриваемые ниже различные  варианты объединения модулей ввода-вывода и программируемых контроллеров, дополненных интерфейсными платами, в единую информационную и управляющую сеть порождают колоссальное множество возможных распределенных систем контроля и управления, отличающихся топологически и по функциональному назначению.

Для взаимодействия системы  с обслуживающим персоналом может  использоваться стационарный пульт оператора, ПЭВМ или группа компьютеров.

Номенклатура вспомогательного оборудования включает:

• специализированные платы для интеллектуальных датчиков;
• защитные шкафы и коробки;
• блоки питания;
• сетевые адаптеры, разветвители.

Модули ввода-вывода

Модули ввода-вывода –  это микропроцессорные устройства связи с объектом, осуществляющие первичную обработку входных непрерывных и дискретных сигналов и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Каждый модуль имеет выход в технологическую сеть на основе интерфейса RS-485. Иными словами, в каждое устройство ПТК ДЕКОНТ заложена возможность подключения к локальной промышленной сети типа BITBUS. Результат обработки сигналов преобразуется модулем в защищенный цифровой вид для дальнейшей передачи в сеть. Из сети модуль получает команды на выдачу управляющих воздействий. Вычислительные мощности модуля обеспечивают ряд дополнительных функций: выработка сигналов о выходе значения за допустимые пределы, синхронизация времени для ведения единого времени системы, взаимодействие с контроллером, минипультом и т.п.

Каждый модуль представляет собой функционально законченное  устройство, заключенное в металлический защитный корпус. Все модули имеют единый конструктив, интерфейс и питание.

Номенклатура модулей  ввода-вывода постоянно развивается. В таблице 1 приведен перечень наиболее часто используемых модулейОтличительные особенности модулей ввода-вывода

При разработке конструктива модулей ввода-вывода были учтены пожелания специализированных монтажных и пуско-наладочных организаций, а также предложения ряда организаций, эксплуатирующих разнообразные средства автоматизации. Усилия прежде всего были направлены на обеспечение следующих факторов:

• надежный прямой контакт между сигнальным кабелем с объекта и модулем (без промежуточных соединений), прозрачность монтажной схемы;
• возможность быстрой замены модуля, быстрое восстановление системы;
• возможность простой оперативной проверки входных и выходных каналов в физических и расчетных значениях.

Каждый модуль ввода-вывода имеет удобные съемные клеммники  промышленного исполнения – конструктив сознательно выбран так, чтобы обеспечить прямое подключение большинства используемых в России контрольных и управляющих кабелей непосредственно к модулю (рис. 2).

Защита от помех и принципы обработки сигналов

В модулях ввода-вывода применены схемотехнические решения, обеспечивающие эффективное устранение большинства помех электромагнитного характера. Прежде всего это – полноценная индивидуальная гальваническая изоляция аналоговых сигналов. Принципы построения гальванической развязки рассмотрены на примере модуля типа AIN8-I20 (табл.1). Аналоговая часть модуля гальванически изолирована по постоянному току от цифровой опторазвязками.