Автоматизация ЦТП

Характерные особенности: 

Выходные  модули с переключателями на основе транзистора, реле или симмистора.

Гальваническая  развязка между процессом и управлением  за счет применения оптронной пары является стандартным свойством.

Модули  с развязкой между каналами.

Из  представленных модулей выберем  модуль QY22

 

Это все основные блоки но для управления технологическим процессом нам понадобиться еще модуль позиционирования и модуль интерфейсов.

Интерфейсные  модули

Обмен данными с периферийными устройствами

Этот  модуль обеспечивает связь с периферийными  устройствами через стандартный  интерфейс RS232. Периферийные устройства подключаются по схеме «точка-точка» по принципу «1:1».

Характерные особенности:

Модуль QJ71C24N имеет один интерфейс RS232 и один интерфейс RS422/485. Модуль QJ71C24-R2 имеет  два интерфейса RS232, амодульQJ71C24N-R4 –  два интерфейса RS422/485.

 Позволяет  компьютеру, подключенному к системе, получать полный доступ ко всему набору данных CPU MELSEC Q, используя SCADA систему или программное обеспечение для мониторинга.

Поддержка обмена данными ASCII с подключенными  устройствами, такими, как считыватели штрих-кодов, весы и системы идентификации.

 Встроенная  флэш-память для регистрации данных  о качестве, производительности  и тревогах, которые могут печататься, когда возникнет такая необходимость.

Состояние модуля и связи показывается светодиодами.

Проверка  связи и функция мониторинга  возможны при использовании программного обеспечения GX Configurator UT.

      При этом нам также необходим еще  один модуль для подключения устройств  с интерфейсом Foundation fieldbus для этого воспользуемся модулем интерфейса Rosemount 3420 Н1. Модуль позволяет подключить до 64 первичных устройств.

    Выбор КТС верхнего уровня АСУ ТП.

    К верхнему уровню АСУ ТП относится  АРМ оператора и БД.

    АППАРАТНЫЕ  ТРЕБОВАНИЯ

    Минимальная конфигурация компьютеров  АРМ.

    Типовое рабочее место диспетчера: Компьютер

• Процессор – Pentium 4 - 2.8Ghz.
• Оперативная память – 1024 Mb.
• Свободное дисковое пространство – 100 Gb.
• Integrated VGA

   Сервер  базы данных HP ProLiant DL320s:

    Хранение  и обработка информации

    Для хранения информации используется сервер InterBase под управлением ОС Windows 2000/XP и может хранить терабайты информации. Организационная структура базы данных (БД) позволяет хранить полную информацию о результатах обмена данными, по меньшей мере, за три года функционирования диспетчерского центра и, кроме того, обобщенную аналитическую информацию ещё за несколько лет.

    Описание  программного обеспечения.

    Программное обеспечение АРМа обеспечивается SCADA-системой КАСКАД.

    SCADA-система  «КАСКАД для WINDOWS» (далее - КАСКАД) представляет собой мощный инструмент наблюдения, анализа и управления технологическими процессами; имеет в своем распоряжении все необходимые инструменты, присущие современным SCADA-системам, а также ряд уникальных особенностей.

    Система КАСКАД спроектирована так, чтобы обеспечить максимально удобную работу с ней для пользователей различной квалификации, имеет интуитивно понятный интерфейс и проста в освоении. 

    Система имеет мощную сетевую архитектуру, что позволяет легко наращивать ее мощность, гибко конфигурировать  под любой технологический процесс, комбинируя нужные модули.

    Система КАСКАД включает в  себя следующие компоненты:

         Серверные модули:

    - Сервер Доступа  к Данным осуществляет получение, обработку и накопление данных, ведение базы данных, анализ и передачу управляющих воздействий. Накопление данных ведется в виде SQL-базы данных под управлением сервера InterBase.

    - Интерфейсные модулеи  доступа к данным  осуществляют связь с источниками данных (микроконтроллерами и т.п.).

    - Конфигуратор СДД предоставляет унифицированный интерфейс для настройки модулей доступа к данным (формирования набора опрашиваемых устройств, тегов, настройка параметров опроса).

         Клиентские модули:

    - Модуль визуализации  ТП является основным средством визуального контроля текущих параметров ТП, а также главным инструментом управления процессами. Отображаемые данные группируются в виде панелей мнемосхем. Каждая панель может отображать информацию  в любом удобном для восприятия и анализа виде: текстовом, графическом (растровое или векторное изображение), анимированные изображения, видеоролики, тренды, гистограммы и т.д. Причем виды отображения могут комбинироваться в любом сочетании. Навигация по мнемосхемам максимально проста. Настройка мнемосхем производится во встроенном редакторе. 

    - Модуль просмотра исторических данных ТП представляет собой мощное и удобное средство просмотра истории технологического процесса, отслеживания динамики ТП благодаря развертыванию данных в графическом виде. Информация может представляться как в двух, так и в трех измерениях, в абсолютных единицах (единицы измерения), в процентах. Возможен просмотр как исторических, так и текущих данных (следящий режим). Данные при отображении логически группируются в виде панелей предыстории. Каждая панель может работать как независимо от других панелей, так и синхронно с ними. Добавление и удаление графиков производится налету, как и изменение масштаба отображения. Количество одновременно отображаемых панелей и графиков на каждой панели в принципе не ограничено и выбирается из соображений удобства восприятия и здравого смысла.

    - Модуль формирования отчетной документации позволяет создавать отчеты любого вида за любой период времени, вести как сменную, так и сквозную документацию, а также анализ данных. Формирование отчетов производится в формате и под управлением Microsoft Excel. Во-первых,  это дает пользователю возможность настроить вид выходной документации, используя весь мощный инструментарий, предоставляемый программой Microsoft Excel, а во-вторых, позволяет использовать сформированные документы в дальнейшем без дополнительных преобразований. Вид документа настраивается один раз и запоминается в виде шаблона. По этому шаблону в любое время может быть сформирован выходной документ на любой момент времени.

    - Модуль звуковой сигнализации осуществляет контроль соответствия технологического процесса установленным режимам. В случае нарушений происходит информирование пользователя проигрыванием звуковых файлов. Благодаря чрезвычайно гибкой настройке модуль может быть использован также и для комментирования хода технологического процесса. В качестве звуковой информации могут быть использованы голосовые сообщения; сообщение можно составлять из нескольких элементов, зацикливать произвольный участок цепочки. Узел, вызвавший аларм, отображается модулем визуализации, что позволяет немедленно принять необходимые меры. Каждому контролируемому параметру задается приоритет, что позволяет в первую очередь обрабатывать более важные алармы.

    Модули  системы КАСКАД работают независимо друг от друга, поэтому можно, например, одновременно формировать отчет, анализировать исторические данные и следить за текущим ходом процесса.

    Для разграничения уровней доступа  к информации введена система  пользователей и паролей. Каждому  пользователю определяются права на запуск приложений, просмотр данных и  изменение настроек. 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Математическое описание контура регулирования температуры

Рассмотрим  контур регулирования температуры. Система автоматического регулирования температуры может быть представлена структурной схемой, изображенной на следующем рисунке.

Каждый элемент  системы представляет собой передаточное звено. Рассмотрим каждое звено в  отдельности

При этом можно  говорить, что постоянная времени  исполнительного механизма есть ни что иное как постоянная времени  клапана тогда общая передаточная функция объекта регулирования примет вид: Wор(р)=k/Т_имр+1

где:

ТимР- постоянная времени двигателя  ТимР=0,333, тогда

k – коэффициент усиления напора воды  k=1,153 
тогда Wор(р)= k/Т_имр+1=1.153/0.333p+1

Датчик температуры:

Wдт(р)=Кдт/Т_ДТР+1

где,

Кдт – коэффициент усиления датчика температуры Кдт=1;

Тдт – постоянная времени датчика температуры Тдт=0,5 .

тогда Wдт(р)=Кдт/Т_ДТР+1=1/0,5р+1

     Вычисление  ПИ- регулятора

   Объединяет два регулятора П и И, обладает наилучшими свойствами, а именно: за счет П - составляющей улучшается показательные качества в переходном процессе, а за счет И - составляющей уменьшается ошибка регулирования ® т.е. улучшается точность.

     В  качестве  критерия  качества  регулирования   принимаем желаемую передаточную функцию разомкнутого контура. Для рассматриваемой системы регулирования целесообразно применять настройки контура регулирования на  технический оптимум. Желаемую передаточную функцию разомкнутого контура в этом случае записывают в виде:

       
 
 

      К большим постоянным времени объекта  управления относится постоянная времени T_им , к малым – постоянная времени T_дт. Тогда эквивалентная малая постоянная времени контура регулирования тока T_mт = T_дт.