Автоматизированная система управления установкой отжига труб

Модульные контроллеры SLC 500 предлагают дополнительную гибкость конфигурирования системы, более мощные процессоры и большую емкость ввода/вывода. Опции процессоров включают:

1. SLC 5/01 - процессоры с емкостью памяти от 1К до 4К инструкций (каталожные номера 1747-L511 или 1747-L514);
2. SLC 5/02 - процессор с емкостью памяти 4К (кат номер 1747-L524) с расширенным набором инструкций;
3. SLC 5/03 - процессор с емкостью памяти 12К слов и дополнительными 4К для данных (кат номер 1747-L532С) с гибкими коммуникационными возможностями и производительностью в 5-10 раз больше, чем у SLC 5/02;
4. SLC 5/04 - процессор с емкостью памяти 20К слов и дополнительными 4К для данных (кат номер 1747-L541) с возможностью подключения к сети DH+ и быстродействием превышающим SLC 5/03. Также обеспечивается возможность коммуникаций через RS-232 или DH-485.

В качестве Remote Terminal Unit (RTU) выбран контроллер SLC 5/04 1747-L541. Контроллер имеет модульную конструкцию. Он находится в операторной.

В состав программируемого контроллера входит: процессор, модули ввода/вывода аналоговые и дискретные, коммуникационный модуль, блоки питания.

Выбранный процессор SLC 5/04 (1747-L541), поддерживает сеть DH485

2.3.3 Разработка  верхнего уровня системы

2.3.3.1 Разработка операторского интерфейса системы управления УОТ

Управление установкой осуществляется из операторной, расположенной  в том же боксе, что и печь. Место  работы представлено персональным компьютером  на базе процессора Pentium-IV промышленного исполнения и включает в себя: системный блок, монитор, клавиатуру, ручной манипулятор "мышь" и принтер. MTU осуществляет сбор информации с контроллера для предоставления ее оператору, ведения отчетности, передачи обобщенной информации. C компьютера поступают сигналы на контроллер (через щит системы управления), управляющие процессом и технологическим оборудованием.

Оператор видит отображение  технологического процесса при помощи мнемосхем, показываемых на экране. Мнемосхемы разработаны при помощи интегрального  пакета RSView32 фирмы Rockwell Automation. Данный пакет предоставляет собой программный пакет операторского интерфейса для представления оператору данных о состоянии технологического процесса в виде мнемосхем, численных значений, временных графиков, аварийных сигнализаций и т.п.

Информация предоставляется  оператору на дисплее и при  распечатке отчетов, в цифровом виде. Количественная и качественная информация о процессе и состоянии оборудования отображается на мнемосхемах в виде численных значений параметров, изменения цвета при изменении состояния, текстовых сообщений.

На персональном компьютере установлена операционная система WindowsNT и программа RSView, посредством которой реализовано взаимодействие оператора с процессами, протекающими на УОТ.

2.3.3.2 Разработка экранов MMI

1)ВХОД

Экран входа в систему.

На нём расположены  кнопки «ВХОД» и «ВЫХОД».

При нажатии на кнопку «ВЫХОД» программа закрывается, при нажатии на «ВХОД» открывается  окно авторизации. Для входа в  нём необходимо ввести имя оператора  и пароль. При неверном вводе предоставляется возможность повтора, при верном – происходит запуск программы и переход на главный экран.

 

2)УСТАНОВКА ОТЖИГА ТРУБ.

Главный экран, на котором  показаны все основные узлы и параметры  работы установки. 

В левой части экрана расположено наглядное изображения печи отжига со всеми вспомогательными агрегатами, также схематически показана система газоснабжения. Стрелки указывают направление движения рабочего газа. В левой части находится панель управления, которая включает в себя кнопки управления первой, второй и третьей задвижками, кнопки управления рабочими вентиляторами печи и принудительной вентиляцией цеха. Также имеется клавиша переключения между автоматическим и ручным режимом. При ручном режиме отображаются две точки ввода процентов открытия основных задвижек. Все кнопки снабжены подтверждающей индикацией. В правой части панели управления расположен небольшой тренд, который в графическом и цифровом виде отображает значения основных параметров. Внизу экрана кнопки «ВЫХОД» - закрытие программы и «АВАРИИ» - кнопка навигации переводящая на экран аварий. Управление установкой полностью осуществляется с главного экрана. Окно имеет интуитивно понятный интерфейс, критические, или близкие к ним значения параметров отображаются красным цветом, работа всех вентиляторов анимирована, задвижки также имеют индикацию, характеризующую управление «Р» - ручной режим, «А» - автоматический. 

3) АВАРИИ.

Экран предназначен для  сигнализации аварий. Есть возможность  включения/ отключения сигнализации об аварии, подтверждение аварии с помощью кнопок на экране.

  Также на экране находится кнопка «НА ГЛАВНЫЙ» - переводящая на главный экран.

 

2.3.4 Разработка  программного обеспечения.

 

2.3.4.1 Разработка  алгоритма контроля и управления  УОТ.

 

Алгоритм контроля и управления установкой условно можно разделить на следующие составные части (см. П. Л):

1. инициализация модулей;
2. замер температуры в камере сгорания;
3. замер температуры в камере отжига;
4. замер температуры в инсинераторе;
5. замер температуры выхлопных газов;
6. подпрограмма управления клапанами.

Теперь рассмотрим все  части более детально.

1: для того, чтобы аналоговые  модули «воспринимали» технические  величины предназначена инициализация модулей.

2: опрос датчиков температуры  в камере сгорания, сигнализация предельных значений параметров.

3: опрос датчиков в камере  отжига, при превышении предельных  значений сигнализация об этом.

4: опрос датчиков температуры  рабочих газов инсинератора. Сигнализация  предельных значений.

5: опрос датчиков температуры  выхлопа.

6: при превышении каких-либо  значений происходит закрытие  отсекающих клапанов и выдача  сообщения об аварии.

2.3.4.2 Разработка программы  контроллера

 

Контроллеры SLC - 500 программируются с помощью специального програмного пакета Advanced Programming Software. Программа написана, согласно, на языке лестничной логики RSLogix американской фирмы Rockwell Software. RSLogix объединяет в себе новейшие технологии программного обеспечения. Работая в привычных высокопроизводительных средах, использующих метод “укажи и щёлкни” (Windows),  RSLogix сочетает в себе огромные функциональные возможности и превосходные средства диагностики, что делает его системой с непревзойдённой продуктивностью. RSLogix обеспечивает всё, что можно ожидать от качественного пакета для программирования и даже больше:

• программирование в диалоговом/автономном режимах;
• конфигурирование и компоновка модулей ввода/вывода;
• редактирование баз данных;
• символическая адресация;
• информация о перекрёстных ссылках;
• гистограммы;
• усовершенствованные средства отладки;
• предоставление отчётов.

Текст программы контроллера, разработанный в RSLogix представлен ниже в приложениях.

Основная программа  включает в себя ряд подпрограмм:

 

• подпрограмма инициализации;
• подпрограмма замеров температуры во всех необходимых точках установки.
• Подпрограмма регулирования отсечными клапанами установки.

 

Сейчас более подробно рассмотрим принцип работы каждой из подпрограмм (см. П. М).

1)Подпрограмма инициализации.

Предназначена для инициализации  аналоговых модулей. Программно осуществляется с помощью функции FLL(заполнить файл).

2,3) подпрограмма замеров температуры во всех необходимых точках установки.

Проводится измерение  значений температуры со всех датчиков. Программно осуществляется с помощью  функции SCP(масштабирование в технические величины). Далее сравнение с предельными значениями LES и GRT (больше или меньше). Если больше, то выставления бита на закрытие клапана, если меньше – на открытие.

 

2.3.5 Организация связи  между контроллерами и ЭВМ  верхнего уровня

 

Современные системы автоматизированного управления не ограничиваются выбором аппаратуры нижнего уровня (контроллеров), так как предоставляют большой набор операторских компьютеров и серверов, которые имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей. Поэтому выбор механизма подключения контроллера к ЭВМ верхнего уровня является также не мало важным, так как может повлиять на выполнение прикладных программ.

Для организации взаимодействия ЭВМ с контроллерами необходимо сочетание двух составляющих: аппаратное и программное обеспечение. В качестве аппаратного обеспечения обычно используются следующие устройства:

• СОМ – порты, в этом случае контроллер или объединённые сетью контроллеры подключаются по протоколам RS-232, RS-422, RS-485;
• сетевые платы, использование такой поддержки возможно, если соответствующие контроллеры снабжены интерфейсным выходом на Ethernet;
• вставные платы, - протокол взаимодействия определяется платой и может быть уникальным (в настоящее время предлагаются реализации в стандартах ISA, PCI, CompactPCI, DH+).

В качестве программного обеспечения для организации  связи контроллеров с  ЭВМ верхнего уровня в настоящее время используются следующие механизмы:

• стандартные протоколы обмена данными (RS-232, RS-422, DH485, DH+, TCP/IP и другие);
• динамический обмен данными (DDE);
• собственные протоколы фирм-производителей SCADA - систем, реально обеспечивающие самый скоростной обмен данными;
• новый OPC - протокол, который, с одной стороны, является стандартным и поддерживается большинством SCADA - систем, а с другой стороны, лишен недостатков протоколов DDE.

Изначально протокол DDE применялся в первых человеко-машинных интерфейсах в качестве механизма разделения данных между прикладными системами и устройствами типа ПЛК (программируемые логические контроллеры). Для преодоления недостатков DDE, прежде всего для повышения надежности и скорости обмена, разработчики предложили свои собственные решения (протоколы), такие как AdvancedDDE или FastDDE - протоколы, связанные с пакетированием информации при обмене с ПЛК и сетевыми контроллерами.

Основная цель OPC стандарта (OLE for Process Control) заключается в определении механизма доступа к данным с любого устройства из приложений. OPC позволяет производителям оборудования поставлять программные компоненты, которые стандартным способом обеспечат клиентов данными с ПЛК. Применительно к SCADA-системам OPC серверы, расположенные на всех компьютерах системы управления производственного предприятия, стандартным способом могут поставлять данные в программу визуализации, базы данных и т. п.

Коммуникационное программное  обеспечение является много уровневым. Количество уровней зависит от используемой операционной системы. Для Windows-платформ программное обеспечение включает следующие типы:

• статическая библио<