 |
4.5.3.2 Описание станции децентрализованной периферии
|
|
|
|
4. 5. 3. 2 Описание станции децентрализованной периферии
После гальванической развязки в модулях СПК сигналы по ленточному кабелю попадают на модули ввода-вывода SM станции децентрализованной периферии ET200M.
В предлагаемой системе используются 32 канальные сигнальные модули ввода-вывода SM 321 и SM 322. Сигнальные модули подключаются в станцию через активные шинные соединители, что позволяет отключать и менять сигнальный модуль во время работы без отключения станции и сегментов сети.
После оцифровки сигналов в сигнальных модулях данные передаются через резервированные коммуникационные модули IM 153 в сеть PROFIBUS DP.
Дискретные сигналы от датчиков, конечных выключателей электроприводов и других устройств вводятся в модули дискретного ввода SIMATIC SM 321; DI 32 × 24.
Модуль дискретного ввода SM 321; DI 32 × 24 отличается следующими свойствами:
- 32 входа, потенциальная развязка группами по 16;
- номинальное входное напряжение 24 В постоянного тока.
Дискретные сигналы от устройств сигнализации состояния (блок-контактов пускателей) напряжением DC 24 В и ~ 220 В, вводятся в модули SM 321 через релейные модули.
Выходные дискретные сигналы формируются в модулях дискретного вывода SM322 DО32× 24/0, 5 A.
Модуль дискретного вывода SM 322; DO 32× 24 В отличается следующими свойствами:
- 32 выхода, потенциальная развязка группами по 8;
- выходной ток 0, 5 A;
- номинальное напряжение на нагрузке 24 В постоянного тока.
На модули дискретного вывода и катушки выходных реле подается напряжение 24 В постоянного тока от внешнего источника питания.
4. 5. 3. 3 Описание Profibus PA
В составе системы предусмотрено применение цифровых полевых шин с питанием прибора, на полевом уровне применена в качестве шины Fieldbus H2 шина PROFIBUS DP и в качестве Fieldbus H1 шины PROFIBUS PA и Foundation Fieldbus H1.
|
|
|
Подключение полевых устройств, имеющих цифровой интерфейс PROFIBUS PA, осуществляется напрямую через цифровые каналы связи без использования модулей ввода-вывода и станций децентрализованной периферии.
Информация на коммуникационные модули поступает с модулей связи FDC для сети PROFIBUS PA. В одной станции может быть использовано:
- до трёх FDC модулей для подключения трёх нерезервированных сегментов PROFIBUS PA/Foundation Fieldbus H1, на которых размещается до 45 полевых PA/FF устройств (по 15 на каждом из сегментов). В этом случае все PA/FF устройства подключаются последовательно в шину через T-коннекторы;
- до двух FDC модулей для подключения одного кольца PROFIBUS PA. В кольце возможно применение до 8 модулей AFD, к каждому из которых подключается до четырех PA устройств. В этом случае каждое PA устройство подключается к AFD модулю индивидуальным кабелем. Всего в кольце PROFIBUS PA может быть подключено до 31 устройства PA.
4. 5. 3. 4 Описание контроллера
Контроллер является базовым звеном среднего уровня и осуществляет функции управления, защит, диагностики и получения данных от полевых устройств через станции децентрализованной периферии ET200M и напрямую с интеллектуальных устройств, имеющих коммуникации PROFIBUS PA и PROFIBUS DP. Для подключения полевого уровня по полевой шине в контроллерах используются коммуникационные процессоры PROFIBUS DP.
4. 5. 3. 5 Условия эксплуатации
Датчики, исполнительные механизмы, расположенные в производственной зоне, выбираются с учетом производственной среды. Шкафы контроллеров, серверов и рабочих станций должны быть установлены в помещении, где поддерживаются следующие условия:
- температура +15…+25 °С;
- относительная влажность – не более 80% при Т=25°С;
- вибрация: амплитуда не более 0, 1 мм, частота не более 23Гц;
|
|
|
- запыленность – не более 0, 75 мг/м3.
4. 5. 4 Функциональная структура АСУТП
Функционально АСУТП можно разделить на следующие подсистемы:
- подсистема АСУ производством;
- подсистемы управления технологическим процессом.
Подсистема АСУ производством предназначена для решения комплекса задач управленческого учета на производстве, контроля производственных процессов, а также поддержки принятия и реализации управленческих решений пользователями Системы.
Подсистема АСУ производством (АСУП) представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для:
- ведения учета и контроля основных производственных параметров;
- обеспечения оперативно-диспетчерского, инженерно-технического и административно-управленческого персонала фабрики своевременной и достоверной информацией о производственном и технологическом процессе.
Указанные выше цели достигаются за счёт решения программно-аппаратным комплексом АСУП следующих задач:
- реализация связи и обмен данными с подсистемами АСУТП, автоматический сбор технологических и производственных показателей, формируемых этими подсистемами;
- обеспечение возможности ввода в Систему производственных данных оперативно-диспетчерским, инженерно-техническим и административно-управленческим персоналом фабрики с автоматизированных рабочих мест (АРМ);
- реализация вычислительного ядра подсистемы АСУП, позволяющего осуществлять сбор и анализ производственных и технологических параметров, предоставлять данные персоналу фабрики;
- обеспечение доступа к оперативной производственной информации оперативно-диспетчерскому, инженерно-техническому и административно-управленческому персоналу фабрики с АРМ в соответствии с предоставленными правами доступа;
- контроль состояния и времени наработки технологического оборудования;
- расчет технико-экономических показателей производства.
В состав подсистемы АСУП входит:
- сервер базы данных предприятия, предназначенный для:
1) сбора, хранения и архивирования производственной информации,
характеризующей работу производственных подразделений и фабрики в целом;
2) обработки и анализа производственной информации;
|
|
|
3) формирования наборов данных для создания и отображения оперативной и отчётной информации на рабочих местах оперативно-диспетчерского, инженерно-технического и административно-управленческого персонала производственных подразделений и фабрики в целом;
- сервер производственных приложений. На сервере производственных приложений сосредоточена логика обработки информации, хранящейся в производственной базе данных системы. Сервер производственных приложений предназначен для:
1) осуществления автоматизированного расчета основных производственных и технико-экономических показателей работы производственных подразделений и фабрики в целом;
2) формирования и предоставления прикладному программному обеспечению АРМ оперативно-диспетчерского, инженерно-технического и административно-управленческого персонала необходимых оперативных и отчётных данных о работе производственных подразделений и фабрики в целом;
- АРМ пользователей подсистемы АСУП. АРМ предназначены для предоставления пользователям следующей информации:
1) основных производственных и технико-экономических параметров работы подразделений и фабрики в целом;
2) оперативной, сводной, аналитической информации о работе подразделений и фабрики в целом за различные периоды времени в виде графиков, диаграмм.
Подсистемы управления технологическим процессом имеют типовую архитектуру, что облегчает их обслуживание и сопровождение. Типовая архитектура подсистемы управления технологическим процессом включает:
- компоненты уровня контрольно измерительных приборов;
- один или несколько шкафов контроллеров ввода/вывода;
- шкаф контроллера управления;
- средства оперативно-диспетчерского управления: АРМ оператора-технолога и/или панели оператора;
Компоненты уровня контрольно-измерительных приборов и исполнительных механизмов предназначены для измерения параметров технологического процесса, формирования сигналов состояния контролируемого оборудования и непосредственного воздействия на ход процесса в соответствии с командами, полученными от контроллеров ввода/вывода.
|
|
|
Шкафы ввода/вывода предназначены для сбора данных с КИП, передачи их на управляющий контроллер посредством полевой сети Profibus, принятия с контроллера управляющих воздействий и выдачи их на управляемые устройства.
Подсистема управления технологическим процессом каждого технологического передела включает шкафы ввода/вывода, представляющие собой защитный шкаф с набором модулей ввода/вывода и необходимым набором монтажных принадлежностей.
Конструктив защитного шкафа представляют собой универсальный монтажный шкаф производства Rittal, настенного исполнения одностороннего обслуживания. Шкафы обеспечивают защиту оборудования от воздействия внешних механических и климатических дестабилизирующих факторов, а также от несанкционированного доступа.
Шкафы контроллеров управления предназначены для сбора информации о состоянии технологического процесса, её обработки и передачи подсистеме оперативно-диспетчерского контроля, выработки управляющих воздействий и реализации их путем передачи сигналов на исполнительные механизмы.
Подсистема контроллерного управления представляет собой управляющий контроллер в защитном шкафу. В состав шкафа входит контроллер Siemens, оснащенный интерфейсом Ethernet для связи с АРМ оператора-технолога и Profibus DP для связи с контроллерами распределенного ввода-вывода.
Функции контроллеров управления:
- прием сигналов от контроллеров ввода вывода по промышленной шине Profibus DP;
- обработка принятых сигналов (фильтрация, линеаризация, масштабирование, определение признаков достоверности и т. д. );
- предоставление данных подсистеме оперативно-диспетчерского контроля посредством локальной вычислительной сети;
- прием команд оператора от подсистемы оперативно-диспетчерского контроля посредством ЛВС;
- автоматическое формирование управляющих воздействий с помощью вычислительных и логических алгоритмов (ПИД-регулирование и др. ), а также, на основе команд оператора;
- преобразование управляющих воздействий в сигнальную форму и выдача их на контролеры ввода-вывода по промышленной шине Profibus DP.
Средства оперативно-диспетчерского управления каждой из подсистем управления включают АРМ операторов-технологов или панели операторов. Они предназначены для решения задач визуализации оперативных и архивных данных о параметрах технологического процесса, а также, предоставления оператору возможности оперативного управления технологическим процессом соответствующей подсистемы.
|
|
|
Подсистема информационной сети предназначена для обеспечения обмена информацией между вычислительными средствами системы, а именно: контроллерами ввода/вывода, панелью местного управления, управляющими контроллерами, АРМ операторов, серверами технологической и конфигурационной баз данных, инженерными станциями.
В состав данной подсистемы входят:
- полевые сети Profibus DP и RS485 для связи шкафов контроллеров управления со шкафами ввода-вывода и внешними подсистемами. Сеть Profibus DP является основным каналом связи для получения информации о процессе и автоматического управления. Для обеспечения стабильности передачи информации определяется оптимальное соотношение скорости передаваемой информации и длины сегмента сети, при необходимости в сеть устанавливаются усилители сигнала (репитеры);
- технологическая сеть Ethernet подсистем управления, обеспечивающая обмен информацией между управляющими контроллерами, АРМ операторов-технологов и сервером технологической базы данных;
- магистральная оптоволоконная сеть Ethernet, обеспечивающая связь между ЛВС подсистем управления. Для повышения надежности связи между АСУТП различных переделов оптоволоконная сеть имеет кольцевую структуру, которая позволяет сохранять работоспособность сети при единичном повреждении магистрального кабеля;
- сеть Ethernet общего назначения АСУП обеспечивающая доступ административно-управленческого и инженерно-технического персонала к ресурсам Web портала предприятия и информации технологической базы данных.
АСУТП обеспечивает возможность интеграции с локальными подсистемами управления отдельными агрегатами и системами.
|
|
|
