РАСПРЕДЕЛЕННАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ РСАУ-3000

Распределенная система автоматического управления РСАУ-3000 предназначеная для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов малого и среднего (по числу входов/выходов) уровня сложности с широким динамическим диапазоном изменения технологических параметров, а также построения отдельных подсистем сложных АСУ ТП.

1. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ РСАУ-3000

Распределенная система автоматического управления РСАУ-3000 предназначеная для построения управляющих и информационных систем автоматизации технологических процессов малого и среднего (по числу входов/выходов) уровня сложности с широким динамическим диапазоном изменения технологических параметров, а также построения отдельных подсистем сложных АСУ ТП.

Основные области применения РСАУ-3000 это создание АСУ ТП малой и средней сложности предприятий с непрерывными или дискретными технологическими процессами различных отраслей (энергетические, химические, нефтедобывающие, газодобывающие, машиностроительные, сельскохозяйственные, пищевые производства, производство стройматериалов, предприятия коммунального хозяйства и т.п.).

РСАУ-3000 может выполнять следующие задачи:

  • сбор информации от датчиков различных типов и ее первичная обработка (фильтрация сигналов, линеаризация характеристик и т.п.);
  • выдача управляющих воздействий на исполнительные органы различных типов;
  • контроль технологических параметров по граничным значениям и аварийная защита технологического оборудования;
  • автоматическое регулирование технологических параметров по различным законам;
  • логическое, программно-логическое управление технологическими агрегатами, автоматический пуск и останов технологического оборудования;
  • математическая обработка информации по различным алгоритмам;
  • регистрация и архивация технологических параметров;
  • технический учет материальных и энергетических потоков (электроэнергия, тепло) различными участками производства;
  • обмен данными с другими контроллерами в рамках управляющей сети реального времени;
  • обслуживание технолога-оператора, прием и исполнение его команд, аварийная, предупредительная и рабочая сигнализация, индикация значений прямых и косвенных параметров, выдача значений параметров и различных сообщений на операторские мониторные станции и в АСУП верхнего уровня.

2. АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ РСАУ-3000

В состав системы РСАУ-3000 входят следующие неотъемлемые компоненты:

  • одна или две операторские мониторные станции (ОМС) — компьютеры типа IBM PC промышленного исполнения;
  • высокоэффективное программное обеспечение (ПО) для промышленной автоматизации — BridgeVIEW, обеспечивающее программирование и конфигурирование контроллеров, графическое представление процессов и интерфейс управления «оператор — технологический процесс» с помощью операторской клавиатуры и манипуляторов типа мышь.
  • модульная распределенная система ввода/вывода сигналов — FieldPoint, предназначенная для сбора информации о технологическом процессе от датчиков и непосредственного управления технологическим процессом (дистанционное управление и автоматическое регулирование) на основе заложенных в контроллер программ при создании системы АСУ ТП и на основе команд оператора от ОМС.

2.1 СИСТЕМА FIELDPOINT

Система FieldPoint предлагает широкий выбор модулей аналогового и цифрового ввода/вывода и интеллектуальные коммуникационные модули для соединения с промышленными сетями, а также модульные терминальные блоки.

Система FieldPoint разработана для быстрой установки, удобного обслуживания и максимальной гибкости конфигурации. Удаление и замена модулей производится без отключения питания и отсоединения сигнальных проводов. Благодаря технологии HotPnP (Горячая замена) установленные модули автоматически идентифицируются системой для автоконфигурации. FieldPoint модули содержат интеллект для увеличения надежности и предсказуемости работы системы, включая механизм выявления ошибок, сторожевой (watchdog) таймер и программируемые состояния при включении и сбое в работе.

Модули ввода/вывода (МВВ) устанавливаются в терминальные блоки FP-TB-1, содержащие клеммы (терминалы) для подсоединения сигнальных проводов. Установка и удаление модуля из терминального блока может производиться без отключения питания и отсоединения сигнальных проводов. Терминальные блоки являются универсальным основанием для любого модуля ввода/вывода FieldPoint. Они монтируются на стандартный DIN рельс или панель.

Несколько установленных терминальных модулей образуют высокоскоростную магистраль для обмена данными между модулями ввода/вывода сигналов и коммуникационным модулем сетевого интерфейса. Питание к модулям ввода/вывода поступает по этой же магистрали без дополнительных проводных соединений.

Сетевые коммуникационные модули FP-3000 обеспечивают соединение между промышленной сетью и модулями ввода/вывода сигналов.

2.2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ BRIDGEVIEW

Программное обеспечение BridgeVIEW представляет собой эффективный программный инструмент для разработки промышленных систем автоматики. BridgeVIEW использует удобный язык «G», запатентованный инструмент графического программирования для построения на основе PC систем АСУ ТП (supervisory control and data acquisition — SCADA) и операторского интерфейса (human-machine interface — HMI) в производственных и технологических приложениях. Применение «G» дает гибкость мощного языка разработки приложений без сложности, присущей традиционным текстовым языкам программирования. Кроме гибкости графических инструментов разработки языка «G», приложения BridgeVIEW покрывают все аспекты производственного процесса, включая исследования и разработки, опытное производство, серийное производство, контроль качества, мониторинг окружающей среды и т.п.

3. СЕТЕВАЯ АРХИТЕКТУРА РСАУ-3000

Структурная схема распределенной автоматизированной системы управления РСАУ-3000 приведена на рис. 1.

Рис.1 Структурная схема распределенной автоматизированной системы управления РСАУ-3000

Для примера на данном рисунке рассматривается система, состоящая из 3-х микропроцессорных контроллеров (МПК) 1R-FP1, 1R-FP2, 1R-FP3.

Сетевые коммуникационные модули FP-3000, входящие в состав МПК 1R-FP1, 1R-FP2, 1R-FP3 обмениваются информацией с операторскими мониторными станциями по полевой промышленной сети Foundation Fieldbus.

Через сеть контроллеры могут обмениваться информацией в цифровой форме по витой паре проводов. Производительность сети обеспечивает обмен данными в реальном времени и позволяет рассматривать контроллеры сети как единую распределенную в пространстве систему.

4. СТРУКТУРА И СОСТАВ РСАУ-3000

Вся автоматизированная система контроля и управления технологическими процессами разбита на три микропроцессорных контроллера (МПК) 1R-FP1, 1R-FP2, 1R-FP3.

МПК 1R-FP1 комплектуется модулями:

  • 1СКМ — сетевой коммутационный модуль FP-3000;
  • 1МВВ1 — 16-ти канальный модуль ввода аналоговых токовых сигналов FP-AI-111;
  • 1МВВ2 — 8-ми канальный модуль ввода аналоговых сигналов термопреобразователей сопротивления FP-RTD-122;
  • 1МВВ3 — 8-ми канальный модуль ввода аналоговых сигналов термопреобразователей сопротивления FP-RTD-122;
  • 1МВВ4 — 16-ти канальный модуль ввода дискретных сигналов =24В FP-DI-301;
  • 1МВВ5 — 8-ми канальный модуль вывода сигналов =24В широтно-импуьсной модуляции FP-PWM-520;
  • FP-TB-1 — терминальные блоки для подсоединения сигнальных проводов к модулям ввода/вывода 1МВВ1, 1МВВ2, 1МВВ3, 1МВВ4, 1МВВ5.

МПК 1R-FP2 комплектуется модулями:

  • 2СКМ — сетевой коммутационный модуль FP-3000;
  • 2МВВ1 — 16-ти канальный модуль ввода аналоговых токовых сигналов FP-AI-111;
  • 2МВВ2 — 8-ми канальный модуль ввода аналоговых сигналов термопреобразователей сопротивления FP-RTD-122;
  • 2МВВ3 — 16-ти канальный модуль ввода дискретных сигналов =24В FP-DI-301;
  • 2МВВ4 — 8-ми канальный модуль вывода сигналов =24В широтно-импуьсной модуляции FP-PWM-520;
  • 2МВВ5 — 16-ти канальный модуль вывода дискретных сигналов типа «сухой контакт» реле FP-RLY-420;
  • FP-TB-1 — терминальные блоки для подсоединения сигнальных проводов к модулям ввода/вывода 2МВВ1, 2МВВ2, 2МВВ3, 2МВВ4, 2МВВ5.

МПК 1R-FP3 комплектуется модулями:

  • 3СКМ — сетевой коммутационный модуль FP-3000;
  • 3МВВ1 — 16-ти канальный модуль ввода аналоговых токовых сигналов FP-AI-111;
  • 3МВВ2 — 8-ми канальный модуль ввода дискретных сигналов =24В FP-DI-300;
  • 3МВВ3 — 8-ми канальный модуль вывода сигналов =24В широтно-импуьсной модуляции FP-PWM-520;
  • 3МВВ4 — 16-ти канальный модуль вывода дискретных сигналов типа «сухой контакт» реле FP-RLY-420;
  • FP-TB-1 — терминальные блоки для подсоединения сигнальных проводов к модулям ввода/вывода 3МВВ1, 3МВВ2, 3МВВ3, 3МВВ4.

5. ФУНКЦИИ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ РСАУ-3000

Автоматизированную систему контроля и управления технологическими процессами можно разбить на несколько отдельных подсистем:

  • подсистема теплотехнического контроля;
  • подсистема автоматического регулирования;
  • подсистема аварийной и технологической сигнализации;
  • подсистема дистанционного управления.

5.1. ПОДСИСТЕМА ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Все токовые сигналы 4…20 мА от датчиков расхода, давления и уровня подключаются по 2-х проводной схеме к модулям 1МВВ1, 2МВВ1, 3МВВ1 FP-AI-111 и там где это требуется на вторичные показывающие приборы, размещенные на оперативной панели.

Питание датчиков осуществляется от источников =24В.

Естественные сигналы от термопреобразователей сопротивления подключаются по 3-х проводной схеме непосредственно к модулям 1МВВ2, 1МВВ3, 2МВВ2 FP-RTD-122.

5.2. ПОДСИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Алгоритмы автоматического регулирования реализуются в модулях FieldPoint 1СКМ, 2СКМ, 3СКМ FP-3000. Импульсные выходные сигналы регуляторов =24В от модулей 1МВВ4, 2МВВ4, 3МВВ3 FP-PWM-520 подаются через тиристорные пускатели на исполнительные механизмы регуляторов. В качестве исполнительных механизмов используются МЭО-100/25-0,25У-87 или др. с блоками положения регулирующей арматуры БСПТ-10. Сигналы 0…5 мА по положению регулирующей арматуры подключаюся к модулям 1МВВ1, 2МВВ1, 3МВВ1 FP-AI-111. Сигнал от датчика положения последовательно обегает входной модуль ввода/вывода и показывающий прибор, встроенный в блок ручного управления типа БРУ-42. С помощью БРУ-42 оператор может отключить воздействие регулятора на исполнительный механизм и перейти на ручное управление регулирующим клапаном.

Дискретные сигналы о положении БРУ-42 «Авт» или «Дист» подключаются к модулям 1МВВ4, 2МВВ3, 3МВВ2 FP-DI-301, FP-DI-300.

5.3. ПОДСИСТЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Аварийная и предупредительная сигнализация может быть выполнена как на традиционных табло сигнализации, расположенных на оперативных, так и на дисплеях ОМС.

Предупредительные и аварийные сигналы =110В подключаются через контакты выходных реле модулей 1МВВ5, 2МВВ5, 3МВВ4 FP-RLY-420 к табло сигнализации.

Уставки сигнализации программируются и сохраняются в модулях FildPoint 1СКМ, 2СКМ, 3СКМ FP-3000.

5.4. ПОДСИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ

Подсистема дистанционного управления запорной арматурой и механизмов собственных нужд может быть выполнена на модулях ввода/вывода FP-RLY-420 с непосредственным управлением пусковой коммутационной аппаратурой на напряжении ~220 В.

Лопатин В.В. /ЦКБ «Энергоремонт»/

Оставьте комментарий