Разработка. Разработка программного обеспечения. 93 Разработка асу вто
 Скачать 1.57 Mb.
|
|
нач - ∆Р л ' . (25) - графа 8 – критические значения перепадов давлений ∆Р кр = ÐÎ ÊÐ ÊÐ Ð Ð Ð Ð (26) где ÐÎ ÊÐ Ð Ð - величина критического отношения давлений. 142 - графа 9 – величины плотности среды перед регулирующим органом 1 i Ð (27) - графа 10 – отношения перепадов давлений на регулирующем органе к абсолютным давлениям передним (графы 5 и 7); - графа 11 – значения множителей на расширение среды (графа 10); - графа 12 – квадраты значений графы 11; - графа 13 – вещественный показатель сопротивления диафрагмы 2 ÐÎ Ð v Q . (28) - графа 14 – значения коэффициентов сопротивления регулирующего органа, необходимые для обеспечения значений расходов 5 3,7 10 Ñ Ê v (29) - графа 15 – значения положений в градусах рабочего элемента регулирующего органа, необходимые для обеспечения расходов определяются по кривой зависимости ' , ð f n для выбранного регулирующего органа. Построение рабочей характеристики производится для зависимости 1 ( ) Q f n Q (рис. 15). 143 144 Рис. 15 Рабочая характеристика регулирующего органа 1.5.2. Выбор исполнительного механизма Исполнительные механизмы выбирают в зависимости от величины момента вращения навалу, необходимой для перемещения рабочего элемента регулирующего органа. Для поворотных заслонок момент М ро определяется по формуле [6]: 3 2 2 2 0.07 0.07 0.7 , , ðî ó ðî y â ðî â ñ è Ì D D d d h Í ì (30) где у – диаметр заслонки, м в = (0,07 – 0,1) ум диаметр шейки вала заслонки. с = 20 – 30 мм – высота сальниковой набивки. ∆Р ро – перепад давлений на заслонке при её полном закрытии, Н/м 2 Р и – избыточное давление перед заслонкой при полном закрытии, Н/м 2 У гол рабочего элемента градус Относительный расход , о.е. 145 Согласно (30): М ро =0.07 0.08 3. 103194+0.07 0.08 2. 0.0064 103194+0.7 0.0064 2. 0.025 103194 =5 Н/м 2 Оптимальным выбором по каталогу [14] является электрический исполнительный механизм типа МЭОФ – 40/25 . Технические характеристики исполнительного выбранного механизма 1. потребляемая мощность – 46 Вт 2. тип двигателя – ДСОР – 68 – 0.25 – 150; 3. устройство управления – бесконтактное ПБР-2М, контактное 4. габаритные размеры 200 200 185; 5. масса – 6,5 кг 6. напряжение питания – 220 В частотой 50 Гц 7. завод-изготовитель: ОАО “ЗЭиМ” г.Чебоксары. 1.6. Разработка технического обеспечения вычислительной системы 1.6.1. Выбор вычислительного комплекса и описание его архитектуры Основное назначение АСУ ТП ВТО ПТС: обеспечение взаимодействия между обслуживающим персоналом объекта управления, ответственным заход технологического процесса, и оборудованием (средств визуализации, контроля, регулирования, средств КИП и А, аппаратов и механизмов самого объекта управления обеспечение доступа к информации (в соответствии с пользовательскими запросами) и представление конечных результатов в графической и табличной формах. 146 АСУ ТП ВТО ПТС состоит из автоматизированных рабочих мест, решающих комплексы задач системы АРМ оператора-технолога; АРМ мастера ВТО; АРМ мастера КИП и А АРМ сменного электромеханика. Структурная схема комплекса приведена на рис. _. Поскольку отдельные компоненты комплекса технических средств АСУ ТП ВТО выполняют строго определённые задачи, то и размещение их на объекте управления подчинено тем же требованиям. Программируемые логические контроллеры (ПЛК) устанавливаются по принадлежности в соответствующие контрольно-распределительные пункты (КРП). Аппаратура комплекса технических средств первого и второго уровней контроллеры, агрегатный сервер, рабочая станция оператора-технолога) размещается в помещении КРП термического отделения ПТС. АРМ сменных опе- раторов-технологов, представляющих собой серверы систем визуализации технологического процесса отжига, размещаются в этих же помещениях. АРМ мастера ВТО, представляющее собой клиентскую часть системы визуализации, располагается в комнате старшего мастера термического отделения. АРМ сменного электромеханика, обслуживающего АСУ ТП ВТО, является клиентской частью системы визуализации и находится в помещении ВЦ ПТС. АРМ мастера КИП и А, представляющее собой клиентскую часть системы визуализации, находится в помещении центральной мастерской участка ПТС. В силу того, что программное обеспечение задач второго информационного уровня АСУ ТП ВТО ПТС разработано на базе системы Simatic WinCC - это накладывает определенные ограничения (минимальный порог) на используемые технические средства. 147 Для обеспечения вышеперечисленных функций в качестве серверной платформы функционирования системы применяется WINCC сервер. Для сер- верной платформы базы данных системы используются HP Net Server LC2000 PIII/1000-256K 2Gb HS NIC Dual-RAID Dual-Ultra2 SCSI; HP PIII/1000 CPU Upgrade for LC2000 and LH3000 models. В силу того, что серверы агрегатного уровня не несут на себе функции визуализации процесса, следовательно, характеристики видеоадаптеров и мониторов значения не имеют. АРМ, установленные на рабочих местах у пользователей, оснащены минимальной конфигурацией установленных аппаратных средств процессор Intel Celeron 700MHz; объём ОЗУ 64 Мб; стандартные средства ввода информации (клавиатура (англо-русская), манипулятор мышь свободная дисковая память не менее 5 Мбайт. 1.6.2. Выбор контроллера Ранее при попытках модернизации ВТО ПТС специалистами ДИТ ОАО «НЛМК» разрабатывались проекты модернизации на базе современных контроллеров фирмы “Сименс” (программная среда “Simatic”). Вероятнее всего, это было продиктовано наличием определенного опыта эксплуатации данных контроллеров на ранее введенных в работу агрегатах других производств (практически все ПХПП эксплуатируется на оборудовании фирмы Си- менс”). Также одной из причин, вероятно, является типовая подготовка молодых специалистов в ЛГТУ в данном направлении видимо по причине отсутствия другой материальной базы. 148 Нельзя не отметить, что, в условиях развития современной техники и многообразия представленных фирм на рынке автоматизации, комбинат не является сторонником того или иного производителя. В настоящий момент фирмы, занимающиеся разработкой автоматизированных систем (АВВ, Siemens, Schneider Electric и др) предлагают потребителям полный пакет программных и аппаратных решений для реализации АСУТП. Поэтому, можно долго описывать плюсы одного и минусы решения, доказывая оправданность применения определенных технических средств, направленных на улучшение качества. На текущий момент в ПТС уже реализованы модернизированные АСУ технологических агрегатов на оборудовании фирмы «Schneider Electric», поэтому принимаем к проектированию оборудование данной фирмы с целью унификации оборудования и формирования единой материальной базы. «Schneider Electric» выпускает аппаратные платформы автоматизации “Atrium”, “Quantum” ив четырех модификациях “Micro”, “Junior”, “Pro” и “Pro-Dyn” [14]. Каждая платформа имеет свое программное обеспечение в зависимости от закладываемых функций, но используют одну платформу программирования Unity Pro V1.1. - данная платформу использует многозадачную структуру, соответствует IEC 61131-3 и по структуре состоит из четырех языков программирования - язык лестничной логики - язык структурированного текста - язык списка инструкций - язык графики GRAFCET. Программа для контроллера может быть написана с использованием всех четырех языков - каждый язык имеет свои функции и назначение. Задачи, выполняемые контроллерами, делятся главные (циклические, быстрые (приоритетные) и по прерыванию (событию. Главные задачи (самые медленные) состоят из трех частей - предварительная обработка (пишется на одном из трех первых языков) - содержит список инструкций, режим работы и инициализации, логику входов 149 - последовательная обработка пишется на языке GRAFCET - содержит графический алгоритм работы и обеспечивает доступ к обработке действий и переходов - заключительная обработка (также пишется на одном из трех первых языков- служит для обработки всех инструкций от предыдущих обработок и формирования логики выходов Быстрые задачи (программируются на одном из трех первых языков) - короткие программы, более приоритетные, чем главные - служат для сканирования изменения логики входов и создания управляющих воздействий. Задачи, активируемые прерываниями (программируются на одном из трех первых языков) - самые маленькие программы, наиболее приоритетные - служат для быстрой отработки изменения события (переполнение счетчика, изменения состояния дискретного входа и т.д.). Главное отличие платформ автоматизации “Premium” друг от друга - число возможных управляющих событий (от ми событий у “Micro” дох событий и двух уровней приоритета у “Pro”). Выбираем платформу автоматизации “Junior” на базе процессора “Pre- mium” TSX P57 3634M. Платформа автоматизации “Premium” выполняется в виде шкафа управления и предназначена для сбора, преобразования и выдачи сигналов управления нагревом процесса термической обработки трансформаторной стали в колпаковых печах электрического нагрева. В автоматическом режиме работы системы, управление технологическим процессом осуществляется от рабочей станции и сервера WinCC ® , реализованных на базе персональных компьютеров. Связь со шкафом управления осуществляется посети. В состав шкафа управления входят (спецификация в табл. 10): - программируемый логический контроллер - автоматические выключатели и коммутационная аппаратура. 150 Общее количество шкафов управления на КРП-№1 - 4 температурных и 2 газовых, на КРП-№2 – 3 температурных и 2 газовых на КРП-№3 – 2 температурных и 2 газовых на КРП-№4 – 4 температурных и 3 газовых. Требования стандартов к выполнению шкафов следующие каналы аналоговых токовых входных сигналов должны быть защищены от коротких замыканий и находиться в диапазоне 4-20 мА аналоговые входные сигналы от датчиков отвечают градуировкам класса K и S для термопар датчики входных/выходных дискретных и входных аналоговых сигналов питаются от отдельных источников постоянного тока мощностью > Вт. на тыльной стороне шкафа размещаются промежуточные реле, управляющие реле линейных контакторов нагревателей. Катушки реле и их блок - контакты подключаются согласно схемам управления нагревателями для каждого контроллера индивидуально питание шкафа осуществляется от сети переменного тока В промежуточные реле устанавливаются на максимальном удалении от процессорной платы контроллера на передние двери шкафа выводится световую сигнализацию о состоянии блоков питания (автоматов, размещённых внутри шкафа. Таблица 10. Спецификация на платформу автоматизации № п/п Наименование и техническая характеристика оборудования Тип, марка, модель Ед. изм. Кол-во 1 Процессор TSX P573634M шт. 1 2 Карта памяти стандартная TSX MRP 064P шт. 1 3 Карта памяти расширения TSX MFP 064P шт. 1 4 Модуль дискретного ввода TSX DEY 16D2 шт. 1 5 Колодка клеммная TSX BLY 01 шт. 1 6 Модуль дискретного вывода TSX DSY 32T2K шт. 1 7 Колодка Telefast 2 ABE-7H16F43 шт. 2 8 Кабель подключения TSX CDP 303 шт. 2 9 Модуль аналогового ввода TSX AEY 1614 шт. 3 10 Колодка Telefast 2 ABE-7CPA12 шт. 3 151 № п/п Наименование и техническая характеристика оборудования Тип, марка, модель Ед. изм. Кол-во 11 Модуль аналогового ввода TSX AEY 1600 шт. 5 12 Колодка Telefast 2 ABE-7CPA03 шт. 10 13 Кабель подключения TSX CAP 030 шт. 16 14 Защитные крышки TSX RKA 02 шт. 1 15 Симулятор входов/выходов ABE-7TES160 шт. 1 16 Шасси TSX RKY 12 EX шт. 1 17 Шасси TSX RKY 4 EX шт. 1 18 Модуль блока питания TSX PSY 5500M шт. 1 19 Модуль блока питания TSX PSY 2600M шт. 1 20 Батарея питания TSX PLP 01 шт. 1 21 Модуль блока питания TSX SUP 1051 шт. 3 22 Кабель для гирляндной цепи TSX CBY 010 шт. 1 23 Терминаторы линии TSX TLY EX шт. 1 24 Шкаф с передней и задней дверьми Sar60281 шт. 1 25 Программное обеспечение контроллера Premium (один комплект для всего ВТО). TLX CD PL7P P44M шт. 1 Структурная схема контроллера приведена на рис. 16. Одним из основных элементов автоматизированных систем управления техническими процессами является технологическое обеспечение или комплекс технических средств (КТС), которые обеспечивают выполнение всех функций и объединяющих в своем составе совокупность вычислительных, управляющих устройств управления, передачи данных, приборов, датчиков и исполнительных устройств. С помощью комплекса технических средств осуществляется измерение потоков технологических сред, выходных переменных процессов, технологических параметров состояния. 152 Рис. 16. Структурная схема контроллера Шкаф управления предназначен для сбора, преобразования и выдачи сигналов управления нагревом процесса термической обработки трансформаторной стали в колпаковых печах электрического нагрева. Количество управляемых печей восемь. В автоматическом режиме работы системы, управление технологическим процессом осуществляется от рабочей станции и сервера WinCC ® , реализованных на базе персональных компьютеров. Связь со шкафом управления осуществляется посети Технические характеристики шкафа управления - Степень защиты шкафа – IP55 - Габаритные размеры – 1800х1000х800 - Количество дискретных сигналов входных – до 16; выходных – до 32. - Характеристика входных дискретных сигналов напряжение – 24 VDC; ток – 3,5 mA. - Характеристика выходных дискретных сигналов напряжение – 24 VDC; ток – 0,1 A. - Количество аналоговых входных сигналов до – 104: термопара до – 32; токовые до – 72. Рассмотрим содержимое контроллера подробнее. Внешний вид контроллера приведен на рис. 17. Рис. 17. Контроллер “Premium” TSX в сборе Процессоры TSX М системы автоматизации Premium управляют всем ПЛК, состоящим из модулей дискретного ввода-вывода, модулей аналогового входа-выхода и специализированных модулей, которые могут располагаться на одной или нескольких шасси, подключенных к шине bus X или field bus. Поставляются процессоры различных типов, производительность зависит от модели. Основные характеристики процессора TSX М 16 расширяемых шасси (TSX RKY ЕХ); 154 1024 расположенных на шасси дискретных входов-выходов (шина BUS X); 248 удаленных дискретных входов-выходов (шина FIPIO); 128 аналоговых входов-выходов (16-bit изолированные 24 специализированных канала Внешняя шина Profybus, Modbus plus; Объем встроенной памяти RAM: 80000 слов Время выполнения инструкций стандартной логической - 0,25 мс, цифровой мс, с плавающей запятой - 64 мс Расширяется память с помощью платы памяти (RAM или flash EPROM). Часы реального времени Питание 24 - 48 В постоянного напряжения (50 Вт Масса 0,38 кг Режимы связи - через порт терминала (символьный режим 2 порта терминала (TER и AUX), которые обеспечивают одновременное подключение нескольких устройств (обычно это программатор и терминал с человеко-машинным интерфейсом- связь через плату типа III: разъем, в который могут устанавливаться различные платы связи (Fipway, Modbus Plus. Fipio Agent. Uni-Telway. Modbus/Jbus, модем, последовательный канал связи - связь через контактный соединитель SUB-D (только на процессорах TSX P57 - М этот соединитель позволяет использовать ПЛК в качестве администратора шины Fipio. Разработка приложения осуществляется при помощи программы PL7 Junior/Pro в среде Windows XP. В числе прочего, она обеспечивает следующие возможности 155 четыре языка программирования Grafcet, язык лестничной логики, язык структурированного текста и язык списка инструкций. многозадачная структура программ главная задача, быстрая задача и обработка событий изменение программы на этапе исполнения (изменение в режиме реального времени. Процессор TSX М изображен на рис. 18. 1) индикаторный блок с 5 индикаторами 2) кнопка RESET для холодного перезапуска включенного ПЛК 3) порт терминала TER используется для подключения программатора или конфигуратора 4) порт терминала AUX используется для подключения периферийных устройств 5) разъем для платы расширения памяти 6 ) разъем для платы связи 7) контактный соединитель SUB-D для связи с администратором шины Fipio. рис. 18 Процессор TSX Пространство памяти ПЛК Premium образовано внутренней памятью RAM. предназначенной для загрузки приложения (данных, программы икон- стант), расширяемой платой памяти, которая служит для загрузки программы и константа также (у некоторых моделей) для сохранения файлов и символов различных объектов приложений. Модули аналогового ввода (рис. 19) для ПЛК Premium оснащены двумя контактными соединителями SUB-D (TSX AEY 1600/1614). 1. Блок индикации и диагностики модуля. 156 2. Соединитель для винтовой клеммной колодки. Поворотная опора с приспособлением для размещения колодки на модуле. 4. Съемный винтовой клеммник TSX BLY для прямого подсоединения датчиков и исполнительных устройств к входам-выходам. 5. Шарнирная крышка для доступа квинтам клеммной колодки и этикетки с обозначением. 6. Ключ, предотвращающий неправильную установку винтовой клеммной колодки |