лекции по ШКС. Структура сау кц
 Скачать 1.52 Mb.
|
                            Глава 1. Структура САУ КЦ.САУ КС это система автоматизированного управления компрессорного цеха. ШКС – расшифровывается как шкаф коммутационных сигналов. Вначале был только ШКС выполненный в виде стойки, с мнемосхемой расположенной на передней стенке шкафа. Затем добавили АРМ – автоматизированное рабочее место сменного инженера. Дальнейшее развитие системы показало, что с АРМом гораздо удобней работать, так как объем информации обрабатывается достаточно большой, нужно журнал событий вести, фиксировать все данные. Поэтому в структуру вошло АРМ. В систему могут в принципе, добавляется и другие устройства, либо осуществляется стыковка с другими устройствами. Например, существуют структуры, когда подключается промобъект, например: АВО газа, САУ ГПА. В дальнейшем было принято решение вместо мнемосхемы на передней стенке шкафа поставить плоскопанельный компьютер – второй АРМ по существу. Кнопки управления по цеху сохраняются. В настоящее время проводится модернизация и в старых стойках ШКС мнемосхему заменяют на плоскопанельный компьютер. На слайде изображены стойки с мнемосхемой, какие устанавливались, например на Ягельной, Лог-Югане, Перегрёбном и с плоскопанельным компьютером. Шкафы одинаковые, но изменился монтаж элементов внутри. В последние годы ШКС выпускается с блоком ЭАО. ЭАО – это экстренный аварийный останов со стравливание газа, но он реализован по другой, релейной схеме. Для блока ЭАО проложен отдельный кабель для подключения к крановым узлам. Мы нажимаем одну кнопку, и происходит останов, но при этом сам ШКС в этом процессе не участвует. Система современных систем несколько другая, содержит несколько шкафов, т.к. добавляется еще небольшой шкаф. Т.к. по современным требованиям блок ЭАО должен быть автономным, т.е. размещаться в отдельной стойке и к этому блоку должен быть пульт АО. Если раньше пульт АО подключался к ШКС, то теперь пульт АО подключается к блоку экстренного аварийного останова (БЭАО) и уже от него идёт кабель на узел подключения. Соответственно существует связь с верхним уровнем ИУС. В исходном варианте эта связь шла через стойку ШКС. Теперь за связь с верхним уровнем отвечает отдельная стойка, называемая коммутационным шкафом (КШ). Таким образом, выделили все связи с внешним оборудованием, например: ССС, вентиляционно – насосной установкой, системой «Робитек» управления АВО газа, системами верхнего уровня, системой вибрации, различными расходомерами. Связь с различным оборудованием осуществляется по протоколу motbus. Все связи теперь будут заходить в шкаф коммутации. Теперь с подключением какого-либо нового оборудования, при техническом обслуживании, ШКС не затрагивается. Но на монтаж теперь тратится больше времени. В ШКС выполняется вся обработка информации, непосредственное подключение оборудования и механизмов, а вывод информации осуществляется на верхний уровень, на АРМ СИ (автоматизированное рабочее место сменного инженера). Связь ШКС с АРМ осуществляется по Ethernet т.к. это обеспечивает необходимую скорость передачи данных 100 Мбит. Используется протокол motbus. Связь может осуществляться через какой-либо концентратор «HUB». Может стоять несколько АРМов, основной и резервный. ШКС будем рассматривать на уровне контроллера и на уровне АРМ. Всю обработку данных, сигналов дискретных и аналоговых, входных и выходных, формирования управляющих сигналов выполняет контроллер. Контроллеры используются стандарта Micro PC, либо Octagon 5066, либо Fastwell CPU686E. У них есть сетевая плата, флэш память, настраиваемый Bios. Отображение информации идет на верхний уровень и на АРМ сменного инженера. АРМ - это отдельно стоящий компьютер. Компьютер используется стандартный под управлением ОС Windows. Поставляется сразу с установленной лицензионной ОС, и дополнительным программным обеспечением, офисом, базой данных. Данное программное обеспечение также поставляется на дисках, для возможности установки ПО с нуля. В случае внесения, каких либо изменений в ПО, необходимо снять образ системы, так как если внесенные изменения нарушат работоспособность системы, то с образа можно будет восстановить предыдущую работоспособную версию системы. Для установки ПО с нуля существует краткое руководство. Оно существует без шифра, так как разработано в вспомогательных целях. ПО АРМ используется фирмы Wanderware. Система называется InTouch. Она идет с лицензионным ключом. Лицензионный ключ выполнен в виде переходника на LPT порт (порт принтера), либо на USB порт, в этом случае он похож на флэшку. Чтобы их не воровали, пытаются их как то привязывать к компьютеру проволочками с пломбами или как то еще. Без этого ключа программа не загрузится, она выдаст сообщение, что у нас отсутствует лицензия. ПО контроллера реализуется несколько по-другому. Она также записывается на флешку, только виртуальной части там как бы нет. Связаться с контроллером можно по интерфейсу Ethernet, либо через гибкий кабель по COM порту. Такой кабель обычно идет в комплекте. ПО контроллера при наладке создается на компьютере, потом оно преобразуется в один файл, и этот файл загружается в контроллер и там он уже работает. На контроллере можно выполнять небольшие настройки, задавать ему адрес, определять настройки с портами и т.д. Изменения в ПО контроллера вносятся очень редко, например, при изменении каких либо алгоритмов или изменении управления чем-либо. В этом случае разработчик вносит необходимые изменения и высылает файл по электронной почте, а с ним инструкцию по установке. Аналогичное обновление осуществляется и на АРМ. Контроллер описан в руководстве по эксплуатации. В контроллере используется своя операционная система, повышенной надежности и устойчивости. Например, если компьютеру с АРМ можно зависнуть, то для контроллера зависания недопустимы, недопустимы перезагрузки, недопустим отказ каких-то там систем, связей, так как это может привести к нежелательным последствиям. Глава 2. Структура СКАДА системы. Мы рассмотрели комплекс технических средств, плата, контроллер. Теперь переходим на уровень выше – на уровень автоматизированного рабочего места, т.е. SKADA систему. Это сокращенное название от английского «Система сбора и обработки информации». Этот термин используется для систем визуального представления информации и управления. Такие системы устанавливаются на персональный компьютер и предоставляют интерфейс для управления оборудованием. Здесь тоже самое как в агрегатной автоматике: есть контроллер, есть АРМ, т.е. компьютер который собирает данные и с которого можно осуществлять определенные функции управления. В нашей системе используется американское ПО Wonderwarein In Touch. Существуют и другие подобные системы. Система Wonderware работает с различными контроллерами. Она выгодно отличается от систем, которые могут работать только с одним типом контроллеров. В компании Сименс есть свой пакет, именно для работы с контроллерами Сименс. Свои пакеты имеют фирмы Ален брэдли, Дженерал электрик. Работая же с пакетом InTouch можно работать с контроллерами разных фирм используя соответствующую подсистему ввода/вывода. Пройдём по схеме слайда. Подсистема ввода /вывода обеспечивает взаимодействие с контроллером, т.е. обмен информации с контроллером. С контроллера мы получаем аналоговые параметры, дискретные параметры, дополнительные сообщения, информацию о системе. И соответственно с АРМа мы можем задавать уставки, настраивать аналоговые сигналы, подавать команды. Постоянно диагностируется состояние связи, т.е. происходит обмен диагностическими сообщениями. Всё это должно постоянно присутствовать. Состояние оборудования мы можем видеть на АРМ, т.е. на компьютере. Интерфейс пользователя – это то, что мы видим на экране компьютера: мнемосхема, отображение основных параметров, состояние кранов, различные диагностические сообщения и т.д. Подсистема событий и тревог. Если мы обрабатываем аналоговые параметры и у нас по ним срабатывают либо уставки или идет обрыв датчика, то это должно фиксироваться, т.е. это у нас тревоги ПС и АС. А события – это все действия, которые выполняются там при выполнении каких-то автоматических алгоритмов. Т.е. команд непосредственно самой системы. Команды, подаваемые с компьютера на краны. Ввод уставок и т.д. Это все должно обрабатываться как событие. Все наши действия и действия системы - они фиксируется. База данных хранит все данные, тревоги и параметры. Здесь мы храним все аналоговые параметры. Они графически отображаются в виде трендов, т.е. графиков изменения сигнала, а в базе данных они хранятся в виде набора чисел. Фиксируется дата изменения параметра и его величина, также хранятся все наши уставки, наши действия. Интерфейс пользователя обменивается с БД при просмотре журнала событий, при возникновении каких – либо новых сообщений. Они обрабатываются в подсистеме событий и тревог и отображаются в интерфейсе пользователя. БД является хранилищем всей информации, там хранятся все архивы, все журналы. Все хранится на компьютере. У нас два АРМа, у каждого АРМа своя база данных. Работают они параллельно и фиксируют все события, всю информацию независимо друг от друга. Генератор отчетов – это отчеты определенной формы, которые могут пользоваться сменным персоналом. Составляются в электронном виде, в виде таблицы Excel и хранятся на компьютере. Там идет временной срез аналоговых параметров, состояние оборудования и т.д. Стрелками показано взаимодействие этих модулей на рисунке. Слайд «структура видеокадров» Основной видеокадр – это у нас мнемосхема, она отображается при загрузке системы автоматически. С основного видеокадра мы можем попасть и в другие подсистемы, в другие видеокадры, посмотреть другие параметры. Видеокадр – это окно, оно может отличаться от стандартного окна Windows, там нет параметров: изменение размера окна, имеет различную форму (треугольник, квадрат, круг). Видеокадр регистрации персонала. Помимо учетных записей в самой системе Windows у нас есть еще регистрация персонала в системе. Существует несколько уровней регистрации. В соответствии им поставлены цифровые коды (это для внутренней обработки). Существует несколько уровней доступа. Есть пользователь называемый «по умолчанию» - «noname», это пользователь у которого нет никаких прав на управление. Он может только просматривать информацию. Вообще в системе предусмотрен такой порядок. С утра сменный персонал приходит на работу, регистрируется в системе, в окне регистрации. Выбирают учетную запись: или просто «смена», или свою фамилию вводят, указывается соответственно время с 20.00 вечера до 8.00 утра или с 8.00 утра до 20.00 вечера. Не везде, не на всех станциях этим пользуются, это уже зависит от начальников цехов, от эксплуатации. Есть система разграничения доступа, пользователь «noname» ничем не управляет. Пользователь «smena» имеет пароль 00. Пользователи «smena» и «Panel», это учетные записи системного инженера, который обеспечивает доступ к оборудованию, т.е. управление кранами, просмотр аналоговых параметров, включение и отключение насосов, подача команды АО. Иногда просят убрать АО на более высокий уровень доступа, типа начальника цеха или доступа администратора «kgpa». Пользователю «смена» недоступны режимы: параметризация, изменение уставок, управление защитами. Пользователь «smena» это основная учетная запись на АРМ. «Panel» - это учетная запись на панели. На панели при загрузке происходит автоматическая регистрация. Кто загружает систему, тот автоматически регистрируется под уровнем «Panel», чтобы было доступно управление, т.к. доступ к шкафу ШКС ограничивает дверь, которая может запираться на замок ключом. А компьютер у нас всегда под управлением. Когда загружается АРМ, нам нужно обязательно зарегистрироваться под каким-то из уровней доступа. По умолчанию пароль у пользователя «smena» два нуля – 00. «kgpa» - это учетная запись администратора, обеспечивает полный доступ управления АРМом и настройками. Сюда входит, и включение и отключение уставок, отключение датчиков, параметризация, отключение защит, и т.д. Пароль –«0». Аналогичным образом настраивается учетная запись «Kip» с таким же уровнем доступа. Вся эта информация есть в руководстве пользователя САУ КЦ. Там подробно описано работа с АРМом. Можно создать свой список пользователей с уровнем доступа до начальника цеха (наивысший). Можно задать список пользователей, каждому из них выставить свой уровень доступа, задать свой пароль. Можно отдельно заводить пользователей и на АРМе, и на Панели. Эти данные записываются отдельно. Видеокадры структуры и состояния системы автоматизации и видеокадры технологических узлов. Они реализованы в виде закладок, например подсистемы расхода газа, ПТПГ. Видеокадры технологических узлов – это краны, насосы, вентиляция и т.д. Видеокадры НСИ, расчетных задач – это рассматривается, когда осуществляется стыковка с агрегатной автоматикой, ССС, другими системами. Возможен просмотр на ШКС параметров по работе агрегата. НСИ – рассматривается как нормативно-справочная информация (по типу агрегата, по его характеристикам). Видеокадры команды управления – это ввод команд, подтверждения команд, каждая команда требует подтверждения. Эти окна небольшие по размеру. Видеокадры параметризации системы – это настройка системы, например ручной ввод состояния пылеуловителей АВО газа агрегатов и настройка аналоговых сигналов. Видеокадры просмотра событий – это в принципе журнал, для этого отдельная закладка предусмотрена, где мы можем просмотреть все события, сделать выборку, отфильтровать по типу событий, по времени, по оборудованию и т.д. Видеокадр просмотра трендов – это видеокадр просмотра архива пошаговых параметров в виде графиков, данного параметра, нескольких параметров за данный промежуток времени. Найти какие-то события, проанализировать, распечатать. Слайд «Архитектура ПО». Здесь показано как идет взаимодействие программного пакета с модулями, т.е. как идет обмен информацией АРМ СИ (InTouch) и подсистемы, которые входят сюда. Где MSDE – это база данных. Отчеты, как правило, формируются в формате Excel, но в последнее время могут формироваться и в формате html. Для формирования отчетов в Excel нам нужна выборка данных из базы данных. При этом Excel также взаимодействует с АРМом. В АРМе получение данных с контроллера осуществляется с помощью модулей связи Modbus по Ethernet или com–порту по RS232/485/422 интерфейсам. Это одни из старых систем использования связи АРМ с ШКС или, например САУ с ГРС. Но у такой организации связи низкая скорость передачи данных, следовательно, низкое быстродействие по сравнению с Ethernet. Модуль NFL – это драйвер связи контроллера с АРМ который используется в последних системах, причем их два, один для АРМ другой для ПЛК. Глава 3. Комплект документации. Вся система называется САУ КЦ, включает в себя ШКС, АРМ, БЭАО, ШК. Шкафы типовые, соединены ШКС и ШК по Ethernet. Шифры системы САУ КЦ АСА1.390.ХХХ ШКС-04М АСА2.556.ХХХ Э3 -электрическая схема принципиальная. ПЭ3 – перечень элементов. ТЭ5 – таблица подключений. И3 - руководство пользователя. И32 – руководство системного программиста. БЭАО Коммутационный шкаф Пульт АО АРМ Документация всегда идет в трех экземплярах. К каждому из шифров идет своя папка. В таблице подключений монтажники указывают номера кабелей, сигналы, маркировку подключаемых сигналов. Шифр ПС – паспорт изделия. Шифр РЭ – руководство по эксплуатации – это общее описание шкафа, составляющих его модулей, перечень и количество сигналов, характеристики отдельных модулей, больше касается аппаратных средств, там описаны например: схемы питания, какие источники питания используются, автоматы, модули, характеристики каждого модуля, правила хранения оборудования и т.д. Есть еще шифр И3 – это руководство пользователя. Шифр И32 – руководство программиста или его ещё можно назвать руководство контроллера. Описывает, как работать с контроллером, как с ним связаться, как обновить файлы, какие основные команды, какие утилиты, как его можно перезагрузить. Шифр И42 – руководство АРМ. Шифр ВЭ - ведомость эксплуатационной документации и там перечислены все документы с шифрами, которые входят в систему. Шифр В8 – это перечень информационных сообщений. Этот документ корректируется в ходе наладки. Содержит перечень сообщений для связей с верхним уровнем. Там указан перечень параметров интерфейс и каким образом их можно связать и прочитать. При наладке ШКС этот документ востребован в первую очередь для системы ИУС. Когда им передается документ, то они подключают ШКС и выводят данные на свою систему. В ходе наладки работают с документами и вносят изменения в электрические и монтажные схемы. По завершении наладки разрабатывается руководство пользователя так как возникают различные изменения, которые нужно учесть и описать. Кроме полных руководств пользователя по просьбам иногда изготавливаются краткие руководства пользователя. Шифр Д1 – методика калибровки. Она стандартная, входит в общую папку документации на всю систему. Шифр шкафа указан на лицевой панели и с внутренней стороны дверки. Например АСА2.556.ХХХ. Там еще указан заводской номер. Шкаф ШКС, коммутационный шкаф и блок ЭАО имеют один и тот же шифр, но различаются заводскими номерами. Так как вся документация разрабатывается в электронном виде, то при необходимости ее можно запросить у изготовителя, и они обещают выслать нужные комплекты. На саму систему АРМ то же есть свой шифр. Все перечисленные шифры указываются в актах о сдаче в эксплуатацию оборудования. «Система и её состав с шифрами» Есть еще такой вариант ШАУК – шкаф автоматического управления кранами. Если в процессе эксплуатации и модернизации вводятся какие–либо новые сигналы, то они обязательно должны быть внесены в документацию, чтобы потом не путаться. |