Измерительно-вычислительные комплексы

Одной из разновидностей ИИС являются измерительно-вычислительные
комплексы (ИВК) – функционально объединенная с помощью специальной
многоканальной магистрали система (совокупность) средств измерений, вычислительной техники, устройств отображения информации и вспомогательных устройств, предназначенная для выполнения конкретной измерительной задачи. Основными признаками принадлежности измерительной системы
ИВК являются: наличие компьютера; программного управления средствами
измерений; нормированных метрологических характеристик; блочно-модульной структуры, состоящей из технической (аппаратной) и программной (алгоритмической) подсистем.

По назначению ИВК делят на типовые, проблемные и специализированные.

Типовые комплексы предназначены для решения широкого круга типовых задач автоматизации измерений, испытаний или исследований независимо от области применения.

Проблемные комплексы разрабатывают для решения специфичной зада­чи в конкретной области автоматизации измерений.

Специализированные комплексы используются для решения уникальных задач автоматизации измерений, для которых разработка типовых и проблемных комплексов экономически нецелесообразна, это:

· осуществления прямых, косвенных, совместных или совокупных измерений физических величин;

· управления процессом измерений и воздействия на объект измерений;

· представления оператору результатов в требуемом виде.

Чтобы реализовать эти функции, ИВК должен:

· эффективно воспринимать, преобразовывать и обрабатывать электриче­ские сигналы от первичных измерительных преобразователей;

· управлять средствами измерений и другими техническими устройства­ми;

· вырабатывать нормированные сигналы, являющиеся входными для средств воздействия на объект;

· оценивать метрологические характеристики и представлять результаты
измерений в установленной форме.

Примером промышленной системы измерения, контроля и управления может служить программно-технический комплекс "Машинист".

Комплекс предназначен для создания многоуровневой, иерархически распре­деленной, децентрализованной системы управления. Разработанная система имеет четыре уровня иерархии (рис. 5.41).

Первый уровень: датчики, регулиру­ющая и запорная арматура ТДМ (тягодутьевые механизмы), СОГ (соленоидный отсекатель газов), СОМ (соленоидный отсекатель мазута), ИПУ (импу­льсное предохранительное устройство) и т.д.

Второй уровень: контроллеры, регис­трирующие и показывающие приборы

Контроллеры служат для: измерения параметров технологического процесса (давления, расхода, температуры, уровня и т.п.), управления электроприводами (ТДМ, запорной и отсечной арматурой, запально-защитными устройствами ЗЗУ, ИПУ и т.д.), решения задач техно­логических защит и блокировок а также автоматического регулирования.

Рис. 5.41. Программно-технический комплекс «Машинист»

Вся необходимая информация о параметрах котла (турбины) поступает на рабочие станции через контроллеры и концентратор данных.

В качестве контроллеров измерения, регулирования и управления применены контроллеры “Smart I/O” фирмы PEP Modular Computers. В качестве кон­троллеров защит и концентратора данных используются контроллеры VME-9030-15W этой же фирмы

С помощью контролеров управления осуществляются управление задвижка­ми и обработка информации о положении задвижек, оборудованных элек­троприводом. Управление задвижками проводится либо автоматически по командам контроллера защит либо дистанционно с рабочего места маши­ниста котла

Дистанционное управление задвиж­ками с электроприводами и шиберами может осуществляться с трех мест: с клавиатуры ПЭВМ, с ключей на пульте управления (резервное управление), по месту.

Управление соленоидными клапана­ми, ТДМ и насосами - с клавиатуры ПЭВМ и с ключей на пульте управления. С пульта управления осуществляется независимое от контроллеров и ПЭВМ управление электроприводами (резер­вное управление), перечень которых согласовывается с заказчиком на этапе проектирования

В контроллер защит поступает ин­формация о параметрах технологического процесса, участвующих в защитах.

Перечень защит и блокировок согласо­вывается с заказчиком на этапе проекти­рования. Контроллер защит контроли­рует исправность схем питания, состоя­ние блоков бесперебойного питания (UPS) и обеспечивает регистрацию параметров при возникновении аварий­ной ситуации в соответствии с требова­ниями РД 34.35.127-93. Звуковая и световая технологическая сигнализация реализуется программно в ПЭВМ, при­чем часть технологической сигнализа­ции об аварийной работе котла дублиру­ется световыми табло, расположенными на щите регистрации (перечень согласо­вывается с заказчиком на этапе проекти­рования). Для реализации звуковой сигнализации в ПЭВМ устанавливается звуковая карта типа Sound Blaster Pro с колонками.

С помощью контроллеров измерений выполнятся сбор и обработка информа­ции о параметрах технологического процесса. В контроллеры измерений поступает информация о состоянии контролируемого объекта по давлению, разрежению, расходу, уровню, качеству котловой воды, прозрачности дымовых газов, температуре и т.д.

В контроллеры регулирования поступает измерительная информация о ходе технологического процесса, необходимая для обеспечения автоматического регулирования, а также информация о положении исполнительных механиз­мов, регулирующих клапанов; переводе режима управления с автоматического на ручное.

Контроллеры регулирования управ­ляют электродвигателями исполнитель­ных механизмов регулирующих клапанов, направляющих аппаратов дутьевых вентиляторов, дымососов, шиберов воздуха горелок и шиберов воздуха до РВП и после РВП и т.д.

Для управления технологическим процессом при отказе системы пред­усматриваются независимый контроль и регистрация параметров. Перечень согласовывается с заказчиком на этапе проектирования.

Для информационного обмена кон­троллеры связываются по промышлен­ной сети Profibus с выходом на концен­тратор данных.

Концентратор данных служит для сбора и обработки данных в реальном масштабе времени, передачи технологи­ческой информации на третий уровень управления (рабочим станциям), администрирования сети Profibus, управления работой контроллеров задвижек и регистрации аварийных состояний. В качестве концентратора данных исполь­зуется промышленный контроллер VME-9030-15W, работающий под управлением операционной системы реально­го времени OS-9. Связь между концен-. гратором данных и рабочими станциями осуществляется по сети Ethernet. Концентратор данных должен корректиро­вать текущее время контроллеров с погрешностью не более 0,1 с, а также обеспечивать подключение через RS-232 контроллеров, не поддерживающих Profibus.

Третий уровень – рабочие станции. Рабочие станции служат для визуального отображения хода технологическо­го процесса и управления запорно-регулирующей арматурой, ТДМ, насосами.

В системе установлены две незави­симые рабочие станции. В качестве SCADA-пакета используется сетевая версия пакета "Круг-2000" (НПФ 'Круг", Пенза) Каждая рабочая станция выпол­няет полный набор функций пакега "Круг-2000", резервируя таким образом друг друга В качестве рабочих станций применяются ПЭВМ типа IBM Pentium

Четвертый уровень инженерная, архивная и аварийная станции. Инженерная станция служит для контроля за работой ПТК, внесения изменений в программное обеспечение контроллеров, формирования и ведения протокола технических отказов и диаг­ностики технических средство ПТК.

Архивная станция предназначена для архивации истории технологическо­го процесса, формирования отчетных документов, проведения расчетов технико-экономических показателей.

Аварийная станция служит для на­копления и представления на экранах или устройствах печати технических документов о процессе возникновения, развития и ликвидации аварийных ситуаций.

В качестве станций используются ПЭВМ типа IBM Pentium. Связь между станциями осуществ­ляется по локальной сети Ethernet ГрЩУ. Через сетевой мост эта сеть выходит на общестанционную локаль­ную сеть Ethernet для передачи данных в ПТО, начальнику КТЦ и другим пользователям.

Фирмой IBM Soltec GmbH (Германия) предлагаются управляющие элементы VisuX, позволяющие пользователям систем измерения, контроля и автоматизации наблюдать состояние своих машин и установок, находящихся в разных частях света, при помощи любого Windows-приложения. Информация передается пользователю через Web. Активные управляющие элементы VisuX, представляющие собой набор ActiveX – компонентов, интегрируются внутри HTML – страницы и прямо подключаются к системе с программируемым контроллером. Обслуживание установок или машин производится пользователем при помощи HTML – страницы. Для визуализации пользователь конфигурирует только стандартное приложение, при этом отпадает необходимость в языках программирования или системе визуализации. Например, управляющий элемент IBH S7-Diagnose показывает состояние программируемого контроллера в любом Windows – приложении.