Системы управления ТК

План лекции

1. Координированное управление агрегатами

2. Средства управления комплексами

4.1 Координированное управление агрегатами

При координированном управлении агрегатами в составе технологического комплекса в основном применяют алгоритмы управ­ления по готовности или событию, но могут применяться алго­ритмы управления и по состоянию агрегатов. Так, например, в горно­добывающей промышленности последовательность включения, работы и выключения агрегатов, входящих в комплексы, опреде­ляется поступлением перерабатываемого материала на агрегаты. В металлургической промышленности погрузка слитков на слитковозы производится только после того, как слитковоз подъедет к определенному колодцу. В комплексах пищевых производств рас­фасовка готовой продукции в тару осуществляется только после того, как тара поступит под устройство выгрузки. Во всех выше­перечисленных случаях информация о наступлении события по­ступает от различных датчиков, например, датчиков веса, путевых датчиков, датчиков наличия тары. Управление работой отдельных агрегатов в комплексе осуществляется промышленным компьютером верхнего уровня СУ или технологическим контроллером среднего уровня СУ.

На насосных станциях количество работающих насосов в пита­ющей сети зависит от давления в сети или суточного потребления. Работа насосов определяется информацией, поступающей с дат­чика давления, установленного в магистрали питающей сети, или по графику суточного расхода воды, заложенному в промышлен­ном компьютере.

Если на агрегате возникает аварийная ситуация или происхо­дит отклонение его параметров от номинальных, информация по сети нижнего уровня поступает на контроллеры приводов других агрегатов. В этом случае управляющая программа конкретного аг­регата останавливает его работу или изменяет режим работы. Ин­формация по сети поступает на промышленный компьютер верх­него уровня, который также может принять решение о дальнейшей работе агрегатов в комплексе. Одной из функций промышленного компьютера является контроль и поддержание в соответствии с программой технологических параметров, определяющих каче­ство обработки вещества и получение конечного продукта произ­водства.

4.2 Средства управления комплексами

Система управления технологическим комплексом представ­ляет собой многоуровневую разветвленную структуру, в состав которой входят промышленные компьютеры, технологические контроллеры, посты оператора, программаторы, средства, реализующие промышленные сети.

Рассмотрим систему управления процессами Process Control System 7 (PCS7) фирмы Siemens [16]. Данная система предна­значена для управления непрерывными технологическими про­цессами и работы в области управления сборочными производ­ствами. Она ориентирована на управление технологическими комплексами, включающими в себя большое число агрегатов, машин и механизмов со многими системами комплектных электропри­водов (КЭП), оснащенных сетевыми средствами. Схема распределенной системы S1MATIC PCS7 представлена на рис. 4.1.

Рисунок 4.1. Схема распределенной системы S1MATIC PCS7

Комплектные электроприводы переменного или постоянного тока управляются через коммуникационную систему DP/PA LINK и промышленную сеть Profibus-PA от технологического контрол­лера S7-400. В управлении используется распределенная перифе­рия (РП) ЕТ 200М. Для управления применяется интеллектуаль­ная подсистема (ИП) S7-300. Программирование микропроцес­сорных электроприводов и систем управления осуществляется с помощью программатора ПГ.

Посты оператора (ПО) обеспечива­ют наблюдение и корректирование процесса управления. Инжи­ниринговая станция (ИС) осуществляет диагностирование технологического оборудования в режимах рабочего функционирова­ния, реализует средства разработки программ управления, обес­печивает визуализацию процессов управления. Стандартная быстрая последовательная шина Profibus или Industrial Ethernet осуществляет связь систем управления агрегатами с дисплейными системами ПО, КТ, сервером. Скорость передачи информации 19200 кбод. Последовательные шины Profibus, Industrial Ethernet выполняются с волоконно-оптическим или коаксиальным кабелем.

Представленная система базируется на компонентах семейства SIMATIC S7. Разработаны программные пакеты, которые расширяют спектр функций данных компонентов функциями, типичными для систем управления верхнего уровня иерархии.

Разработанная система позволяет автоматизировать весь производственный процесс, применяя устройства только одного семейства: на базе одних и тех же устройств можно автоматизировать как непрерывные, так и дискретные технологические процессы.

Визуализация и контроль процесса осуществляются при помощи средств, имеющих одинаковую пользовательскую оболочку в центральных диспетчерских пунктах и непосредственно около управляемой установки. Настройка всей системы осуществляется централизованно с помощью ПК-ориентированного программного обеспечения, в основе работы которого лежит общая для всей системы база данных.

На рисунке 4.2 представлена функциональная схема организации информационной сети технологического комплекса фирмы Siemens [16]. На нижнем уровне используется сеть AS-интерфейс (Actuator-Sensor-Interface), стандартизованная IEC.

Рисунок 4.2

На среднем уров­не применяется шина Profibus – европейский стандарт EN 50170, поддерживаемый более чем 600 ведущими производителями средств автоматизации. Ее модификации предназначены: Profibus-DP – для обеспечения быстрого обмена данными с устройствами децентра­лизованной периферии (интеллектуальные датчики, сенсоры и исполнительные механизмы); Profibus-FMS – для решения уни­версальных задач коммуникации; Profibus-PA – для решения задач автоматизации непрерывных технологических процессов, особен­но в зонах, требующих высокой степени надежности применяемых систем, и во взрывоопасных зонах. Промышленная сеть Ethernet (высокий уровень) характеризуется возможностью переда­чи больших объемов информации с наивысшей скоростью. Обычно для этого используется МАР-протокол или современ­ный TCP/IP. Промышленная сеть Ethernet предназначена для подключения персональных компьютеров к промышленным инфор­мационным сетям, а также для подключения программаторов и средств визуализации.

Все сигналы в технологическом комплексе разделяются на вход­ные и выходные, аналоговые и дискретные. Источниками вход­ных аналоговых сигналов являются датчики скорости, положе­ния, температуры и др. Источниками входных дискретных сигналов являются конце­вые выключатели и другие сигнализаторы состояния технологи­ческого оборудования объекта, а также клавиши и кнопки пуль­тов управления. Вся информация с датчиков поступает на различ­ные модули ввода технологического контроллера. Контроллер, обработав входную информацию, вырабатывает управляющее воз­действие, которое посредством модуля вывода поступает на уп­равляемый преобразователь.

Надежность систем управления обеспечивается комплексом мер, к которым относятся контроль обрыва датчиков, контроль целостности цепей исполнительных механизмов, резервирова­ние и др.

Рекомендуемая литература

1. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов: учебник для вузов / М.П. Белов, В.А. Новиков, Л.Н. Рассудов. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – С. 455-461.

2. Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУ ТП: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В.Б. Яковлева. – М.: Высш.шк., 1989. – С. 12-22.

Лекция 5