Выбор системы управления технологическим процессом - Модернизация системы регулирования температурных параметров на агрегате электролитического лужения АЭЛ-1200/III "АрселорМиттал Темиртау"

При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить вопросы выбора структуры управления. Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними. Структуры управления объектом автоматизации могут быть одноуровневыми и многоуровневыми.

Основными целями создания микропроцессорной системы автоматизации являются:

    1) повышение безопасности эксплуатации АЭЛ в условиях непрерывного производства; 2) повышение надежности и "живучести" технологического оборудования и средств автоматизации; 3) расширение функциональных возможностей системы автоматизации; 4) увеличение периодичности технического обслуживания; 5) увеличение информативности, как на уровне местных диспетчерских пунктов, так и на уровне районных диспетчерских пунктов; 6) сокращение времени на ремонт.

Система автоматизации должна обеспечить непрерывный мониторинг всех технологических процессов, автономное поддержание заданных режимов работы и их изменение по командам с пульта оператора из местного диспетчерского пункта и из вышестоящего уровня управления районного диспетчерского пункта.

Предлагается двухуровневая структура АСУ МП:

    1) нижний уровень (оборудование КИП); 2) верхний уровень - контроллерное оборудование; комплекс технических средств автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.

Нижний уровень системы автоматизации включает датчики и вторичные преобразователи, обеспечивающие формирование входных электрических аналоговых и дискретных сигналов системы автоматизации, а также показывающие приборы и органы управления, установленные по месту. Для обеспечения большего числа ввода/вывода используется архитектура удаленного ввода/вывода на базе оптиковолоконного кабеля.

Верхний уровень системы автоматизации включает в себя АРМ оператора - нагревальщика, который реализуется на базе IBM-совместимых персональных компьютера (РС), объединенных в локальную вычислительную сеть, обеспечивающие хранение и анализ всей поступившей информации, а также визуализацию информации и взаимодействие с оператором.

Управление, контроль и регулировка основных технологических параметров системы регулирования температуры растворов выполняется оператором центрального поста агрегата с помощью персонального компьютера (PC), расположенного в шкафу. На PC установлена открытая SCADA система WinCC, обеспечивающая организацию человеко-машинного интерфейса для визуализации технологических процессов. Ядро WinCC поддерживает основные стандартные интерфейсы ОРС, ActiveX, ODBC, SQL, VBA и VBS и состоит из следующих функциональных модулей:

Control Center - для быстрого обзора всех данных проекта и глобальных установок, а также для слежением за состоянием переменных в системе, загрузки и выгрузки отображаемых переменных процесса, осуществления коммуникаций с PLC;

Graphics Designer - для создания мнемосхем и динамических графических элементов;

Alarm Logging - для сбора и архивации событий в системе;

Tag Logging - для архивирования измеряемых величин.

На этом же персональном компьютере организована станция инжиниринга для программирования PLC при помощи программного продукта SIMATIC STEP7.

Связь между PC и PLC осуществляется по сети PROFIBUS. Для этого в PC установлен коммуникационный процессор СР5611.

Автоматическое регулирование температурных параметров выполняет PLC (программируемый логический контроллер) расположенный в шкафу PLC устанавливаемом в технологическом подвале ближе к комфортному месту оператора - технолога. На лицевой панели шкафа располагается панель оператора "SIEMENS" TP177 для управления по месту.

Учитывая значительную протяженность линии PROFIBUS DP и высокое число участников сети, в системе установлен повторитель сигналов RS-485.

В качестве исполнительных механизмов использованы сервозадвижки с электроприводом SIPOS фирмы "SIEMENS". Передача управляющих сигналов на задвижки и считывание текущих значений с них происходит по сети PROFIBUS DP.

Оборудование, которое необходимо для модернизации приведено в таблице 2.2 для шкафа PLC, в таблице 2.3 для шкафа РС.

Таблица 2.2 - Спецификация оборудования в шкафу PLC

Наименование оборудования

Количество, шт

Программируемый логический контроллер S7-300

1

Модуль ввода аналоговых сигналов SM-331

3

Коммуникационный процессор СР-343

1

Стабилизированный блок питания модульной конструкции SITOP Modular 10

2

Повторитель RS485 для сетей PROFIBUS, SIMATIC DP

1

Автоматический выключатель

15

Розетка Schuko 2-х полосная

3

Светильник для шкафа

1

Тачскрин панель SIMATIC TP-177B

1

Концевой выключатель для двери шкафа

1

Коннектор PROFIBUS

1

Световой индикатор красный

1

Термостат

1

Вентиляционная решетка с фильтром

2

Вентилятор с фильтром

1

Клемный блок

6

Таблица 2.3 - Спецификация оборудования в шкафу РС

Наименование оборудования

Количество, шт

Промышленный компьютер Simatic Rack PC IL 43 S

1

Промышленный 18Ѕ цветной монитор SCD 1897-R

1

ИБП Masterguard UPC Unit A1000

1

Лазерный принтер

1

Автоматический выключатель

15

Розетка Schuko 2-х полюсная

2

В системе регулирования температурных параметров агрегата лужения используются следующие виды шкафов:

    1) шкаф размером 2000x800х800 для размещения PLC, источников питания, вентиляции шкафа, розеток и освещения; 2) шкаф размером 1420х950х800 с двумя дверями для размещения PC, UPS, принтера и монитора [4].

Пакет Step7 разработанный фирмой "Siemens", является инструментальным средством для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления (SCADA), исполняющегося в среде MS Windows 3.х, Windows 95 и Windows 98. Step 7 текущей версии может применяться в проектах АСУ ТП масштаба технологического участка и/или цеха, с начальным или средним уровнем сложности.

Пакет Simatic Step 7 состоит из двух основных программных модулей: построитель стратегий и исполнительная среда. Построитель стратегий используется для проектирования и тестирования проектов, называемых стратегиями, а исполнительная среда - только для исполнения стратегий.

Кроме того, в составе пакета имеется программа установки и настройки устройств ввода/вывода, а также набор динамически компонуемых библиотек (DLL), выполняющих различные функции в процессе разработки и выполнения программного обеспечения SCADA.

GENIE имеет модульно-ориентированную, открытую интегрированную архитектуру. Открытость архитектуры позволяет легко реализовывать взаимодействие с другими приложениями для совместного доступа к данным во время исполнения стратегий.

Файл стратегии представляет собой двоичный файл, содержащий всю информацию последнего сеанса редактирования. Стратегия - это совокупность одной или нескольких задач с одной или большим количеством экранных форм, а также одним основным сценарием. Задача, экранная форма и основной сценарий являются тремя основным элементами, используемыми при проектировании стратегий. Простейшая стратегия имеет одну задачу с одной экранной формой и не имеет основной сценария.

Задача представляет собой набор функциональных блоков, отображаемых в окне задачи в виде пиктограмм. Экранная форма представляет собой набор элементов отображения и элементов управления. Пиктограммы функциональных блоков и элементы отображения/управления являются стандартными "кирпичиками" для построения стратегии. Они очень похожи по внешнему виду, за исключением того, что элементы отображения служат для реализации графического интерфейса пользователя, в то время как пиктограммы блоков скрыты во время исполнения стратегии.

Соединения между функциональными блоками в процессе разработки стратегии могут устанавливаться посредством видимых и невидимых связей. Соединения между пиктограммами блоков являются видимыми в окне Редактора задач. Такое соединение называется проводником, поскольку по своему назначению оно аналогично проводам в электрических схемах. Соединения между пиктограммами блока и элементами отображения невидимы. Поэтому они называются связями.

В рамках стратегии может использоваться одновременно практически любое количество функциональных блоков и устройств ввода-вывода, которое ограничивается только быстродействием и размером памяти компьютера. Однако рекомендуется, чтобы количество функциональных блоков не превышало 500.

Построитель стратегий Step 7 предоставляет в распоряжение пользователя четыре различных редактора:

    - редактор задач; - редактор форм отображения; - редактор отчетов; - редактор сценариев.

Указанные редакторы используются для создания, отладки и модификации задач, экранных форм, отчетов и сценарных процедур соответственно. Поскольку в рамках одной стратегии может присутствовать несколько задач, то имеется возможность создания множества окон в Редакторе задач. По той же самой причине возможно создавать множество окон в Редакторе форм отображения для редактирования множества экранных форм. Но поскольку для любой системы может быть только один основной сценарий, то в Редакторе сценариев может быть открыто только одно окно.

Редактор задач предназначен для реализации прикладных алгоритмов создаваемой системы. Step 7 имеет большое количество встроенных стандартных функциональных блоков для реализации различных алгоритмов сбора данных и управления.

Редактор форм отображения предназначен для создания динамических экранных форм отображения, связанных с исполняемой стратегией сбора данных и управления. При необходимости создания графического интерфейса оператора Редактор форм отображения обеспечивает возможность разработки удобных для восприятия экранных форм в кратчайшие сроки путем использования входящих в пакет стандартных элементов отображения и управления.

Редактор отчетов предназначен для разработки и генерации отчетов. Редактор отчетов пакета Simatic Step 7 предоставляет разработчику на этапе проектирования, а пользователю - в процессе эксплуатации системы возможность определять содержание отчета, формируемое на основе собираемых данных и действий оператора, с последующей автоматической печатью в определенные моменты времени. Средства, входящие в редактор отчетов, могут быть использованы для выбора и печати отчетов вручную в требуемый момент времени.

Редактор сценариев предназначен для управления задачами, вычислениями и анализом данных в процессе исполнения стратегии.

Пакет Simatic Step 7 позволяет решать все основные задачи, стоящие перед разработчиком программного обеспечения верхнего уровня АСУ ТП. При этом разработка и сопровождение системы могут выполняться специалистами, имеющими как начальный, так и высокий уровни подготовки в области программирования. Открытость архитектуры Step 7 обеспечивает множество путей организации взаимодействия с аппаратурой ввода/вывода и программным обеспечением различных производителей. Все это делает пакет Step 7 оптимальным инструментом для разработки программного обеспечения верхнего уровня во многих проектах АСУ ТП, в том числе с ограниченным бюджетом.

SCADA-система Simatic WinCC является одной из мощнейших среди SCADA-пакетов. Она обладает такими свойствами как:

    - возможность обмена данными с любыми серверами OPC; - мощные инструменты для создания экранных форм и динамических элементов отображения; - динамизация элементов отображения со временем обновления графической информации 50 мс; - обширная библиотека элементов отображения, ориентированных на построение мнемосхем промышленных объектов; - возможность встраивания графиков и экранов; - дистанционное управление технологическими элементами объектов процесса пастеризации пива; - автоматическое архивирование информации технологического процесса; - визуализацию информации о ходе технологического процесса; - голосовое оповещение персонала об обнаруженных аварийных ситуациях и т. д.

В связи с чем она с пакетом Step 7 и была выбрана за основу при проектировании программного обеспечения для модернизации системы регулирования температурных режимов на агрегате АЭЛ-1200/3 в данном дипломном проекте.

Похожие статьи




Выбор системы управления технологическим процессом - Модернизация системы регулирования температурных параметров на агрегате электролитического лужения АЭЛ-1200/III "АрселорМиттал Темиртау"

Предыдущая | Следующая