Требования к безопасности средств вычислительной техники, используемых в системе, соответствуют требованиям ГОСТ 25861-83.

Подключение всех устройств пультов ПУ1/АРМ оператора и ПУ2/ИС к сети электропитания осуществляется через розетки с заземляющими контактами в соответствии с DIN 49440.

Все внешние элементы технических средств комплекса, находящиеся под напряжением, имеют защиту от случайного прикосновения, а сами технические средства - имеют защитное заземление в соответствии с ГОСТ Р 50571.21-2000 и ПУЭ.

Токопроводящие корпуса и каркасы, а также защитные экраны кабелей должны быть подключены к единому контуру заземления в точках, указанных проектной документации.

Заземлению подлежит в соответствии с требованиями ТИ4.25088.17001 “Монтаж систем автоматизации” и ГОСТ Р 50571.21-2000 следующее электрооборудование установки:

• корпуса шкафов ШП, ШК1, ШК2, ЕТ/1Щ, ЕТ/2Щ, СУРФ1…4, ШУД1,2, ШМУ1,2, пульты АРМ оператора и инженерной станции;

• металлические корпуса приборов КИПиА и датчиков полевого уровня;

• исполнительные механизмы;

• соединительные и протяжные коробки; трубы и лотки.

1. Защита от коротких замыканий силовых и оперативных электрических цепей осуществляется автоматическими выключателями или предохранителями, согласно ГОСТ Р 50571.5-94 ( МЭК 364-4-43-77).

1. Аппаратные средства и программное обеспечение

В соответствии с назначением и целями создания АСУ ее функциональная структура включает в себя три иерархических уровня.

Для обеспечения современного технического уровня и выполнения вышеизложенных требований для создания перепрограммируемой (гибкой) и надежной системы АСУ средний и верхний уровни реализованы в основном на аппаратных средствах и программном обеспечении фирмы SIEMENS.

Программное обеспечение АСУ включает в себя необходимые средства для организации процессов управления, измерения, обработки, отображения и архивирования получаемых данных, а также сетевого взаимодействия.

Требования, предъявляемые к компонентам системного и прикладного программного обеспечения, различаются в соответствии с функциональными особенностями среднего и верхнего иерархических уровней АСУ.

1. Аппаратные средства нижнего уровня

Нижний уровень АСУ составляют периферийные (полевые) датчики и приборы КИПиА, коммутационная аппаратура, источники питания, аппаратные органы управления и индикации, схемы управления исполнительными механизмами.

Для согласования входных и выходных каналов программируемого контроллера (по уровням напряжения и тока) со схемами управления механизмами используются промежуточные реле фирмы Finder.

Все метрологические характеристики измерительных приборов КИПиА оговорены в технических условиях при поставке приборов и их метрологическая аттестация в составе АСУ при пусконаладочных работах не предусматривается.

Все преобразователи аналог-цифра и цифра-аналог, входящие в состав АСУ, проверяются и аттестуются изготовителем, которым гарантируется точность не менее 0,1%-0,25%, что превосходит собственную точность измерителей. Поэтому дополнительной погрешностью, вносимой преобразователями, можно пренебречь, и их метрологическую аттестацию проводить не следует. Исправность работы преобразователей аналогового ввода-вывода проверяется в цикле работы. Сигнал неисправности предусматривается. Должно быть обеспечена сигнализация неисправности модулей ввода-вывода и блокировка работы системы при обнаружении этих неисправностей.

1. Компоненты среднего уровня

Средний уровень АСУ образуют программно-технические средства контроллера SIMATIC S7-400 со станциями ЕТ200М (фирмы SIEMENS).

Программируемый контроллер SIMATIC S7-400 предназначен для решения задач автоматического управления средней и высокой степени сложности с быстрой обработкой оперативной информации, имеет малое время цикла выполнения рабочей программы. Центральный процессор CPU 416-3DP контроллера исполняет прикладную программу пользователя и обменивается информацией с другими абонентами контроллера.

Набор встроенных функций, диагностика, парольная защита, удобная система подключения внешних цепей, отсутствие ограничений на порядок установки модулей позволяют создавать многообразные конфигурации систем управления. Высокая вычислительная мощность, комплексный набор команд, широкий спектр модулей ввода/вывода, центральных процессоров CPU, коммуникационных процессоров CP, наличие MPI, Ethernet, Profibus DP, Modbus интерфейсов и способность работать в локальных вычислительных сетях делают контроллер SIMATIC S7-400 исключительно мощным и универсальным.

С целью экономии контрольного кабеля и уменьшения влияния помех при передаче информационных и управляющих сигналов на и от полевых станций ЕТ 200М (СУРФ1…4 установлены на отметке +20.400), ЕТ200М (ШУД1,2, ШМУ1,2 устанавливаются на отметке 0.000) корпуса газоочистки.

Связь программируемого контроллера ПЛК с полевыми станциями распределенного ввода/вывода ЕТ200M (ЕТ/1Щ, ЕТ/2Щ, СУРФ1…4, ШУД1,2, ШМУ1,2), панелью оператора OP и ПЧ секторных затворов осуществляется по сети Рrofibus DP.

Связь программируемого контроллера ПЛК с модулями Sepam 1000+ управления и защиты дымососов осуществляется по сети Modbus.

Контроллер ПЛК с полевыми станциями ЕТ200М обеспечивает выполнение следующих функций:

• аналого-цифровое преобразование и циклический опрос нормированных электрических сигналов от аналоговых датчиков - измерителей физических параметров;

• циклический опрос дискретных электрических сигналов типа “сухой контакт”;

• первичную обработку результатов измерения (масштабирование, усреднение и фильтрация, градуировка с интерполяцией по стандартным или заданным таблицам);

• программную реализацию заданных законов управления и регулирования с необходимыми блокировками между исполнительными механизмами;

• прием от верхнего уровня, проверка корректности и отработка данных настройки и задающих воздействий для контуров автоматического регулирования и управления

• формирование нормированных дискретных управляющих сигналов и передача их к исполнительным механизмам и агрегатам;

• контроль выхода выделенных технологических параметров за диапазоны нормальной работы, задаваемые в виде таблиц уставок;

• формирование предупреждающих и аварийных сигналов, своевременную передачу этих сигналов на верхний уровень;

Далее поток информации от датчиков, органов управления, релейно-контакторных схем управления приводов обработанный в контроллере ПЛК, поступает на вход системы SCADA АРМ оператора, которая осуществляет визуализацию текущих технологических параметров процесса, состояние механизмов и агрегатов, режимов управления и пр. На этом уровне оператором принимаются тактические решения, прежде всего направленные на поддержание стабильности технологического процесса.

1. Характеристика измерительных каналов контроллера

Точностные характеристики каждого измерительного канала контроллера определяются совокупностью следующих факторов:

• классом точности первичного датчика/преобразователя технологического параметра;

• интенсивностью и спектральными свойствами электромагнитных помех, наведенных по трассе прокладки сигнальных кабелей;

• длиной разрядной сетки и собственными шумами модулей АЦП, используемых в контроллере ПЛК и в полевых станциях ЕТ200М;

• точностью задания и представления таблиц градуировки;

• разрядностью представления данных в контроллере ПЛК.

Результирующая погрешность измерительных трактов ПЛК и полевых станций ET200M не превышает 0,5%.

Измерительные датчики и преобразователи электрических сигналов, устанавливаемые на технологическом оборудовании, имеют класс точности не ниже 0,2 по ГОСТ 8.401-80 и соответствуют техническим условиям их производителей. В случае если класс точности первичного преобразователя, установленного на технологическом оборудовании, ниже, чем 0.2, индивидуальная результирующая погрешность представления данного параметра комплексом может превышать величину, указанную в Техническом Задании.

Допускается подключение дополнительных контрольно-измерительных приборов в цепи входных сигналов тока 4–20 мА последовательно с УСО контроллера. Входное сопротивление каналов измерения токовых сигналов УСО, а также дополнительно подключаемых контрольно-измерительных приборов КИПиА, не должно превышать 0,5 кОм. Дополнительные контрольно–измерительные приборы, подключаемые при необходимости к трактам сигналов тока 4-20мА, не должны вносить собственных искажений в измеряемые сигналы.

Для подавления помех и синфазных составляющих допускается установка на кроссовых колодках контроллера дополнительных согласующих элементов (стабилитронов, резисторов, конденсаторов).

При необходимости установки на кроссах пассивных RC фильтров вносимые ими искажения характеристик измерительных трактов в актуальном диапазоне частот не должны превышать 0,1%.

Входные каналы УСО для ввода аналоговых сигналов 4–20мА имеют дифференциальную схему подключения с гальванической развязкой от контроллера PLC и от полевых станций ET200M. Предельные уровни синфазных составляющих при дифференциальном подключении этих сигналов, измеряемые относительно заземления на шкафах НКУ, не должны превышать 4В. Возможно подключение датчиков по двух проводной схеме подключения, так и по четырех проводной схеме подключения. При необходимости допускается использование однопроводных схем подключения с общим сигнальным заземлением.

Схемы входных каналов УСО для ввода дискретных сигналов типа ”сухой контакт” должны включать в себя цепи подавления дребезга контактов. При необходимости допускается использование дополнительных программных средств подавления дребезга.

Цепи ввода дискретных сигналов обеспечивают полную гальваническую развязку с контроллером ПЛК, полевыми станциями ET200M и подключаются к отдельным источникам питания =24В периферии, которые предусмотрены в составе УСО. При подключении датчиков типа “сухой контакт” к входным модулям контроллера ПЛК и полевых станций ЕТ200М параллельное подключение каких–либо приборов КИПиА, не допускается.

Ввод информации о процессе выполняется непрерывно в любом из режимов управления технологическим процессом. Данные о технологическом процессе отображаются на панели оператора (выборочно) и мониторе АРМ оператора (полностью).

В рабочей программе пользователя предусмотрены меры, исключающие задание оператором технологических параметров процесса выше допустимых.

1. Характеристики циклического опроса входных сигналов контроллером

Временной период циклического опроса входных сигналов и обработки первичной информации контроллером ПЛК, не связанных с аварийной сигнализацией, устанавливается в следующих пределах:

• значение периода опроса параметров, которые контролируются оператором визуально, составляет не более 1 секунды;

• значение периода опроса технологических параметров, участвующих в работе контуров управления и регулирования, зависит от динамических характеристик этих параметров и устанавливается в диапазоне до 100 мс (для ввода аналоговых сигналов параметров: давление, уровень, расход и для большинства дискретных вводных сигналов);

• первичная обработка измеренных значений (накопление, фильтрация и др.) с автоматической проверкой достоверности снимаемой информации не менее одного раза в 1 минуту;

• расчет первичных показателей произведенной продукции не менее одного раза в 30 минут;

• оперативный расчет материальной составляющей, то есть количества свежего и фторированного глинозема не менее одного раза в 10 минут.

Таким образом, контроллер ПЛК должен обеспечивать возможность циклического опроса входных параметров, не связанных с аварийной сигнализацией, с временными периодами в диапазоне до 100 мс. Конкретные значения периодов опроса из указанного диапазона должны устанавливаться программными средствами контроллера и уточняться при опытной эксплуатации АСУ. Установленный период опроса входных параметров должен выдерживаться контроллером с погрешностью не более 1 мс.

1. Быстродействие средств аварийной и предупредительной и сигнализации.

Контроллер ПЛК с полевыми станциями ЕТ200М должен обеспечивать автоматическое выявление предаварийных и аварийных ситуаций. Указанные ситуации определяются либо как срабатывание соответствующих датчиков дискретных сигналов типа “сухой контакт”, либо как программная регистрация выхода контролируемых технологических параметров за диапазоны нормальной работы, задаваемые оперативным персоналом установки в виде таблиц уставок.

Контроллер должен обнаруживать предаварийные и аварийные ситуации не позднее, чем через 0,2 секунды после их наступления.

Задержка оповещения оператора об аварийных ситуациях средствами сигнализации не должна превышать 1 секунду после обнаружения этих событий контроллером ПЛК.

1. Реакция АСУ на выданные оператором управляющие воздействия

Под временем реакции АСУ на выданные оператором управляющие воздействия (команд включения/отключения оборудования или задающих воздействий для контуров автоматического регулирования) понимается интервал времени между моментом формирования команды на входе контроллера и моментом активизации у контроллера ПЛК или у полевых станций ЕТ200М соответствующего выходного сигнала. Время изменения состояния агрегатов после активизации соответствующих выходных сигналов контроллера и полевых станций, то есть реальное время исполнения выданных оператором управляющих воздействий, определяется в основном быстродействием самих управляемых механизмов и агрегатов. Это время не зависит от функционирования создаваемой АСУ и не регламентируется.

1. Компоненты верхнего уровня

Аппаратные и программные компоненты пульта АРМ оператора, реализуют человеко-машинный интерфейс АСУ, то есть обеспечивают поддержку диалога с оператором – технологом установки, визуализацию технологического процесса, ведение и сопровождение архива данных, предоставление доступа к нему эксплутационного персонала, изменение диапазона технологических параметров установки и прочее.

Программно-технические средства пульта АРМ оператора строятся на основе компьютера промышленного исполнения, гарантирующего выполнение требований по надежности работы, устойчивости к сбоям и отказам.

1. Аппаратные средства верхнего уровня

Для аппаратной реализации верхнего уровня использованы: