Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Содержание

Введение

1. Проблемы разработчика АСУ ТП

2. Краткое описание технологической схемы

3. Аппаратные средства

4. Программное обеспечение

5. Надежность и безопасность

Заключение

Введение

Высокая степень автоматизации дистанционного управления оборудованием, расположенным во взрывоопасной зоне, достигается за счет использования современных технических и программных средств, а требуемая высокая надежность обеспечивается не только за счет искробезопасных цепей и взрывозащищенных элементов автоматики, но и за счет использования "холодного" резервирования основных элементов системы управления и контроля, а также сочетания дистанционного и местного режимов управления оборудованием.

В статье рассматриваются вопросы построения искробезопасных цепей и способы управления оборудованием, расположенным во взрывоопасной зоне и предназначенным для применения в производстве промышленных взрывчатых веществ, медицине, химическом производстве и в других отраслях, где есть необходимость перемешивания многокомпонентных составов с весом более 2 тонн при жестком контроле технологических параметров.

1. Проблемы разработчика АСУ ТП

Дистанционное управление технологическим оборудованием, расположенным во взрывоопасной зоне, является актуальной задачей инженера-разработчика АСУ ТП, применяемых в химической, нефтегазодобывающей, угольной и других отраслях.

Основные проблемы, которые решает разработчик при внедрении АСУ ТП, известны:

• максимально возможная степень автоматизации дистанционного (без участия человека) управления технологическим оборудованием;

• высокая надежность каналов сбора и передачи информации;

• своевременная реакция системы управления на предаварийные и аварийные ситуации;

• строгое соответствие алгоритмов управления оборудованием логике технологического процесса;

• максимально возможная визуализация состояния оборудования и контролируемых технологических параметров в темпе протекания процессов;

• надежность технических средств управления и контроля, простота их технического обслуживания и замены. Инженеры 70-80-х годов помнят, как создавались такие системы на базе отечественных контроллеров типа "Ломиконт", "Ремиконт", "Электроника" и др. и как проблематично было найти "золотую середину" между техническими возможностями используемых средств и хотя бы удовлетворительным выполнением перечисленных требований.

Из-за ограниченной номенклатуры специальных средств измерения, контроля и отображения параметров, применяемых при построении искробезопасных каналов, низкой степени интеграции используемой элементной базы и необходимости аппаратного резервирования для обеспечения требуемой отказоустойчивости создавались хоть и надежные, но достаточно громоздкие в конструктивном исполнении системы управления.

В частности, система управления и контроля с небольшими по современным меркам возможностями (10 аналоговых входных сигналов, 50 дискретных входных сигналов, 5 аналоговых выходных и 20-30 дискретных выходных сигналов) размещалась в 5-7 шкафных конструктивах стандартных размеров 600x800x2000 мм. Искробезопасные цепи проектировались на одноканальных преобразователях, а регистрация параметров (температуры, давления, глубины вакуума) осуществлялась на диаграммных приборах (КСУ, КСМ, КСП и др.), которые, в лучшем случае, устанавливались по четыре штуки на передней панели шкафа указанных размеров, то есть для отображения 10 различных аналоговых сигналов требовалось, как правило, три шкафа с контрольно-измерительными приборами (КИП).

Для визуализации технологических процессов конструировались различные мнемосхемы с использованием цветных светосигнальных элементов (лампочек на 12, 24 и реже 220 В). Такие мнемосхемы размешались в пультовых, занимали достаточно много места и имели невысокую информативность, так как на них трудно было отобразить динамику процесса. Позже программисты стали использовать для таких целей экраны алфавитно-цифровых дисплеев в режимах псевдографики, позволяющих отображать технологический процесс в виде элементарных "стрелочек" и "квадратиков".

Некоторые разработчики для улучшения визуализации процессов создавали собственные графические системы на базе бытовых цветных телевизоров, но и это не спасало положения! Достаточно медленный вывод изображения на экран ухудшал остальные характеристики системы (увеличивал, например, время реакции на аварийные события).

Существовавшие в то время зачатки операционных систем реального времени позволяли создавать многозадачные системы с использованием системы прерываний. Для удовлетворительной работы многозадачной системы использовались диспетчеры задач собственной разработки, но такая разработка была по силам только опытным программистам-практикам и требовала достаточно много времени.

Экскурс в проблемы разработки и внедрения АСУ ТТЛ 70-80-х годов для взрывоопасных производств проведён авторами сознательно: с одной стороны, чтобы воздать должное программистам 80-х годов, создававшим работоспособные системы управления и находившим уникальные программно-технические решения, а с другой стороны, чтобы показать, как использование современных программно-технических средств и технологий автоматизации упростило и ускорило создание подобных систем, какие принципиально новые возможности предоставлены современным разработчикам.

Анализ технических характеристик современных средств автоматизации склонил авторов разработки в пользу применения в качестве основных элементов системы изделий фирмы Advantech. На выбор повлияли их высокая техническая надежность, многофункциональность и простота обслуживания, позволяющие в сжатые сроки создавать качественные системы, ориентированные как на российского, так и зарубежного заказчика.

Далее описывается вариант системы управления для установки получения промышленных взрывчатых веществ, спроектированной и внедренной в экспортном варианте всего за четыре месяца.

Рисунок 1.1 - Технологическая схема и структура управления

2. Краткое описание технологической схемы

Технологическая схема автоматизируемого процесса достаточно проста и представлена на рисунке 1.1.

Технология состоит в том, чтобы в чаше заданной емкости провести перемешивание многокомпонентного порошкообразного состава известной рецептуры и выгрузить полученный продукт в подготовленный бункер-накопитель (на схеме не показан), расположенный в том же производственном помещении.

Для перемешивания состава используется устройство, внешне напоминающее миксер (рисунок 1.2) с вращающимися элементами (лопастями). Благодаря специальному редуктору вращение лопастей происходит по сложному закону: они вращаются вокруг собственной оси и дополнительно вокруг оси главной конструкции (планетарное перемешивание).

Для приведения в движение такой установки используются два двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором мощностью 15 и 35 кВт, обеспечивающих постоянную нагрузку на валу (безударный старт-стопный режим). Один двигатель вращает лопасти мешалки, а другой обеспечивает их планетарное движение.

Рисунок 1.2 - Установка смешения

Чаша поднимается к смесителю гидроцилиндром и фиксируется специальными зажимами. Для обеспечения более тщательного перемешивания в чаше формируется вакуум. После перемешивания чаша опускается на транспортную тележку и перевозится к месту проведения операции (на позицию) вытеснения. Вытеснение производится поршнем, установленным на специальной раме, к которой пристыковывается чаша с готовым продуктом. Дополнительно предусмотрено и вспомогательное оборудование, позволяющее подавать, например, горячую и холодную воду в рубашку чаши, готовить воздух для исполнительных пневмомеханизмов, нагнетать масло в гидросистемы (маслостанции 1,2), устанавливать или снимать крышку, закрывающую чашу, поднимать или опускать чашу, вытеснять готовую массу (смесь) в приемный контейнер, фиксировать тележку с чашей на позициях и т.д.

Технологическое оборудование размещено во взрывоопасной зоне 1 по классификациям МЭК, или в зоне класса В-1а по российской классификации, что предъявляет особые требования к аппаратным средствам и элементам автоматики. Эти требования, усугубленные условиями эксплуатации (температура до +50°С, влажность до 90%), предопределили выбор аппаратных средств, включая компьютер, в индустриальном исполнении для жёстких условий эксплуатации.

Рисунок 1.3 - Структурная схема вычислительного комплекса

3. Аппаратные средства

Вычислительный комплекс системы реализован на 1ВМ РС совместимом промышленном компьютере фирмы Advantech. В 14-слотовом шасси IРС-610 размещены основные элементы системного блока и устройств связи с объектом (УСО). На рисунке 1.3 приведена структурная схема вычислительного комплекса.

Центральное место в аппаратуре комплекса занимает процессорная плата РСА-61451 с интерфейсами VGA и твердотельного диска.

Принцип работы комплекса построен на опросе датчиков состояния и положения технологического оборудования, температур, давлений, глубины вакуума, контроля за состоянием электроприводов, а также на выполнении команд, поступающих от виртуального пульта оператора и кнопок локального управления, и на формировании соответствующих управляющих сигналов.

Сигналы от датчиков состояния и положения через модуль гальванической развязки поступают на модули дискретного ввода. Аналоговые сигналы через измерительные преобразователи поступают на АЦП.

В зависимости от состояния опрошенных параметров и команд оператора в текущий момент времени системным блоком формируются управляющие сигналы для исполнительных механизмов, в соответствии с заданным алгоритмом. Выходные дискретные сигналы переключают твердотельные реле, передавая тем самым управляющие воздействия на исполнительные механизмы. В качестве элементов гальванической развязки и твердотельных реле использованы модули фирмы.

ЦАП формирует установки скорости электроприводов. Управление электроприводами и съем информации об их состоянии (реальная скорость вращения и нагрузка, готовность к работе и возможные сбои) осуществляются по интерфейсу Я8-485.

Выбор режима работы и задание команд управления проводятся при помощи клавиатуры и манипулятора. Текущие, аварийные и архивные значения контролируемых параметров могут быть задокументированы печатающим устройством. Устройство оповещения на базе звуковой карты и акустических колонок предназначено для выдачи предупредительных звуковых сигналов обслуживающему персоналу при возникновении предаварийных ситуаций.

Бесперебойное питание вычислительного комплекса обеспечивает источник фирмы АРС серии Smart-UРS мощностью 700 ВА. Оборудование комплекса размещено в шкафу вычислительном, общий вид которого показан на рисунке 1.4.

Помимо промышленного компьютера в состав системы управления входят измерительные, коммутационные, вспомогательные устройства, датчики и преобразователи.

Основные элементы этого оборудования перечислены в таблице 1.1.

Искробезопасные цепи для измерения температуры смеси и воды в рубашке чаши построены с использованием взрывозашищенных термопреобразователей с унифицированным выходным сигналом ТСМУ-Ех-3224 0-100°С.

Для измерения остаточного давления в чаше применен взрывобезопасный датчик "Сапфир", а для визуализации значений остаточного вакуума и давления сжатого воздуха используются взрывозащищённые манометр и вакуумметр.

Таблица 1.1 - Элементы оборудования системы

Наименование	Количество	Назначение
1	2	3
Термопреобразователи ТСМУ-Ех-3224, 0-100°С	6	Для измерения температуры смеси и воды в рубашке чаши
Блоки питания БПД-40, Ех 1, 4-20 мА	2	Для питания искробезопасных цепей датчиков температуры
Датчик остаточного давления "Сапфир"-22-МТ-Ех-2ОЗО/ 6,3 кПа	1	Для измерения остаточного давления при вэкуумировании чаши
Датчик давления МТ100Р-11036/10 МПа	2	Для измерения давления масла в гидросистеме
Блок питания 4БП-36	1	Для питания датчиков давления
Блок преобразования сигналов БПС-90П	1	Для питания датчиков "Сапфир"
Манометр сигнализирующий ДМ2005Сг1Ех<ВТ4/ 0,6 МПа	1	Для индикации уровня давления воздуха в пневмосистеме
Вакуумметр сигнализирующий ДВ2005Сг1ЕхсIIВТ4/ 100 кПа	1	Для индикации глубины вакуума в чаше
Продолжение таблицы 1.1
1	2	3
Барьер искроэащиты МС13-8Ех0-К/24VDC	10	Для организации искробезопасных цепей датчиков положений
Индуктивный бесконтактный датчик положения NI10 G18SК-У1Х1	100	Для установки на исполнительные механизмы
Блок подготовки воздуха ПБ16.31	1	Для очистки и подачи воздуха в пневмосистему
Пневмораспределитель В64-34А	1	Для управления подачей воздуха в пневмосистему
Частотные преобразователи	2	Для безударного управления электродвигателями
Пост управления кнопочный КУ-91/КУ-92, 1ЕхdIIВТ5	10	Для взрывозащищенного локального пульта
Модули УСО Grауhill 73G-IDC5В 73G-ОDС5 73С-ОАС5А	132 32 16	Для коммутации сигналов - входных 24 В постоянного тока - выходных 24 В/3 А постоянного тока - выходных до 240 В/3 А переменного тока
Клеммы WАGО	420	Для организации кроссовых соединений внутри шкафа
Шкафы	2	Для размещения устройств автоматики, управления и промышленного компьютера

Искробезопасные цепи датчиков положения NI10 С185К-У1Х1 построены с использованием 8-канальных барьеров искрозащиты МС13-8Ех0-К/ 24\ТЗС, что значительно уменьшило аппаратную часть схемы управления. В последующих разработках вместо барьеров фирмы Тursk предпочтение отдавалось аналогичным устройствам фирмы Реррегl+Fuchs.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов статьи