Рабочие условия эксплуатации модулей.
Температура окружающего воздуха
(без конденсации влаги), °С.....................................
Относительная влажность воздуха
(при температуре 25 °С), % ............................................ 85
Атмосферное давление, кПа..................................
Все модули УСО семейства DCO-2000 имеют идентичные системную и интерфейсную части и цоколевку системного разъема ХТ1.
Интерфейсная часть выполнена на основе микросхемы AD485, имеет свой источник питания и гальванически изолирована от других схем модуля. Напряжение изоляции составляет не менее 500 В.
В качестве управляющего устройства используется микропроцессор AT90S8535, в состав которого входят: память программ - 8 Кбайт; ОЗУ - 512 байт; энергонезависимая память - 512 байт; 8-канальный 10-разрядный АЦП; последовательный порт; 3 таймера.
Все цепи модулей семейства DCS-2000 гальванически изолированы от внешнего источника питания 24 В. Напряжение изоляции составляет не менее 500 В. Поскольку модули одной подсистемы связаны только по локальной сети конструктивно, они могут располагаться как в одном электрошкафу, так и в разных электрошкафах, в том числе и в разных помещениях.
Модуль центрального процессорного устройства CPU-11 является основным функциональным узлом контроллера и предназначен для работы в семействе DCS-2000.
Основные технические характеристики модуля CPU-11.
Тип процессора...........................................N80C188EB20
Тактовая частота процессора, МГц............................... 20
Объем Flash-памяти, Кбайт.......................................
Объем оперативной памяти, Кбайт..........................
Количество уровней прерывания.................................... 7
Количество 16-разрядных таймеров............................... 3
Количество низкоскоростных последовательных каналов.............................................................…… 1 -RS-232
(протокол Modbus, скорость до 1 15200 бод).....… 1 - TTL
Количество высокоскоростных последовательных
каналов (протокол SDLC, скорость до 576000 бод),
TTL.........................................……………………………. 2
Ток потребления от системного источника 24 В,
не более, мА....................................…………………. 100
На переднем торце пластмассового корпуса модуля расположены 8 светодиодов индикации режимов работы и состояния последовательных интерфейсов. Кроме того, модуль имеет:
· выходной дискретный сигнал индикации исправности -24 В, 50 мА, изоляция 2500 В;
· выходной дискретный сигнал общего назначения -24 В, 50 мА, изоляция 2500 В;
· входной сигнал блокировки -24 В, 5 мА, изоляция 2500 В.
Модуль С1-01 предназначен для преобразования последовательных данных модуля CPU-11 в виде сигналов TTL-уровня в сигналы интерфейса RS-485 с гальванической развязкой цепей. На переднем торце пластмассового корпуса модуля расположены 4 светодиода индикации состояния последовательных интерфейсов.
Основные технические характеристики модуля С1-01:
Количество низкоскоростных преобразователей
последовательных каналов (TTL/RS-485, скорость
до 1 15200 бод, изоляция 2500В) ...................……………….. 2
Количество высокоскоростных преобразователей последовательных каналов (TTL/RS -485, скорость
до 2500000 бод, изоляция 2500 В).................................……. 2
Ток потребления от системного источника
24 В мА, не более........................................…………………… 50
Модуль А1-11 предназначен для подключения к нему по трехпроводной схеме термометров сопротивления типа ТСМ (ТСП)-50 или ТСМ (ТСП)-ЮО и преобразования полученного с них входного напряжения в десятиразрядный цифровой код. Искробезопасность цепей модуля достигается за счет ограничения тока защитными резисторами и соответствующей конструкцией модуля. Эти резисторы конструктивно выделены в отдельную зону и для исключения их повреждения залиты специальным компаундом.
Технические характеристики и параметры модуля
Количество каналов ввода.............................................…….. 4
Диапазон измеряемого сопротивления, Ом 40...90 или 80
(выбирается джампером на плате)
Время коммутации канала мкс, не более................……. …1000
Время преобразования мкс, не более........................…. ….180
Разрядность аналого-цифрового
преобразования, бит.....................................................….. …..10
Основная погрешность
преобразования, %, не более.......................................…….. 0,3
Дополнительная температурная
погрешность, %/°С....................................................……… 0,01
Величина тока встроенного источника, мА.......……… 2 или 4
Диапазон измеряемых модулем температур составляет -45...185 °С при использовании медных термометров сопротивлений и -50...210 °С для платиновых.
Модуль имеет 2 постоянные времени фильтра входного сигнала (выбирается джампером на плате) - одну стандартную, вторая предназначена при использовании датчика в условиях высокого уровня помех, например, когда термометр сопротивления установлен внутри мощного электродвигателя для измерения температуры обмотки.
ПО модуля обеспечивает тестирование узлов модуля, аналого-цифровое преобразование входного сигнала, фильтрацию результата измерения, индикацию работоспособности модуля и информационный обмен с устройствами верхнего уровня.
Модуль А1-12 предназначен для подключения к нему датчиков с токовым выходом и преобразования измеренного тока в десятиразрядный цифровой код.
Датчики могут быть как активными (имеющие собственный источник питания), так и пассивными, использующими встроенный в модуль источник питания. По виду взрывозащиты, уровню искробезопасной электрической цепи и подгруппе взрывозащищенного электрооборудования модуль полностью идентичен А1-11.
Технические характеристики и параметры модуля:
Число каналов ввода.......................................................…….4
Диапазон измерения тока, мА...............…………..4...20 или 0...5
Время, мкс, не более коммутации канала............………… 1000
преобразования .......................................................…………180
Разрядность аналого-цифрового преобразования, бит...... 10
Основная погрешность преобразования, %, не более.........0,3
Дополнительная температурная погрешность, %/°С ……..0,01
Величина входного сопротивления, Ом....................…….. 100
Для сохранения свойств полностью дифференциального входа каждый канал имеет свой изолированный источник питания (DC/DC конвертер) пассивного датчика.
Модуль сопряжения с тензодатчиками CTF-11 предназначен для работы в составе распределенных систем управления для подключения к нему по шестипроводной схеме тензодатчиков мостового типа, например, тензорезисторных датчиков силы типа Т2 и преобразования полученного входного напряжения в 10-, 12- или 16-разрядный цифровой код. При десятиразрядном коде на выходе обеспечивается минимальное время преобразования, при 16 - максимальная точность преобразования.
Основные технические характеристики модуля CTF-11:
Диапазон измеряемого напряжения, мВ..............
Защита от подачи напряжения питания обратной
полярности ..........................................……………..Имеется
Количество каналов ввода................................................ 1
Номинальное напряжение питания датчиков, В........……..10
Время преобразования, мс, не более:
10-разрядный код.......................................................... ………8
12-разрядный код......................................................………..35
16-разрядный код....................................................………….350
Основная погрешность
преобразования, %, не более......................................….……0,1
Дополнительная температурная
погрешность, %/°С..................................................………….0,005
Гальваническая развязка между внешним
стабилизированным источником питания
24 В и питанием модуля. В, не менее..................................500 Интерфейс..............................................................……….RS-485
Протокол...............................................................………..Modbus
Скорость передачи, бод...................................………До 1 15200
Модуль DI-11 предназначен для ввода дискретных сигналов с напряжением 24 В постоянного тока. На переднем торце пластмассового корпуса модуля расположены десять светодиодов. Светодиоды INI...IN8 индицируют состояние входных сигналов. Светодиоды светятся, когда на входе модуля устанавливается низкий активный уровень сигнала (состояние "Включено").
Светодиод RXD индицирует прием информации из ЛВС;
светодиод - TXD передачу информации из модуля в ЛВС.
Технические характеристики и параметры модуля DI-11:
Число каналов ввода......................................................... 8
Напряжение встроенного стабилизированного
источника питания постоянного тока, В.............……….. 24
Входной ток, мА:
номинальный, мА.......................................................…….. 5
максимальный, мА.....................................................…….. 6
Задержка входного сигнала, мс, не более...................…20
Напряжение оптоэлектрической изоляции, В.......……1500
Модуль DIO-11 предназначен для ввода/вывода дискретных сигналов напряжением 24 В постоянного тока. Электрические цепи соединения модуля с датчиками дискретного ввода являются искробезопасными. Цепи дискретного вывода, не являющиеся искробезопасными, выведены на отдельный пользовательский клеммный соединитель ХТЗ.
На торце пластмассового корпуса модуля расположены 7 светодиодов. Светодиоды IN1...IN4 индицируют состояние входных сигналов. Свечение этих светодиодов означает, что на входе модуля установился низкий активный уровень сигнала. Светодиод RXD индицирует прием информации из ЛВС, светодиод TXD - передачу информации из модуля в ЛВС. Свечение светодиода RUN свидетельствует о том, что модуль находится во включенном, рабочем состоянии.
Технические характеристики и параметры модуля DIO-11:
Число каналов ввода......................................................... 4
Напряжение встроенного стабилизированного
источника питания постоянного тока, UBC, В.............… 24
Входной ток, мА:
номинальный, мА.......................................................……. 6
максимальный, мА.....................................................……. 8
Задержка входного сигнала мс, не более......................20
Количество каналов вывода:............................................. 4
Напряжение внешнего источника питания
постоянного тока для дискретных выходов,
UBH, В..................................................……………….24±20%
Максимальный ток нагрузки одного выхода, А.......…. 0,1
Максимальный ток утечки выхода в
состоянии "Выключено",мА..........................................….. 1
Напряжение опто-электрической изоляции выхода, В …1500
Модуль АО-11 предназначен для преобразования 12-ти разрядного цифрового кода в аналоговые токовые сигналы в диапазоне 0мА. На торце пластмассового корпуса модуля расположены 3 светодиода. Светодиод RXD индицирует прием информации из ЛВС, светодиод TXD - передачу информации, из модуля в ЛВС. Свечение светодиода RUN свидетельствует о том, что модуль находится во включенном, рабочем состоянии.
Технические характеристики и параметры модуля АО-11:
Число каналов вывода....................................................…. 2
Шкала выходного тока, мА....................................……. ..0...20
Время преобразования мкс, не более........................….. 100
Разрядность цифро-аналогового
преобразования, бит.....................................................…… 12
Основная погрешность преобразования, %, не
более.........................................................................………. 0,2
Дополнительная температурная погрешность, %/ °С….0,005
Максимальная величина сопротивления
нагрузки, Ом................................................................…….. 400
Защита центробежного компрессора от помпажа
Если раньше предлагалось только антипомпажное регулирование с помощью байпасного клапана, то теперь реализуется двойная система, включающая в себя как антипомпажное регулирование (АПР), так и сигнализатор помпажа (СП).
СП работает в дежурном режиме и при отказе АПР, его отключении, изменении состава газа и т. п., реагирует на начинающийся помпаж и через несколько миллисекунд выдает сигнал на принудительное открытие байпасного клапана.
До недавнего времени сказывалось отсутствие надежных и быстродействующих электронных блоков. После получения доступа к современным зарубежным компонентам и технологиям, в был создан специализированный контроллер защиты от помпажа РОМРС1.
Контроллер помпажа РОМРС1 представляет собой современное микропроцессорное устройство, полностью выполненное на зарубежной элементной базе (например, процессор типа Т80С188ЕВ20 фирмы «Intel») и специально спроектированное для эффективного решения всего комплекса проблем, связанных с защитой от помпажа центробежных компрессоров.
Высокие эксплуатационные характеристики контроллера обеспечиваются также оригинальной архитектурой и применением новейших технологий при изготовлении печатных плат и монтаже.
Высокое системное быстродействие, позволяющее вести обсчет параметров процесса с периодом 10 мс в совокупности с высокоэффективными алгоритмами, разработанными на основе опыта проектирования и внедрения центробежных компрессоров, а также низкая стоимость по сравнению с зарубежными аналогами, делает контроллер РОМРС1 уникальным по эффективности и соотношению «цена/ качество» средством защиты от помпажа. Размеры блока: высота-205, ширина- 265, глубина -135.
Перед установкой контроллера помпажа проводятся предварительные работы, связанные с построением реальной линии помпажа и адаптируются алгоритмы работы контроллера с учетом всех особенностей компрессора и технологии. Работы проводились с применением специального комплекса оборудования по исследованию помпажа (с использованием компьютера типа «Notebook»).
Установка антипомпажного контроллера не требует больших дополнительных капиталовложений, потому что в большинстве случаев существующая система автоматизации компрессора уже имеет необходимые датчики с электрическим выходным сигналом и антипомпажный (регулирующий или отсечной) клапан.
Приведенные характеристики аппаратно-технических средств российских производителей позволяют констатировать, что отечественные средства автоматизации не уступают импортным.
Российские аппаратно-технические средства пригодны для замещения западного оборудования, а их технические характеристики отвечают самым строгим требованиям, предъявляемым к автоматизации в газовой отрасли, а в части взрыво-пожаробезопасности даже превосходят их.
По оценкам экспертов, проведенное импортозамещение систем автоматизации нефтеперекачивающих станций на объектах АК «Транснефть» привело к уменьшению стоимости систем автоматизации в 2,5 раза по сравнению с импортными аналогами.
Выбор контроллера
Наличие различных ПЛК ставит вопрос: как выбрать из этого обилия необходимый именно вам контроллер? Требуется не превосходство одной какой-то характеристики, а некая интегральная оценка, позволяющая сравнить ПЛК по совокупности характеристик и свойств.
При исследовании рынка выяснилось, что многие фирмы не приводят данные по надежности (MTBF и MTTR). Однако там, где эти параметры есть, разброс идет на порядки.
Один из самых важных параметров ПЛК – быстродействие - в каталогах фирм указывается в совершенно разных вариантах. Могут фигурировать время выполнения бинарных команд, время опроса 1К дискретных входов, время выполнения смешанных команд и т. д.
Цены - самый интригующий фактор. Кто-то приводит их в американских долларах, кто-то в немецких марках, при этом курс иностранной валюты очень разный и всегда завышенный. На это к тому же накладываются разные форматы цен: FOB, DDP и т. д.
Спектр продукции, предлагаемой сегодня, чрезвычайно широк (см. табл. №4).
Как видно из таблицы №4, контроллеры имеют равные функциональные возможности, близкие технические и эксплуатационные характеристики и даже почти одинаковые размеры. В такой ситуации необходимо определить критерии оценки и выбора ПЛК, удовлетворяющего поставленной задаче.
Учитывая специфику устройств, критерии оценки можно разделить на три группы (рис.№6):
· технические характеристики;
· эксплуатационные характеристики;
· потребительские свойства.
 |
Рис. № 6
При этом критериями выбора следует считать потребительские свойства, т. е. соотношение показателей затраты/производительность/надежность, а технические и эксплуатационные характеристики ограничениями для процедуры выбора.
Кроме того, необходимо разделить характеристики на прямые (для которых положительным результатом является её увеличение) и обратные (для которых положительным результатом является её уменьшение).
Так как характеристики между собой конфликтны, т. е. улучшение одной характеристики почти всегда приводит к ухудшению другой, необходимо для каждой характеристики Ki определить весовой коэффициент ai, учитывающий степень влияния данной характеристики на полезность устройства.
(Терминология и состав критериев оценки ПЛК приведены в соответствии с основными положениями квалиметрии и стандартами качества (ГОСТ ).)
Выбор аппаратуры производился в четыре этапа:
· определение соответствия технических характеристик предъявленным требованиям;
· определение соответствия эксплуатационных характеристик предъявленным требованиям;
· оценка потребительских свойств выбираемой аппаратуры;
· ранжирование изделий.
На первом этапе каждая техническая характеристика анализируемого изделия сравнивалась с предъявленными к проектируемой системе требованиями, и если данная характеристика не удовлетворяет этим требованиям, изделие снимается с рассмотрения.
Такой же анализ проводится на втором этапе с эксплуатационными характеристиками, и только если технические и эксплуатационные характеристики соответствуют поставленной задаче и предъявленным требованиям, проводится оценка потребительских свойств ПЛК.
Для этого использовался аддитивный метод оценки, когда суммарная оценка каждого свойства вычисляется по следующей формуле:
 |
где:
- Ki, Kj, - прямая и обратная характеристики выбираемого изделия;
- Ki^, Kj^ - соответствующие характеристики аналога;
- ai, aj - весовые коэффициенты характеристик;
- n, m - количество прямых и обратных характеристик.
Деление на характеристики аналога необходимо для приведения всех свойств к относительным величинам.
Определение весовых коэффициентов для характеристик ПЛК является одной из самых ответственных задач, т. к. именно от их правильной величины зависит достоверность результатов анализа. Для нахождения усредненной оценки каждого коэффициента была выбрана следующая методика экспертных оценок и программа их расчета.
Составлялась матрица эксперты-коэффициенты, в которой проставляются полученные от каждого эксперта оценки коэффициентов по шкале от 0 до 10 (см. табл. №7).
 |
Таблица №7
Рассчитывалась относительная значимость (Wij) всех коэффициентов в отдельности для каждого эксперта. С этой целью оценки, полученные от каждого эксперта, суммировались (по горизонтали), а затем нормируются:
 |
при j = const.
 |
Вычислялась усредненная оценка, данная всеми экспертами каждому коэффициенту. Для этого нормированные оценки, полученные в предыдущем шаге, суммировались (по вертикали), а затем рассчитывалось среднее арифметическое для каждого коэффициента:
при i = const.
Для расчетов использовалась программа расчета весовых коэффициентов написанная с использованием СУБД Microsoft Access 97.
Программа содержит 3 таблицы, 10 запросов, 7 форм и 3 отчета.
На рис.№ 7 приведен алгоритм этой программы.
· Требования к входным данным следующие:
каждый оцениваемый параметр идентифицируется наименованием (до 45 символов);
· оценки, выставляемые экспертами, представляются целыми числами от 1 до 10 включительно;
 |
Рис. №7
В результате анализа потребительских свойств аппаратуры составлялась матрица изделия-потребительские свойства, которая содержали исходные данные для выбора ПЛК.
Ранжирование изделий, т. е. расположение их в порядке возрастания (или убывания) соотношения показателей затраты/производительность/надежность проводилось по формуле:
Р = П+Н+З
Проведенный анализ не претендует на полноту охвата всех показателей в основном по субъективного причинам. Однако даже в таком виде можно сделать вывод о том, что данная методика позволила провести оценку и принять решение о выборе ПЛК с достаточно высокой степенью достоверности.
По результатам оценки был выбран ПЛК фирмы «Эмикон»
3. Исследование возможностей и условий замены программного обеспечения АСУ ТП компрессорных станций газопроводов при использовании контроллеров отечественного производства на импортной элементной базе.
Сравнительный анализ SCADA-систем
От SCADA-системы (Supervisory Control And Data Acquisition) требуется выполнение таких функций, как: сбор данных от контроллеров, первичная обработка данных и архивизация данных, представление динамичных мнемосхем объекта и трендов измеряемых величин, сообщение о неисправностях и авариях, печать протоколов и отчетов, ввод в систему команд операторов, связь с другими пультами операторов, решение прикладных задач на базе текущих данных.
Существенное влияние на выбор SCADA-системы оказывают такие свойства объекта управления (ОУ), как: тип, мощность, динамичность объекта автоматизации, учет дальнейшего распространения ЗСЛОА-систсмы на другие ОУ, класс СА, контроль и учет, имеющаяся платформа, число и расположение пультов операторов, число и типы контроллеров, имеющаяся сетевая архитектура, число измеряемых величин на каждый пульт, необходимость обработки измерительной информации, надежность.
Еще год-два назад различные SCADA-системы отличались между собой такими параметрами, как: мощность векторной графики, особенность построения графиков, трендов, формат экспорта и импорта изображений, возможность работы с мультимедиа, тиражирование изображений, проектирование первичной переработки данных, написание пользователем программ, особенности отладки отдельных программ (эмуляция), возможность эмуляции объекта автоматизации, обучаемость персонала, открытость протоколов связи с контроллерами и сетями, наличие интерфейса с БД, электронными таблицами и Web-броузерами, перечень драйверов к контроллерам, полнота документации, особенности технического сопровождения, цена базового комплекта.
Сейчас практически все SCADA-пакеты работают под Windows 2000/NT и, в связи с этим, обладают примерно одинаковыми функциональными и графическими возможностями, а на: первый план при сравнении выходят такие критерии, как надежность и удобство работы, обмен данными, техническая поддержка и цена. На рис.№ 8 представлена иерархическая структура критериев, по которым можно оценивать SCADA-системы:
Рис № 8
Можно сравнить функциональные возможности SCADA-систем - лидеров в промышленных СА: Trace Mode фирмы AdAstra, Monitor Pro фирмы Slmeider Electric, Factory Link фирмы US Data, Fix фирмы Intellution, Intouch фирмы Wonderware, Genesis фирмы Iconics и др. (см. таблицу №8), сделать обоснованный выбор в пользу того или иного пакета, пользуется популярностью у специалистов.
Таблица №8
Наименование системы | Фирма - разработчик | Фирма-интегратор поставщик |
Fix | Intеltulion | ИндаСофт |
MasterSCADA | ИнСАТ | ИнСАТ |
САРГОН | HBT- Автоматика (Россия) | НВТ - Автоматика |
Factory Suite2000 In Touch 7.1 | Wonderware | Клинкнанн |
MIKSys | МИФИ (Россия) | МИФИ |
Wiz Factor | eMation | Науцилус |
WinCC | Siemens | CMC |
КРУГ 2000 | КРУГ (Россия) | КРУГ |
Tpeйс Моуд 5 | АдАстра (Россия) | АдАстр а |
Genesis | Iconics | Прософт |
А кос | Экоресурс | Экоресурс |
Cimplicily | Ge Fanuc Automation | Адвантек Технолинк Вега |
При выборе SCADA-системы необходимо идти от задачи, так как она во многом определяет дальнейшее решение. Например, если понравившаяся по другим параметрам SCADA-система не поддерживает используемые контроллеры, то необходимо оценить, стоит ли браться за разработку драйверов.
Следовательно, процедура выбора должна включать в себя следующие этапы:
· составление технических требований к SCADA-системе;
· выделение двух (максимум трех) SCADA-систем, наиболее подходящих к объекту автоматизации;
· оценки выделенных SCADA-систем по отзывам пользователей;
· личное ознакомление со SCADA-системами, их тестирование, конкретизация состава пакета;
· определение наилучшей системы и принятие решения.
К сожалению, отсутствуют методики определения надежности SCADA-систем, хотя важность этого критерия составляет, по оценкам специалистов, около 70%. Косвенным показателем надежности пока считается число инсталляций. Мировым лидером здесь бесспорно является Intouch. Далее следуют FIX и Factory Link. Однако, по мнению некоторых специалистов, роль этого показателя незначительна, если число инсталляций системы превышает 1000.
Если считать, сколько внедрений имеет система не в мире, а в России, то лидером по числу внедрений в России является Трейс Моуд, а рубеж в 1000 инсталляций преодолен.
На втором месте должен быть такой критерий, как обмен данными. Здесь важными подкритериями являются поддержка стандартных сетевых протоколов и форматов данных, включая Web-технолргии, наличие встроенных драйверов к отечественным и зарубежным контроллерам, а также производительность системы. И если по первому подкритерию трудно выделить бесспорного лидера среди SCADA-систем, то по числу встроенных драйверов к отечественным контроллерам и производительности Трейс Моуд опережает зарубежные системы.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
