
- •А.Н. Лыков автоматизация технологических процессов и производств
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Эффективность автоматизации. Надежность
- •1.1. Необходимость автоматизации
- •1.2. Факторы, влияющие на эффективность автоматизации
- •1.3. Показатели социально-экономической эффективности
- •Окупаемость:
- •Усиление желания внедрять автоматизацию (человеческий фактор):
- •План-график автоматизации:
- •1.4. «Подводные камни» при автоматизации
- •Еще раз о человеческом факторе
- •Секрет высокой надежности – отношение к делу производственного персонала:
- •1.6. Проблемы с надежностью в России
- •Наработка на отказ различных счпу
- •Качество микросхем
- •Контрольные вопросы
- •2. Автоматизация в машиностроении, системы чпу
- •2.1. Системы автоматизации в машиностроении
- •2.2. История развития счпу (до 1990 года)
- •2.3. Классификация существующих счпу
- •2.4. Промышленные роботы
- •2.4.1. Промышленные роботы (история начального развития)
- •2.4.2. Необходимость роботов
- •2.4.3. Сферы применения роботов
- •2.4.4. Примеры применения роботов
- •2.5. Словарь терминов и определений в счпу
- •Контрольные вопросы
- •3. Информация в системах автоматизации
- •3.1. Точность информации
- •3.2. Дискретизация по уровню и по времени непрерывного сигнала
- •3.3. Аппаратные информационные уровни
- •3.4. Преобразователи информации
- •3.5. Уровни управления в системах автоматизации
- •3.6. Тенденции в построении производственных систем
- •3.7. Фазы информационных преобразований для станка с счпу
- •3.8. Стандартизация и унификация средств автоматизации
- •Контрольные вопросы
- •4. Кодирование информации
- •4.1. Буквенные коды
- •4.2. Буквенно-цифровые коды
- •4.3. Цифровые коды
- •Код Грея в датчиках положения
- •Контрольные вопросы
- •5. Интегральные преобразователи информации
- •5.1. Интегральные догические микросхемы
- •5.2. Цифроаналоговые преобразователи (цап)
- •5.3. Аналого-цифровые преобразователи (ацп)
- •5.4. Цифроаналоговый процессор км1813ве1
- •Контрольные вопросы
- •6. ПреобразоваТели информации
- •6.1. Преобразователь «частота – напряжение»
- •6.2. Преобразователь «частота – код»
- •6.3. Преобразователь «код – частота»
- •6.4. Преобразователь «унитарный код – фаза»
- •6.5. Преобразователь «фаза – код»
- •6.6. Преобразователь «фаза – напряжение»
- •6.7. Узлы гальванической развязки в системах автоматизации
- •Контрольные вопросы
- •7. Управляющие программы счпу
- •7.1. Структура управляющих программ для станков с чпу
- •7.2. Значения символов адресов
- •7.3. Формат кадра учпу
- •7.4. Повышение языкового уровня управляющих программ
- •Контрольные вопросы
- •8. Сап станков и роботов
- •8.1. Подготовка управляющей программы (уп)
- •8.2. Системы автоматизированного программирования уп
- •8.3. Системы cad/cam
- •8.3.1. Система AutoCad
- •8.3.2. Система bCad
- •8.3.2.1. Плоское черчение
- •8.3.2.2. Объемное моделирование
- •8.3.2.3. Генерация чертежей
- •8.3.2.4. Статистика и расчет
- •8.3.2.5. Получение реалистических изображений
- •8.3.2.6. Пользовательский интерфейс
- •8.3.2.7. Совместимость
- •8.3.2.8. Перспективы
- •8.3.3. Система ГеМма-3d при производстве технологической оснастки на оборудовании с чпу
- •8.3.4. Продукты adem cad/cam
- •8.3.4.2. Модуль adem nс
- •8.3.5. Графика-81
- •8.3.6. Базис 3.5
- •8.3.6.1. Аппаратное обеспечение
- •8.3.6.2. Интерфейс пользователя
- •8.3.6.3. Построение изображения
- •8.3.6.4. Ввод текстовой информации
- •8.3.6.5. Инженерные расчеты
- •8.3.6.6. Связь с другими приложениями
- •8.3.7.1. Твердотельное моделирование
- •8.3.7.2. Сборки
- •8.3.7.3. Полезные «мелочи»
- •Контрольные вопросы
- •9. Интерполяция. Аппаратные стойки чпу
- •9.1. Траектории движения
- •9.2. Основные задачи при интерполяции
- •9.3. Математическое решение уравнений движения
- •9.4. Реализация интегрирования в счпу
- •9.5. Счпу «Контур-2пт»*
- •9.6. Счпу «н22»**
- •9.7. Счпу «н33»*
- •9.8. Блок задания скорости (бзс) аппаратной стойки чпу
- •Контрольные вопросы
- •10. Системы связи счпу со станком
- •10.1. Позиционные кодовые счпу
- •10.2. Позиционная счетно-импульсная счпу
- •10.3. Контурные счпу
- •10.4. Частичная инвариантность по управлению
- •10.5. Первые поколения контурных счпу
- •10.6. Фазовый индикаторный и разностный режимы работы устройства связи с электроприводом
- •10.7. Расчетные соотношения для фазовых систем
- •10.8. Микропроцессорные стойки чпу
- •Контрольные вопросы
- •11. Микропроцессорные счпу и тенденции развития
- •11.1. Архитектура и возможности микропроцессорных систем управления типа сnс до 1990 года (однопроцессорные мпс км85, 2р-32м, 2с42-45, многопроцессорные мпс Нейрон и3, мс2101, 3с150, s8600)
- •11.2. Новые системы чпу
- •11.2.1. Архитектура открытой системы чпу
- •11.2.2. Открытое ядро чпу
- •11.2.3. Системы чпу с web-доступом
- •11.2.4. Система понятий стандарта iso 14649
- •11.2.5. Чпу, воспринимающие стандарт step-nc
- •11.2.6. Среда разработки управляющих программ для систем чпу AdvancEd
- •11.3. Примеры интеллектуальных счпу последнего поколения
- •12.2. Лвс: доступ к каналу, способы кодирования, типы сообщений, сетевые системы
- •Контрольные вопросы
- •13. Автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов (аскуэ)
- •13.1. Требования к автоматизированным системам контроля и учета энергоресурсов
- •13.2. Уровни аскуэ
- •13.3. Коммерческие и технические аскуэ
- •13.4. Первичные измерительные приборы
- •13.5. Первые российские аскуэ
- •13.6. Современные аскуэ
- •13.7. Аскуэ бытовых потребителей
- •13.8. Энергосбережение и аскуэ
- •Контрольные вопросы
- •14. Автоматизация котельных
- •14.1. Описание и классификация котельных установок
- •14.2. Котельная как объект регулирования
- •14.3. Регулирование нагрузки котла
- •14.4. Регулирование уровня воды в барабане котла
- •14.5. Регулирование температуры перегретого пара
- •14.6. Управление вентилятором
- •14.7. Управление дымососом
- •14.8. Система управления шиберами
- •14.9. Автоматика безопасности котельной
- •14.10. Определение параметров объекта регулирования, регуляторов и настройка аср Расчет параметров объекта управления
- •Регуляторы с им постоянной скорости
- •Технически оптимальная настройка регуляторов
- •15. Автоматизация турбомеханизмов и энергосбережение
- •15.1. Характеристика турбомеханизмов
- •15.2. Расчет мощности на валу турбомеханизма
- •15.3. Регулирование производительности турбомеханизмов
- •15.4. Особенности регулирования скорости турбомеханизмов
- •15.5. Расчет экономической эффективности применения частотно-регулируемого электропривода
- •Список ЛитературЫ
- •Приложение ктс «Ресурс»
- •Ктс «Альфа Смарт», «Альфа Центр»
- •Птк «эком»
- •Технические характеристики аскуэ «Континиум»
- •Регистраторы аварийных событий
- •Список сокращений
- •Автоматизация технологических процессов и производств
13.6. Современные аскуэ
В России выпускается много комплексов технических средств для АСКУЭ. Часть из них предназначена для контроля и учета электроэнергии (табл. 13.1). Более предпочтительны АСКУЭ, позволяющие производить учет и контроль всех видов энергоресурсов (табл. 13.2).
Имеются и другие АСКУЭ, кроме указанных в таблицах:
1. Отдел института «Гипроникель» выпускает КПТС «АСТЕР» на базе оборудования Siemens (ФРГ) и Schneider Electric (Франция).
2. «СПРУТ» – НПП «САБ-Система», Ульяновск.
3. «КОРОНА» – Санкт-Петербург.
4. «Логика» – Санкт-Петербург.
5. «Марсел» – ООО «НПП МАРС_ЭНЕРГО», Санкт-Петербург.
6. «УИС» – НПФ «Неон АВМ», Москва.
7. «Power 2000» – ЗАО «Мобильные решения», Нижний Новгород (ИВК Solmo-2 – без УСПД).
8. «Промсвязь».
9. «Компас».
10. НПП ТОР-УГА.
11. ИнГИС АСКУЭ.
12. «Корона» – ООО «Альбион», Челябинск.
13. «ЭКОТЭЛ» – ООО «Фирма РКК», Москва.
14. «ТРЭК» – для электротранспорта.
15. «ТОРАZ», Воронеж.
16. «МСР «Энерго», Москва.
17. «Поток-1», Ставрополь.
18. «Исток» – НПЦ «Спецсистема», Витебск (Белоруссия).
19. ITEК, Киев (Украина).
20. «СИНЕТ» – АО «ИНЕТ», Киев.
Общим для всех АСКУЭ является:
использование последовательных интерфейсов на физическом уровне – RS232, ИРПС, RS485, Ethernet с протоколом TCP/IP;
в зависимости от расстояния применение различных линий связи дся сбора и передачи информации – выделенные и коммутируемые телефонные линии с модемами или без них, каналы ЛВС, радиомодемы, GSM-каналы, ВЧ-связь и др.;
скорость передачи данных может изменяться от 100 бод до 115 кбод с частотой опроса от 1,5 с;
автоматическая коррекция хода внутренних часов УСПД от одного из источников:
– GPS-приемник, имеющий связь со спутниковой системой;
– по ЛВС с верхнего уровня;
– от другого УСПД, имеющего синхронизацию текущего времени;
наличие в УСПД встроенных аккумуляторов или флеш-памяти для сохранения программ и данных;
возможность работы в широком диапазоне температур:
–40…+50 °С – «Миус», «Дельта», «Энергомера», «Пчела»,
–10…+50 °С – «Энергия», «Альфа-Центр», «Ресурс», «Эком»,
–40…+85 °С – «Альфа Мет», «Альфа Смарт».
Более подробное описание КТС «Ресурс», «Альфа Центр», «Эком» дано в прил. 1, 2, 3.
Таблица 13.1
КТС для учета электроэнергии
№ п/п |
Тип АСКУЭ |
УСПД |
Интерфейсы, протоколы |
Разработчик- изготовитель |
Комментарий |
1 |
«ТОК», «ТОК-С» |
До 128 импульсных каналов |
– |
ЗАО «АМРИТА», Пенза |
Аналогична КТС «Энергия» по электроэнергии |
2 |
«МИУС» |
Micro РС ф. Octagon Systems До 56 счетчиков с импульсным и кодовым выходом |
До 256 УСПД |
ОКБ «МИУС», Таганрог (Ростовская обл.) |
Территориально-распреде- ленная АСКУЭ. Безбумажная оплата за энергию |
3 |
«Энергомера» |
УСПД-164-01 импульсные и кодовые счетчики |
Полевая шина СANbus (2000) |
«Энергомера», Ставрополь |
– |
4 |
ПС-500 кВ |
Контроллеры «Mega Data» Ф. Shluemberger Industies (Венгрия) на I87C51, Z80180 |
– |
– |
СУБД «Interвase Server» v.1.1.680 |
5 |
«Телескоп» |
Контроллеры Нейва ТК8, 1616, 84. Маркерный доступ с ХОСТ-РС (можно через цепь из 5 контроллеров) |
Клиент SQL-Сервер. Однопользовательская СУБД «Paradox» |
Средства телемеханики НПФ «Прорыв», ИФ «Проком» |
Распределенно-территориальная АСКУЭ. Широко применяются радиомодемы |
6 |
«Пирамида» |
Сикон С1, Сикон С10 (1993 – Пирамида, 2000 – Сикон) |
Profibus |
ИТФ «Системы и технологии», Владимир |
На основе микроконтроллеров SAB ф. SIEMENS (RISC процессоры) |
7 |
«Альфа Мет» |
Мультиплексор МПР16-2М. До 31 счетчика |
MS DOS v.6.0 и выше |
Эльстер Метроника (АВВ Метроника), Москва |
Вытеснены АСКУЭ «Альфа Центр» |
8 |
«Альфа Смарт» |
RTU – 300, 310, 320 на основе контроллеров SMART I/O, IUC32, VME Ф. DEP Modular Computers c МП Motorolla 68302, 68360, 68340 |
До 256 входов в RTU-325 (пром. компьютеры с форматом РС/104 – 2002). Profibus WEB-серверы (2004) |
||
9 |
«Альфа Центр» |
Однопользов. и многопользов. одноуровневые и многоур. ИВК как центры сбора и обработки «клиент-сервер» СУБД Oracle (2001), OC UNIX, Windows NT/2000 |
Таблица 13.2
КТС для учета всех видов энергоресуров
№ п/п |
Тип АСКУЭ |
УСПД |
Интерфейсы, протоколы |
Разработчик- изготовитель |
Комментарий |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1 |
«Энергия» |
– |
Симплексный протокол |
ПО «Старт», г. Заречный Пензенской обл. |
– |
2 |
«Энергия +» |
– |
Полудуплексная связь |
ПО «Энергия+» 6.0 Windows NT/2000/XP СУБД MS SQL 7.0) |
– |
3 |
«Дельта» |
Micro PC до 768 датчиков, опрос до 1,5 с |
Сервер связи. Файл-сервер АРМы MS DOS, ОS/2 (WINDOWS NT c 2001) |
НИИАИТ совместно с Пензаэлектро, Пенза, 1996 |
Учет и оперативно-диспетчерское управление |
4 |
«Ресурс» |
1. Мультиплексор УСПД-16М – до 16 имп. вх. (полудуплекс RS485). 2. Ресурс-WN – до 32 имп. вх. 3. Ресурс-GLH – до 15 теплосчетчиков и т.д. 4. Ресурс- UF2 – качество эл. энергии. 5. Ресурс – до 256 имп. или цифр. входов |
TCP/IP. До 20 рабочих станций |
НПП «Электротехника», Пенза, 1998 |
ПО «Ресурс- SQL» «Клиент – Сервер БД». СУБД «MS SQL-Server 2000» |
5 |
«Телескоп» |
Контроллеры Нейва ТК8, 1616, 84 |
Маркерный доступ с ХОСТ-РС (можно через цепь из 5 контроллеров). Клиент SQL-Сервер. Однопользовательская СУБД «Paradox» |
Средства телемеханики НПФ «Прорыв», ИФ «Проком» |
Распределенно-территориальная АСКУЭ. Широко применяются радиомодемы |
Окончание табл. 13.2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
6 |
«Омь Мир» |
Омь-1 для АСДУ/АСКУЭ Омь-10 для АСКУЭ-БП Омь-40 для АСКУЭ (системы телемеханики ТУ до 36, ТС до 224, ТИ до 128 сигналов) |
RS485, ИРПС – 0,3 – 115 кбод. УКВ, ВЧ-связь по ЛЭП – 100 бод. Радиоканал, телеф. линия: с полосой 0,3…3,4 кгц – 300…2400 бод, с уплотненным спектром 2,4…3,4 кгц – до 300 бод |
НПО «МИР», Омск |
ОС «Windows» ЛВС из 5 АРМов |
7 |
«Пчела» |
Специализированные контроллеры |
IP- протоколы на верхнем уровне структуры «клиент – сервер» |
НПФ «Теле- механик», Екатеринбург |
Распределенная АСКУЭ на предприятиях Свердловскэнерго |
8 |
«Карат-Эльф» |
Вычислители Карат-М, ЭЛЬФ для эл. энергии, воды, теплоты. Интерфейсные модули для сбора и передачи данных |
Последовательные интерфейсы RS232, ИРПС, RS485, М-BUS, оптопорт |
НПП «Уралтехнология», Екатеринбург, 2001 |
Однопользовательское ПО «Карат-Экспресс II», БД «Fox Pro DBF» |
9 |
«Эком» |
ЭКОМ-3000 – промышленный компьютер с набором модулей ввода/вывода (до 48 входов) ЭКОМ-4000: – комплексная автоматизация; – встроенный web-сервер |
До 255 УСПД и до 100 клиентов. Открытые протоколы Modbus RTU, Ethernet, Internet |
ООО «Прософт-Е», Екатеринбург |
Сервер опроса. Сервер данных, АРМы СУБД «MS SQL Server 7.0» или «Paradox» |
10 |
«Vecon» |
На основе Эком-3000 |
|
Vecon Ltd, г. Кольчугино (Владимировская обл.) |
СУБД «ORACLE» |
АСКУЭ «Энергия» внедрялась на ряде предприятий Пермской области в 1990–1996 годах, АСКУЭ «Альфа Мет» была установлена в 1996–1998 годах в «Пермэнерго», «Лукойл-ПНОС».
С 2000 года внедряется много систем АСКУЭ:
«Альфа Центр»: «Пермская ГРЭС», «Лукойл-ПНОС», «Ависма», «Соликамскбумпром», «Соликамский магниевый завод».
«Ресурс»: «Мотовилихинские заводы».
«Спрут»: «Пермский ЦБК».
«Эком-3000»: «Березниковская ТЭЦ», «Мостоотряд 123», ФГУП «ППФ Гознак», «Пемос», «Пермская пивоваренная компания».
Все эти АСКУЭ предназначены в основном для коммерческого учета электроэнергии. Внедрение АСКУЭ для учета других видов ресурсов впереди.
Отметим требования к используемым компьютерам в АСКУЭ, являющиеся общими для всех систем (2005):
процессор Р3 и выше;
ОЗУ не менее 256 Мбайт;
МСХ памяти и BIOS должны иметь поддержку ECC (Error Check Control);
не рекомендуктся применять шину ISA, так как на материнских платах почти не осталось слотов с разъемом ISA;
жестких дисков объемом более 20 Гбайт лучше иметь два, что заметно улучшает производительность системы и устойчивость к сбоям – на одном диске ОС, на другом – приложения. Сбой ОС приводит к наиболее тяжелым последствиям для всего комплекса, вплоть до переустановки всего ПО;
необходимо иметь CD-ROM для поставки базового ПО. Лучше – CD-RW, чтобы иметь отчуждаемую копию баз данных.