5 Аппаратурно-технический синтез системы управления

5.1 Выбор и обоснование технического обеспечения для верхнего уровня управления

В данном проекте для выполнения управления на верхнем уровне применен промышленный управляющий компьютер фирмы Siemensна базе процессораCore2Duo.

Технические характеристики:

• тактовая частота процессора 2.8Ггц;

• оперативная память 4Гбайт;

• встроенная графическая карта 128 Мб;

• объем жесткого диска 500 Гбайт;

• DWD – RW привод 16 скоростной.

Для отображения информации применен девятнадцати дюймовый монитор с антибликовым покрытием и частотой строк кадров 50-97Гц.

Основное назначение промышленного компьютера:

• обеспечение оператора информацией о протекании процесса (выдача видео кадров);

• расчет технико-экономических показателей;

• расчет и выдача оптимальных заданий контроллеру;

• подготовка и передача информации о процессе;

• накопление информации о процессе;

• распечатка выходных документов АСУТП.

5.2 Выбор и обоснование технического обеспечения для нижнего уровня управления

В данном проекте в качестве управляющих устройств для нижнего уровня использованы контроллеры, которые имеют функционально-децент­рализованную архитектуру, построенную на центральном процессоре, интеллектуальных модулях ввода-вывода, про­граммируемых модулях автономного управления (микрокон­троллерах) последовательных высокоскоростных внутренних шинах объединяющих модули.

Все элементы контроллера работают параллельно и автономно: каналы ввода-вывода в модулях; сами модули, управляющие процедурами ввода-вывода и первичной об­работки данных (фильтрация, линеаризация, калибров­ка); внутренние шины, осуществляющие обмен данными модулей с центральным процессором; цент­ральный процессор, выполняющий технологическую про­грамму контроллера.

Выбранные устройства обеспечивают высокую точность регулирования, удобства обслуживания и эксплуатацию, а так же легкость конфигурации.

Основное назначение - построение высокоэффектив­ных (недорогих и надежных) систем автоматизации для технологического объекта. Тип объекта автомати­зации - сложный сосредоточенный объект.

Контроллеры имеют следующие характеристики:

• гибкая конструкция контроллера (последовательные шины с малым числом линий связи, монтажом модулей на профильную рейку);

• простота расширения состава контроллера;

• возможность использования в одном контроллере модулей шкафного или полевого исполнения;

• возможность подключения местной панели оператора;

• настройка модулей как через центральный процессор, так и автономно, по месту, путем подключения компьютера или портативного пульта непосредственно к модулю;

• организация ручного управления исполнительными органами непосредственно через высоконадежные модули ввода-вывода, минуя SCADA систему и/или центральный процессор;

• системная и программная совместимость с контроллерами других фирм, соответствующих стандартам открытых систем.

5.2.1 Выбор управляющих промышленных контроллеров

В качестве управляющих промышленных контроллеров использованы контроллеры SIMATIC S7-300. SIMATIC S7-300 – это модульный программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Модульная конструкция, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения рентабельных решений для построения систем автоматического управления котлоагрегатами ДКВР.

Эффективному применению контроллеров способствует возможность использования центрального процессора CPU315 2DPвысокой производительности, наличие гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, а также функциональных модулей[38].

Диагностические функции: центральные процессоры оснащены интеллектуальной системой диагностирования, обеспечивающей постоянный контроль и регистрацию отказов и специфичных событий (ошибки таймеров, отказы модулей и т.д.). Сообщения об этих событиях накапливаются в кольцевом буфере и снабжаются метками даты и времени, что позволяет в дальнейшем производить обработку этой информации.

Парольная защита: парольная защита обеспечивает эффективную защиту программ пользователя от несанкционированного доступа, попыток копирования или модификации программы.

Переключатель режимов работы: переключение режимов работы производится специальным ключом. Когда ключ удален, изменить режим работы контроллера невозможно. Несанкционированный доступ и перезапись программы осуществить нельзя.

Конструкция контроллера отличается высокой гибкостью и удобством обслуживания:

• Все модули легко устанавливаются на профильную рейку SIMATIC S7-300 и фиксируются в рабочем положении винтом;

• Во все модули встроены участки внутренней шины контролера. Соединение этих участков выполняется шинными соединителями устанавливаемыми на тыльной стороне корпуса;

• Наличие фронтальных соединителей позволяет производить замену модулей без демонтажа внешних соединений («горячая замена»);

В состав микроконтроллерного устройства входят: аналоговые модули ввода, дискретные модули ввода и вывода, атак же коммуникационный процессор для обмена данными по сети Ethernet.

CPU 315-2 DP: центральный процессор с встроенными интерфейсами MPI и PROFIBUS DP для построения высокопроизводительных систем управления со скоростной обработкой данных имеет следующие характеристики:

• Рабочая память для выполнения программы и хранения данных 128 кБайт с возможностью расширения;

• Микрокарта памяти 8 Мбайт;

• Быстродействие 0,1/0,2 мкс; 2048 флага;

• Встроенный интерфейс RS 485 для подключения сигнала по шине PROFIBUS;

Все эти характеристики позволили применить данный контроллер в системе автоматизации парового котла как наиболее выгодное и экономичное решение.