книги / Технические средства автоматизации химических производств
..pdf10.7. Комплексы фирмы Уоко^ама
Системы Сеп1ит, Уем Раск Магк II и Уем 8епез разработаны фирмой
Уоко§ама (Япония) для автоматизации химико-технологических процессов небольшой и средней информационной мощности.
Распределенная микропроцессорная система управления СепЫт. В состав системы входит операторская станция, соединенная с локаль ной технологической станцией управления ТОУ информационной магистралью (ЯР-шиной). Максимальное число ЛТС, подключаемых к магистрали, - 32; допустимая длина магистрали - 10 километров и может быть значительно увеличена при использовании оптической линии связи Уем Ыпк.
Операторская станция имеет несколько цветных видеомониторов, позволяющих индицировать на экранах следующую информацию о состоянии ТОУ: мнемосхемы отдельных участков (на одном жестком диске хранят до 99 изображений) с возможностью вывода на них необходимой динамической информации; тренды координат (до 6 параметров на одном изображении); псевдопанели приборов управле ния (до 8 панелей на одном изображении); хронологические таблицы развития предаварийных ситуаций; графическое и табличное изобра жение настроек регуляторов.
‘Необходимую информацию операторской станции хранят на жест ком диске емкостью 20 Мбайт. Управление видеомониторами осу ществляют с клавиатур, каждая из которых содержит 96 клавиш с подсветкой.
Микропроцессорные ЛТС предназначены для автоматического регулирования, логического управления, обнаружения отклонений координат от норм, а также для решения вычислительных задач.
Станции ЛТС выпускают в трех модификациях:
1) с дублированным процессором и устройствами ввода-вывода, рассчитанными на управление 40 контурами;
2)с 6 однотипными крейтами управления, каждый из который содержит свой процессор и устройства ввода-вывода и рассчитан на управление 8 контурами;
3)с устройствами ввода и обработки информации, обеспечивающи
ми сбор данных от 225 датчиков с периодом опроса 2 с и передачу их на видеомониторы (мониторная станция).
В ЛТС первой модификации активный процессор реализует все задачи управления объектом, а дублирующий функционирует в режиме самодиагностики и периодического копирования базисной информации активного процессора; при отказе последнего происходит автоматический безударный перевод контуров регулирования на работу с дублирующим процессором.
В многопроцессорной ЛТС (вторая модификация) предусмотрена возможность установки расширителя, обеспечивающего увеличение числа крейтов с 6 до 12; при отказе одного из процессоров его функции автоматически передаются резервному, расположенному в специаль ном, общем для станции крейте.
261
Система Уенг Раск Магк П. Она реализует практически все функции системы СепШт и предназначена для управления 64 контурами регу лирования ТОУ.
Операторская станция системы содержит 16-битный микропроцес сор, устройство главной памяти емкостью 1 Мбайт, цветной видеомо нитор с высокой разрешающей способностью, жесткий диск емкостью 10 Мбайт и компактный настольный дисковод.
Станция ЛТС реализует функции автоматического регулирования, логического управления, вычисления. Информационная мощность станции позволяет управлять 8 или 24 контурами (в зависимости от модификации). Устройства ввода-вывода ЛТС обеспечивают нормали зацию входных сигналов и другие необходимые преобразования. Аппаратура ЛТС размещена в крейте. К магистральной шине подклю чают до 8 станций управления; при этом сами ЛТС могут быть вынесе ны к ТОУ на расстояние до 1 км.
При необходимости в состав системы включают до двух печатающих устройств и устройство получения на бумаге цветных копий с видео монитора.
Система Уем Зепез. Эту систему компонуют из микропроцессорных контроллеров двух модификаций: запрограммированного контролле ра со стандартным набором программ; одноконтурного контроллера, программируемого пользователем.
Внешний вид. указанных контроллеров напоминает внешний вид щитовых аналоговых приборов: имеются модели со стрелочной шка лой и флюоресцирующим столбиком, самописцы.
Контроллеры системы Уеи> Зепез могут быть подключены к магист ральным шинам систем СепШт или Уеп Раск Магк II; в этом случае их работу контролируют с операторских станций.
Приложение
НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ
В 1990-1991 гг. НПО ЦНИИКА (107816, Москва, Ольховская, 25) разработало и опробировало ряд новых технических и программ но-технических средств автоматизации технологических процессов. НПО обеспечивает изготовление, монтаж, наладку и опытную эксплу атацию описанных ниже средств автоматизации.
Учебная лаборатория по автоматизации технологических процессов
Учебная лаборатория предназначена для обучения студентов вузов
итехникумов и инженерно-технических работников в области тех нических средств автоматизации, теории автоматического управления
иавтоматизации технологических процессов.
Учебная лаборатория представляет собой макет АСУТП и включает технологический объект управления (ТОУ), щит контроля и управ ления (ЩКУ), персональную ЭВМ (ПЭВМ), программное и методическое обеспечение.
В ТОУ входят физический объект и электронный иАЪтатор динами ки. Физический объект представляет собой малогабаритный электри ческий калорифер воздуха с вентилятором и регулирующим органом типа поворотной заслонки. На объекте смонтирован пневматический или электрический исполнительный механизм. Динамические свойст ва объекта в малом аппроксимируются произведением двух аперио дических звеньев с постоянными времени 10-20 и 150-180 с и звена запаздывания с временем задержки 10-20 с. Электронный имитатор динамики сконструирован на базе прецизионных микросхем повышен ной стабильности. Имитатор позволяет моделировать динамику объ ектов с двумя взаимосвязанными координатами и постоянными вре мени 30-60 с по каждому из четырех каналов или ТОУ с одним входом и одним выходом (постоянная времени - 250-300 с, время задерж ки - 30-60 с).
Щит контроля и управления состоит из двух панелей, на которых размещены два регистрирующих и четыре показывающих прибора, мнемосхема мозаичного типа, регулирующий микроконтроллер (ремиконт) типа Р-130, органы ручного управления, аналоговый (Р-17) или цифровой (Протар-110) регулятор. На обратной стороне ЩКУ располо жены имитатор динамики, преобразователи и усилители сигналов, источники питания.
Функции УВМ в учебной лаборатории выполняет ПЭВМ типа СМ-1810.13 или любая другая машина, программно совместимая с ПС-АТ/ХТ. Связь ПЭВМ с ремиконтами осуществляется с помощью ин терфейса ИРПС или специального адаптера. ПЭВМ размещается на от дельной тумбе или столе в непосредственной близости от ЩКУ.
263
Программное обеспечение учебной лаборатории содержит операци онную систему реального времени, обеспечивающую многозадачный режим функционирования ПЭВМ, и набор программ для контроля координат физического объекта и имитатора динамики, реализации алгоритмов одно- и многоконтурного регулирования, конфигурирова ния контуров управления и экранных мнемосхем, формирования графиков истории координат ТОУ и архива событий.
Методическое обеспечение учебной лаборатории содержит указания по проведению 22-26 лабораторных работ по экспериментальному ис следованию статических и динамических характеристик физического объекта и имитатора динамики, изучению принципов действия и наладки ТСА (преобразователи, регулятор, ремиконт, исполнительный механизм и т.п.), исследованию эффективности П-, И-, ПИ-, ПД- и ПИД-законов аналогового и цифрового регулирования и способов их реализации (непосредственное цифровое управление или супервизорная схема), построению каскадных, комбинированных и автономных АСР, освоению программ ПЭВМ по контролю за ходом технологическо го процесса и конфигурирования контуров регулирования и экранных мнемосхем.
Полный комплект учебной лаборатории состоит из двух ЩКУ, двух ТОУ и одной ПЭВМ с соответствующим программно-методическим обеспечением. Такой набор лабораторного оборудования позволяет проводить учебные занятия одновременно с группой из 8-10 учащих ся.
Разработчики учебной лаборатории - НПО ЦНИИКА и МИХМ - обес печивают наладку оборудования и проведение пробных учебно-ла бораторных занятий.
Установка управляющая пневмоэлектронная „Режим-1М”
Установка „Режим-1М” предназначена для автоматизации непре рывных химико-технологических процессов, в том числе и потенци ально опасных. Установка позволяет реализовать следующие функции централизованного контроля и управления:
обнаружение и сигнализация технологических и аварийных откло нений координат ТОУ от заданных значений;
вызывной контроль переменных или сигналов, характеризующих состояния контуров управления;
непрерывная регистрация основных координат и регистрация по вызову оператора вспомогательных переменных ТОУ;
автоматическое одноконтурное, каскадное и программное регули рование;
дистанционное управление положением двухпозиционных и неп рерывных исполнительных механизмов (ИМ);
супервизорное управление с формированием заданий локальным пневматическим регулятором от УВМ и микроконтроллеров;
автоматическая блокировка.
264
Одна установка „Режим-1М” обеспечивает контроль 14 регулируе мых и 20 нерегулируемых координат, сигнализацию технологических отклонений 14 переменных и аварийных нарушений 27 координат, автоматическое регулирование 14 переменных и управление 8 двухпо зиционными ИМ, непрерывную регистрацию 10 и регистрацию по вызову 12 переменных ТОУ.
В состав установки „Режим-Ш” входят: двузаписные пневматические приборы типа ПКР.2;
показывающий многошкальный прибор типа ППМ-20П для центра лизованного вызывного контроля переменных;
мнемосхема технологического процесса, выполненная из наборных ячеек со встроенными органами вызывного контроля, задатчиками, переключателями режима управления, светодиодами сигнализации и т.п.;
пульт с органами квитирования сигнализации, вызова на регистра цию координат, контроля состояния светодиодов и т.д.;
пневматические кассетные ПИ-регуляторы; модули коммутации, сигнализации, каскадного и программного
управления.
Установка „Режим-Ш” отличается от предшествующих модифика ций уменьшенными габаритами (1800x560x600 мм), малым расходом электроэнергии на сигнализацию и блокировку, повышенными показа телями надежности.
Комплекс технических средств „Рамикс”
Комплекс технических средств (КТС) „Рамикс” предназначен для построения централизованных и распределенных АСУ непрерывными и непрерывно-периодическими технологическими процессами. 6 составе АСУТП комплекс „Рамикс” реализует следующие функции:
регулирование непрерывных технологических процессов в автома тическом, супервизорном и ручном режимах управления;
программно-логическое управление агрегатами периодического действия;
централизованный контроль технологических координат, заданий и управляющих сигналов, а также состояний оборудования и положения исполнительных механизмов (ИМ);
непрерывная регистрация основных координат ТОУ; автоматическая защита и блокировка оборудования; связь с УВК и персональными ЭВМ.
В состав КТС „Рамикс” входят локальные технологические станции (ЛТС), пульт контроля и управления (ПКУ), блок контроля и управле ния (БКУ), стойки моторных задатчиков (СМ3), табло мнемосхемы (ТМ).
Станция ЛТС представляет собой шкаф с поворотной рамой, на которой размещен микроконтроллер. На лицевой панели ЛТС располо жена мозаичная мнемосхема с органами сигнализации отклонений координат, вторичные показывающие и регистрирующие приборы и
265
органы управления. ЛТС обеспечивает контроль до 64 координат, 32 из которых могут быть регулируемыми.
Пульт ПКУ оборудован автономными блоками БКУ, расположенны ми на его столешнице. Каждый БКУ обеспечивает по вызову оператора одного из четырех подключенных к нему контуров регулирования, а также ручное управление ИМ. Блоки БКУ изготавливаются также в варианте, предназначенном для автономного использования в щито вой системе.
Стойка СМ3 представляет собой шкаф, содержащий 32 моторных задатчика для преобразования выходных широтно-импульсных сигналов микроконтроллера в пневматические или электрические аналоговые сигналы стандартного диапазона.
Табло ТМ выполняется мозаичным из стандартных ячеек 40x40 мм и органов: сигнализации и крепится к потолку операторского помеще ния.
В состав комплекса „Рамикс” может входить персональная ЭВМ, реализующая следующие функции:
централизованное отображение состояния регулируемых контуров на экране дисплея;
сигнализация на экране дисплея технологических и аварийных отклонений координат ТОУ;
автоматическая защита и блокировка оборудования; загрузка программ в микроконтроллер и программирование конт
роллера с экрана дисплея ПЭВМ; конфигурирование и настройка контуров регулйрования с представ
лением переходных процессов на экране дисплея ПЭВМ; конфигурирование программного обеспечения ПЭВМ для конкрет
ного технологического процесса.
Программно-технический комплекс „Период”
Программно-технический комплекс (ПТК) „Период” предназначен для построения АСУ непрерывно-периодическими технологическими процессами. Комплекс „Период” в составе АСУ реализует следующие функции:
автоматическое П-, И-, ПИ- и ПИД-регулирование координат ТОУ; автоматическое управление агрегатами периодического действия; дистанционное управление регулирующими и двухпозиционными исполнительными механизмами (ИМ) по основному и резервному ка
налу связи; представление оператору информации о ходе технологического
процесса (значения координат, положения ИМ, номера выполняемых операций, текущее время и т.п.);
сигнализация аварийных отклонений, автоматическая защита и блокировка оборудования.
В состав ПТК „Период” входят:
автоматизированное рабочее1место оператора (АРМО), содержащее
266
ПЭВМ с дисплеем и печатающим устройством, функциональную клави атуру, показывающие приборы и мнемосхему;
управляющие микропроцессорные контроллеры типа Ломиконт; блоки связи с объектом аналоговые (БСО-А) и дискретные (БСО-Д). Комплекс „Период” позволяет подключать через интерфейс ИРПС к
одной функциональной клавиатуре до 4 микроконтроллеров, одну ПЭВМ, до 16 блоков связи с объектом. При этом к каждому БСО-Д подсоединяется до 64 датчиков дискретных сигналов с уровнями 0 или 24 В (0 или 220 В), к блоку БСО-А - до 32’ аналоговых сигналов с диапазоном изменения 0-10 В,0- 5 мА, 0 - 220 мА или 4 - 20 мА.
Габаритные размеры БСО составляют 1800x800x450 мм.
Программно-технический комплекс ПТК-ТЛС
Программно-технический комплекс с телемеханическими и ло кальными связями типа ПТК-ТЛС предназначен для построения АСУ крупными промышленными предприятиями с территориально распре деленными объектами управления. Комплекс пригоден для приме нения как в химической промышленности, так и в других смежных отраслях народного хозяйства.
Комплекс ПТК-ТЛС технически и программно совместим со своим прототипом - управляющим вычислительным телекомплексом УВТК-УН. Допускается расширение действующих систем управления, построенных на базе УВТК-УН, с помощью устройств комплекса ПТК-ТЛС.
В состав комплекса ПТК-ТЛС входят следующие конструктивно и функционально законченные устройства:
станции контроллерные (СК) и программируемые (СП1, СП2, СПЗ); станции программируемые с резервированием (СПР1СПР4); устройства аппаратные сбора информации и выдачи управляющих
воздействий (УАС1-УАСЗ); устройство аппаратное отображения информации (УАО);
устройство коммутации выходных сигналов (УКВ-К); телетерминал цветной (ТЦ1); модуль цифровой индикации (МИ-01);
устройство преобразования сигналов (групповой модем) типа УПС. Комплекс ПТК-ТЛС в составе АСУ реализует следующие функции: сбор, обработка и отображение текущих и интегральных значений
непрерывных координат ТОУ; сбор, обработка и отображение сигналов состояния двухпозицион
ных исполнительных механизмов (ИМ); передача и исполнение команд управления позиционными ИМ;
передача кодовых команд-инструкций и их преобразование в аналоговые сигналы для формирования заданий локальным регуля торам при супервизорном управлении или для воздействия на ИМ при непосредственном цифровом управлении;
обмен буквенно-цифровой информацией между СП, дисплеями, ПЭВМ.
267
В комплексе ПТК-ТЛС используются следующие виды каналов связи:
телемеханические, с непосредственной передачей сигналов по проводным линиям или с применением модемов между СП и между СП и устройством аппаратного типа;
локальные сети (между СП, ПЭВМ, видеотерминалами, печатающи ми устройствами, внешними ЭВМ);
каналы последовательного интерфейса ИРПС или С2 (между СП и телетерминалами, печатающими устройствами, станциями локальной сети, внешними ЭВМ);
каналы параллельного интерфейса ИРПР (между СП и телетермина лами и печатающими устройствами);
волоконно-оптические линии связи (между СП и телетерминалами цветными).
В состав одного комплекса можно включать до 120 станций и уст ройств различных типов. При этом каждая из станций СП обрабатывает до 120 текущих, 256 интегральных и 128 двухпозиционных входных сигналов с унифицированными уровнями по току и напряжению. Станции СП вырабатывают до 256 выходных двухпозиционных сигна лов по управлению ИМ и до 48 кодовых команд-инструкций. Каждая СП может быть сопряжена с несколькими каналами связи, в том числе с 28 телемеханическими, с 14 ИРПС или С2, с 4 каналами ИРПР и 6 волоконно-оптическими.
Главный регулятор
Главный регулятор предназначен для прецизионного управления потенциально опасных химических реакторов с распределенными по длине координатами (трубные и автоклавные установки полиэтилена высокого давления, установки синтеза каучука).
Главный регулятор выполняет следующие функции: распределенный контроль давления и температуры по длине реак
тора; ПИД-регулирование давления в стационарных режимах работы
реактора; организация вынужденных пульсаций давления в реакторе;
выбор и коррекция давления по максимальной температуре ё реак торе;
автоматическое изменение структуры регулятора в зависимости от режима управления реактором;
аварийная защита технологического процесса; информационная связь с УВМ.
Главный регулятор конструктивно оформлен в виде автономного аналого-цифрового устройства блочного типа. Основные блоки регуля тора: ввод сигналов от УВК и 90 датчиков температуры и давления, коррекция давления, стабилизация температуры, ручное задание давления, управление пульсациями давления, аварийные программы и др. - выполнены на элементной базе повышенной надежности.
268
Программно-информационный комплекс „Метрология”
Программно-информационный комплекс предназначен для автома тизации метрологической службы крупного промышленного пред приятия и организации планово-предупредительных и капитальных ремонтов контрольно-измерительных приборов и автоматики (КИПиА).
Комплекс „Метрология” выполняет следующие функции:
ввод данных с первичных документов и коррекцию информации в базе данных;
составление графиков государственной и ведомственной поверок и планово-предупредительных ремонтов КИПиА;
формирование месячных заданий на выполнение капитальных и планово-предупредительных ремонтов КИпиА;
формирование итогов выполнения капитальных и планово-предуп редительных ремонтов КИПиА;
формирование списка приборов и средств автоматики, не прошед ших капитального ремонта;
получение информации о списанных приборах. Программно-информационный комплекс разработан на базе системы
„Карат” для ПЭВМ типа РС/ХТ/АТ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУТП. М .: Выс
шая ш кола, 1989.263 с.
2.Шенброт И.М., Антропов М.В., Давиденко К.Я. Распределенные АСУ технологичес
ки м и процессами. М .: Энергоатомиэдат, 1985.235 с.
3.Флинт Ф. Локальные сети ЭВМ: архитектура, принципы построения, реализация.
М.: Финансы и статистика, 1986.357 с.
4.ГСП. Общее описание ГСП. Основы построения ГСП. Отраслевой каталог. Вып. 6.
М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1986.78 с.
5.ГСП. Номенклатурный каталог. Часть 1.М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1984.172 с.
6.Единая система стандартов АСУ. Метрологическое обеспечение АСУ. Основные положения.
Методические указания МИ1669—87. ВНИИМИУС, Львов, 1987.48 с.
7.Беляев Г.Б., Кузищин В.Ф., Смирнов Н.И. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. М.: Энергоиэдат, 1982.320 с.
8.Н аладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. Справочное пособие/А.С. Клю ев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов/Под ред. А.С. Клю ева. 2*е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиэдат, 1989.368 с.
9.ГСП. М одернизированный агрегатный ком плекс электрических средств регулирова ния в микроэлектронном исполнении АКЭСР-М: Каталог: Вып. 11,12. М .: ЦНИИТЭИприбо ростроения, 1984, т. 4.56 с.
10.Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М .: Машиностроение, 1981.398 с.
11.Элементы управления серии „Логика-И"/В.Л. Рейзин, В.Е. Мандравин, А.И. Подураев и др. М .: Энергоатомиэдат, 1984.176 с.
12.Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. Справочник/Р.В. Данилов, С.А. Ельчова, Ю.П. Иванов и др./Под ред. Б.Н. Файэулаева, Б.В. Тарабрина. М.: Врдио и связь. 1986.384 с.
13.Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измеритель
ной аппаратуре. Л. Энергоатомиэдат. 1986.280 с.
14.Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. Справочник /В.В. Баранов, Н.В. Бекин, А.Ю. Гордонов и др./Под ред. А.Ю. Гордонова и Ю.Н. Дьякова. М.: Радио и связь, 1986.360 с.
15.Хвощ С.Г., Варлинский Я.Я., Попов Б.А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах
автоматического управления. Справочник/Под ред. С.Т. Хвоща. Л.: Машиностроение, 1987.640 с.
16.Вершинин О.Б. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. Л.: Энергоатомиэдат. 1986.208 с.
17.Каган Б.М., Стошин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиэдат, 1987.304 с.
18.Горбунов В.Д., Панфилов Д.И., Преснухин Д.Н. Справочное пособие по микропро цессорам и микроЭВМ/Под ред. Л.Н. Преснухина. М.: Высшая школа, 1988.272 с.
19.Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. М.: Энергоатомиэдат, 1985.552 с.
20.ГСП. Система малых ЭВМ. Общее описание. Средства вычислительной техники. Отраслевой каталог. Вып. 8,9. М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1985.44 с.
21.Управляющие вычислительные ком плексы ПС1001. Справочный материал. СевереДонецк: НПО „Импульс", 1987.86 с.
270