Электронный учебно-методический комплекс по учебной дисциплине «Программно-технические комплексы средств автоматизации» для специальности 1-53 01 04 «Автоматизация и управление теплоэнергетическими процессами»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Учебная программа по учебной дисциплине «Программно-технические комплексы средств автоматизации» разработана для специальности 1-53 01 04 «Автоматизация и управление теплоэнергетическими процессами».

Целью изучения учебной дисциплины является приобретение студентами знаний как по общей структуре и отдельным компонентам программнотехнических комплексов (ПТК), так и по техническим средствам АСУ электростанций в целом, а также овладение инженерными методами их расчета, которые должны явиться основой приобретения умения проектировать, осуществлять надежную эксплуатацию, выполнять ремонт и наладку АСУ для котельных, паротурбинных, парогазовых и газотурбинных установок ТЭС, вспомогательного оборудования, а также других объектов народного хозяйства.

Основными задачами преподавания учебной дисциплины являются: изучение общих сведений об интегрированных автоматизированных системах управления (ИАСУ), построенных на основе ПТК; состава и назначения элементов ПТК, используемых при создании ИАСУ ТП ТЭС; состава и назначения информационно-вычислительного комплекса; состава и назначения управляющего вычислительного комплекса; рабочих станций; состава и назначения сетевых средств; унификация и интеграция технических средств автоматизации технологических процессов ТЭС; логическая организация ПТК ИАСУ ТП ТЭС; изучение функциональных подсистем ИАСУ, а также особенностей ПТК различных производителей и фирм.

Учебная дисциплина базируется на знаниях, полученных при изучении таких дисциплин как: «Физика», «Математика», «Контрольно-измерительные приборы и измерения», «Теория автоматического управления», «Котельные установки», «Турбомашины».

Знания и умения, полученные студентами при изучении данной дисциплины, необходимы для освоения последующих, связанных с проектированием и расчетом машин, механизмов, их деталей и узлов, таких как «Проектирование устройств защит и автоматики», «Режимы работы ТЭС», «Анализ и синтез систем автоматического регулирования», «Автоматизированные системы управления технологическими процессами», «Автоматизация систем теплоснабжения», «Тепловые электрические станции».

В результате изучения учебной дисциплины студент должен: знать:

состав и назначение элементов ПТК ИАСУ ТП ТЭС; факторы, способствующие применению ПТК ИАСУ ТЭС; основные принципы интегрирования технических средств АСУ; уметь:

синтезировать полномасштабные и многофункциональные ПТК ИАСУ ТП ТЭС;

различать особенности функционального, технического и эргономического обеспечения ПТК ИАСУ ТП;

владеть:

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

Раздел I. СТРУКТУРА И СОСТАВ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Тема 1.1. Классификация ПТК

Контроллер на базе персонального компьютера (PC). Локальный программируемый контроллер (PLC). Сетевой комплекс контроллеров (PLC, NETWORK). Распределенные маломасштабные системы управления (DCS, SMOLLER SCALE). Полномасштабные распределенные системы управления

(DCS, FULL SCALE).

Тема 1.2. Краткие сведения о ПТК и многофункциональных контроллерах, распространенных в энергосистеме Республики Беларусь

Обзор ПТК, широко применяемых в энергосистеме РБ. Основные технические характеристики ПТК. ПТК. применяемые для управления строящимися объектами Белорусской энергосистемы. Модернизация АСУ существующих энергообъектов с применением новейших ПТК.

Тема 1.3. Функциональный состав программно-технических комплексов

Промышленные сети. Иерархия АСУ промышленным предприятием. Actuators/Sensors интерфейс. HARTпротокол и структурная схема подключения HART-устройств. Протокол CAN. Семейство промышленных сетей PROFIBUS. Сеть Ethernet. Программируемые логические контроллеры, контроллеры на базе РС. Коммутаторы, концентраторы, интеграторы. Рабочие станции и серверы различного назначения. Программное обеспечение ПТК.

Тема 1.4. Методы повышения надежности ПТК

Диагностические тесты определения неисправностей в отдельных

Резервирование сети. Резервирование серверов и рабочих станций. Горячее резервирование отдельных компонентов и/или контроллера. Использование схемы троирования с «голосованием» результатов. Обработка сигналов всеми контроллерами группы. Использование схемы, построенной на принципе «пара и резерв».

Тема 1.5. Программно-технический комплекс «КРУГ-2000»

Основные особенности ПТК. Описание ПТК. Состав подсистем ПТК. Уровни иерархии ПТК. Способы и средства связи для информационного обмена между компонентами ПТК. Диагностика ПТК. Основные технические характеристики ПТК. Техническое обеспечение ПТК. Системы и средства передачи информации ПТК.

Тема 1.6. Примеры построения автоматизированных систем управления на базе ПТК «КРУГ-2000»

АСУ ТП «АСТРА-3.2» установки гидроочистки дизельных топлив. АСКУТ ТЭЦ. АСУ Бойлерной установкой.

Раздел П. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ РЕГУЛИРУЮЩИЕ ПРИБОРЫ

Тема 2.1. Измерители-регуляторы ТРМ-1, 2ТРМ-1

Назначение измерителей-регуляторов. Законы регулирования ТРМ-1, 2ТРМ-1. Функциональные схемы приборов. Принципиальные электрические схемы подключения приборов. Управление нагрузкой.

Тема 2.2. Измеритель-ПИД-регулятор ТРМ-10

Назначение. Принципы формирования выходных сигналов. Исполнение прибора. Функциональная схема прибора. Входные сигналы прибора. Реализация в приборе ПИД закона регулирования. Программирование прибора. Принципиальная электрическая схема подключения прибора.

Тема 2.3. ПИД-регулятор с универсальным входом ТРМ-101

Назначение и состав ПИД-регулятора. Входные и выходные сигналы регулятора. Способы управления нагрузкой регулятора. Диагностика системы автоматического регулирования средствами регулятора. Связь регулятора с PCсовместимым компьютером. Обзор семейства регуляторов производства ПО «Овен».

Тема 2.4. Микропроцессорные регуляторы «Протар»

Назначение регуляторов типа «Протар». Режимы работы регуляторов типа «Протар». Функциональная схема регуляторов типа «Протар»-101, 102, 120. Устройства ввода-вывода информации, цифровое вычислительное устройство, встроенный пульт оператора. Аналоговые и дискретные сигналы регулятора. Подключение нагрузок к импульсным и дискретным выходам с внутренним и внешним источниками питания. Диагностика отказов. Технологическое программирование микропроцессорных регуляторов «ПРОТАР».

Раздел III. МАЛОКАНАЛЬНЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

Тема 3.1. Контроллер малоканальный многофункциональный регулирующий микропроцессорный «Ремиконт Р-130»

Назначение и состав контроллера «Ремиконт-Р130». Выбор компоновки прибора пользователем при заказе прибора. Кольцевая сеть «Транзит». Модуль

процессора ПРЦ-10. Модуль контроля и программирования МКП-10. Модуль стабилизированного напряжения МСН-10. Модули УСО (устройство связи с объектом). Устройства БУТ-10 и БУС-10. Формирование на выходах Ремиконта управляющих сигналов. Усилитель мощности БУМ-10. Блок переключения БПР-10. Пульт настройки ПН-1. Клеммно-блочные соединители. Язык программирования Ремиконта Р-130. Алгоблоки и библиотека алгоритмов. Общие свойства алгоритмов. Программирование регулятора применительно к основным системам автоматического регулирования котлоагрегата и турбоагрегата. Автоматическое регулирование и логико-программное управление на основе «Ремиконт Р-130». Процедуры технологического программирования и настройки.

Тема 3.2. Модернизированный малоканальный многофункциональный микропроцессорный контроллер Р-130М

Основные различия контроллеров типа Р-130 и Р-130М. Протоколы связи модернизированного контроллера. Взаимодействие контроллера со SCADAсистемами. Программирование контроллера через интерфейсные каналы верхнего уровня. Архитектура контроллера Р-130М. Программное обеспечение контроллера. Преимущества модернизированного контроллера Р-130М по сравнению с Р-130.

Тема 3.3. Интеллектуальные контроллеры SMART I/O и SMART2

Отличие контроллеров семейства SMART от традиционных PCL. Состав контроллеров SMART и SMART2. Программирование контроллеров SMART. Использование контроллеров SMART2 в сети Profibus.

Тема 3.4. Контроллер с HMI для локальных систем автоматизации ПЛК63

Основные функциональные возможности контроллера. Функциональная схема контроллера. Технические характеристики контроллера: общие сведения, элементы человеко-машинного интерфейса, интерфейсы связи, аналоговые входы, дискретные входы, выходы, поддерживаемые интерфейсы и протоколы, модификации, схемы подключения. Схема работы ОВЕН ПЛК63 с другими приборами.

Раздел IV. СРЕДНЕ- И МНОГОКАНАЛЬНЫЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

Тема 4.1. Контроллеры серии КОНТРАСТ

Состав контроллеров серии КОНТРАСТ РК-131 и КР-300. Центральный блок – блок контроллера БК. Блоки устройств связи с объектом БУСО. Блоки питания БП-Ш, БП-4М (БП-1). Комплект блоков усилителей и переключателей сигналов. Блок расширения и блоки преобразователя интерфейсов. Межблочные и клеммно-блочные соединители. Связь блоков контроллера КР300. Блок питания БП-4М (БП-1). Технические характеристики контроллеров КОНТРАСТ: входы-выходы, локальная сеть МАГИСТР, связь с верхним

уровнем, динамические характеристики контроллеров, интерфейс с персоналом. Программирование контроллеров. Язык программирование ФАБЛ. Язык программирования Протекст. Пакет программ «Исток».

Тема 4.2. Технологический моноблочный контроллер ТКМ52

Назначение контроллера. Информационная мощность контроллера. Используемое системное программное обеспечение контроллера. Состав и характеристики контроллера. Основные характеристики процессорного модуля.

Тема 4.3. Многофункциональный контроллер МФК

Назначение PC-совместимого контроллера МФК. Конструкция контроллера. Информационная мощность контроллера. Состав и характеристики контроллера. Магистрально-модульная архитектура контроллера. Типы процессорных модулей контроллера. Технические характеристики процессорных модулей. Номенклатура модулей ввода-вывода. Системное и дополнительное программное обеспечение контроллера.

Раздел V. КОНТРОЛЛЕРЫ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

Тема 5.1. Контроллер для распределенных открытых систем КРОСС

Назначение контроллера. Состав контроллера. Программное обеспечение контроллера. Поддержка промышленных сетей и возможность обмена данными. Интеллектуальная система ввода-вывода. Модули ввода-вывода контроллера. Модули контроля и управления исполнительными органами. Надежность контроллера КРОСС. Базовые средства контроллера КРОСС.

Тема 5.2. Контроллеры и модули удаленного ввода-вывода серии I- 7000

Назначение и линейка выпускаемой продукции. Общие технические характеристики модулей I-7000. Применение двухпроводных сетей в модулях серии I-7000. Распределенная система управления и сбора данных на основе модулей I-7000. Схема взаимодействия ведущего компьютера (HOST) с модулями, объединенными в одну сеть на основе RS-485. Особенности системы, построенной на основе модулей серии I-7000. Номенклатурный состав модулей серии I-7000.

Тема 5.3. Серия РС-совместимых контроллеров I-8000

Сравнение серий микроконтроллеров I-7000 и I-8000. Целесообразность применения модулей серии I-8000. Структурная схема контроллера серии I- 8000. Система сбора данных и управления на базе блоков расширения I-87Kx. Модули ввода-вывода серии I-8000.

Тема 5.4. Контроллер для построения систем автоматизации среднего уровня и распределенных систем управления ПЛК110.

Рекомендации к применению контроллера. Преимущества ОВЕН ПЛК110. Схема применения контроллера. Линейка контроллеров ПЛК110. Функциональная схема контроллера. Технические характеристики контроллера, цифровые (дискретные) входы, дискретные выходы, интерфейсы связи, модификации, аксессуары, схемы подключения, расположение контактов для подключения внешних цепей, подключение входных устройств и схемы входных элементов контроллера ПЛК110. Схема работы ПЛК110 с другими приборами.