Теневая экономика как угроза экономической безопасности Российской Федерации. Учебное пособие

31

-модуль ввода дискретных сигналов SM321.DI16x24VDC;

-модуль вывода дискретных сигналов SM322.DO16x24VDC/0,5A;

-модуль ввода-вывода аналоговых сигналов SM334 4AI/2АО;

-панель оператора ТР-177.

Аппаратура контроля и управления расположена на щите ЩУК.

Входные сигналы ЩУК:

-аналоговые - 12 шт.;

-дискретные - 32 шт.

Выходные сигналы ЩУК:

- дискретные - 32 шт.

Для пусконаладочных работ предусмотрены ключи и кнопки для дебло-

кированного режима управления исполнительными механизмами котлоагрега-

та. Контроллер обеспечивает контроль и управление котлом, пуск и останов котла при команде оператора с клавиатуры лицевой панели контроллера; авто-

матическое регулирование параметров.

32

На схеме наглядно показаны места размещения приборов контроля и управления. Показан характер сигналов приходящих на ПЛК (DI/DO – дис-

кретный вход/выход; AI/AO – аналоговый вход/выход).

На этом этапе проектирования формулируется описание функционирова-

ния системы управления, указывается количество контуров САР, параметры ав-

томатики безопасности, обязательные технологические блокировки.

На основе функциональной схемы в дальнейшем осуществляется компо-

новка принципиальных схем подключения элементов АСУ ТП. Требования к оформлению принципиальных схем, а также УГО и буквенное обозначение элементов приводится в [2].

Все документы ТО служат основой для составления информационного обеспечения, являющегося обязательным документом комплексного проекта автоматизации.

4.5. Описание промышленных информационных сетей

Структура информационных сетей может быть магистральной (линей-

ной), радиальной (типа «звезда»), кольцевой и древовидной. При создании сис-

тем отдают предпочтение магистральным структурам, которые по сравнению с другими структурами требуют меньших материальных затрат при прокладке кабелей, легко расширяются и позволяют осуществлять непосредственную ком-

муникационную связь от абонента к абоненту через единственную линию пере-

дачи данных. Как правило, сети делают открытыми для интегрирования компь-

ютерных средств автоматизации различных производителей. С этой целью вы-

пускаются мосты и межсетевые преобразователи для связи различных локаль-

ных сетей и интерфейсов. Из разнообразных типов средств коммуникации мож-

но создавать сети, оптимально приспособленные к топологии технологического комплекса и обеспечивающие требуемые объемы и скорости передачи инфор-

мации.

33

Для связи агрегатов в технологическом комплексе, а также для единого управления комплексами на производстве применяют локальные промышлен-

ные сети.

Наиболее известными и часто используемыми являются сети: Industrial Ethernet, Ethway, Mapway, Profibus, Modbus, Modbus plus, Unitelwey, Fipway, Masterbus. Промышленные сети, как правило, имеют трехуровневую структуру построения.

На нижнем уровне обеспечивается взаимодействие между агрегатами (их подключение и обмен информацией между ними), что дает возможность: эко-

номии модулей входов/выходов; простого и быстрого монтажа; электропитания датчиков и исполнительных механизмов через коммуникационные линии; осу-

ществления функций самотестирования и параметрирования; достижения высо-

кой помехозащищенности и др. На этом уровне соединяются датчики и испол-

нительные механизмы с системой автоматизированного управления. Макси-

мальная длина соединительной линии примерно 100 м без повторителей и при-

мерно 300 м с повторителями.

Средний уровень предназначен для координации работы всех агрегатов,

входящих в технологический комплекс, для получения информации от каждого из них, визуализации режимов работы комплекса. Протяженность сети может быть от 1200 м до 100 км в зависимости от физической среды передачи данных и применения повторителей.

Верхний уровень (административный) предназначен для связи с системой управления производством.

К промышленным сетям предъявляют следующие требования:

- выполнение разнообразных функций по передаче данных, включая пере-

сылку файлов, поддержку терминалов, обмен с внешними запоминающими уст-

ройствами, обработку сообщений, доступ к файлам и базам данных, передачу речевых сообщений;

- подключение большого набора стандартных и специальных устройств, в

том числе оборудования контроля и управления и др.;

34

Рис. 3. Фрагмент функциональной схемы автоматизации парового котла (начало)

35

Рис. 4. Фрагмент функциональной схемы автоматизации парового котла (окончание)

36

- подключение современных и перспективных, а также ранее разработа-

нных устройств с различными программными средствами, архитектурой, прин-

ципами работы;

33

- доставка с высокой достоверностью информации адресату;

- обеспечение непосредственной взаимосвязи между подключенными устройствами без промежуточного накопления и хранения информации;

- простота монтажа, модификации и расширения сети;

- подключение новых устройств и отключение прежних без нарушения работы сети длительностью более 1 с.

При проектировании распределенных АСУ ТП с применением промыш-

ленных сетей могут возникать следующие проблемы:

- требуемая длина отводов от общей шины (например, для сетей на осно-

ве интерфейса RS-485) превышает допустимую;

-предельно допустимая длина линии связи меньше необходимой;

-необходимое количество подключенных к сети устройств превышает допустимое по спецификации на используемое оборудование;

-к сети необходимо подключить устройство, не имеющее соответствую-

щего порта (например, вольтметр с портом RS-232 к сети на основе интерфейса

RS-485 или Ethernet;

- необходимо объединить несколько различных сетей с различными про-

токолами в единую сеть (например, когда требуется объединить Ethernet c CAN

иModbus RTU);

-не удается ослабить влияние помех до допустимого уровня, используя медный кабель;

-фрагмент сети установлен на подвижном объекте.

Эти и аналогичные проблемы решаются с помощью вспомогательных се-

тевых устройств: повторителей и преобразователей интерфейса, концентрато-

ров, коммутаторов, мостов, маршрутизаторов, шлюзов.

При описании структуры информационных сетей конкретного АСУ ТП,

помимо используемых интерфейсов и протоколов необходимо указывать адре-

37

сацию устройств и скорость передачи информации. Следует приводить ориен-

тировочные длины сегментов сети и мест их прокладки для обоснования при-

менения вспомогательных устройств.

5. Информационное обеспечение (ИО)

ИО АСУ ТП – совокупность документов и данных, содержащих:

- перечень и характеристики переменных, которые отображают фактиче-

ское состояние технологического объекта управления и АСУТП;

-описание правил классификации и кодирования информации и ее групп;

-описание массивов входной и выходной информации;

-формы видеокадров, которые используются в системе;

-математическое обеспечение (МО) – совокупность методов, моделей и алгоритмов, используемых в системе;

-программное обеспечение АСУТП – совокупность программ и эксплуа-

тационной программной документации, необходимых для реализации АСУТП при использовании ТО системы. Программное обеспечение подразделяется на общее, или базовое программное обеспечение (ОПО), и, специальное про-

граммное обеспечение (СПО).

Помимо перечисленных, проект может содержать лингвистическое, мет-

рологическое, эргономическое и правовое обеспечение, но эти документы от-

носятся к сопроводительным и в учебном проекте отсутствуют.

5.1. Перечень входных/выходных сигналов и данных

Исходные данные для составления перечня входных-выходных сигналов берутся из технологической части проекта. Все ссылки на позиции конкретных исполнительных органов, датчиков, модулей должны соответствовать обозна-

чениям в спецификации данного проекта.

Входные аналоговые сигналы с датчиков и исполнительных механизмов поступают на вход ПЛК. В этой части проекта указывается предполагаемая пе-

риодичность измерения аналоговых сигналов, которая определяется парамет-

рами сигнальных модулей, выбранных по проекту. Так как приведенные в этом

38

разделе данные будут использованы при составлении алгоритмов, рекоменду-

ется, помимо общих данных по входам, указывать абсолютную и символьную адресацию для выбранного в ТО ПЛК. Пример заполнения данных о входных сигналах приведен в табл. 8 и 9.

Таблица 8

Перечень аналоговых сигналов

Таблица 9

Перечень бинарных сигналов

39

Под входными данными понимаются данные, получаемые по интерфей-

сам последовательных каналов связи и формирующим внутренние переменные ПЛК. Например, по интерфейсу MPI с панели оператора MP177-6 на ПЛК Siemens формируются входные данные указанные в табл. 10.

Под выходными данными понимаются данные формируемые в контролле-

ре для работы и индикации текущего состояния программы. В примере передача осуществляется по интерфейсу связи MPI с ПЛК Siemens на панель оператора

MP177-6 (аварийные сигналы, обработанные значения аналоговых величин).

40