Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Программируемые логические контроллеры. Учебное пособие
.pdf
1.9. Прикладное программное обеспечение ПТК
Частью ПТК является его прикладное программное
обеспечение (ПО), которое подразделяется на следующие части:
- ПО контроллеров: непроцедурные технологические языки
реализации логических последовательностей операций;
конфигуратор и библиотека программных модулей (модули
математических функции, первичной обработки информации,
регулирования). Конкретными особенностями ПО являются свойства
и простота использования технологических языков; наличие в
библиотеке модулей современных совершенных алгоритмов
(advance control) типа самонастройки регуляторов, адаптации
параметров управления, экспертной системы диагностирования;
наименования языков высокого уровня, на которых следует
составлять пользовательские программы, реализуемые в
контроллерах;
- ПО пультов операторов (SCADA-программы). Отличия
конкретных SCADA-программ: мощность графического редактора и
используемой библиотеки графических объектов для проектирования дисплейных кадров; особенности реализации текущих и
исторических трендов измеряемых величин; параметры
используемой СУБД; особенности обработки измерительной
информации на пульте оператора и включения в его работу
различных пользовательских программ;
- включаемые в ПТК по желанию пользователей пакеты
прикладных программ как общего назначения (статистическая
обработка информации, многосвязное регулирование, экспертная
система поддержки принятия управленческих решений и т.п.), так и
объектного (рациональное, я иногда оптимальное управление
типовыми агрегатами в отдельных отраслях промышленности); их
наличие, перечень и свойства отличают один ПТК от другого;
- прилагаемые к ПТК программы САПР, позволяющие
автоматизировать разработку документации к системе, составление
блок-схем реализуемых в системе алгоритмов, схем расположения и
взаимосвязей аппаратуры ПТК и т.д.
Полнота, простота, удобство использования имеющихся
инструментов создания прикладного ПО, возможность их
применения технологическим персоналом, не являющимся
-11-
программистами; наличие в прилагаемых программах совершенных
алгоритмов управления и разнообразных пакетов обработки
информации - все это определяет важнейшие показатели
проектирования и эксплуатации системы автоматизации: время
разработки системы и необходимую квалификацию разработчиков,
эффективность эксплуатации системы и комфортность работы с ней
операторов и обслуживающего персонала, возможности и легкость
расширения и модернизации системы.
1.10. Организационно-экономические факторы внедрения ПТК
Экономические и организационные показатели заказа,
внедрения, сопровождения ПТК можно подразделить на следующие
группы:
- стоимость ПТК и его отдельных компонентов
(конструктивов); одним из важнейших показателей является сопос-
тавительная стоимость ПТК, но она в большинстве случаев не
фиксирована: продавцы меняют стоимость в зависимости от
конкурентных условий, объема заказа, своей политики на данном
секторе рынка; ввиду этого целесообразно знать хотя бы одну
ориентировочную косвенную характеристику стоимости ПТК
(примерные цены контроля одного аналогового и одного
дискретного сигналов), но относиться к ней при сопоставлении ПТК
следует достаточно осторожно;
- накопленный опыт реализации данного ПТК в
промышленности, который определяется общим числом внедрений,
отдельно числом внедрений в СНГ, наконец, числом внедрений на
агрегатах, аналогичных автоматизируемому объекту;
- особенности работы продавца ПТК по его внедрению и
сопровождению на предприятии заказчика: сроки поставки и
внедрения; формы оплаты; наличие в СНГ технических и ремонтных
центров по сопровождению системы: гарантийные обязательства:
варианты обучения персонала заказчика; наличие и полнота
документации на русском языке (для иностранных поставщиков
ПТК).
Все названные показатели, как ясно уже из их наименования,
представляют существенный интерес для любых потенциальных
пользователей ПТК, независимо от свойств объекта и требований к
-12-
системе автоматизации, и поэтому не нуждаются в специальных
комментариях.
1.11. Особенности выбора ПТК для конкретного объекта
Для каждого заказчика среди многообразия различий и
особенностей отдельных ПТК (и даже разных модификаций
аппаратуры одного ПТК) можно выделить разные по важности
параметры, которые определяются свойствами автоматизируемого
объекта, требованиями к его автоматизации, ограничениями,
налагаемыми другими взаимодействующими с данной системой
средствами, финансовыми возможностями предприятия и т.д. Задача
выбора рационального комплекса достаточно сложна, поскольку, с
одной стороны, заказчик хочет добиться наилучших показателей не
по одному, а по ряду критериев:
техническим параметрам, надежности, мощности ПО, удобству
работы, стоимости, простоте внедрения, сопровождения и ремонтов
и т.п.; с другой стороны, гибкая политика фирм-продавцов допускает
значительные колебания цены на продукцию и услуги в зависимости
от форм и условий закупки. Кроме того, важно при
многочисленности предложений не пропустить при сопоставительном анализе те фирмы и ту их продукцию, которые могут
представить наибольший интерес для данного конкретного заказа;
наконец, надо учитывать и то, что рынок средств автоматизации
очень подвижен и динамичен: продукция быстро стареет, часто
появляются новые фирмы и новые типы средств, рынок требует
непрерывного обновления и уточнения информации. Все эти факторы обусловливают определенную целесообразную процедуру
выбора рационального ПТК. Рассмотрим поэтапно содержание такой
процедуры.
1. На основе изучения автоматизируемого объекта, условий его
работы и задач, поставленных перед системой автоматизации,
составляются технические требования на ПТК.
2. Проводится предварительное ознакомление с текущим
состоянием рынка ПТК на базе изучения уже рассмотренных здесь
свойств, характеристик, параметров отдельных ПТК, имеющихся на
рынке, в целях выделения пяти - восьми фирм, продукция которых
-13-
наилучшим образом могла бы подойти для решения поставленной
задачи.
3. Оформляются приглашения выделенным фирмам для
участия в тендере (конкурсе) по заказу ПТК, и проводится рассылка
им технических требований на ПТК.
4. После получения от фирм технико-коммерческих
предложений наступает наиболее ответственная и трудоемкая часть
работы: анализ поступивших предложений, их сопоставление и
необходимая корректировка, проводимая совместно с каждой
отдельной фирмой участвующей в тендере, для правильного и
однотипного учета ими всех пунктов технических требований и
получения полностью сравнимых по всем пунктам техникокоммерческих предложений.
5. Определяется и обосновывается совокупность критериев, по
которым должны сопоставляться полученные предложения фирм и
проводиться ранжировка критериев.
6. В полученных технико-коммерческих предложениях
выделяются характеристики, соответствующие выбранным на
предыдущем этапе критериям, составляются сводные документы,
позволяющие экспертам сопоставить представленные на тендер
ПТК.
7. Отбираются высококвалифицированные специалисты в
области решаемой задачи, и из них формируется группа экспертов,
которая должна на бак рассмотрения сводных документов провести
обоснованный сопоставительный анализ представленных предложений по каждому из заданных критериев.
8. Проводится заседание группы экспертов: изучение ими
сводных документов и оценивание каждым экспертом каждого
предложения по каждому заданному критерию.
9. Полученная математически формализованная задача
многокритериального выбора решается на ЭВМ; результат обобщенная по всем критериям ранжировка всех представленных
предложений.
10. Группа экспертов утверждает полученный результат и
передает его на рассмотрение руководству предприятия для
принятия решения о заказе ПТК фирмы, предложившей наилучший
вариант (победившей в тендере) [8].
-14-
2. ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ЭЛНА
ПТК ЭЛНА предназначен для создания АСУ различной
сложности: от одноуровневых локальных систем автоматизации
технологического оборудования до иерархических распределенных
АСУТП цехового уровня.
В основу построения комплекса положен магистральномодульный принцип, позволяющий проектным путем с
минимальными затратами создавать АСУТП для конкретных
объектов и в перспективе легко наращивать их объем и мощность.
Возможна интеграция с существующими системами.
Основные функции систем на базе ПТК ЭЛНА: индикация,
сигнализация и регистрация значений технологических параметров,
логическое управление и регулирование, анализ критических и
аварийных ситуаций, связь с системой верхнего уровня,
оптимизация технологических режимов.
ПТК ЭЛНА характеризуется:
• открытой сетевой архитектурой с использованием
международных стандартов;
• современным графическим интерфейсом оператора-
технолога с системой управления;
• отечественным производством законченных изделий
с применением импортной элементной базы
индустриального исполнения;
• проектной компоновкой, инжинирингом и
изготовлением СЛТ и СУТ для конкретных применений.
Структура ПТК
На нижнем уровне АСУТП для связи с объектом используются
микропроцессорные контроллеры, объединенные в локальную
промышленную сеть.
Контроллеры предназначены для работы в необслуживаемых
помещениях и выполнены в пылезащитном корпусе. Исполнение
IP54. Температура окружающей среды –25…+60 °С. Имеется
широкий спектр модулей связи с объектом, позволяющих
организовать ввод аналоговых и дискретных сигналов, сигналов с
-15-
термопар и термосопротивлений, а также числоимпульсных
сигналов. С контроллерами могут работать любые отечественные и
зарубежные датчики, имеющие стандартный токовый или частотный
выход, а также последовательный кодовый выход. Набор модулей в
составе контроллера может изменяться в зависимости от требований
объекта.
ЭВМ верхнего уровня является основным информационновычислительным ресурсом и обеспечивает организацию
взаимодействия АСУТП с оперативно-технологическим персоналом
объекта управления ив РМВ. Система комплектуется программнотехническими средствами для выхода в региональную сеть и для
связи с верхним уровнем. Предусмотрена стыковка с цифровым реле
системы Р3 и А различных типов (БМР3, АВВ, Шнайдер-Электрик).
Поставляемые технические и программные средства:
• программируемый логический контроллер;
• СЛТ и СУТ;
• концентраторы данных на базе промышленных
ПЭВМ;
• рабочие станции технологических подсистем;
• пульты диспетчерского управления на базе
промышленных ПЭВМ;
• комплекс программных средств сбора данных и
диспетчерского управления, содержащий набор
инструментальных и исполнительных функций
(графическая SCADA система) для диспетчерских станций;
• система прикладного технологического
программирования, содержащая набор инструментальных
средств разработки технологических программ и
исполнительную ОС РВ для ПЛК;
• программные средства поддержки
функционирования промконтролеров и концентраторов в
сетевой среде с архитектурой клиент-сервер;
• библиотека стандартных математических функций,
функций дискретного и аналогового управления и П, ПИ,
ПИД регулирования.
-16-
Основные достоинства ПТК
• высокая реактивность за счет реализации
распределенной структуры с децентрализацией функций
контроля и управления сети;
• высокие значения показателей безотказности за
счет использования высоконадежных элементов,
организации информационного, технического и
функционального резервирования, удаленной диагностики
в сочетании с реконфигурацией;
• экономичность системы за счет оптимального
подбора модулей УСО, сокращения кабельных соединений
и монтажа при использовании ЛВС и приближении
контроллеров к объектам управления;
• высокая достоверность за счет стандартных
сетевых протоколов (Ethernet, Modbus Profibus);
• расширение системы и использование других
типов ВТ за счет применения унифицированных блоков и
ПО, стандартных интерфейсов [2].
3. СЕМЕЙСТВО КОНТРОЛЛЕРОВ ЭЛПК ФИРМЫ «ЭЛНА»
Семейство программируемых контроллеров ЭЛПК-03,
представляет собой многоцелевой проектно - компонуемый
комплекс программно-технических средств, обеспечивающих
решение различных задач автоматического управления
технологическими объектами и процессами в составе АСУ. ЭЛПК –
проектно-компонуемый контроллер производства фирмы «ЭЛНА»
предназначен для реализации технологических алгоритмов сбора,
измерения, контроля, управления и автоматического регулирования
в качестве нижнего уровня АСУТП в газодобывающей,
газоперерабатывающей, энергетической и других отраслях
промышленности. Состав программно-технических средств
контроллера ЭЛПК-03 позволяет создавать как простые
-17-
(одноуровневые), так и сложные (многоуровневые) системы
автоматизированного управления. Все составные части контроллера
являются функционально и конструктивно законченными изделиями, из которых потребитель методом проектной компоновки
может выбирать необходимый аппаратный состав для решения
конкретной задачи управления без проведения дополнительных
опытно-конструкторских работ и с возможностью быстрой
перестройки и гибкого наращивания контроллера в случае
изменения параметров объекта управления или расширения выполняемых функций автоматизации. Наличие стандартных каналов
передачи информации в контроллере обеспечивает возможность
интегрирования нескольких контроллеров по горизонтали и связь с
верхним уровнем АСУТП. Контроллер можно применять для
автоматизации нестационарных ТП и решения сложных задач
управления с безударным включением и отключением различных
агрегатов, с автоматической адаптацией системы регулирования к
изменяющейся динамике ТП. Конструктивное исполнение
контроллера, выполненное с широким применением серийно
выпускаемых элементов и конструктивов, позволяет легко
встраивать контроллер в конструктивы заказчика. Контроллер
ЭЛПК-03 обеспечивает рабочий диапазон температур от -25 до +60
°С (при отсутствии конденсата). По степени
пылебрызгозащищенности контроллер соответствует требованиям:
• без защитного кожуха группе 1Р20 по ГОСТ 14254-80;
• в защитном кожухе группе. IP 54 до ГОСТ 14254-80. По
устойчивости и прочности к механическим воздействием
исполнению FI по ГОСТ 12997-84.
В контроллере осуществлены три уровня управления: нижний,
средний и верхний.
Нижний уровень реализован на однокристальном 8-битном МП
с RISC архитектурой, обеспечивает управление модулем УСО и
отвечает за сбор данных с объекта с одновременной
полномасштабной диагностикой работоспособности модуля УСО, а
также может выполнять отдельные задачи управления и
регулирования.
Средний уровень реализован на 8-битном процессоре,
совместимом по командам с 8051. На него возложены задачи по
-18-
вводу данных в верхний уровень с модулей УСО и вывода данных
управления в модули УСО с предварительной обработкой
информации и обработкой данных диагностики нижнего уровня.
Средний уровень является самодостаточным для решения большого
круга задач по автоматизации объектов, так как включает в себя
возможности логической обработки данных.
Верхний уровень реализован на БИС типа SOC (System on chip),
совместимой с PC4S6, и, по сути, является центральным
процессором контроллера, решающим задачи, связанные со сложной
обработкой данных, а также коммуникационные задачи.
Связь между этими уровнями реализована на базе технологии
перепрограммируемых (без демонтажа) логических схем высокой
степени интеграции. Такая технология позволяет повысить
надежность связи как при изготовлении, так и при эксплуатации
контроллера.
Состав контроллера ЭЛПК-03
Центральный процессор ALAN 400, совместимый с PC 486 (8
Мбайт ОЗУ, 2 Мбайта флэш диск, ДОС 6.22, KS 232 - три канала,
часы РВ, 2- направленный параллельный порт, порт Ethernet,
видеоконтроллер).
Процессор ввода-вывода DS 5002A3, совместимый с о05/
(память программ 64 Кбайт, память данных 64 Кбайт, два
гальванически изолированных канала, RS-232, часы РВ).
Дискретные входы:
24 В/ 3 мА - до 256 каналов (с мультиплексированием-до 740);
5...20В/ЗмА-до128каналов.
Дискретные выходы с защитой:
40 В / 2 А – до 256 каналов;
220 В / 0,7 А - до 12 каналов;
220 В / 2А-до 128 каналов.
Аналоговые входы:
разрешение - 16 разрядов, точность преобразования ±0,05%,
0..20 мА – до 128 каналов, 0...±10 В - до 128 каналов.
Аналоговые выходы:
Разрешение - 16 разрядов,
0...5 мА - до 128 каналов, 4...20 мА - до 128 каналов, О...+5 В—
до 128 каналов.
-19-
Общие характеристики контроллера ЭЛПК-03
Питание
Питание контроллера осуществляется постоянным
напряжением 12 или 24 В. Возможно подключение резервного
питания напряжением 12 или 24 В. Потребляемая мощность не более
15 Вт.
Условия эксплуатации
Диапазон рабочих температур от -20 до + 60 °С. Относительная
влажность воздуха от 40 до 95 % при температуре 30°С. Вибрации
частотой до 25 Гц с амплитудой S 0,1 мм.
Конструктивное исполнение
Конструкция контроллера позволяет встраивать его в
монтажные боксы или шкафы. Имеются три модификации
контроллера ЭЛПК: на 4, 8 и 16 модулей УСО (см. таблицу 1).
Таблица 1
Максимальное число входов
Тип
контроллера
ЭЛПК-4 220x130x90
ЭЛПК-8 345x130x90
ЭЛПК-16 345x260x90
Габаритные
размеры, мм
мультиплек-
сирования
Дискретных
Без
мультиплек-
сированием
64 185 32
128 370 64
256 740 128
С
Аналоговых
Контроллер ЭЛПК-03 состоит из следующих функциональных
модулей.
1. Базовая плата МБП-03, которая предназначена для
размещения на ней модуля процессора и функциональных модулей
(УСО), а также вторичных преобразователей питания. Базовая плата
имеет несколько модификаций по числу устанавливаемых модулей
УСО и в зависимости от условий эксплуатации.
2. Модуль центрального процессора (HOST) МЦПР, со
встроенным ETHERNET в конструктиве PC 104 производителей
других фирм.
3. Модуль ввода дискретный МПЦ-03, который обеспечивает
прием и регистрацию дискретных сигналов постоянного и
переменного токов.
-20-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]