330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 1СУ_СтендомКамерой

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ

Разработчикам было необходимо вы

Горизонтальное перемещение крана

В настоящее время в рамках феде

полнить ряд требований, предъявляе

в продольном направлении осуществ

ральной целевой программы «Ядерные

мых к системе:

ляется путём перемещения моста по

энерготехнологии нового

поколения»

● устранение оператора от работы в ка

рельсовому пути, а в поперечном нап

реализуется проект создания производ

мере (от работы в условиях, опасных

равлении – путём перемещения тележ

ства виброуплотнённого МОКС топли

для здоровья);

ки по рельсам моста. Вертикальное пе

ва для реактора БН 800, который стро

● создание условий для обеспечения

ремещение

обеспечивает

механизм

ится на Белоярской АЭС, а также для

удобства работы оператора и высо

подъёма.

гибридной зоны уже действующего на

кой степени безопасности работы

той же АЭС реактора БН 600. Проект

эксплуатирующего персонала;

АРХИТЕКТУРА СИСТЕМЫ

предусматривает строительство комп

● достижение точности позициониро

Система имеет трёхуровневую архи

лекса для МОКС топлива на Горно хи

вания крана при перемещениях в го

тектуру.

мическом комбинате

мощностью

ризонтальной плоскости 5 мм;

Нижний уровень включает датчики

14 тонн в год. Технология производства

● обеспечение простоты эксплуатации

положения исполнительных механиз

гранулята МОКС топлива является сег

и технического обслуживания;

мов, устройства управления исполни

ментом замкнутого ядерного топливно

● унификация и стандартизация при

тельными механизмами и обеспечивает:

го цикла и позволяет использовать плу

меняемых программных и техничес

● преобразование контролируемых по

тоний для генерации электроэнергии.

ких средств.

ложений исполнительных механиз

ОАО «СвердНИИхиммаш» как гене

После ввода в эксплуатацию систе

мов в электрические сигналы;

ральный проектировщик занималось

мы должен быть выполнен анализ её

● преобразование управляющих элект

разработкой основной части комплек

технических возможностей и характе

рических

сигналов в механические

сов

технологического оборудования

ристик для формирования требований

перемещения исполнительных меха

для

производства

МОКС топлива.

к автоматизированной системе управ

низмов.

В рамках проведения опытно конструк

ления штатными камерами, которые

Средний уровень содержит устрой

торских работ в этом направлении спе

будут использоваться для производства

ства, обеспечивающие взаимодействие

циалистам ООО «НПП «АИС» была

МОКС топлива.

с соседними (в основном, с нижним)

поставлена задача разработки системы

уровнями системы и реализующие сле

управления опытным универсальным

ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ

дующие функции:

стендом камерой,

предназначенным

Кран мостовой расположен в техноло

● сбор и обработку сигналов с датчи

для контроля и управления в реальном

гической камере. Он состоит из таких уз

ков положения;

масштабе времени мостовым трёхпози

лов, как мост и тележка, и имеет меха

● формирование управляющих сигна

ционным краном. Кран должен осуще

низмы продольного, поперечного и вер

лов на устройства управления испол

ствлять точное позиционирование при

тикального перемещения. В камере

нительными механизмами;

транспортировке контейнеров и монта

смонтирована платформа с рельсовыми

● автоматическую диагностику;

же/демонтаже оборудования внутри

путями, по которым перемещается мост.

● обмен информацией с верхним уров

технологической камеры, которая бу

На мосту располагаются рельсы, по ко

нем системы.

дет использоваться для отработки ос

торым перемещается тележка, оборудо

Верхний уровень состоит из уст

64

новных технологических

процессов

ванная механизмом для подъёма контей

ройств, предоставляющих

интерфейс

производства МОКС топлива.

неров и технологического оборудования.

работы с оператором, и обеспечивает:

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 1/2011

Р А З Р А Б О Т К И /А Т О М Н А Я Э Н Е Р Г Е Т И К А

теры PPC 177T показали себя надёж

ными и удобными в работе устройства

ми с широкой функциональностью.

Для управления

исполнительны

ми механизмами применены частот

ные преобразователи SEW eurodrive

MOVIDRIVE MDX61B, реверсивный

пускатель ПМ12 010651 и блок управ

ления электромагнитным тормозом

привода

подъёма,

встроенный в

клеммную коробку двигателя. Эти уст

ройства обеспечивают преобразование

команд ПЛК в управляющие сигналы

для исполнительных механизмов.

Для стабилизации и поддержания

электропитания

системы в течение

расчётного времени при пропадании

сетевого

напряжения

используется

ИБП SUA1500RMI2U компании APC.

Питание оборудования системы посто

янным напряжением с номиналом 24 В

производится от БП Traco Power TIS

75 124.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

СИСТЕМЫ

Программное обеспечение (ПО) сис

темы составляют программные сред

ства обработки, хранения, передачи и

отображения информации. Функцио

Рис. 3. Шкаф с установленным

нально оно делится на три части:

оборудованием

Рис. 4. Пульт оператора

● ПО верхнего уровня (пульта операто

ра);

определения

исходного положения

управления исполнительными меха

● ПО среднего уровня (ПЛК);

(нуль позиции) приводов движения

низмами) объединены в локальную

● ПО нижнего уровня (частотного пре

моста и тележки, а также для предава

вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet.

образователя – ЧП).

рийного ограничения движения сверху

В ЛВС используется сетевой коммута

ПО каждого уровня, в свою очередь,

привода подъёма/опускания крюковой

тор Moxa EDS 208.

подразделяются на общее и специаль

подвески крана применены бескон

Пульты оператора обеспечивают воз

ное. Состав общего и специального ПО

тактные индуктивные выключатели

можность управления системой путём

пульта оператора, ПЛК и ЧП приведён

ЗАО «Сенсор» типа ВБИ. Увеличение

задания оператором команд, а также

в табл. 1.

точности перемещения приводов дви

производят отображение контролируе

Системное ПО TeNIX 5 поставляется

жения моста и тележки в заданную ко

мой информации:

ЗАО «Промконтроллер»; оно является

ординату достигается с помощью пре

● текущего состояния компонентов

средой выполнения прикладной про

образователей

угловых перемещений

системы;

граммы пользователя и обеспечивает

SEW eurodrive типа EH1S (на рис. 1

● ошибок и блокировок при выполне

доступ ко всем ресурсам ПЛК. Систем

обозначены «Э»).

нии операций;

ное ПО TeNIX 5 включает в свой со

ПЛК обеспечивает сбор, преобразо

● состояния выполнения команд опе

став:

вание, первичную обработку и переда

ратора.

● ядро многозадачной

операционной

чу информации на пульты оператора, а

В качестве пультов оператора ис

системы Linux;

также формирование команд на уст

пользуются панельные промышлен

● драйверы обеспечения работы ядра с

ройства управления исполнительными

ные компьютеры PPC 177T компании

аппаратурой ПЛК;

механизмами. ПЛК представлен про

Advantech. Эти компьютеры построены

● драйверы подсистемы ввода вывода,

цессорным модулем P06R 08 BASE

на базе процессора Intel Core 2 Duo с

взаимодействующие со встроенным

DIO (ЗАО ПК «Промконтроллер»). За

частотой 1,8 ГГц, имеют 17 дюймовый

ПО модулей ввода вывода;

согласование сигналов отвечают УСО,

цветной монитор с резистивной сен

● файловую систему;

в качестве которых выбраны модуль

сорной панелью и память DDR2 объё

● ПО, обеспечивающее пользователь

клеммных соединений TCC16L, а так

мом 1 Гбайт. Для подключения к ЛВС

ский функционал ПЛК (включая ре

же умощнители дискретных сигналов

используется один из двух имеющихся

зервирование,

диагностику, под

TCB08RT и TCB08L.

у них гигабитных портов Ethernet. Сте

держку Modbus и т.д.).

66

Основные

компоненты системы

пень защиты по передней панели –

Управляющая программа ПЛК раз

(пульт оператора, ПЛК и устройства

IP65. За время эксплуатации компью

работана специалистами ООО «НПП

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 1/2011

Р А З Р А Б О Т К И /А Т О М Н А Я Э Н Е Р Г Е Т И К А

«АИС» и предназначена для управле

Состав общего и специального ПО

Таблица 1

ния работой ПЛК,

производящего

непрерывный сбор и обработку дан

ВИД ПО

ПО ПУЛЬТА ОПЕРАТОРА

ПО ПЛК

ПО ЧП

● Операционная система Windows

ных, поступающих от УСО, и передачу

7 Professional

Среда выполнения

● IPOSplus

информации по локальной сети на

● SCADA система GENESIS32

прикладной программы

Общее

● Встроенный регулятор

пульт оператора. Программа выполня

(ICONICS)

пользователя –

синхронного режима

● Драйверы системных устройств

системное ПО TeNIX 5

ет следующие функции:

● Tecon ОРС сервер

● сбор, обработку и передачу на пульт

Специальное

Управляющая программа пульта

Управляющая программа

Файл конфигурации

оператора информации о положении

оператора

ПЛК

параметров ЧП

промышленной

автоматизации. Спе

приводов моста используется встроен

исполнительных механизмов, состоя

нии ЧП и технических средств ПЛК,

циалистами ООО «НПП «АИС» c по

ный регулятор синхронного режима –

результатах выполнения операций;

мощью SCADA системы GENESIS32

это специальная программа, использу

● приём значений уставок и команд с

(ICONICS) разработана управляющая

ющая для работы инкрементные сиг

пульта оператора;

программа пульта оператора, которая

налы от ведущего устройства (сигналы

● выполнение команд, поступающих с

реализует интерфейс пульта оператора

инкрементного датчика). Данная про

пульта оператора;

и выполняет следующие функции:

грамма позволяет управлять нескольки

● диагностику технических средств

● приём информации, поступающей

ми приводами в синхронном режиме.

ПЛК;

от ПЛК;

ПО ЧП настраивается в процессе

● автоматическое управление функци

● отображение текущих и заданных

ввода ЧП в эксплуатацию с последую

онированием программных и техни

значений координат;

щей подстройкой параметров. Управ

ческих средств ПЛК.

● отображение

состояния

датчиков,

ление работой приводов осуществляет

Tecon OPC сервер (далее OPC сер

мнемосхемы

текущего

положения

ся записью значений параметров и со

вер) является универсальным сред

крана;

ответствующего

слова управления в

ством доступа к данным ПЛК со сторо

● отображение

работоспособности

ЧП из управляющей программы ПЛК

ны SCADA системы. OPC сервер по

программно технического комплек

по протоколу Modbus TCP.

лучает данные из ПЛК по сконфигури

са системы;

рованному каналу связи. В процессе

● приём и обработка управляющих ко

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

работы OPC сервера ведётся журнал

манд;

СИСТЕМЫ

событий с регистрацией времени под

● организация, просмотр и ведение баз

Перемещение как моста, так и тележ

ключения и отключения, нарушений

данных;

ки крана осуществляется путём задания

качества передачи данных. Реализова

● формирование и выдача текстовых и

приводу соответствующей координаты

на процедура автоматического восста

звуковых сообщений оператору;

и сигнала, разрешающего перемеще

новления сетевого соединения.

● защита

от несанкционированного

ние. Привод автоматически отрабаты

OPC сервер обеспечивает выполне

доступа, разграничение полномочий

вает заданное перемещение и останав

ние следующих функций:

пользователей.

ливается в заданной координате. Гори

● подключение (создание простран

ЧП имеют стандартно встроенное

зонтальные перемещения крана выпол

ства имён) для одного или более

ПО IPOSplus – это система автомати

няются тремя частотно регулируемыми

ПЛК;

ческого позиционирования и управле

приводами, каждый из которых состоит

● доступ к пространству переменных

ния циклом работы приводов. Основ

из мотор редуктора и частотного преоб

ПЛК;

ные возможности IPOSplus:

разователя. Перемещение моста крана

● восстановление соединения в случае

● высокоэффективное позициониро

осуществляется двумя приводами, ра

разрыва связи с ПЛК;

вание привода при наличии обрат

ботающими в режиме синхронизации.

● автоматический запуск сервера при

ной связи (датчика);

Перемещение тележки осуществляется

запуске SCADA системы и загрузка

● различные способы обмена данными

с помощью третьего привода. Точность

рабочей конфигурации;

(системная шина S Bus, RS 485, се

останова обеспечивается встроенной в

● мониторинг значений переменных

тевые интерфейсные модули);

ЧП системой позиционирования и ав

ПЛК, а также запись переменных че

● обработка цифровых и аналоговых

томатического управления циклом ра

рез интерфейс пользователя OPC

входных/выходных сигналов;

боты IPOSplus, а также наличием инк

сервера;

● выбор скорости и темпа позициони

рементных датчиков обратной связи на

● ведение журнала работы, в котором

рования;

мотор редукторах. Синхронность рабо

фиксируются основные события и

● обработка сигналов датчика абсо

ты двух мотор редукторов перемещения

нештатные ситуации;

лютного отсчёта;

моста обеспечивается встроенным регу

● сохранение и загрузка конфигурации

● считывание и запись всех парамет

лятором синхронного режима (из ПО

OPC сервера.

ров преобразователя через команды

ЧП), который постоянно сравнивает уг

SCADA система является комплек

обмена данными;

ловое положение роторов ведущего и

сом приложений для

операционных

● изменение параметров во время пе

ведомого двигателей. Аварийное огра

систем Microsoft Windows, построен

ремещения (конечное положение,

ничение перемещений моста и тележки

ных в соответствии со спецификацией

скорость и темп позиционирования,

крана осуществляется с помощью пе

OPC, и предназначена для создания

вращающий момент).

реключателей конечных XCK.

программного обеспечения сбора дан

Перемещение моста крана осуществ

Вертикальное

перемещение крана

68

ных и оперативного

диспетчерского

ляется двумя частотно регулируемыми

вверх или вниз осуществляется при на

управления верхнего

уровня систем

приводами. Для синхронизации работы

жатии и удерживании оператором со

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 1/2011

Р А З Р А Б О Т К И /А Т О М Н А Я Э Н Е Р Г Е Т И К А

ответствующей кнопки управления,

при отпускании кнопки движение

прекращается. Обеспечение точности

вертикального перемещения системой

не контролируется и полностью возла

гается на оператора. Ограничение

подъёма осуществляется с помощью

индуктивного датчика ВБИ, аварийное

ограничение подъёма – с помощью пе

реключателя конечного XCK.

Перемещение крана осуществляется

по команде оператора, передаваемой

интерфейсом управляющей програм

мы пульта оператора. Команда опера

тора посредством ОРС сервера посту

пает на ПЛК. ПЛК, анализируя теку

щее состояние системы, формирует ко

манды на ЧП.

Для эффективного управления кра

ном предусмотрено несколько режи

мов работы системы:

● пусковой;

● ручной;

Рис. 5. Окно управляющей программы пульта оператора в ручном режиме

● полуавтоматический;

● завершения работы.

ПУСКОВОЙ РЕЖИМ

следующим образом: ось перемещения

Права управления краном распреде

Пусковой режим предназначен для

моста крана – ось X, ось перемещения

лены по двум группам, которые за

выполнения ряда обязательных опера

тележки крана – ось Y, ось вертикаль

креплены за администратором и опе

ций перед началом работы системы

ного перемещения крюковой подвески

ратором. Оператор обладает ограни

после включения питания: включение

крана – ось Z.

ченными правами и может управлять

света по секциям, подача питания на

При успешном окончании пускового

краном только в полуавтоматическом

приводы, позиционирование крана в

режима осуществляется переход в полу

режиме, выбирая целевые координаты

нуль позицию.

автоматический режим

работы. При

перемещения крана в виде заранее

Процесс позиционирования крана в

возникновении неполадок в процессе

настроенных администратором техно

нуль позицию необходим для опреде

выполнения пускового режима опера

логических позиций. Aдминистратор

ления нулевой координаты оси пере

тор проводит диагностику неисправнос

обладает полными правами и может

мещения привода с целью обеспечения

ти и для устранения неполадок осущес

управлять краном в полуавтоматичес

возможности управления краном пос

твляет запуск системы в ручном режиме.

ком и ручном режимах, а также вы

редством задания абсолютных коорди

полнять изменение текущих настроек

нат перемещения. Условно оси переме

РУЧНОЙ РЕЖИМ

ПО.

щения

приводов крана

обозначены

Ручной

режим предоставляет ряд

функций управления:

● управление краном по осям X и Y по

Защищённые ноутбуки

отдельности путём задания необхо

Panasonic – ведущий производитель защи

димых координат вручную по каж

Panasonic теперь

щённых ноутбуков. Начиная с 1996 года

дой оси;

в программе поставок

Panasonic самостоятельно осуществляет раз

● управление подъёмом и опусканием

ПРОСОФТ

работку

и производство

ноутбуков

крюковой подвески крана по оси Z;

ПРОСОФТ и российское представитель

TOUGHBOOK на собственных заводах в Япо

● выполнение выхода в нуль позицию

ство японской компании Panasonic заключи

нии и на Тайване. Ноутбуки Panasonic широко

отдельно по каждой оси Х и Y;

ли дистрибьюторское соглашение. Заказчи

применяются для автоматизации работ в по

● включение питания приводов;

кам ПРОСОФТ теперь доступны защищён

левых и промышленных условиях по всему

● задание значений предельно допус

ные ноутбуки Panasonic TOUGHBOOK. Это

миру: в армиях и службах силовых структур,

тимых координат по осям X и Y;

семейство ноутбуков и портативных компь

предприятиях добывающего сектора, строи

● диагностику неисправностей и со

ютеров производства японской компании,

тельной отрасли, на транспорте, в машино

стояний системы при возникнове

предназначенных для эксплуатации в небла

строении, автомобильной промышленности,

нии неполадок.

гоприятных для электроники условиях: при

геологии и т.д. Компания Panasonic предлага

Окно

управляющей

программы

низких температурах, под воздействием

ет широкий модельный ряд защищённых мо

пульта оператора в ручном режиме

влаги, ударов и вибраций. Присутствие в

бильных устройств, включающий сверхпор

представлено на рис. 5.

продуктовом портфеле ПРОСОФТ ноутбуков

тативные ПК (UMPC), планшетные ноутбуки,

За диапазон перемещения моста и те

TOUGHBOOK положительно скажется на ка

а также мощные полноформатные модели.

лежки крана принимается расстояние

70

честве обработки поступающих клиентских

На все поставляемые защищённые ноутбуки

от нулевых координат по осям до пре

запросов.

действует фирменная гарантия 3 года. ●

дельно допустимых координат по соот

www.cta.ru

© СТА-ПРЕСС

СТА 1/2011

СТА 1/2011

© СТА-ПРЕСС

www.cta.ru