В сети Profibus и EthernetконтроллерыS7-400 подключаются с помощью коммуникационных процессоров cp 443-5, cp 443-1 и cp 443-1it.

PPI интерфейс встроен в коммуникационные процессоры CP 440, CP 441-1, CP 441-2 (RS-232, RS-485, токовая петля). Этот интерфейс позволяет подключать контроллеры серий S7, S5, контроллеры других фирм-производителей, принтеры, модемы.

Коммуникационный процессор CP 440 обеспечивает скорость передачи данных до 115.2 Кбод при протяженности линии связи до 1.2 км (RS-485).

Коммуникационный процессор CP 441-1 обеспечивает скорость передачи данных до 38.4 Кбод при протяженности линии связи до 1200 метров (RS-485), до 1000 метров (19,2 Кбод - токовая петля).

Коммуникационный процессор CP 441-2 предоставляет два PPI интерфейса и позволяет увеличить скорость передачи до 76.8 Кбод (RS-232/485).

Обобщенная архитектура контроллеров семейств Simatic S7–200/300/400 и S5 приведена на рис. 2.9.8.

Рис. 2.9.8. Обобщенная архитектура контроллеровSimatic S5 и S7.

Резервирование.

На базе процессоров 414-4H и 417-4H можно построить резервированные системы повышенной надежности S7-400H и S7-400F/FH.

Контроллеры S7-400F/FH выпускаются в двух модификациях:

• S7-400F - отказоустойчивая система, в которой возникновение отказов приводит к переводу технологического оборудования в безопасное состояние и остановке производственного процесса;

• S7-400FH - отказоустойчивая резервированная система, в которой возникновение отказов приводит к переводу функций управления с отказавшего на резервный контроллер без остановки производственного процесса.

Конфигурация на основе контроллера S7-400FH с полным резервированием всех компонентов включает в свой состав:

• 2 центральных процессора 414-4H или 417-4H;

• 2 линии Profibus-DP;

• 2 станции распределенного ввода/вывода ET-200 с двумя резервированными интерфейсными модулями IM 153-2 FO в каждой для подключения к оптоволоконной сети;

• модули ввода/вывода для построения отказоустойчивых систем, обеспечивающие резервирование каналов ввода/вывода.

При отказе активного центрального процессора управление передается резервному процессору, производится переключение на резервную линию Profibus-DP, управление технологическим процессом не прерывается. Отказ станции распределенного ввода/вывода ET-200 сопровождается ее остановкой и включением в работу резервной станции.

Размеры процессоров:

- CPU 412-1/2, CPU 414-2/3, CPU 416-2: 25 х 290 х 210 мм;

- CPU 414-4H, CPU 416-3, CPU 417-4/4H: 50 х 290 х 210 мм.

Диапазон рабочих температур контроллеров – от 0 до +60⁰С.

Контроллеры обладают высокой стойкостью к вибрации и ударным нагрузкам. Имеется возможность замены модулей без отключения питания.

Программное обеспечение.

Контроллеры семейства SIMATIC S7 программируются с помощью программаторов PG 720, PG 740, PG 760. В объеме поставок программаторов содержится программное обеспечение STEP 7 Micro, STEP 7, а также полный набор требуемых программных и аппаратных интерфейсов и соединительных кабелей.

Программаторы представляют собой полноценные IBM - совместимые персональные компьютеры, работающие под управлением операционной системы Windows, однако их приспособленность к суровым условиям реального производства дает им несомненное преимущество перед обычными ПК. В последних версиях программаторов используется процессор Intel Pentium.

Программатор PG 720 представляет собой программатор в формате Notebook. Удобен при проведении сервисных работ непосредственно на управляемом объекте. Благодаря наличию аккумулятора высокой емкости возможна работа в энергонезависимом режиме.

Программатор PG 740 - легкий переносной программатор, приспособленный для решения задач проектирования и программирования, для проведения пуско-наладочных работ и сервисного обслуживания систем управления.

Программатор PG 760 - многофункциональный программатор, предназначенный для использования в стационарном режиме в бюро. Позволяет решать практически все задачи автоматизации, начиная от проектирования и программирования системы управления до контроля и диагностики протекания процесса управления в центральном диспетчерском пункте.

Для разработки операторских интерфейсов систем управления, созданных на базе аппаратных средств фирмы Siemens, используется SCADA - система WinCC.

В комплект системы входят следующие опции:

• Alarm Logging - для подготовки, отображения, квитирования и архивирования сообщений;

• User Administrator - для управления доступом к ресурсам WinCC;

• Text Library - позволяет создавать библиотеку соответствий между словами для переключения языков;

• Report Designer - встроенный генератор отчетов, позволяющий создавать отчеты с текущими и архивными значениями параметров и сообщений;

• Global Scripts - позволяет делать проект динамичным в зависимости от требований;

• Tag Logging - система архивирования измерительных данных в оперативные и долговременные архивы; имеются средства для табличного и графического отображения значений в базе данных;

• Graphics Designer - редактор для рисования мнемосхем и управляемых объектов.

Все редакторы располагаются и запускаются из центрального приложения WinCC-Control Center, которое позволяет легко ориентироваться в проекте. Control Center выполняет роль менеджера всех опций WinCC и является для них связующим звеном. Каждая опция состоит из системы разработки и системы исполнения.

Количество параметров, которое WinCC-приложение может получать от внешних источников (например, от ПЛК) определяется лицензией (от 128 до 64 000).

Обмен данными с другими Windows- приложениями осуществляется при помощи механизмов DDE, OLE, OPC,ODBC/SQL. При отсутствии нужного драйвера в пакете разработчик может создать свой драйвер, используя Channel Development Kit.

Кроме наличия коммуникационных драйверов для контроллеров Simatic, WinCC поддерживает всемирно известные спецификации для обмена данными (Modbus Serial, Profibus, Ethernet и другие).

На рис.2.9.9приведена архитектура автоматизированной системы управления технологическим процессами ГП-10 Уренгойского ГКМ (АСУТП ГП-10 Уренгойского ГКМ).

Рис. 2.9.9. Архитектура АСУТП Уренгойского ГКМ.

АСУТП ГП-10 Уренгойского ГКМ предназначена для:

– автоматизированного контроля и управления в реальном масштабе времени технологическими процессами добычи и подготовки газа на УКПГ-10, а такжеобъектами подключения Таб-Яхинской площади и дожимной компрессорной станцией (ДКС);

– обеспечения бесперебойной подачи запланированных объемов товарного газа требуемого качества с наименьшими эксплуатационными затратами;

– обеспечения производственно-диспетчерской службы (ПДС)Уренгойского ГПУ необходимой информацией для решения в составеинформационно-управляющей системы (ИУС)Уренгойского ГКМ задач планирования, контроля, учета, анализа и управления производственно-хозяйственной деятельностью предприятия.

Объектом АСУТП является газовый промысел ГП-10, включающий в свой состав следующие технологически связанные промысловые объекты:

• газосборная сеть УКПГ-10;

• установка комплексной подготовки газа УКПГ-10;

• площадка переключающей арматуры и насосная метанола Таб-Яхинской площади;

• газосборная сеть Таб-Яхинской площади;

• дожимная компрессорная станция (ДКС);

• цех очистки газа (ЦОГ);

• газопровод подключения УКПГ-10 к промысловому газопроводу.

Общий объем автоматизации объектов ГП-10 - 2031 сигнал (AI -377, AO - 72, DI - 982, DO - 600).

АСУТП ГП-10 включает в себя два уровня:

- верхний уровень - уровень оперативно-производственной службы (ОПС);

- нижний уровень-уровень систем автоматического управления (САУ)

технологических установок, цехов, блоков, входящих в состав промысла.

На уровне оперативно-производственной службы ГП-10 оперативным технологическим персоналом с использованием программно-аппаратных средств АСУТПреализуются следующие функции:

• оперативное планирование работы ГП-10;

• дистанционное управление;

• представление оператору информации о состоянии объекта управления;

• защита информации от несанкционированного доступа;

диагностика программных и технических средств;

• обмен информацией с нижним уровнем;

• ведение технологической базы данных;

• формирование отчетных документов;

• обмен информацией с уровнем производственно-диспетчерской службы (ПДС) информационно-управляющей системы Уренгойского ГКМ.

Реализация функций верхнего уровня системы осуществляется с АРМов технологического персонала, оборудованных операторскими (рабочими) станциями промышленного исполнения. В операторной УКПГ размещеныследующие рабочие станции: основной и резервный сервер, АРМ учета газа, АРМ оператора, АРМ технолога, инженерная станциясистемы телемеханики (СТМ).

Связь систем телемеханики кустов газовых скважин Таб-Яхинской площади с АСУТП, а также самой АСУТП с системой верхнего уровня осуществляется по радиоканалу.

На уровне локальных САУ реализуются следующие функции:

• сбор и обработка информации, поступающей от датчиков и исполнительных механизмов;

• прием информации от смежных систем, интегрируемых в РСУ;

• выдача команд на исполнительные механизмы, управляемые

непосредственно от РСУ;

• передача в смежные системы команд управления на те

исполнительные механизмы, управление которыми

предусматривается по команде оператора РСУ;

• регулирование параметров технологического процесса по уставкам,

заданным с верхнего уровня системы;

• определение интегральных показателей функционирования ГП-10;

• противоаварийная защита технологических объектов.

Распределенная система управления (РСУ) создана на базе программно-технического комплекса SIMATIC S7-400 производства компании Siemens.

Контроллерные станции SIMATIC PCS 7 и компоновочные шкафы УСО располагаются в щитовых и аппаратных технологического корпуса и блок-боксах объектов вспомогательного производства. Выносные УСО связаны с процессорными модулями по оптоволоконным линиям связи и располагаются в операторных.