Пример визулизации на базе SCADA системы ProToolPro CS V6.0 / Визуализация Насосная станция

Разработка системы визуализации управления процессом стабилизации напора в диктующей точке коллектора

Важным компонентом автоматизированных систем является SCADA-система. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) - это совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих возможность мониторинга (непрерывного наблюдения, контроля), анализа и управления параметрами технологического процесса че­ловеком. Она является составной частью автоматизированной сис­темы.

Информационное обеспечение разрабатывается на базе SCADA системы ProTool/Pro CS V6.0 + ServicePack 3.0. Технологический процесс управляется через операторские станции, на которых он отображается в виде мнемосхем, графиков, рапортов и сообщений.

Рабочая станция реализует следующие функции:

• отображение на мониторе мнемосхемы технологического процесса;

• выдачу на экран текущих значений технологических параметров;

• сигнализацию о нарушениях технологического регламента;

• сигнализацию о нарушениях в работе контроллера и в канале связи ПЭВМ-контроллер;

• просмотр истории технологических параметров в графической форме;

• дистанционное включение или выключение технологического оборудования;

• изменение уставок локальных контуров регулирования;

• перевод контуров регулирования в режим ручного управления и изменение положения исполнительного механизма;

• ввод значений ручных переменных;

• просмотр протокола аварийных ситуаций;

• просмотр протокола действий операторов;

• анализ состояния системы управления;

• получение оперативной помощи по работе оператора в любой момент времени.

Разрабатываемая система устанавливается на сервере и ориентирована на использование совместно с контроллером Simatic S7-300 фирмы Siemens.

В разрабатываемой подсистеме визуализации процесса стабилизации напора пользователю предоставлены следующие возможности:

- визуальный просмотр отображения технологического процесса стабилизации напора;

- управление ходом процесса стабилизации напора в ручном и автоматическом режимах.

Для реализации данных возможностей были разработаны две экранные формы. Экранная форма состоит из статических и динамических компонентов. Статические компоненты, например, текст и рисунки, не обновляются контроллером. Динамические же компоненты связаны с PLC и визуализируют текущие значения в памяти PLC. Визуализация может быть реализована в виде буквенно–цифровых индикаторов, трендов и гистограмм. Динамическими компонентами также являются поля ввода, с помощью которых значения, вводимые оператором с операторского терминала, попадают в память PLC. Связь с PLC осуществляется посредством тегов.

Экранные формы были созданы при помощи отдельного редактора в ProTool. После запуска данного редактора отображается экран операторского

терминала. Каждой экранной форме было присвоено символьное имя (рис. 4.3), которое можно задать в меню Edit → Properties (Редактирование →Свойства):

- Main.

- Trends.

Рис. 4.3 Окно экранных форм среды ProTool

Данное имя используется при редактировании, удалении и обращении к экранной форме. В дополнение к символьному имени все экранные формы автоматически нумеруются. Одна экранная форма в любом проекте должна быть объявлена стартовой – форма Main. Стартовая экранная форма отображается сразу после запуска операторского терминала. Для того, чтобы сделать экранную форму стартовой, необходимо выделить ее и установить ей соответствующий признак в меню Edit →Properties (Редактирование →Свойства).

Экранные формы состоят из отдельных объектов. Существуют различные типы объектов, которые можно использовать как угодно. “Как угодно” означает, что есть возможность задания количества и типа объектов, а также их положения на форме и размера. В следующей таблице представлены основные объекты экранных форм с кратким описанием, которые использовались при разработке подсистемы визуализации для стабилизации напора.

Табл. 4.2 Объекты экранных форм

продолжение табл. 4.2

Для обмена данными и взаимодействия операторского терминала и PLC необходимо использовать механизм тегов. Тег имеет символьное имя и определенный тип данных. Значение тега изменяется во время исполнения программы PLC. Теги, связанные с PLC, называются глобальными (занимает в PLC определенное адресное пространство, доступное для чтения и записи из операторского терминала и PLC). Теги, не связанные с PLC называются локальными (доступны только в пределах операторского терминала). На рис. 4.4 представлен набор тегов, применяемый в данной работе:

Рис. 4.4 Окно тегов среды ProTool

Davlenie – отвечает за сигнал напора в диктующей точке коллектора, размерность – м, пределы изменения величины [0; 150], напрямую связан с контроллером;

DAVLEN – отвечает за сигнал уставки по напору в диктующей точке коллектора, размерность – м, пределы изменения величины [0; 150], напрямую связан с контроллером;

napor1, napor2, napor3, napor4, napor5 – отвечают за сигнал напора для каждого из пяти НА, размерность – м, пределы изменения величины [0; 150], напрямую связаны с контроллером;

napor6 – отвечают за сигнал напора на входе в насосную станцию из городского коллектора, размерность – м, пределы изменения величины [0; 150], напрямую связан с контроллером;

rashod – отвечает за сигнал расхода в диктующей точке коллектора, размерность – м³/ч, пределы изменения величины [0; 1500], напрямую связан с контроллером;

rashod1, rashod2, rashod3, rashod4, rashod5 – отвечают за сигнал расхода для каждого из пяти НА, размерность – м³/ч, пределы изменения величины [0; 1500], напрямую связаны с контроллером;

rashod6 – отвечает за сигнал расхода на входе в насосную станцию из городского коллектора, размерность – м³/ч, пределы изменения величины [0; 1500], напрямую связан с контроллером;

speed1, speed2 – отвечают за сигнал скорости вращения для каждого регулируемого НА, размерность – об/мин, пределы изменения величины [0; 1500], напрямую связаны с контроллером;

speed3, speed4 - отвечают за сигнал уставки по скорости вращения для каждого регулируемого НА, размерность – об/мин, пределы изменения величины [0; 1500], напрямую связаны с контроллером;

Для получения результата работы насосной станции в виде графической информации необходимо использовать тренды реального времени, у которых в каждый временной квант (задаваемый импульсами синхронизации) из PLC считывается и добавляется к тренду, отображаемому на операторском терминале, только одно значение. Тренды реального времени подходят для представления медленных, продолжительных процессов. Для анализа хода процесса окомкования, на наш взгляд, важно знать динамику изменения следующих величин: расхода воды в трубопровод для каждого насосного агрегата, создаваемый каждым НА напор, напор в диктующей точке. Для перечисленных сигналов были созданы соответствующие тренды рис. 4.5.

Системы на базе Windows предоставляют возможность архивировать данные процесса (то есть хранить их как угодно долго и анализировать). В разработанной подсистеме визуализации архивируются все сигналы рис. 4.6.

Рис. 4.5 Окно трендов среды ProTool

Для каждого архива в диалоговом окне Tags (Теги) определим тип архива как Short–term archive (Краткосрочный архив) – это FIFO буфер, это обозначает, что если, например, буфер имеет емкость 100, то хранятся только последние 100 значений. Старые значения перезаписываются. Реально, всегда можно считать меньше 80% значений из буфера. Следовательно, если необходимо иметь точное количество доступных значений (скажем 100 значений), то нужно быть уверенными, что создан больший FIFO архив (скажем 125 значений).

Место хранения архива определяются в диалоговом окне Archives (Архивы). Данные будем архивировать в файл: каждый архив сохраняется в отдельном файле. Необходимо определить путь в Storage Location (Расположение Хранилища). Данные хранятся в файле в соответствии со стандартом Microsoft CSV, то есть в текстовом файле, который хранит данные, разделенные свободно задаваемым разделителем - запятой. Все данные хранятся в ANSI кодировке, поэтому файлы CSV могут загружаться и редактироваться другими программами для анализа данных.

Рис. 4.6 Окно архивируемой информации среды ProTool

В результате разработки подсистемы визуализации процесса регулирования чашевого окомкователя были созданы следующие экранные формы:

- визуальный просмотр отображения технологического процесса стабилизации напора в диктующей точке коллектора (рис. 4.7);

- возможность просмотра информации в графическом виде (рис. 4.8);

В экранной форме, представленной на рис 4.7, персонал насосной станции может отслеживать мгновенные значения измеряемых параметров, и текущее значение уставки по соответствующим параметрам.

В экранной форме, представленной на рис. 4.7, пользователи могу непосредственно изменять режимы работы насосных агрегатов и настраивать параметры предусмотренных законов управления. На усмотрение технологического персонала ЧО предложены два режима управления:

- ручной – пользователь может жестко задать уставки по скорости вращения регулируемых насосных агрегатов, а также включить или выключить каждый из нерегулируемых НА;

- автоматизированный – управление осуществляется с использованием алгоритма описанного в пункте _________.

Рис. 4.7 Главная экранная форма разрабатываемой подсистемы визуализации отражающая ход технологического процесса окомкования

В экранной форме, представленной на рис. 4.8, пользователи могут отследить динамику изменения измеряемых параметров с целью анализа информации и внесения необходимых изменений в ход технологического процесса или изменения режима управления.

Рис. 4.8 Экранная форма разрабатываемой подсистемы визуализации для отображения информации в графическом виде