Материал: Автоматизация производственного процесса получения серы на установках доочистки отходящих газов У-07,08 Оренбургского ГПЗ

Системой с параллельным соединением элементов называется система, отказ которой происходит только в случае отказа всех ее элементов. Такие схемы надежности характерны для систем, в которых элементы дублируются или резервируются, т.е. параллельное соединение используется как метод повышения надежности.

2.5.2 Расчет показателей надежности

Для расчета показателей надежности по функциям выполняемым АСУ ТП исходим из того, что система состоит из последовательно соединенных элементов (т.е. отказ хотя бы одного из них приводит к отказу всего соединения в целом).

Для информационной функции интенсивность отказа системы определяется по формуле:

,(2.3)

где  - интенсивность отказов датчиков, ;

 - интенсивность отказов линии связи, ;

 - интенсивность отказов УСО, ;

 - интенсивность отказов ПЛК, ;

 - интенсивность отказов АРМ оператора, .

.

Следовательно, среднее время безотказной работы системы:

года.

Значение коэффициента надежности определяется по формуле:

.(2.4)

Т.е. коэффициент надежности для времени в один год будет:

.

Вероятность безотказной работы в течении года:

.

Коэффициент готовности системы определяется по формуле:

,(2.5)

где  - время восстановления элементов системы, .

.

Для управляющей функции интенсивность отказа системы определяется по формуле:

,(2.6)

где  - интенсивность отказов исполнительных механизмов, .

.

Следовательно, среднее время безотказной работы системы:

года.

Коэффициент надежности для времени в один год будет:

.

Вероятность безотказной работы в течение года:

.

Для функции защиты интенсивность отказа системы определяется по формуле:

.(2.7)

.

Следовательно, среднее время безотказной работы системы:

лет.

Коэффициент надежности для времени в один год будет:

.

Вероятность безотказной работы в течение года:

.

Методика определения зависимости эффективности работы системы от показателей надежности представлена в приложении А.

2.6 Разработка программного обеспечения

Программное обеспечение (ПО) АСУ ТП У-07,08 ГПЗ включает в себя следующие составные части:

- системное ПО - операционная система Windows XP SP2;

-   фирменное ПО - пакет программ «I/A Series»;

-   прикладное ПО - ПО созданное на основе пакета программ «I/A Series».

Операторский интерфейс интегрирован в системе управления I/A Series и позволяет выполнять широкий круг операций, как по конфигурированию системы, так и по управлению процессом.

Конфигурированные функции дают возможность как начальной настройки рабочей станции на текущую конфигурацию объекта управления, так и оперативной ее корректировки в режиме «on-line».

В состав фирменного программного обеспечения входят также инструментальные (сервисные) средства для разработки отладки и документирования прикладного программного обеспечения, проведения наладочных работ.- это графический редактор для создания и обслуживания дисплеев графического отображения динамики управления технологическим процессом. На дисплеях могут отображаться технологическая установка, технологическая зона, или подробное изображение части технологического процесса. Дисплейные объекты динамически связаны с выбранными переменными или с выборами оператора.

Программа FoxCAE представляет мощную, работающую под Windows, систему, которая полностью автоматизирует процесс разработки баз данных для станций управления системы I/A Series. FoxCAE повышает эффективность процесса разработки, позволяя создавать и документировать программы управления в графической среде. FoxCAE также обеспечивает такой же удобный для пользователя доступ к существующим базам данных процессоров управления, упрощая обслуживание и документирование.

Операторские средства используются в ходе повседневной эксплуатации системы управления технологическим процессом. Основные инструменты оператора - FoxView, AIM Historian, Alarm Manager, AIM Explorer.

FoxView - это «окно» в ПО системы I/A Series, обеспечивающее удобный пользовательский интерфейс для доступа к данным технологического процесса. Пользователь может взаимодействовать в реальном времени с любыми данными установки, полевого оборудования и процесса.Historian - это прикладная программа, которая выполняет сбор, хранение, обработку и архивацию данных системы управления, необходимых для построения трендов, графиков статического управления процессами (SPC), ведения журналов регистрации, отчетов, таблиц и прикладных программ. Программа AIM Historian принимает данные, поступающие от системы I/A Series фирмы Foxboro и других систем автоматизации и управления, включая распределенные системы управления (DCS), программируемые логические контроллеры и системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA). Данные предыстории могут включать в себя значения точек в реальном времени (RTP), сообщения о событиях, таких как аварийные сигналы технологического процесса, и сообщения об описаниях периодических процессов.- это администратор алармов, обеспечивающий удобный пользовательский интерфейс для просмотра заранее сконфигурированных дисплеев алармов и быстрых ответных действий на алармы технологического процесса. В окне дисплея алармов выводятся сообщения, инициированные управляющими блоками и относящиеся к дискретному вводу, изменениям состояния, абсолютным аналоговым значениям, отклонениям, скорости изменений, несоответствиям состояний устройств и другим аларменным условиям.Explorer - это прикладная программа для архитектуры типа клиент/сервер фирмы Foxboro, позволяющая пользователям отображать поступающие в реальном времени или архивные технологические данные на рабочем столе Windows.

В системе I/A Series используется модульный принцип при разработке стратегии управления. Управляющие модули являются уникальными поименованными управляющими единицами в системе I/A Series. Функциональный блок - это основной компонент управляющего модуля, то есть, это блоки, из которых строится управляющий модуль. Каждый функциональный блок содержит в себе управляющий алгоритм. Алгоритмы усовершенствованного управления процессом также включены в функциональные блоки, например, регулирование с функцией Нечеткой логики. Будучи соединенными, вместе в определенной последовательности, несколько функциональных блоков образуют управляющий модуль.

ПО I/A Series поддерживает различные языки управления, в соответствии со стандартом IEC 61131-3, для разработки конфигураций, в том числе функциональные блоки и язык релейной логики. В пределах одного управляющего модуля можно смешивать эти управляющие языки.

Функциональный блок представляет собой конструктивный элемент для создания алгоритмов, выполняющих управление технологическим процессом или его мониторинг. Каждый функциональный блок включает в себя алгоритм и параметры, которые позволяют настраивать этот алгоритм. Алгоритмы функциональных блоков варьируются от простого преобразования входного сигнала до сложных управляющих стратегий.

Функциональный блок использует данные параметров, полученные от пользователя, от самого функционального блока или от других функциональных блоков для выполнения своих вычислительных и логических функций и для передачи выходного значения в другие функциональные блоки или в полевые приборы. Некоторые функциональные блоки могут также определять условия алармов.

Язык релейной логики позволяет создавать модульные логические схемы управления в удобных, простых для использования релейных символах. Программы релейной логики определяют простые релейные операции. Программы релейной логики, вместе с непрерывными и последовательными блоками управления управляющего процессора, может использоваться для реализации сложных стратегий управления. На основе функций обмена данными и наличия сети управления выполнение программ релейной логики в одном модуле Полевой шины может быть скоординировано с другими логическими, непрерывными и периодическими функциями в любом сетевом управляющем процессоре.

В качестве операционной среды для всех операторских станций используется операционная система Windows XP Service Pack 2.XP - это надежная, современная, высокооперативная, мощная и высокопроизводительная операционная система, позволяющая естественным образом реализовать решения на базе архитектуры клиент-сервер.

Вытесняющая многозадачность, многопроцессорность и многопоточность, страничная организация виртуальной памяти, поддержка симметричной многопроцессорной обработки (SMP), встроенные сетевые возможности обеспечивают высокую производительность Windows XP.

2.6.1 Разработка мнемосхем процесса

FoxDraw - это графический редактор (рисунок 2.6.1) для создания и обслуживания дисплеев графического отображения динамики управления технологическим процессом. На дисплеях могут отображаться технологическая установка, технологическая зона, или подробное изображение части технологического процесса. Дисплейные объекты могут быть динамически связаны с выбранными переменными или с выборами оператора.

Рисунок 2.6.1 - Окно FoxDRAW

С помощью FoxDraw можно рисовать основные объекты, используя при этом мышь вместе с панелями инструментов, позициями меню и быстрыми клавишами, присваивать графические атрибуты объектам и конфигурировать объекты, чтобы отображать изменения технологических параметров или действия оператора.

Рисунок 2.6.2 - Мнемосхема №1

Рисунок 2.6.3 - Мнемосхема №2

Рисунок 2.6.4 - Мнемосхема №3

Рисунок 2.6.5 - Мнемосхема №4

имеет многочисленные палитры объектов, такие как насосы, резервуары, трубы, электрические двигатели, клапаны и символы ISA, можно создавать собственные палитры для хранения сложных объектов и стандартных символов компании.

Для визуализации состояния технологического оборудования и отображения текущих значений, контролируемых параметров используются мнемосхемы, отображаемые на экране монитора (рисунок 2.6.2 - 2.6.5). Наряду с виртуальной панелью контроля и управления мнемосхема предназначена для использования операторами-технологами в качестве основного средства контроля и управления технологическим процессом.

На мнемосхемах в реальном масштабе времени отображается ход технологического процесса, а использование объемных изображений элементов мнемосхемы, максимально приближенных к виду реальных конструкций технологического оборудования, облегчает работу оператора и обеспечивает хорошее восприятие им фактического состояния управляемого в дистанционном режиме оборудования.

Мнемосхемы САУ повторяет с некоторыми особенностями функциональную схему автоматизации, содержит основное технологическое оборудование и направления движения материальных потоков, отражает принципиальную схему КИПиА с одновременной индикацией в цифровой форме:

-  значений контролируемых и регулируемых технологических параметров;

-        значений сигналов, характеризующих действительное состояние двухпозиционных, исполнительных механизмов (отсекателей);

-        состояния (ВКЛ/ВЫКЛ) различного электротехнического оборудования;

состояние технологического параметра относительно технологических и аварийных регламентных значений.