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

Диагностика канала измерения происходит:

- непрерывно на аппаратном уровне - диагностика платы ввода;

-   с частотой опроса датчика, при программном обращении к функциональному модулю.

Система может выявлять следующие виды неисправностей:

- обрыв или короткое замыкание линии связи;

-   неисправность платы ввода;

-   недостоверность показаний.

Канал измерения давления.

Канал измерения давления предназначен для достоверного получения значения измеряемого давления. Аналоговый канал измерения давления, состоит:

- датчик давления;

-   линия связи;

-   плата аналогового ввода;

-   функциональный программный блок.

Измеряемое давление подводится к открытой приемной мембране первичного преобразователя датчика и через шток передается на измерительную мембрану, вызывая ее прогиб и изменение сопротивления тензорезисторов, которое преобразуется в сигнал pазбаланса мостовой схемы и затем в выходной сигнал датчика.

Значение давления преобразуется в аналоговый выходной сигнал 4-20 мА.

Погрешность измерений датчика 0,5% при 200С.

Питание датчика 12-36В. Подключение датчика к системе, к плате аналогового ввода, унифицированных токовых сигналов, производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы.

Для получения значения давления в системе в физических единицах конфигурируется программный модуль аналогового ввода, где указываются шкала, ед. измерения, и может проводиться фильтрация сигнала и проверка на диапазоны сигнализации. Диагностика канала измерения происходит:

- непрерывно на аппаратном уровне - исправность датчика и платы ввода;

-   с частотой опроса датчика, при программном обращении к функциональному модулю.

- система может выявлять следующие виды неисправностей:

- неисправность датчика;

-   обрыв или короткое замыкание линии связи;

-   неисправность платы ввода;

-   недостоверность показаний.

Канал измерения расхода.

Канал измерения расхода предназначен для достоверного получения значения измеряемого расхода. Аналоговый канал измерения расхода, состоит:

- датчик расхода;

-   линия связи;

-   плата аналогового ввода;

-   функциональный программный блок.

Аналоговый выходной канал.

Аналоговый выходной канал предназначен для выдачи управляющих воздействий на регулирующие клапаны.

Аналоговый выходной канал состоит из:

- функционального модуля ПИД регулирования;

-   платы аналогового вывода;

-   электропневмопреобразователя регулирующего клапана.

Функциональный плата ПИД-регулирования выдает через плату аналогового вывода системы токовый сигнал 4-20 мА в электропневмопреобразователь, который преобразует его в пневматический сигнал. Подключение регулирующего клапана к каналу модуля вывода унифицированных токовых сигналов производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы. Искробезопасность электрической цепи обеспечивается встроенным барьером искробезопасности и искробезопасным источником питания.

Диагностика канала измерения происходит непрерывно на аппаратном уровне - определяется исправность платы вывода.

Дискретный входной канал.

Дискретный входной канал предназначен для определения состояния исполнительного механизма и имеет два состояния: замкнут или разомкнут.

Дискретный входной канал, состоит из:

- датчика состояния;

-   линии связи;

-   платы дискретного ввода;

-   функционального программного блока.

Датчиками состояния являются контакты реле или концевые выключатели. Подключение датчика к системе производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы. При необходимости, искробезопасность электрической цепи обеспечивается встроенным барьером искробезопасности и искробезопасным источником питания. Для получения состояния датчика конфигурируется программный модуль дискретного ввода, который, как правило, входит в функциональный блок управления исполнительным механизмом.

Диагностика канала измерения происходит непрерывно на аппаратном уровне - диагностикой платы ввода.

Дискретный выходной канал.

Дискретный выходной канал предназначен для управления исполнительными механизмами и имеет два состояния: замкнут или разомкнут.

Дискретный выходной канал состоит:

- из промежуточного силового реле;

-   линии связи;

-   платы дискретного вывода;

-   функционального программного блока

Промежуточное силовое реле предназначено для коммутации сильноточных сигналов до 16А, 220В.

Подключение реле к системе производится по двухпроводной схеме, с питанием схемы от системы. Управляющий сигнал, как правило, выдается сконфигурированным модулем в составе функционального блока управления исполнительным механизмом.

Диагностика канала управления происходит непрерывно на аппаратном уровне - диагностикой платы вывода.

По результатам обработки входной информации производится формирование и передача информации на верхний уровень системы и отрабатываются алгоритмы управления.

Аналогичным образом осуществляется дистанционное управление ИМ или программными регуляторами с рабочих станций операторов-технологов. Отличием является то, что входной информацией для ПЛК являются команды в цифровом виде.

ПЛК обеспечивают автоматическую самодиагностику в сети управления, а также выполнение операций по управлению каналами ввода/вывода, управлению обменом данных в коммуникационной сети.

Работа оператора-технолога с использованием рабочей станции заключается в интерактивном (диалоговом) наблюдении за ходом технологического процесса и состоянием оборудования, дистанционном управлении ИМ (исполнительными механизмами) и контурами регулирования (при необходимости), получении отчетных документов.

Организация человеко-машинного интерфейса производится с использованием SCADA-системы I/A Series (FoxView) компании FOXBORO.

Контроль и управление осуществляется с использованием следующих форм представления информации:

- мнемосхемы;

-   тренды (графики изменения во времени аналоговых переменных);

-   архивные данные;

-   сигнализации (выдача визуальных и звуковых сообщений);

-   протоколы;

-   отчеты.

2.4 Описание ПТК

2.4.1 Общее описание системы I/A Series

Архитектура системы I/А Series фирмы Foxboro удовлетворяет широкому диапазону требований пользователя. Она обеспечивает построение узлов, составленных из взаимозаменяемых аппаратных и программных модулей, которые соединяются и согласовываются так, чтобы соответствовать особенностям производственного процесса.

Для коммуникаций система I/А Series базируется на стандарте взаимосвязей в открытых системах (OSI).

Для связи с оператором предусмотрено дружеское и логичное взаимодействие через окна, меню и графику на экране дисплея, которые могут быть сконфигурированы для обеспечения наибольшего удобства оператора. Операторские станции системы I/A Series просты в использовании, обладают гибким аппаратным и программным обеспечением, так что могут быть легко переконфигурированы по мере развития производства и автоматизации оборудования.

2.4.2 Полевой процессор

Полевой управляющий процессор FCP270 (технические характеристики - таблица 2.4.1) является факультативно отказоустойчивой станцией, которая выполняет функции автоматического регулирования, синхронизации, логического и последовательного управления вместе с подключенными модулями Fieldbus (FBM) и другими устройствами интерфейса с технологическим процессом. Он также выполняет сбор данных (с помощью модулей FBM и/или других устройств) и обнаружение и уведомление об аварийных сигналах.

Таблица 2.4.1 - Основные характеристики FCP270

FCP270 обеспечивает следующие новые и улучшенные функции по сравнению с традиционными системами:

- прямое соединение через волоконно-оптический кабель 100Мб/сек Ethernet с сетью управления Mesh;

-   опция отказоустойчивой работы, которая позволяет получить улучшенный коэффициент готовности и безопасность, используя уникальное сравнение сдвоенных контроллеров для всех исходящих сообщений;

-   надежное управление с помощью полевых устройств (100Мб/сек волоконно-оптический кабель Ethernet, контроллер, 2Мб/сек шина Fieldbus, модули FBM серии 200, клеммные сборки и источник питания FPS400-24);

-   соединение с Ethernet или с последовательными устройствами через FDSI (модули FBM230, FBM231, FBM232 и FBM233), что позволяет подключать новые устройства без каких-либо изменений программного обеспечения контроллера;

-   факультативная глобальная система позиционирования позволяет выполнять внешнюю синхронизацию;

-   факультативный регистратор данных переходных процессов (TDR) позволяет осуществлять выборку аналоговых данных с временем выборки 10мсек для последующего анализа событий, используя анализатор данных переходных процессов (TDA). Данные анализатора TDA факультативно имеют отметки времени с точностью 1 мсек;

-   интерфейс инфракрасного карманного ПК позволяет устанавливаться и считывать леттербаг контроллера;

- образ, резидентно находящийся в памяти, для быстрой начальной загрузки станции (время загрузки менее 10 секунд);

-   улучшенная производительность контроллера, выполнение команд блока в секунду равно 10 000 для FCP270 по сравнению с 3400 для СР60;

-   до 4000 блоков могут быть сконфигурированы для FCP270 (или отказоустойчивой пары FCP270);

-   расширяемая лицензия позволяет вам начать с небольшой полнофункциональной системы управления.

-   улучшение аварийной сигнализации для функциональных блоков: повторная сигнализация в случае изменения приоритета аварийных сигналов, повторная сигнализация, основанная на времени, подавление аварийных сигналов, основанное на времени.

Отказоустойчивая версия FCP270 состоит из двух параллельно работающих модулей с двумя отдельными соединениями с сетью управления Mesh. Два модуля управляющего процессора, связанные друг с другом как отказоустойчивая пара, обеспечивают непрерывную работу объекта управления в случае практически любой аппаратной неисправности одного из модулей этой пары.

Оба модуля принимают и обрабатывают информацию одновременно, и неисправности обнаруживаются самими модулями. Одним из важных методов обнаружения неисправности является сравнение коммуникационных сообщений на внешнем интерфейсе модуля. При обнаружении неисправности, коммуникационное сообщение прерывается, и выполняется самодиагностика обоих модулей, чтобы определить, какой из модулей является неисправным. Затем исправный модуль принимает на себя управление, не оказывая влияния на нормальную работу системы. После этого сообщение о прерванном коммуникационном сообщении передается исправным модулем через механизмы повторной передачи коммуникационного протокола.

При использовании системы с полевым управляющим процессором FCP270 подсистема, монтируемая на рейку DIN, состоит из следующих основных функциональных элементов (на рисунке 2.3.2 показана схема соединений этих элементов):

- полевой управляющий процессор 270 (FCP270);

-   модульные базовые платы - модульные базовые платы, монтируемые на рейку DIN, обеспечивают различное количество позиций для монтажа модулей, которые можно увеличивать на 2, 4 или 8 модулей, при этом они могут устанавливаться в вертикальном или горизонтальном положении;

-   модули Fieldbus (FBM) - модули FBM служат в качестве интерфейса между полевыми устройствами и управляющим процессором системы I/A Series, они выполняют необходимое преобразование данных, обеспечивая полную поддержку для аналоговых измерений, считывания дискретных данных, аналогового или дискретного управления и цифровой связи4

-   системные интеграторы данных сторонних поставщиков (FDSI) - эти модули FBM обеспечивают гибкую и расширяемую платформу, и интерфейс, так что контроллер, такой как FCP270, может осуществлять связь с любым полевым устройством или системой сторонних поставщиков, которая поддерживает 10/100Ethernet или последовательную связь RS-232/RS-422/RS-485;

-   межмодульная шина Fieldbus - 2Мб/сек HDLC (высокоуровневый протокол управления каналом) факультативно резервированная последовательная шина, используемая для соединения всех модулей, монтируемых на базовую плату (FBM и FCP);