Андреев Е.Б., Ключников А.И. и др. Автоматизация технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа

Подождите немного. Документ загружается.

Терминальные панели (клеммники и барьеры искробезопас-

ности) отделяют систему I/A Series от полевых устройств (изме-

рительных преобразователей, исполнительных устройств, уста-

новленных непосредственно на объекте). Терминальные панели

содержат защитные цепи и обеспечивают первоначальную обра-

ботку сигнала. Для подключения терминальных панелей к разъё-

мам базовой платы используют специальные кабели длиной 3 м.

В зависимости от типа входного сигнала каждый из модулей

связан либо с барьерами искробезопасности (для аналоговых

сигналов), либо с клеммной панелью (для дискретных сигналов).

РАБОЧИЕ СТАНЦИИ

Рабочие станции обеспечивают интерфейс между системой и

человеком для управления технологическим процессом, а также

для конфигурирования и поддержки самой системы управления.

В настоящее время один компьютер способен выполнять все

необходимые операции по конфигурированию системы, отобра-

жению информации и хранению данных. Тем не менее, в системе

I/A Series различают операторские рабочие станции (WP) и ин-

женерные рабочие станции (AW). Компьютер станции AW, как

правило, имеет больший объём оперативной памяти по сравне-

нию с компьютером операторской станции WP (1024 Мб и

512 Мб, соответственно).

ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА I/A SERIES

Ранее было сказано, что программное обеспечение системы

I/A Series тесно интегрировано в систему. Популярно говоря, это

означает, что ни технические средства I/A Series, ни программ-

ное обеспечение не могут функционировать одно без другого.

Нельзя построить систему управления на базе технических

средств I/A Series и программного обеспечения SCADA. Нельзя

построить систему управления на базе контроллеров, например,

фирмы GE Fanuc и программного обеспечения системы I/A Se-

ries. Почему? Да потому, что I/A Series - по определению явля-

ется интегрированной (единой) системой. Более того, программ-

ное обеспечение I/A Series представляет собой набор пакетов

программ, которые функционируют в единой оболочке (про-

грамме), которая обеспечивает интерфейс пользователя с систе-

мой управления. Эта программа называется FoxView.

Пользователем может быть, с одной стороны, оператор, ре-

шающий задачи управления технологическим процессом. Ему

требуется информация, представленная в виде мнемосхем раз-

271

Рис. 18.4. Пример мнемосхемы интерфейса оператора в Fox View

личной детализации, трендов технологических параметров, сво-

док алармов и т.п.

С другой стороны, пользователем системы управления может

быть и инженер-программист, в задачу которого входит поддер-

жание системы управления в рабочем состоянии, внесение изме-

нений в конфигурацию системы.

Поэтому главное окно FoxView содержит основное меню, ко-

торое, в зависимости от прав доступа, обеспечивает переход в

соответствующую среду (оператора, инженера-технолога, инже-

нера-программиста). Выбор среды обеспечивает доступ к различ-

ным компонентам программного обеспечения I/A Series.

Оператор, выбрав свою среду (Operator), получает доступ к

своему интерфейсу, где отображается ход технологического про-

цесса во времени и оператору предоставляются все средства кон-

троля и управления. Отсюда же осуществляется доступ к свод-

кам алармов, трендам, отчетам, окнам диагностики всех аппарат-

ных компонентов системы управления. Пример мнемосхемы опе-

ратора УКПГ приведен на рис. 18.4.

Инженер-программист, выбрав свою среду, получает доступ к

конфигураторам системы управления. Конфигураторы - это про-

граммы конфигурирования и настройки компонентов системы

управления.

Для создания мнемосхем технологического процесса исполь-

зуется пакет FoxDraw (графика, динамизация объектов, привязка

объектов к переменным процесса и т.д.).

Для настройки параметров отображения алармов применяется

программа Alarm Manager.

С помощью программы AIM Historian можно настраивать

систему архивирования данных (выбор параметров для хранения

в архиве, частота записи в архив, длительность хранения и т.п.).

Для создания и редактирования базы данных управляющих

процессоров в системе имеется конфигуратор интегрированного

управления ICC (Integrated Control Configurator). Под базой

данных понимается набор алгоритмов управления, построенных

на базе типовых блоков (алгоритмов), имеющихся в библиотеке

системы.

18.3. DCS-СИСТЕМА DELTA V ФИРМЫ EMERSON

Система Delta V представляет собой набор узлов, объединён-

ных сетью. Узлами системы являются контроллеры и рабочие

станции различного назначения. На рис. 18.5 приведена архитек-

тура системы Delta V, включающая восемь узлов (4 контроллера

и 4 рабочих станции).

273

Рис. 18.5. Архитектура системы Delta V

Максимальное количество узлов, поддерживаемое системой -

120. Допустимое количество не резервированных и резервиро-

ванных контроллеров в системе не должно превышать 100, а ко-

личество рабочих станций - 60. Коммутаторы не являются узла-

ми системы. Максимальное количество переменных в системе

Delta V равно 30 000.

Минимальная конфигурация системы управления на базе

Delta V - два узла (контроллер и рабочая станция - Профессио-

нальная Плюс).

КОНТРОЛЛЕРЫ DELTA V

В системе имеются контроллеры трех типов: МЗ, М5 Plus,

MD. Контроллер МЗ является самой ранней разработкой фирмы

Emerson, а контроллер MD - последней.

Простейшая конфигурация контроллера приведена на

рис. 18.6. В состав контроллера включен блок питания, процес-

сорный модуль и модули ввода/вывода.

Рис. 18.6. Конфигурация контроллера системы Delta V

275

Сравнительная характеристика процессоров этих контроллеров

Процессоры МЗ М5 Plus

Объем памяти приложений 2 Мб 14 Мб 14 Мб

Скорость сканирования ввода/вывода, мс...

100

100 100

Тип устройств памяти

ОЗУ, ОЗУ, ОЗУ,

Тип устройств памяти

СППЗУ, СППЗУ,

СППЗУ,

ЭСППЗУ ЭСППЗУ ЭСППЗУ

Количество модулей ввода/ вывода на кон-

троллер

ПИД-регулирование

Да

Рис. 18.7. Монтаж модулей контроллера на DIN-рейке

Контроллеры системы Delta V являются контроллерами мо-

дульного типа. Модули устанавливаются на несущих (базовых)

панелях горизонтального или вертикального типа.

Для горизонтального монтажа имеются 2-слотовые и 8-сло-

товые несущие панели. 2-слотовые несущие панели предназначе-

ны для установки на них блоков (модулей) питания и модулей

процессоров. В левый слот панели устанавливается модуль пита-

ния, а справа от него - модуль процессора. Для резервированно-

го контроллера потребуется вторая 2-слотовая панель, которая

объединяется с основной с помощью боковых разъёмов.

8-слотовая несущая панель предназначена для установки мо-

дулей ввода/вывода. Эта панель устанавливается справа от

2-слотовой панели, на которой размещены модули питания и

процессора (рис. 18.7). Несущие панели можно соединять между

собой с помощью боковых разъёмов (непосредственно), а также с

помощью удлинительного кабеля. Монтаж несущих панелей

производится на DIN-рейку.

Несущие панели взаимодействуют между собой и модулями,

установленными в них, по последовательной шине, расположен-

ной внутри панелей, а также через удлинительный кабель.

Для вертикального монтажа используют 4-слотовые панели

для модулей питания и процессора и 8-слотовые панели для ус-

тановки модулей ввода/вывода (в/в).

Монтаж несущих панелей вертикального типа производится

также на DIN-рейку. Пример вертикального монтажа приведен

на рис. 18.8.

277

ПОДСИСТЕМА ВВОДА/ВЫВОДА

Подсистема ввода/вывода системы Delta V включает следую-

щие компоненты:

- несущие 8-слотовые панели;

- клеммные блоки для подключения полевых устройств, ус-

танавливаемые на несущей панели;

- платы (модули) аналогового и дискретного ввода/вывода

(рис. 18.9);

- групповые источники питания (24 VDC) полевых уст-

ройств.

Клеммные блоки и модули в/в поставляются с функциональ-

ными ключами. Благодаря этим ключам каждый модуль в/в мо-

жет быть вставлен только в совместимый с ним клеммный блок.

Это предотвращает неправильное подключение проводки к моду-

ля ввода/вывода.

Имеется возможность добавления новых модулей в/в во вре-

мя работы оборудования. Проводник Delta V (одна из программ

системы) автоматически подключает новый модуль к системе

управления и присваивает ему код.

Подсистема традиционного ввода/вывода поддерживает ши-

рокий набор аналоговых и дискретных модулей в/в. В табл. 18.2

приведен неполный перечень этих модулей.

Система ввода/вывода контроллера поддерживает до восьми

8-слотовых панелей (до 64 модулей ввода/вывода).

Наряду с традиционным вводом/выводом система Delta V

поддерживает и цифровой в/в по полевой шине Foundation

Fieldbus. Использование полевой шины FF позволяет увеличить

информационный поток, так как по одному кабелю к контролле-

ру может быть подключено до 16 полевых устройств. Кроме того,

шина FF обеспечивает удаленное конфигурирование интеллекту-

альных датчиков и их диагностику.

Рис. 18.9. Пример модуля ввода/вывода

278

Код модуля Модули

Модули аналогового ввода

VE4003S1B2

AI на 8 каналов 4...20 мА с предохранителями

VE4003S1B4

AI на 8 каналов 4...20 мА, 16-контактный групповой клемм-

ный блок в/в

VE4003S3B3

AI на 8 каналов 1...5 В, для 4-проводных устройств

VE4003S3B4

AI на 8 каналов 1...5 В, 16-контактный групповой клеммный

блок в/в

VE4003S6B1

AI на 8 каналов от термометров сопротивления

VE4003S5B1

AI на 8 каналов от термопар

Модули аналогового вывода

VE4005S1B2

АО на 8 каналов 4...20 мА, клеммный блок в/в с

предохранителями

VE4005S1B3

АО на 8 каналов 4...20 мА, 16-контактный групповой клемм-

ный блок в/в

VE4005S2B2

АО на 8 каналов 4...20 мА, HART, клеммный блок в/и с пре-

дохранителями

VE4005S2B3

АО на 8 каналов 4...20 мА, HART, 16-контактный групповой

клеммный блок в/в

Модули дискретного ввода

VE4001S2T1B2

DI на 8 каналов 24 VDC, с предохранителями

VE4001S2T2B1

DI на 8 каналов 24 VDC, сухой контакт

VE4001S3T1B2

DI на 8 каналов 120 VAC, изолированные, с предохраните-

лями

VE4001S3T2B1

DI на 8 каналов 120 VAC, сухой контакт

Модули дискретного вывода

VE4002S1T1B1

DO на 8 каналов 24 VDC, изолированные

VE4002S1T1B2

DO на 8 каналов 24 VDC, изолированные,

клеммный блок в/в с предохранителями

VE4002S2T1B1

DO на 8 каналов 115/230 VAC, изолированные

VE4002S2T1B2

DO на 8 каналов 115/230 VAC, клеммный блок н/в с предо-

хранителями

По цифровой шине FF система Delta V поддерживает широ-

кий круг интеллектуальных устройств других производителей:

Endress & Hauser, ABB, Honeywell, Yokogawa и др.

В подсистему ввода/вывода Foundation Fieldbus входят:

- плата (модуль) ввода/вывода HI;

- источник питания полевой шины;

- терминатор полевой шины;

- регулятор питания полевой шины.

Модуль FF HI устанавливается на несущую панель так же,

как и модули традиционного ввода/вывода. Один модуль FF HI

поддерживает два канала ввода/вывода протяженностью 1900 м

(по 16 полевых устройств на каждый канал). Светодиодные ин-

дикаторы, расположенные на передней панели модуля, показы-

вают наличие питания и состояние каналов.

Таблица 18.2

279

Рис. 18.10. Компонен-

ты полевой шины

Распределительные коробки полевой шины являются средст-

вом для подключения полевых устройств к системе. Они под-

держивают подключение до шести интеллектуальных устройств,

магистральное соединение и соединение со следующим сегмен-

том (либо установку терминатора).

Компоненты полевой шины показаны на рис. 18.10.

Кроме Foundation Fieldbus в системе Delta V реализована

поддержка следующих промышленных протоколов:

- Profibus-DP (модуль имеет один порт, через который под-

держивает до 64 устройств на расстоянии 2000 м со скоростью

1,5 Мбит/с);

- DeviceNet (модуль имеет один порт и поддерживает 61 уст-

ройство на расстоянии 500 м со скоростью 125 Кбит/с);

- AS-I (модуль имеет два порта, каждый из которых поддер-

живает 31 устройство на расстоянии 300 м);

- HART.

Все эти сети используются для организации ввода/вывода.

Интерфейс Profibus-DP построен по принципу ведущий-

ведомый. Интерфейсная плата Profibus поддерживает один сег-

мент сети, к которому можно подключить до 64 устройств. Сеть

строится на стандартном двухжильном кабеле типа экранирован-

ная витая пара с технологией передачи данных RS-485. Скорость

передачи данных зависит от протяженности сети и может при-

нимать значения от 9,6 Кбит/с (1200 м) до 1,5 Мбит/с (200 м).

УПРАВЛЯЮЩАЯ СЕТЬ DELTA V

Управляющая сеть Delta V - это выделенная сеть на базе

Ethernet lOBaseT или двухскоростная сеть Ethernet 10/100BaseT,

в зависимости от применяемых концентраторов. При использо-

вании сети Ethernet 10/100BaseT её общая производительность

повышается за счёт разделения трафика между контроллерами

(10 Мб/с) от трафика между рабочими станциями (100 Мб/с).

280