Фафурин В.А., Терюшов И.Н. Автоматизация технологических процессов и производств

Подождите немного. Документ загружается.

Модуль подключения полевых устройств является электрически

пассивной схемой, к которой легко подключаются кабели полевых

устройств. Модуль подключения просто передает входные сигналы от

полевого устройства к входному модулю, или сигналы, генериро-

ванные выходным модулем, непосредственно к кабелям полевого

устройства. Таким образом, предоставляется возможность вынимать

или заменять входной и выходной модули без нарушения электриче-

ских подсоединений полевых устройств.

Коммуникационные модули (рис. 7.1.40).

Коммуникационный модуль EICM. Поддерживается четыре

RS-232 или RS-422 последовательных интерфейса с внешними сис-

темами. Стандартная скорость передачи 19.2 Kbaud. Модуль Е1СМ

поддерживает четыре последовательных порта, которые могут рабо-

тать в режиме Modbus masters или slaves, а также интерфейс с

TriStation. Также поддерживается порт Centronics для подключения

принтера.

Коммуникационный модуль NCM. При установке сетевого

коммуникационного модуля (Network Communication Module - NCM)

система TRICON может обмениваться данными с другими системами

TRICON и с внешними хостами по сети 802.3.

Модуль NCM поддерживает несколько собственных протоколов

и прикладных программ Triconex, а также прикладные программы

пользователя, использующие протокол TCP-IP/UDP-IP. У модуля

NCM в качестве портов используются два разъема BNC.

NET1 поддерживает одноранговый протокол, и протокол с син-

хронизацией во времени только для связанных с безопасностью сетей

TRICON. NET2 поддерживает открытую сетевую связь с внешними

системами, используя программы и устройства Triconex, такие как

TRISTATION, RDS, SOE, SER и сервер DDE, или прикладные

программы, написанные пользователем.

Два модуля NCM могут находиться в одном логическом слоте

шасси TRICON, но функционируют они независимо, а не как "горя-

чие" запасные модули. Внешние хосты могут записать информацию

только в те переменные TRICON, которым присвоен псевдоним.

Модуль NCM совместим с электрическим интерфейсом IEEE

802.3, и работает со скоростью обмена до 10 Мбод. Модуль NCM

подсоединяется к внешнему хост-компьютеру посредством коакси-

ального кабеля (RG58) обычно на расстояниях до 185м. Возможна

также связь на расстоянии до 4000м с использованием репитеров и

стандартных (толстых сетевых и оптоволоконных) кабелей. Главный

процессор обычно обновляет данные на NCM один раз за цикл.

Рис. 7.1.40

Источники питания / Dual Power Supply. Каждый из источни-

ков питания мощностью 659 Ватт записывается от отдельного источ-

ника 230 вольт переменного тока. Выход каждого источника питания

по отдельной линии подает питание на терминальные панели,

искробезопасные барьеры и промежуточные реле. Каждый из

источников обеспечивает безотказную работу системы в полном

объеме при выходе из строя другого. Замена неисправного

оборудования возможна без прерывания работы системы. Кроме того,

используются 24 вольта постоянного тока для полевых устройств.

Источниками питания 24 вольта постоянного тока являются

высокотехнологичные устройства, обеспечивающие параллельную

работу. Архитектура подсистемы источника питания представлена на

рис. 7.1.41.

Рис. 7.1.41

Обеспечение требуемой надежности и безотказности. Надеж-

ность системы ПАЗ обеспечивается применением троированной ар-

хитектуры модульного и сегментированного резервирования, вре-

менной и функциональной избыточностью, а также наличием систем

самодиагностики. Система энергоснабжения должна обеспечивать

подачу электроэнергии на систему ПАЗ от двух независимых источ-

ников питания, один из которых должен быть подключен к источнику

бесперебойного питания. Аппаратно-программные средства само-

диагностики должны фиксировать отказ оборудования с точностью до

модуля, и передавать информацию о неисправностях на верхний

уровень. Основным показателем надежности системы ПАЗ является

наработка до возникновения в ней опасного отказа или ложного сра-

батывания при нормальных условиях функционирования.

Таблица 7.1.2

Для технологических процессов, которые требуют обеспечения

искрозащиты объекта автоматизации, все каналы ввода-вывода

должны быть оснащены барьерами искробезопасности.

Скорость передачи информации. Стандартная скорость после-

довательного интерфейса для связи между РСУ и TRICON составляет

19.2 Кбод.

Время сканирования. Ожидаемый цикл сканирования системы

строго не детерминирован, и определяется тремя составляющими:

Scan time

The period of the Triconex controller's cycle of required control

functions. Scan time is composed of three elements:

•Input poll time (asynchronous with execution of the user-written

application)

• The time required to execute the user-written application

• Output poll time.

Диагностика. Оборудование Tricon и источники питания имеют

светодиодные индикаторы диагностики, расположенные на лицевых

панелях, доступные для обзора при открытых дверях.

Более полная диагностика возможна при создании в РСУ специ-

альной мнемосхемы для отображения диагностики ПАЗ, а также при

использовании программного обеспечения TS1131, установленного на

выделенном персональном компьютере.

Конфигурирование. Конфигурирование системы ПАЗ выполня-

ется с использованием программного обеспечения TS1131, установ-

ленного на выделенном персональном компьютере.

Прикладное программное обеспечение. Создание прикладных

программ и программ регистрации последовательности событий SOE.

Прикладные программы и программы регистрации последова-

тельности событий создаются при помощи пакетов программного

обеспечения TS1131.

Стандартное программное обеспечение. Программное обеспе-

чение TriStation 1131 под Windows - это версия программного обес-

печения для разработки, тестирования и документирования приклад-

ных программ контроллера TRICON. Поддерживается четыре языка

программирования, удовлетворяющих требованиям стандарта IEC

61131-3:

• Язык функциональных блоков (FBD)

• Язык лестничных диаграмм (LD)

• Структурированный текст (ST).

Четвертым является специализированный язык программирова-

ния таблиц решений (Cause and Effect Matrix ~ СЕМ). Имеется спе-

циальный редактор данного языка - CEMPLE, позволяющий автома-

тизировать процедуру программирования матриц. Используя

TriStation 1131, можно выполнять следующие задачи:

• Разрабатывать программы, функции и функциональные эле-

менты.

• Использовать разработанные библиотечные функции и функ-

циональные блоки.

• Графически конфигурировать входные и выходные модули и

точки.

• Конфигурировать регистрацию последовательности событий.

• Регулировать доступ к программам защитой паролем.

• Отлаживать программу, используя эмулятор.

• Распечатывать данные.

• Загружать до 250 программ в один контроллер TRICON.

• Использовать диагностику для выявления неисправностей.

Утилиты. Для анализа последовательности событий, регистри-

руемых контроллерами TRICON, объединенными в общую сеть, по-

ставляется специальное программное обеспечение.

Данная программа устанавливается на выделенный персональ-

ный компьютер. Компьютер подключается к одному из контроллеров

сети. Используя данное программное обеспечение, предоставляется

возможность:

• Устанавливать параметры для регистрации,

• Получать параметры,

• Анализировать параметры,

• Печатать отчеты,

• Экспортировать файлы в формате dBASE IV.

Проектирование и разработка. Инструмент разработки и

программирования. Язык функциональных блоков и язык лестнич-

ных диаграмм программного обеспечения Tristation 1131, применяе-

мые при программировании, максимально используют стандартные

функции, доступные из библиотек. Программное обеспечение

Tristation 1131 имеет сертификат TUV.

Проектирование и разработка. Детальное проектирование.

Программирование и конфигурирование, как правило, основывается

на функциональных логических блоках. Прикладные программы ба-

зируются на использовании проверенных стандартных функций, реа-

лизованных для различных применений.

Управление:

• Обработка аналоговых входных сигналов;

• Обработка дискретных входных сигналов;

• Обработка дискретных выходных сигналов;

• Сброс выходных устройств;

• Снятие блокировок для технического обслуживания уст-

ройств;

• Снятие блокировок при пуске;

• Ручные уставки.

Сигнализация:

• Положение клапанов

• Диагностика системных переменных.

Испытание программных модулей:

• Программные модули испытываются с использованием эму-

лятора.

Комплексное испытание программ. Комплексное испытание

программ выполняется в эмуляторе. Испытания проводятся в произ-

вольном порядке с целью проверки взаимодействия программ. Изме-

нения версий программного обеспечения с данного момента фикси-

руется для отслеживания встроенной в контроллер программой.

Проверка соответствия конфигурации. Функциональная про-

верка каждой входной и выходной точки с целью проверки правиль-

ности конфигурации в соответствии с проектной документацией.

Проверка соответствия программного обеспечения.

• Комплексная заводская проверка с использованием исходных

данных и логических диаграмм.

• Проверка всех входных/выходных сигналов, и проверка их

влияния на программу.

• Вероятностная оценка влияния неисправностей.

Изменение логических диаграмм выполняется в следующей по-

следовательности:

• Изучаются последствия внесения изменений на систему.

• Изменяемый программный модуль испытывается.

• Испытываются модули, связанные с изменяемым модулем.

• Вне зависимости от масштаба изменений, должны быть про-

ведены комплексные испытания системы в целом.

• Изменения и результаты проверок документально

фиксируются.

На рисунке 7.1.42 представлены возможности взаимодействия

системы Tricon с внешними устройствами и РСУ.

Рис. 7.1.42

Литература

1. Обновленский П.А. Основа автоматизации химических

производств / П.А. Обновленский и др. – Л.О.: Химия, 1975.-528с.

2. Вольтер Б.В. Устойчивость режимов работы химических

реакторов/ Б.В. Вольтер, И.Е.Сальциков.- М.: Химия, 1972.-260с.-

570с.

3. Вентцель Е.С. Теория вероятностей /E.С. Вентуель.-3-е изд.-

М.: Наука, 1964-

4. Федоров Ю.Ц. Основы построения АСУТП взрывоопсных

производств. В 2-х т. Т.1. Методология.- М.: Синтез, 2006.- 710с.

5. Шувалов В.В. Автоматизация производственных процессов в

химической промышленности / В.В, Шувалов, В.А. Голубятников. – 3-

е изд.-М.: Химия, 1991.-478с.

Лабораторная работа 8

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТИПОВЫХ ОБЪЕКТОВ ХИМИЧЕСКОЙ

ТЕХНОЛОГИИ

Цель работы:

1. Закрепить и углубить знания по математическому

моделированию типовых объектов и процессов химической

технологии. Научиться составлять математические описания и модели

на основе использования дифференциальных уравнений единичных

процессов (нагревание, охлаждение, массообмен, сушка и др.).

2. Освоить методы получения передаточных функций объектов

по дифференциальным уравнениям и экспериментальным

переходным характеристикам и методы оценки адекватности

полученных результатов.

3. На основе использования математических моделей динамики

объекта или его отдельных каналов научиться решать задачи

автоматического регулирования режимов работы объектов

автоматизации.

1. Методы математического описания объектов.

Классификация объектов управления

Математическим описанием автоматизируемого объекта

называют выраженные в виде уравнений и неравенств основные

закономерности, присущие данному объекту и характеризующие

статические и динамические связи между его входными и выходными

величинами.

На нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводах

приходится иметь дело с большим числом объектов, различающихся

по конструкции, назначению, характеру протекающих в них

процессов, по виду регулируемой величины и т.д. Поэтому не

представляется возможным дать здесь математическое описание всех

машин, механизмов и аппаратов, являющихся объектами управления

на заводах. Кроме того, имеется большое число объектов, процессы в

которых к настоящему времени изучены недостаточно, что усложняет

задачу их математического описания.

Существуют аналитические и экспериментальные методы

составления математического описания объектов.

Аналитические методы основаны на изучении конструкций

объектов и протекающих в них физических и химических процессов.

Они позволяют получать математические описания, качественно

отражающие происходящие в объекте явления. Следовательно,

составление математического описания аналитическим путем

возможно только для тех объектов, процессы в которых достаточно

изучены. Для действующих объектов, процессы в которых изучены

недостаточно, математическое описание можно получить обработкой