Средства управления комплексами

Система управления технологическим комплексом представляет собой многоуровневую разветвленную структуру, в состав которой входят промышленные компьютеры, технологические контроллеры, посты оператора, программаторы, средства, реализующие промышленные сети.
Рассмотрим систему управления процессами Process Control System 7 (PCS7) фирмы «Siemens». Данная система предназначена для управления непрерывными технологическими процессами и работы в области управления сборочными производствами. Она ориентирована на управление технологическими комплексами, включающими в себя большое число агрегатов, машин и механизмов со многими системами комплектных электроприводов (КЭП), оснащенных сетевыми средствами.
Комплектные электроприводы переменного или постоянного тока управляются через коммуникационную систему DP/PA LINK и промышленную сеть Profibus-PA от технологического контроллера S7-400. В управлении используется распределенная периферия (РП) ЕТ 200М. Для управления применяется интеллектуальная подсистема (ИП) S7-300. Программирование микропроцессорных электроприводов и систем управления осуществляется с помощью программатора ПГ. Посты оператора ПО обеспечивают наблюдение и корректирование процесса управления.
Инжиниринговая станция ИС осуществляет диагностирование технологического оборудования в режимах рабочего функционирования, реализует средства разработки программ управления, обеспечивает визуализацию процессов управления. Стандартная быстрая последовательная шина Profibus или Industrial Ethernet осуществляет связь систем управления агрегатами с дисплейными системами ПО, КТ, сервером. Скорость передачи информации 19 200 кбод. Последовательные шины Profibus, Industrial Ethernet выполняются с волоконно-оптическим или коаксиальным кабелем.
Представленная система базируется на компонентах семейства SIMATIC S7. Разработаны программные пакеты, которые расширяют спектр функций данных компонентов функциями, типичными для систем управления верхнего уровня иерархии.
Разработанная система позволяет автоматизировать весь производственный процесс, применяя устройства только одного семейства, т. е. на базе одних и тех же устройств можно автоматизировать как непрерывные, так и дискретные технологические процессы.
Визуализация и контроль процесса осуществляются при помощи средств, имеющих одинаковую пользовательскую оболочку в центральных диспетчерских пунктах и непосредственно около управляемой установки. Настройка всей системы осуществляется централизованно с помощью ПК-ориентированного программного обеспечения, в основе работы которого лежит общая для всей системы база данных.
Сетевые средства. Информационная сеть представляет собой систему, состоящую из ПК и программируемых контроллеров, взаимосвязанных между собой каналами передачи данных для обмена информацией. Передача информации регулируется набором правил и соглашений, называемых протоколом сети (обмена). Протокол определяет: аппаратные средства сети (разъемы, кабели, типы интерфейсов), сигналы, форматы данных и способы проверки ошибок, алгоритмы подготовки сообщений и их передачу.
В распределенных системах управления применяются децентрализованные сети. В них используется метод передачи маркера, при котором локальная станция (например контроллер привода) может передавать информацию только тогда, когда она получает маркер; последний представляет собой определенное сообщение и передается последовательно от одного узла к другому.
На рис. представлена функциональная схема организации информационной сети технологического комплекса фирмы «Siemens». На нижнем уровне используется сеть AS-интерфейс (Actuator-Sensor-Interface), стандартизованная IEC. На среднем уровне применяется шина Profibus — европейский стандарт EN 50170,поддерживаемый более чем 600 ведущими производителями средств автоматизации.
Ее модификации предназначены: Profibus-DP — для обеспечения быстрого обмена данными с устройствами децентрализованной периферии (интеллектуальные датчики, сенсоры и исполнительные механизмы); Profibus-FMS — для решения универсальных задач коммуникации; Profibus-PA — для решения задач автоматизации непрерывных технологических процессов, особенно в зонах, требующих высокой степени надежности применяемых систем, и во взрывоопасных зонах.
Промышленная сеть Ethernet (самый высокий уровень) характеризуется возможностью передачи больших объемов информации с наивысшей скоростью. Обычно для этого используется привычный МАР-протокол или современный TCP/IP. Промышленная сеть Ethernet предназначена для подключения персональных компьютеров к промышленным информационным сетям, а также для подключения программаторов и средств визуализации.
Для реализации промышленных сетей, кроме физических носителей данных, применяются: коммуникационные процессоры, серверы, интерфейсные модули, трансиверы, модули OLM/ELM, повторители, разветвители, шинные терминалы.
Информационное обеспечение систем. Под информационным обеспечением систем понимают совокупность данных (технологические переменные, диагностические характеристики, управляющие сигналы, сигналы аварийных режимов и др.), способов их передачи, методов преобразования и форм представления, а также программного обеспечения системы управления. В информационное обеспечение также могут входить нормативная, справочная и директивная информация, динамические модели.
Все сигналы в технологическом комплексе разделяются на входные и выходные, аналоговые и дискретные. Источниками входных аналоговых сигналов являются датчики скорости, положения, температуры и др.
Источниками входных дискретных сигналов являются концевые выключатели и другие сигнализаторы состояния технологического оборудования объекта, а также клавиши и кнопки пультов управления. Вся информация с датчиков поступает на различные модули ввода технологического контроллера. Контроллер, обработав входную информацию, вырабатывает управляющее воздействие, которое посредством модуля вывода поступает на управляемый преобразователь.
Надежность систем управления обеспечивается комплексом мер, к которым относятся контроль обрыва датчиков, контроль целостности цепей исполнительных механизмов, резервирование и др.