Разработка программного обеспечения для оптимального функционирования модернизированной автоматизированной системы управления технол

• Напряжение 220В;

• Частота: 50 Гц±0,4Гц;
• Число фаз: 1;
• Система заземления нейтрали: TN-S.

 

2. Место размещения системы , требования и условия установки

• Место установки  микропроцессорного контроллера: помещение операторной  корп. 487;

• Маршруты прокладки кабельных линий:использовать существующие кабельные линии.

 

3. Гарантируемые технические и технологические параметры управляющей  части системы

 

1.  Технические характеристики

N	Технические характеристики	Обозначение	Ед./интврвал измерения
1	Срок службы аппаратной части  контроллера		Не менее 10 лет.
2	Напряжение питания переменного  токаполей	В	230В ±10%
3	Частота	Гц	50±2%
4	Диапазон рабочих температур	°С	От нуля до «плюс» 55
5	Маркировка		по ГОСТ 29329
6	Приём аналоговых сигналов	мА	4-20
7	Приём дискретных сигналов	В	0-24

 

 

 

 

 

2. Режим работы программной  части системы

Непрерывно в течение  года, с гарантированными характеристиками в течение всего срока службы.

3. Срок службы программной части системы

Не менее 10 лет.

 

4 ВЫБОР ТИПА КОНТРОЛЛЕРА

 

В модернезируемой  системе используется устаревшая станция  Aстра-221. Данный тип контроллера представляет собой слабоэффективную морально и физически устаревшую систему управления, не способную отвечать современным требованиям производства. Для более эффективной работы системы управления технологическим процессом требуется более совершенный контроллер, обладающей большей памятью для программ, большим быстродействием и надёжностью, а так же обладающий возможностью подключения большего количества цифровых и аналоговых модулей входа/выхода. Так же контроллер должен быть совместим с новыми типами датчиков, обладающих своими интеллектуальными возможностями, а так же совместим с информационными сетями предприятия. Рассмотрим некоторые виды имеющихся контроллеров, соответствующих данным требованиям. На производстве ОАО «Нафтан» завод «Полимир» в основном испульзуется два вида контроллеров. Первый представлен компанией Siemens, а второй компанией Rockwell Automation Technologies.

 

1. Система Siemens

 

Рассмотрем  возможности контроллера SIMATIC S7-300  от компании Siemens. Данный контроллер представляет собой модульный программируемый контроллер для решения задач автоматизации низкого и среднего уровня сложности. Обладает следующими особенностями:

• Широкий спектр модулей для максимальной адаптации к требованиям решаемой задачи;
• Использование распределенных структур ввода-вывода и простое включение в сетевые конфигурации;
• Удобная конструкция и работа с естественным охлаждением;
• Свободное наращивание функциональных возможностей при модернизации системы управления;
• Высокая мощность благодаря наличию большого количества встроенных функций.

S7-300 находит  применение для автоматизации  машин специального назначения, текстильных и упаковочных машин,  машиностроительного оборудования, оборудования для производства  технических средств управления  и электротехнического оборудования, в системах автоматизации судовых  установок и систем водоснабжения  и т.д.

Программируемые контроллеры S7-300 могут включать в  свой состав:

• Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в программируемом контроллере могут использоваться более 20 типов центральных процессоров;
• Блоки питания (PS) для питания контроллера от сети переменного или постоянного тока;
• Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода и вывода дискретных и аналоговых сигналов, в том числе FailSafe и модули со встроенными Ex-барьерами. Поддерживаются отечественные ГОСТ градуировки термометров сопротивления и термопар;
• Коммуникационные процессоры (CP) – интеллектуальные модули, выполняющие автономную обработку коммуникационных задач в промышленных сетях AS-Interface, PROFIBUS, Industrial Ethernet, PROFINET и системах PtP связи. Применение загружаемых драйверов для CP 341 позволяет расширить коммуникационные возможности контроллера поддержкой обмена данными в сетях MODBUS RTU и Data Highway. Для организации модемной связи в составе S7-300 могут использоваться коммуникационные модули семейства SINAUT ST7;
• Функциональные модули (FM) – интеллектуальные модули, оснащенные встроенным микропроцессором и способные выполнять задачи автоматического регулирования, взвешивания, позиционирования, скоростного счета, управления перемещением и т.д. Целый ряд функциональных модулей способен продолжать выполнение возложенных на них задач даже в случае остановки центрального процессора;
• Интерфейсные модули (IM) для подключения стоек расширения к базовому блоку контроллера, что позволяет использовать в системе локального ввода-вывода до 32 модулей различного назначения. Модули IM 365 позволяют создавать 2-, модули IM 360 и IM 361 – 2-, 3- и 4-рядные конфигурации.

Некоторые основные технические характеристики процессорных модулей контроллера S7-300  представлены в таблице 4.1

 

_{Таблица 4.1 - Основные технические данные центральных процессоров S7-300}

CPU	312C	313C-2 PtP	313C-2 DP	314C-2 PtP	314C-2 DP
Рабочая память	32 КБ	64 КБ	64 КБ	96 КБ	96 КБ
Загружаемая память (MMC)	64КБ – 4 МБ	64КБ – 8 МБ	64КБ – 8 МБ	64КБ – 8 МБ	64КБ – 8 МБ
Время выполнения операций, мкс:
· логических	0.2	0.1	0.1	0.1	0.1
· с фиксированной точкой	5.0	2.0	2.0	2.0	2.0
· с плавающей точкой	6.0	3.0	3.0	3.0	3.0
Кол-во флагов/таймеров/счетчиков	1024/128/ 128	2048/256/ 256	2048/256/ 256	2048/256/ 256	2048/256/ 256
Кол-во каналов ввода-вывода, - дискретных/ аналоговых, не более	256/64	1008/248	8192/512	1016/253	8192/512
Встроенные интерфейсы	MPI	MPI + PtP	MPI + DP	MPI + PtP	MPI + DP
Кол-во активных коммуникацион- ных соединений, не более	6	8	8	12	12
Кол-во встроенных
· дискретных входов/ выходов:	10/6	16/16	16/16	24/16	24/16
· аналоговых входов/ выходов:	-/-	-/-		4 AI (I/U) +1 AI (Pt100)/2 AO
Встроенные функции:
· скоростные счетчики, кГц	2х10	3х30	3х30	4х60	4х60
· импульсные выходы, кГц	2х2.5	3х2.5	3х2.5	4х2.5	4х2.5
· ПИД-регулирование	Нет	Есть	Есть	Есть	Есть
· позиционирование	Нет	Нет	Нет	По 1 оси	По 1 оси
Габариты, мм	80х125х 130	120х125х 130	120х125х 130	120х125х 130	120х125х 130

 

Все центральные процессоры S7-300 характеризуются следующими показателями:

• высокое быстродействие;
• загружаемая память в виде микро карты памяти MMC емкостью до 8 МБ;
• развитые  коммуникационные  возможности,  одновременная поддержка большого количества активных коммуникационных соединений;
• работа без буферной батареи.

Память MMC используется для загрузки программы, сохранения данных при  перебоях  в  питании  CPU,  хранения  архива  проекта  с  символьной  таблицей  и  комментарии,  а  также  для  архивирования промежуточных данных.

Центральные процессоры CPU 3xxC и CPU 31xT-2 DP оснащены набором встроенных входов и выходов, а  их операционная система  дополнена  поддержкой  технологических  функций,  что  позволяет использовать в качестве готовых блоков управления.

Типовой набор встроенных технологических  функций позволяет решать  задачи  скоростного  счета,  измерения  частоты  или  длительности  периода,  ПИД-регулирования,  позиционирования,  перевода  части  дискретных  выходов  в  импульсный  режим.  Все центральные  процессоры  S7-300  оснащены  встроенным  интерфейсом  MPI,  который  используется  для  программирования,  диагностики  и  построения  простейших  сетевых  структур. 

Система  команд  центральных  процессоров  включает  в  свой  состав более 350 инструкций и позволяет  выполнять:

• Логические  операции,  операции  сдвига,  вращения, дополнения,  операции  сравнения,  преобразования  типов  данных,  операции с таймерами и счетчиками;
• Арифметические   операции   с   фиксированной   и   плавающей точкой,  извлечение  квадратного  корня,  логарифмические  операции, тригонометрические функции, операции со скобками;
• Операции загрузки, сохранения и перемещения данных, операции переходов, вызова блоков, и другие операции.

Для программирования и конфигурирования S7-300 используется пакет STEP 7.

 

2. Система ControlLogix компании Rockwell Automation Technologies

 

Система ControlLogix компании Rockwell Automation Technologies обеспечивает дискретное управление, управление непрерывными процессами, приводами и сервоприводами, в сочетании с коммуникациями и современным вводом/выводом в компактном и недорогом изделии. Система модульная, поэтому возможно эффективно проектировать, монтировать и модернизировать ее  с существенной экономией на обучении и разработке. Минимальная система ControlLogix состоит из одного автономного контроллера и модулей ввода/вывода в одиночном шасси.

Универсальная платформа для самых объемных приложений ControlLogix сочетает в себе все преимущества платформы Logix —  общую среду программирования, общие  сети, единый механизм управления. Интеграция средств программирования, контроллера  и ввода/вывода позволяет сократить  время на разработку и затраты  при вводе в эксплуатацию и  в процессе эксплуатации в нормальном режиме. Имея параметры памяти до 8 Мб, контроллеры ControlLogix поддерживают приложения для скоростных процессов и обеспечивают быструю обработку инструкций перемещения в рамках единого интегрированного решения. Вы можете решить ваши задачи в последовательном управлении и управлении перемещением посредством всего одного контроллера и одного программного пакета, обеспечивающего интеграцию управления, привода и двигателя через интерфейс .

Решение СontrolLogix также предоставляет возможности  по синхронизации времени, что особенно полезно для приложений по обнаружению  первого отказа и управлению перемещением.

Полностью резервированная архитектура контроллера, обеспечивающая плавное переключение и высокую готовность

Широчайший  спектр коммуникационных возможностей, аналогового, цифрового и специализированного  ввода/вывода.

Сокращение  среднего времени восстановления работоспособности (Mean Time To Repair) посредством замены без  отключения питания (Removal and Insertion Under Power).

Дополнительные  модули аппаратного резервирования ControlLogix поддерживают полностью резервированные  архитектуры контроллеров без дополнительного  программирования для обеспечения  высокой готовности. Программы автоматически  перегружаются из главного контроллера  в вспомогательный. Более того, в  процессе сканирования вашей программы  главный контроллер автоматически  обновляет резервный контроллер при любом изменении данных, чтобы  обеспечить их синхронизацию. При отказе главного контроллера управление автоматически  переключается на резервную систему. «Плавный переход» при переключении с одного контроллера на другой обеспечивает сохранение всех важнейших функций, играющих особенно большое значение для приложений по управлению процессом.

Возможность сочетать множество процессоров, коммуникационных модулей и устройств ввода/вывода без всяких ограничений. У вас есть возможность обеспечить взаимодействие сетей с помощью коммуникационных модулей ControlLogix через межсетевой шлюз ControlLogix без необходимости установки процессора в шасси шлюза, либо подключиться непосредственно к процессору ControlLogix. По мере развития вашей системы сеть позволяет распределять управление по дополнительным шасси. Вы получаете такие возможности, как просмотр данных с производственных участков с помощью web-страниц, получение уведомлений о тревогах по электронной почте или на пейджер, а также передача информации в разнообразные программные приложения, используя данные в формате XML (расширяемый язык разметки).