книги / Микропроцессорные средства автоматизации энергетических систем. Сети автоматизации

6.5. КОНФИГУРИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ

Конфигурирование системы FF выполняется в два этапа:

♦проектирование системы;

♦конфигурирование устройств.

Проектирование системы для систем на базе полевой шины FF очень похоже на проектирование существующих в настоящее время распределенных систем управления (Distributed Control Systems, DCS), за исключением перечисленных ниже отличий.

Первое отличие связано с физическим подключением, т.е. стем, что вместо традиционного подключения «точка-точка» для передачи аналоговых сигналов 4–20 мА используется цифровая шина, в которой кодному проводу можетбытьподключеносразунесколькоустройств.

Каждое устройство на полевой шине FF должно иметь уникальный тэг физическогоустройстваисоответствующийсетевойадрес.

Второе отличие состоит в возможности вынесения некоторых функций подсистем управления и ввода-вывода из системы управления в полевые устройства FF. Благодаря этому можно уменьшить количество монтируемых в стойке контроллеров и удаленно устанавливаемого оборудования ввода-вывода, требующегося для создания системы.

Конфигурирование устройств выполняется после завершения проектирования системы и выбора приборов путем подключения входов и выходов ФБ в каждом устройстве в соответствии с требованиями стратегии управления.

После ввода всех соединений ФБ и других элементов конфигурации, таких как имена устройств, тэги контуров и частота выполнения контура, устройство конфигурирования генерирует информацию для каждого устройства FF.

При наличии задатчика связей может быть сконфигурирован автономный (функционально-законченный) контур. Задатчик связей обеспечивает непрерывное функционирование контура без использования устройства конфигурирования или центральной консоли

(рис. 6.27).

312

валась комбинация существующей проводки из витых пар и новых кабельных соединений. Хотя искрозащитный барьер в данном процессе не требуется, он тем не менее был представлен в системе.

Технические параметры полевой шины FF контролировались анализаторами данных на шине.

Кабельные соединения были выполнены путем подключения устройств FF к одной из двух терминальных панелей в распределительной коробке, расположенной рядом с технологическим оборудованием. Для соединения полевых шин FF с диспетчерской использовались две проводные пары, по одной паре на каждую терминальную панель.

Суммарный уровень конденсата в системе поддерживался путем установки задания ПИД-контура регулирования уровня LIC-101, который расположен в датчике и используется в качестве первичного контура, каскадно подключенного к ПИД-контуру регулирования рас- ходаFIC-103, расположенному вклапанеподачипитательнойводы.

Рециркуляция конденсата из резервуара для сбора конденсата в сепаратор регулируется дополнительным ПИД-контуром регулирования FIС-202, расположенным в клапане. Стратегия управления для этого каскадного контура полностью реализуется в датчиках и клапанах – регуляторах расхода, как показано на рис. 6.29.

Рис. 6.29. Общая стратегия управления системой сбора конденсата с применением шины FF

315

6.6.2. Преимущества установки, запуска и эксплуатации

Экономия затрат на монтаж представлена в табл. 6.4. Уменьшение количества интерфейсных плат (на 50 %), пространства, занимаемого шкафами для оборудования (вследствие уменьшения количества интерфейсов ввода-вывода) и устранение необходимости использования распределительных панелей в общей сложности привело к сокращению расходов на оборудование на 46 %.

На этапе пусконаладки наблюдалось сокращение объема работ по подтверждению правильности подключения устройств FF. Наладка была выполнена одним человеком с использованием тестового прибора, подключенного к полевой шине FF. В случае традиционного проводного монтажа 4–20 мА для проверки каждого провода и подтверждения нормальной работы каждого датчика требовалось два человека.

Каждый датчик опрашивался и настраивался дистанционно. Параметры устройств, такие как верхние и нижние границы диапазона, были изменены в условиях эксплуатации без необходимости подстройки потенциометра по месту техническим специалистом.

Отсоединение устройства от полевой шины FF не оказало влияния ни на какие другие устройства, оставшиеся на шине. После повторного подключения устройства система не имела никаких проблем с восстановлением связи с этим устройством. Благодаря тому что проверка кабельных соединений, идентификация

316

устройств и отладка их конфигурации выполнялись дистанционно, было сэкономлено приблизительно два человеко-дня рабочего времени (25 %).

Благодаря ПИД-алгоритмам, которые выполнялись в устройствах FF, была снижена нагрузка по обработке данных на контрол-

лер DCS.

6.7.СРАВНЕНИЕ ПОЛЕВЫХ ШИН FOUNDATION FIELDBUS

ИPROFIBUS PA

Существуют два основных протокола связи и соответствующие технологии (FF и Profibus PA), которые на полевом уровне используются приложениями автоматизации технологических процессов во взрывоопасных производствах.

Архитектура, функциональные возможности и комплексируемость этих двух протоколов весьма сильно различаются. Кроме того, они разрабатываются и поддерживаются различными компаниями-производителями (табл. 6.5).

Таблица 6 . 5

Сравнение возможностей протоколов обмена данными

Profibus PA и FF

317

Окончание табл. 6 . 5

Несмотря на то что обе полевые шины могут использоваться в качестве цифровых аналогов схемы с аналоговым управлением, использующей сигналы с амплитудой 4–20 мА, архитектура FF, несомненно, обладает рядом преимуществ по сравнению с Profibus PA.

318

Кроме значительно более высокого уровня комплексируемости системы, реализуемого FF, использование сложных компонентов пользовательского уровня позволяет перенести часть распределенного управления на уровень полевых устройств.

FF – более открытый протокол, чем Profibus PA (контроль над Profibus PA осуществляется одной компанией).

У протоколов FF и Profibus PA много общего, поэтому со стороны европейской ассоциации по стандартизации CENELEC сделано предложение о включении FF в стандарт EuroNorm 50170 в качестве его самостоятельной части.

Дик Каро, вице-президент корпорации Automation Research Corp. (ARC) и председатель комитетов ISA и IEC, разрабатывающих стандарты Fieldbus, сказал еще в 1999 году следующее в защиту единого стандарта: «Все, что хочет конечный пользователь, – это иметь возможность купить нужное оборудование у разных поставщиков и быть уверенным, что его можно подключить и использовать совместно с другими устройствами в сети». Он подчеркнул, что конечные пользователи предпочитают иметь один стандарт как единственный способ обеспечения такой совместимости, однако заметил, что сменить прибор с FF на Profibus может быть очень просто, заменив в нем одну печатную плату.

6.8. ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ ETHERNET

Для обмена данными между полевыми шинами, работающими на скорости 31,25 кбит/с, и обеспечения доступа к ним по магистрали Ethernet (Нigh Speed Еthernet, HSE), работающей со скоростью 100 Мбит/с или 1 Гбит/с, используется шлюзовое устройство (Linking Device) (рис. 6.30). Показанная на рисунке подсистема ввода-вывода позволяет подключать другие сети, такие как DeviсeNet и Рrofibus и передавать их параметры в стандартные функциональные блоки FF. Подсистема ввода-вывода может быть

319

подключена к полевой шине FF со скоростью обмена 31,25 кбит/с или к НSE.

Поскольку обмен всеми сообщениями FF происходит по НSЕ с использованием стандартных транспортных протоколов (ТСР/IР, SNТР, SNМР и т.д.), для создания больших сетей используется коммерческое серийное оборудование НSЕ, такое как коммутаторы

(Switch) и маршрутизаторы (Router).

Рис. 6.30. Шлюзы для объединения шин Н1 и НSE

Например, технология Delta V фирмы Еmеrson успешно работает на ООО «Метафракс» (г. Губаха, Пермский край) и аналогичных российских предприятиях. По этой технологии возможны следующие цифровые коммуникации: FF (H1), HART, Wireless HART, Profibus DP/PA, DeviceNet, AS-I bus, Modbus RTU/АSCII/TCP, Ethernet IP, т.е. все сети автоматизации, информация о которых излагалась в данном пособии до сих пор.

320