книги / Технические средства автоматизации химических производств

10.7. Комплексы фирмы Уоко^ама

Системы Сеп1ит, Уем Раск Магк II и Уем 8епез разработаны фирмой

Уоко§ама (Япония) для автоматизации химико-технологических процессов небольшой и средней информационной мощности.

Распределенная микропроцессорная система управления СепЫт. В состав системы входит операторская станция, соединенная с локаль­ ной технологической станцией управления ТОУ информационной магистралью (ЯР-шиной). Максимальное число ЛТС, подключаемых к магистрали, - 32; допустимая длина магистрали - 10 километров и может быть значительно увеличена при использовании оптической линии связи Уем Ыпк.

Операторская станция имеет несколько цветных видеомониторов, позволяющих индицировать на экранах следующую информацию о состоянии ТОУ: мнемосхемы отдельных участков (на одном жестком диске хранят до 99 изображений) с возможностью вывода на них необходимой динамической информации; тренды координат (до 6 параметров на одном изображении); псевдопанели приборов управле­ ния (до 8 панелей на одном изображении); хронологические таблицы развития предаварийных ситуаций; графическое и табличное изобра­ жение настроек регуляторов.

‘Необходимую информацию операторской станции хранят на жест­ ком диске емкостью 20 Мбайт. Управление видеомониторами осу­ ществляют с клавиатур, каждая из которых содержит 96 клавиш с подсветкой.

Микропроцессорные ЛТС предназначены для автоматического регулирования, логического управления, обнаружения отклонений координат от норм, а также для решения вычислительных задач.

Станции ЛТС выпускают в трех модификациях:

1) с дублированным процессором и устройствами ввода-вывода, рассчитанными на управление 40 контурами;

2)с 6 однотипными крейтами управления, каждый из который содержит свой процессор и устройства ввода-вывода и рассчитан на управление 8 контурами;

3)с устройствами ввода и обработки информации, обеспечивающи­

ми сбор данных от 225 датчиков с периодом опроса 2 с и передачу их на видеомониторы (мониторная станция).

В ЛТС первой модификации активный процессор реализует все задачи управления объектом, а дублирующий функционирует в режиме самодиагностики и периодического копирования базисной информации активного процессора; при отказе последнего происходит автоматический безударный перевод контуров регулирования на работу с дублирующим процессором.

В многопроцессорной ЛТС (вторая модификация) предусмотрена возможность установки расширителя, обеспечивающего увеличение числа крейтов с 6 до 12; при отказе одного из процессоров его функции автоматически передаются резервному, расположенному в специаль­ ном, общем для станции крейте.

261

Приложение

НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

В 1990-1991 гг. НПО ЦНИИКА (107816, Москва, Ольховская, 25) разработало и опробировало ряд новых технических и программ­ но-технических средств автоматизации технологических процессов. НПО обеспечивает изготовление, монтаж, наладку и опытную эксплу­ атацию описанных ниже средств автоматизации.

Учебная лаборатория по автоматизации технологических процессов

Учебная лаборатория предназначена для обучения студентов вузов

итехникумов и инженерно-технических работников в области тех­ нических средств автоматизации, теории автоматического управления

иавтоматизации технологических процессов.

Учебная лаборатория представляет собой макет АСУТП и включает технологический объект управления (ТОУ), щит контроля и управ­ ления (ЩКУ), персональную ЭВМ (ПЭВМ), программное и методическое обеспечение.

В ТОУ входят физический объект и электронный иАЪтатор динами­ ки. Физический объект представляет собой малогабаритный электри­ ческий калорифер воздуха с вентилятором и регулирующим органом типа поворотной заслонки. На объекте смонтирован пневматический или электрический исполнительный механизм. Динамические свойст­ ва объекта в малом аппроксимируются произведением двух аперио­ дических звеньев с постоянными времени 10-20 и 150-180 с и звена запаздывания с временем задержки 10-20 с. Электронный имитатор динамики сконструирован на базе прецизионных микросхем повышен­ ной стабильности. Имитатор позволяет моделировать динамику объ­ ектов с двумя взаимосвязанными координатами и постоянными вре­ мени 30-60 с по каждому из четырех каналов или ТОУ с одним входом и одним выходом (постоянная времени - 250-300 с, время задерж­ ки - 30-60 с).

Щит контроля и управления состоит из двух панелей, на которых размещены два регистрирующих и четыре показывающих прибора, мнемосхема мозаичного типа, регулирующий микроконтроллер (ремиконт) типа Р-130, органы ручного управления, аналоговый (Р-17) или цифровой (Протар-110) регулятор. На обратной стороне ЩКУ располо­ жены имитатор динамики, преобразователи и усилители сигналов, источники питания.

Функции УВМ в учебной лаборатории выполняет ПЭВМ типа СМ-1810.13 или любая другая машина, программно совместимая с ПС-АТ/ХТ. Связь ПЭВМ с ремиконтами осуществляется с помощью ин­ терфейса ИРПС или специального адаптера. ПЭВМ размещается на от­ дельной тумбе или столе в непосредственной близости от ЩКУ.

263

Программное обеспечение учебной лаборатории содержит операци­ онную систему реального времени, обеспечивающую многозадачный режим функционирования ПЭВМ, и набор программ для контроля координат физического объекта и имитатора динамики, реализации алгоритмов одно- и многоконтурного регулирования, конфигурирова­ ния контуров управления и экранных мнемосхем, формирования графиков истории координат ТОУ и архива событий.

Методическое обеспечение учебной лаборатории содержит указания по проведению 22-26 лабораторных работ по экспериментальному ис­ следованию статических и динамических характеристик физического объекта и имитатора динамики, изучению принципов действия и наладки ТСА (преобразователи, регулятор, ремиконт, исполнительный механизм и т.п.), исследованию эффективности П-, И-, ПИ-, ПД- и ПИД-законов аналогового и цифрового регулирования и способов их реализации (непосредственное цифровое управление или супервизорная схема), построению каскадных, комбинированных и автономных АСР, освоению программ ПЭВМ по контролю за ходом технологическо­ го процесса и конфигурирования контуров регулирования и экранных мнемосхем.

Полный комплект учебной лаборатории состоит из двух ЩКУ, двух ТОУ и одной ПЭВМ с соответствующим программно-методическим обеспечением. Такой набор лабораторного оборудования позволяет проводить учебные занятия одновременно с группой из 8-10 учащих­ ся.

Разработчики учебной лаборатории - НПО ЦНИИКА и МИХМ - обес­ печивают наладку оборудования и проведение пробных учебно-ла­ бораторных занятий.

Установка управляющая пневмоэлектронная „Режим-1М”

Установка „Режим-1М” предназначена для автоматизации непре­ рывных химико-технологических процессов, в том числе и потенци­ ально опасных. Установка позволяет реализовать следующие функции централизованного контроля и управления:

обнаружение и сигнализация технологических и аварийных откло­ нений координат ТОУ от заданных значений;

вызывной контроль переменных или сигналов, характеризующих состояния контуров управления;

непрерывная регистрация основных координат и регистрация по вызову оператора вспомогательных переменных ТОУ;

автоматическое одноконтурное, каскадное и программное регули­ рование;

дистанционное управление положением двухпозиционных и неп­ рерывных исполнительных механизмов (ИМ);

супервизорное управление с формированием заданий локальным пневматическим регулятором от УВМ и микроконтроллеров;

автоматическая блокировка.

264

Одна установка „Режим-1М” обеспечивает контроль 14 регулируе­ мых и 20 нерегулируемых координат, сигнализацию технологических отклонений 14 переменных и аварийных нарушений 27 координат, автоматическое регулирование 14 переменных и управление 8 двухпо­ зиционными ИМ, непрерывную регистрацию 10 и регистрацию по вызову 12 переменных ТОУ.

В состав установки „Режим-Ш” входят: двузаписные пневматические приборы типа ПКР.2;

показывающий многошкальный прибор типа ППМ-20П для центра­ лизованного вызывного контроля переменных;

мнемосхема технологического процесса, выполненная из наборных ячеек со встроенными органами вызывного контроля, задатчиками, переключателями режима управления, светодиодами сигнализации и т.п.;

пульт с органами квитирования сигнализации, вызова на регистра­ цию координат, контроля состояния светодиодов и т.д.;

пневматические кассетные ПИ-регуляторы; модули коммутации, сигнализации, каскадного и программного

управления.

Установка „Режим-Ш” отличается от предшествующих модифика­ ций уменьшенными габаритами (1800x560x600 мм), малым расходом электроэнергии на сигнализацию и блокировку, повышенными показа­ телями надежности.

Комплекс технических средств „Рамикс”

Комплекс технических средств (КТС) „Рамикс” предназначен для построения централизованных и распределенных АСУ непрерывными и непрерывно-периодическими технологическими процессами. 6 составе АСУТП комплекс „Рамикс” реализует следующие функции:

регулирование непрерывных технологических процессов в автома­ тическом, супервизорном и ручном режимах управления;

программно-логическое управление агрегатами периодического действия;

централизованный контроль технологических координат, заданий и управляющих сигналов, а также состояний оборудования и положения исполнительных механизмов (ИМ);

непрерывная регистрация основных координат ТОУ; автоматическая защита и блокировка оборудования; связь с УВК и персональными ЭВМ.

В состав КТС „Рамикс” входят локальные технологические станции (ЛТС), пульт контроля и управления (ПКУ), блок контроля и управле­ ния (БКУ), стойки моторных задатчиков (СМ3), табло мнемосхемы (ТМ).

Станция ЛТС представляет собой шкаф с поворотной рамой, на которой размещен микроконтроллер. На лицевой панели ЛТС располо­ жена мозаичная мнемосхема с органами сигнализации отклонений координат, вторичные показывающие и регистрирующие приборы и

265

органы управления. ЛТС обеспечивает контроль до 64 координат, 32 из которых могут быть регулируемыми.

Пульт ПКУ оборудован автономными блоками БКУ, расположенны­ ми на его столешнице. Каждый БКУ обеспечивает по вызову оператора одного из четырех подключенных к нему контуров регулирования, а также ручное управление ИМ. Блоки БКУ изготавливаются также в варианте, предназначенном для автономного использования в щито­ вой системе.

Стойка СМ3 представляет собой шкаф, содержащий 32 моторных задатчика для преобразования выходных широтно-импульсных сигналов микроконтроллера в пневматические или электрические аналоговые сигналы стандартного диапазона.

Табло ТМ выполняется мозаичным из стандартных ячеек 40x40 мм и органов: сигнализации и крепится к потолку операторского помеще­ ния.

В состав комплекса „Рамикс” может входить персональная ЭВМ, реализующая следующие функции:

централизованное отображение состояния регулируемых контуров на экране дисплея;

сигнализация на экране дисплея технологических и аварийных отклонений координат ТОУ;

автоматическая защита и блокировка оборудования; загрузка программ в микроконтроллер и программирование конт­

роллера с экрана дисплея ПЭВМ; конфигурирование и настройка контуров регулйрования с представ­

лением переходных процессов на экране дисплея ПЭВМ; конфигурирование программного обеспечения ПЭВМ для конкрет­

ного технологического процесса.

Программно-технический комплекс „Период”

Программно-технический комплекс (ПТК) „Период” предназначен для построения АСУ непрерывно-периодическими технологическими процессами. Комплекс „Период” в составе АСУ реализует следующие функции:

автоматическое П-, И-, ПИ- и ПИД-регулирование координат ТОУ; автоматическое управление агрегатами периодического действия; дистанционное управление регулирующими и двухпозиционными исполнительными механизмами (ИМ) по основному и резервному ка­

налу связи; представление оператору информации о ходе технологического

процесса (значения координат, положения ИМ, номера выполняемых операций, текущее время и т.п.);

сигнализация аварийных отклонений, автоматическая защита и блокировка оборудования.

В состав ПТК „Период” входят:

автоматизированное рабочее1место оператора (АРМО), содержащее

266

ПЭВМ с дисплеем и печатающим устройством, функциональную клави­ атуру, показывающие приборы и мнемосхему;

управляющие микропроцессорные контроллеры типа Ломиконт; блоки связи с объектом аналоговые (БСО-А) и дискретные (БСО-Д). Комплекс „Период” позволяет подключать через интерфейс ИРПС к

одной функциональной клавиатуре до 4 микроконтроллеров, одну ПЭВМ, до 16 блоков связи с объектом. При этом к каждому БСО-Д подсоединяется до 64 датчиков дискретных сигналов с уровнями 0 или 24 В (0 или 220 В), к блоку БСО-А - до 32’ аналоговых сигналов с диапазоном изменения 0-10 В,0- 5 мА, 0 - 220 мА или 4 - 20 мА.

Габаритные размеры БСО составляют 1800x800x450 мм.

Программно-технический комплекс ПТК-ТЛС

Программно-технический комплекс с телемеханическими и ло­ кальными связями типа ПТК-ТЛС предназначен для построения АСУ крупными промышленными предприятиями с территориально распре­ деленными объектами управления. Комплекс пригоден для приме­ нения как в химической промышленности, так и в других смежных отраслях народного хозяйства.

Комплекс ПТК-ТЛС технически и программно совместим со своим прототипом - управляющим вычислительным телекомплексом УВТК-УН. Допускается расширение действующих систем управления, построенных на базе УВТК-УН, с помощью устройств комплекса ПТК-ТЛС.

В состав комплекса ПТК-ТЛС входят следующие конструктивно и функционально законченные устройства:

станции контроллерные (СК) и программируемые (СП1, СП2, СПЗ); станции программируемые с резервированием (СПР1СПР4); устройства аппаратные сбора информации и выдачи управляющих

воздействий (УАС1-УАСЗ); устройство аппаратное отображения информации (УАО);

устройство коммутации выходных сигналов (УКВ-К); телетерминал цветной (ТЦ1); модуль цифровой индикации (МИ-01);

устройство преобразования сигналов (групповой модем) типа УПС. Комплекс ПТК-ТЛС в составе АСУ реализует следующие функции: сбор, обработка и отображение текущих и интегральных значений

непрерывных координат ТОУ; сбор, обработка и отображение сигналов состояния двухпозицион­

ных исполнительных механизмов (ИМ); передача и исполнение команд управления позиционными ИМ;

передача кодовых команд-инструкций и их преобразование в аналоговые сигналы для формирования заданий локальным регуля­ торам при супервизорном управлении или для воздействия на ИМ при непосредственном цифровом управлении;

обмен буквенно-цифровой информацией между СП, дисплеями, ПЭВМ.

267

В комплексе ПТК-ТЛС используются следующие виды каналов связи:

телемеханические, с непосредственной передачей сигналов по проводным линиям или с применением модемов между СП и между СП и устройством аппаратного типа;

локальные сети (между СП, ПЭВМ, видеотерминалами, печатающи­ ми устройствами, внешними ЭВМ);

каналы последовательного интерфейса ИРПС или С2 (между СП и телетерминалами, печатающими устройствами, станциями локальной сети, внешними ЭВМ);

каналы параллельного интерфейса ИРПР (между СП и телетермина­ лами и печатающими устройствами);

волоконно-оптические линии связи (между СП и телетерминалами цветными).

В состав одного комплекса можно включать до 120 станций и уст­ ройств различных типов. При этом каждая из станций СП обрабатывает до 120 текущих, 256 интегральных и 128 двухпозиционных входных сигналов с унифицированными уровнями по току и напряжению. Станции СП вырабатывают до 256 выходных двухпозиционных сигна­ лов по управлению ИМ и до 48 кодовых команд-инструкций. Каждая СП может быть сопряжена с несколькими каналами связи, в том числе с 28 телемеханическими, с 14 ИРПС или С2, с 4 каналами ИРПР и 6 волоконно-оптическими.

Главный регулятор

Главный регулятор предназначен для прецизионного управления потенциально опасных химических реакторов с распределенными по длине координатами (трубные и автоклавные установки полиэтилена высокого давления, установки синтеза каучука).

Главный регулятор выполняет следующие функции: распределенный контроль давления и температуры по длине реак­

тора; ПИД-регулирование давления в стационарных режимах работы

реактора; организация вынужденных пульсаций давления в реакторе;

выбор и коррекция давления по максимальной температуре ё реак­ торе;

автоматическое изменение структуры регулятора в зависимости от режима управления реактором;

аварийная защита технологического процесса; информационная связь с УВМ.

Главный регулятор конструктивно оформлен в виде автономного аналого-цифрового устройства блочного типа. Основные блоки регуля­ тора: ввод сигналов от УВК и 90 датчиков температуры и давления, коррекция давления, стабилизация температуры, ручное задание давления, управление пульсациями давления, аварийные программы и др. - выполнены на элементной базе повышенной надежности.

268

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Родионов В.Д., Терехов В.А., Яковлев В.Б. Технические средства АСУТП. М .: Выс­

шая ш кола, 1989.263 с.

2.Шенброт И.М., Антропов М.В., Давиденко К.Я. Распределенные АСУ технологичес­

ки м и процессами. М .: Энергоатомиэдат, 1985.235 с.

3.Флинт Ф. Локальные сети ЭВМ: архитектура, принципы построения, реализация.

М.: Финансы и статистика, 1986.357 с.

4.ГСП. Общее описание ГСП. Основы построения ГСП. Отраслевой каталог. Вып. 6.

М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1986.78 с.

5.ГСП. Номенклатурный каталог. Часть 1.М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1984.172 с.

6.Единая система стандартов АСУ. Метрологическое обеспечение АСУ. Основные положения.

Методические указания МИ1669—87. ВНИИМИУС, Львов, 1987.48 с.

7.Беляев Г.Б., Кузищин В.Ф., Смирнов Н.И. Технические средства автоматизации в теплоэнергетике. М.: Энергоиэдат, 1982.320 с.

8.Н аладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования. Справочное пособие/А.С. Клю ев, А.Т. Лебедев, С.А. Клюев, А.Г. Товарнов/Под ред. А.С. Клю ева. 2*е изд. перераб. и доп. М.: Энергоатомиэдат, 1989.368 с.

9.ГСП. М одернизированный агрегатный ком плекс электрических средств регулирова­ ния в микроэлектронном исполнении АКЭСР-М: Каталог: Вып. 11,12. М .: ЦНИИТЭИприбо­ ростроения, 1984, т. 4.56 с.

10.Ялышев А.У., Разоренов О.И. Многофункциональные аналоговые регулирующие устройства автоматики. М .: Машиностроение, 1981.398 с.

11.Элементы управления серии „Логика-И"/В.Л. Рейзин, В.Е. Мандравин, А.И. Подураев и др. М .: Энергоатомиэдат, 1984.176 с.

12.Применение интегральных микросхем в электронной вычислительной технике. Справочник/Р.В. Данилов, С.А. Ельчова, Ю.П. Иванов и др./Под ред. Б.Н. Файэулаева, Б.В. Тарабрина. М.: Врдио и связь. 1986.384 с.

13.Зельдин Е.А. Цифровые интегральные микросхемы в информационно-измеритель­

ной аппаратуре. Л. Энергоатомиэдат. 1986.280 с.

14.Полупроводниковые БИС запоминающих устройств. Справочник /В.В. Баранов, Н.В. Бекин, А.Ю. Гордонов и др./Под ред. А.Ю. Гордонова и Ю.Н. Дьякова. М.: Радио и связь, 1986.360 с.

15.Хвощ С.Г., Варлинский Я.Я., Попов Б.А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах

автоматического управления. Справочник/Под ред. С.Т. Хвоща. Л.: Машиностроение, 1987.640 с.

16.Вершинин О.Б. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процессов. Л.: Энергоатомиэдат. 1986.208 с.

17.Каган Б.М., Стошин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. М.: Энергоатомиэдат, 1987.304 с.

18.Горбунов В.Д., Панфилов Д.И., Преснухин Д.Н. Справочное пособие по микропро­ цессорам и микроЭВМ/Под ред. Л.Н. Преснухина. М.: Высшая школа, 1988.272 с.

19.Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. М.: Энергоатомиэдат, 1985.552 с.

20.ГСП. Система малых ЭВМ. Общее описание. Средства вычислительной техники. Отраслевой каталог. Вып. 8,9. М.: ЦНИИТЭИприборостроения, 1985.44 с.

21.Управляющие вычислительные ком плексы ПС1001. Справочный материал. СевереДонецк: НПО „Импульс", 1987.86 с.

270