2. Опис та технічні характеристики рекомендованих мікропроцесорних керуючих засобів

2.1. Комплексна система автоматизації виробництв simatic pcs7

SIMATIC PCS7 – це комплекс апаратних та програмних засобів для побудови АСК ТП, призначений для автоматизації як окремих ділянок так і цілих процесів та виробництв. В рамках SIMATIC PCS7 застосовуються комп'ютерні та контролерні системи, які широко використовують для вирішення завдань автоматизації обмін даними через Internet/ Intranet з підтримкою IT функцій зв'язку.

SIMATIC PCS7 включає в себе набір апаратних та програмних засобів для автоматизації неперервних та періодичних процесів, рецептурних процесів, процесів маршрутизації (переміщення потоків та матеріалів).

У складі SIMATIC PCS7 можна виділити такі основні компоненти.

1) Система проектування SIMATIC PCS7 містить повний набір інструментальних засобів, для проектування, розробки та побудови систем управління різного призначення. Додатково система проектування є основою для всесторонньої технічної діагностики устаткування.

Система проектування базується на інженерних станціях (Engineering Station, ES) Інженерні станції реалізовані за допомогою спеціальних програмних засобів, встановлених на промислових комп’ютерах. З допомогою системи проектування можуть проектуватися звичайні або резервовані станції операторів, стандартні системи автоматизації, системи протиаварійного захисту і автоматики безпеки (F-системи), а також резервовані системи (H-системи) підвищеної надійності.

2) Система оперативного управління має клієнт/серверну структуру і може об’єднувати до 12 серверів та до 32 станцій оператора (Operator Station, OS) на один сервер.

Системне програмне забезпечення станцій операторів масштабують по кількості обслуговуваних виробничих об'єктів. Виробничим об'єктом (Process Object, PO) називають блок управління і контролю, для обміну даними з яким використовується від 30 до 50 OS змінних. Це дозволяє зіставляти структури даних системи проектування і системи оперативного управління. OS змінна визначає об'єм і розміщення пам'яті, необхідної системі оперативного управління для виконання операцій управління і моніторингу. Ця область пам'яті використовується для запису/ читання значень різних величин.

У версії SIMATIC PCS7 V7.0 ліцензується така кількість виробничих об’єктів (PO):

• 250, 1000, 2000, 3000 або 5000 PO для OS 1-місної системи PCS7;

• 250, 1000, 2000, 3000, 5000 або 8500 PO для OS сервера PCS7.

Система оперативного управління SIMATIC PCS7 має такі основні характеристики:

• Оперативне відображення ходу технологічного процесу на екранах моніторів операторських станцій, оперативне керування процесом.

• Підтримка архітектури клієнт/сервер з використанням до 12 звичайних або резервованих серверів OS на систему. До 32 OS клієнтів на один звичайний або резервований сервер. До 5000 PO на один OS сервер.

• Могутня система архівації даних, що базується на використанні Microsoft SQL Server 2005 і підтримує створення резервних копій архівів. Довготривала архівація даних на центральному сервері архівів (резервованому в т.ч.) з використанням програмного інструменту Storage-Plus. Центральний сервер може архівувати дані із швидкістю до 10000 змінних в секунду. Всі дані архівів можуть експортуватися на стандартні носії, зокрема, і на DVD.

• Моніторинг функціонування найбільш важливих додатків OS серверів.

• Інтерактивна модифікація проектів OS станцій без порушення їх працездатності, інтерактивна перевірка навантаження на резервовані сервери OS.

• Оптимізований обмін даними з системами автоматизації (AS). Мережевий обмін тільки у разі появи змін даних незалежно від циклу виконання програми в системі автоматизації.

• Зручне і надійне управління ходом протікання виробничого процесу. Можливість використання мультиекранних технологій.

• Інтелектуальне управління повідомленнями залежно від режиму процесу. Ручне або автоматичне їх приховування.

• Установка пріоритетів аварійних повідомлень для виділення найбільш важливої інформації.

• Централізоване адміністрування користувачів, контроль доступу, використання електронних підписів.

• Облік загального часу роботи всіх підсистем підприємства.

У SIMATIC PCS7 функції оперативного управління і моніторинга можуть підтримуватися через Internet або Intranet. При цьому у режимі стандартного Web-клієнта до даних одного Web-сервера SIMATIC PCS7 можуть мати одночасний доступ до 50 Web клієнтів.

3) Як базове апаратне забезпечення інженерних станцій (ES), станцій операторів (OS) використовуються промислові комп'ютери 19” виконань SIMATIC Rack РС.

У цих комп’ютерах використовуються найбільш сучасні архітектурні рішення на основі процесорів Intel. Вони мають металевий корпус, володіють високою стійкістю до дії електромагнітних полів, оснащені фільтрами для очищення охолоджуючого повітря. Застосування надійних і якісних компонентів, а також підтримка широкого спектру функцій діагностики дозволяє використовувати комп'ютери даної серії в режимі безперервної роботи протягом 24 годин на добу і зберігати їх працездатність в діапазоні температур від + 5 до +40 ^оC.

4) Системи автоматизації побудовані на основі компонентів програмованих контролерів SIMATIC S7-400 та систем вводу-виводу на основі сигнальних модулів, або на основі станцій ET 200M, ET 200S і ET 200iSP, що підключаються до систем автоматизації через мережу польового рівня PROFIBUS DP.

Базова система SIMATIC PCS7 BOX 416.

Для автоматизації невеликих процесів може бути застосована базова система SIMATIC PCS7 BOX 416. Базова система дозволяє реалізувати всі необхідні функції :

• SIMATIC PCS7 для автоматизації виробничих процесів,

• систем візуалізації і оперативного управління,

• системи проектування.

Базова система SIMATIC PCS7 BOX 416 у поєднанні із системою розподіленого вводу-виводу на основі PROFIBUS утворюють комплексну систему управління, яка здатна обслуговувати до 2000 виробничих об'єктів (PO).

SIMATIC PCS7 BOX 416 здатна функціонувати в автономному режимі, а також підключатися до мережі заводського рівня. У заводській мережі вона здатна виконувати тільки функції 1-місної системи і не може бути використана як сервер SIMATIC PCS7.

У будь-який момент часу SIMATIC PCS7 BOX 416 може бути розширена додатковими програмними і апаратними компонентами SIMATIC PCS7. Вказана особливість дозволяє легко інтегрувати SIMATIC PCS7 BOX 416 в існуючі або створювані системи SIMATIC PCS7.

SIMATIC PCS7 BOX будується на основі промислового компютера SIMATIC Box РС 627, оснащеного слот-контролером SIMATIC WINAC Slot 416-2 V4.0. Це дозволяє виконувати завдання автоматичного управління і обслуговування систем розподіленого вводу-виводу, візуалізації і оперативного управління, а також проектування на основі єдиної апаратної платформи.

Застосування слот контролера SIMATIC WINAC Slot 416-2 дозволяє виконувати програму управління виробничим процесом незалежно від режимів роботи промислового комп'ютера і операційної системи Windows. Живлення слот-контроллера здійснюється від зовнішнього блоку живлення =24 В незалежно від живлення комп'ютера. Програмні помилки, відключення живлення або перезапуск комп'ютера не впливають на функціонуванні слот-контролера.

Розробка проекту для SIMATIC PCS7 BOX 416 може виконуватися у середовищі вбудованого програмного забезпечення або з центральної інженерної станції. У обох випадках існує можливість інтерактивного завантаження модифікованих конфігурацій OS станції (станції оператора).

Система розподіленого вводу-виводу підключається до вбудованих інтерфейсів слот-контролера. При цьому існує можливість обслуговування приладів із вбудованим мережевим інтерфейсом PROFIBUS DP та PROFIBUS PA. Забезпечується підтримка технології CIR (Configuration in Run), що дозволяє вносити зміни до конфігурації без зупинки системи автоматизації.

Система SIMATIC PCS7 BOX 416 може бути розширена програмним забезпеченням SIMATIC PDM (Process Device Manager), яке дозволяє використовувати станцію для виконання операцій обслуговування приладів польового рівня.

SIMATIC PDM здатний діставати доступ до приладів польового рівня тільки через вбудований комунікаційний процесор CP 5611. Тому при використанні SIMATIC PDM інтерфейс комунікаційного процесора CP 5611 повинен з'єднуватися з портом PROFIBUS DP слот-контролера. Необхідний для цієї мети з'єднувач входить в комплект постачання SIMATIC PCS7 BOX 416.

Підключення до мережі заводського рівня і обмін даними з додатками рівня управління виробництвом і іншими компонентами SIMATIC PCS7 (AS, OS, ES) виконується через вбудований в SIMATIC PCS7 BOX 416 інтерфейс Ethernet.

Найпростіший варіант комплектації SIMATIC PCS7 BOX 416 має встановлене програмне забезпечення Runtime системи SIMATIC PCS7, що підтримує функції систем автоматизації (AS) і операторської станції (OS) для обслуговування 250 виробничих об’єктів (PO).

Рисунок 1. Базова система SIMATIC PCS7 BOX 416 та можливості її розширення.

Найпростіша конфігурація може бути розширена такими компонентами:

• SIMATIC PCS7 Power Pack для збільшення кількості підтримуваних виробничих об'єктів. Граничне значения - 2000 PO.

• Програмне забезпечення SIMATIC PDM для PCS7.

• Комунікаційний процесор CP 1512 для підключення SIMATIC PCS7 BOX 416 до OS-LAN.

• Стандартна клавіатура SIMATIC РС.

• Монітор SCD 19101-D.

• Блок живлення SITOP ~230 В/=24 В.