Проектирование автоматизированной системы управления насосными агрегатами ДНС

Выбираем датчик ДВСТ-1, так как это средство измерения имеет самую низкую цену.

2.2.5      Выбор сигнализатора загазованности

При выборе комплекта стационарного сигнализатора обращают внимание на требования заказчика. Если нет определенных пожеланий, обычно применяют датчики загазованности СТМ-10. Преимущество этих датчиков определено большим сроком эксплуатации, невысокой ценой.

Сравнение датчиков загазованности приведены в таблице 5.

Таблица 5                    - Основные характеристика сигнализаторов загазованности

В качестве сигнализатора загазованности выбираем СТМ-10.

2.3        Средство управления и сбора данных

2.3.1      Функции контроллерных средств

В настоящее время микропроцессорная техника внедряется во все сферы деятельности человека. И современную автоматизацию трудно представить без участия в ней микропроцессорных средств. Взять хотя бы компьютер, знакомый всем со школьной скамьи. А ведь этот самый компьютер - одно из важнейших программно-технических средств автоматизации.

Есть еще одно микропроцессорное устройство, хорошо известное в кругу специалистов по автоматизации, - контроллер. Как и компьютер, контроллер - обязательный компонент любой современной системы управления.

Контроллер получил свое название от слова control - управление. Уже из названия становится понятным, что основное на­значение этого устройства - управление. Первая основная область применения контроллеров (80-е годы прошлого столетия) - дискретные системы управления, в основу функционирования которых положена логика. Так появилось название этих устройств, сохранившееся до настоящего времени - программируемые логические контроллеры (ПЛК).

Следует отметить, что современные ПЛК далеко ушли в своем развитии от ранних представителей этого класса технических средств автоматизации. За последние 8-10 лет существенно рас­ширились их функции и вычислительные возможности. Сегодня ПЛК способны решать задачи по управлению сложными объектами как в непрерывных, так и в дискретных производствах.

В иерархии уровней АСУТП (автоматизированной системы управления технологическими процессами) ПЛК занимают определенный уровень - первый или нижний.

На их основе строятся системы автоматического управления (САУ) отдельными аппаратами, установками или блоками технологического процесса. Функционирование САУ происходит без постоянного присутствия обслуживающего персонала в автоматическом режиме по алгоритмам и программам, созданным на стадии проектирования системы управления (прикладное ПО - программное обеспечение).

Объект управления в этой иерархии представлен измеритель­ными преобразователями (ИП) различных технологических па­раметров - давления, уровня, температуры, расхода и т.д., а также исполнительными устройствами (ИУ) - регулирующими клапанами, кранами, задвижками. С помощью этих технических средств САУ осуществляют сбор данных, характеризующих со­стояние объекта, и реализуют управляющие воздействия на объект в целях обеспечения заданных (экономически целесообразных) режимов его функционирования.

Уровень оперативно-производственной службы (ОПС) - в дальнейшем изложении материала второй или верхний уровень АСУТП - реализует оперативное и режимное управление технологическим процессом. Основные составляющие этого уровня - оперативный персонал (операторы, диспетчеры, специалисты) и  программно-технические средства. К их числу, прежде всего, относятся компьютеры, на базе которых создаются автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов и специалистов, и серверы баз данных, в основу функционирования которых положено прикладное ПО. Присутствие оперативного персонала на этом уровне и определило само название системы - АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом). Понятие «автоматизированная» по определению предполагает участие человека в управлении. Таким образом, АСУТП - это человеко-машинная система.

В небольших системах управления локальные ПЛК могут напрямую по сети взаимодействовать с сервером и АРМ (без интерфейсного контроллера). Но имеется достаточно большое число проектов АСУТП, предусматривающих в своей структуре интерфейсные контроллеры (концентраторы).

В зависимости от задач, решаемых системой управления, контроллеры способны выполнять широкий набор функций. К основным (базовым) функциям локальных контроллеров относятся:

–     сбор и первичная обработка информации о параметрах технологического процесса и состоянии оборудования;

–     хранение технологической и вспомогательной информации;

–     автоматическая обработка технологической информации;

–     формирование управляющих воздействий - дискретное управление и регулирование;

–     исполнение команд с пункта управления;

–     самодиагностика контроллера;

–     обмен информацией с верхним уровнем управления.

Функция «Сбор и первичная обработка информации» подразумевает:

–     циклический опрос устройств связи с объектом (УСО);

–     аналогово-цифровое преобразование сигналов;

–     первичную обработку сигналов для компенсации воздействия помех (фильтрация сигналов);

–     определение достоверности информации по отклонениям сигналов датчиков за пределы измерительного диапазона.

Функция «Хранение технологической и вспомогательной ин­формации» обеспечивает запись и хранение в памяти контроллера технологических данных и данных, обеспечивающих заданный режим работы технологического оборудования. Данная функция также обеспечивает сохранность информации при отказах технических средств или питания.

Реализация функции «Автоматическая обработка технологи­ческой информации, формирование управляющих воздействий» предполагает дискретное управление в соответствии с алгоритмами управления, разработанными на этапе проектирования сис­темы, и регулирование (стабилизация технологических параметров на заданном уровне) по стандартным (П, ПИ, ПИД) или специализированным алгоритмам.

Функция «Исполнение команд с пункта управления» обеспечивает возможность вмешательства оперативного персонала в автоматическое ведение технологического процесса. При этом оперативный персонал может осуществлять пуск, отключение, переключение технологического оборудования, а также выполнять режимное управление процессом - задавать уставки регулирования, уровни срабатывания блокировок, сигнализаций, алгоритмов автоматического ввода резервного оборудования и др.

Функция «Самодиагностика контроллера» включает в себя проверку работоспособности как технических, так и программных средств контроллера с оповещением оперативного персонала.

Функция «Обмен информацией» является одной из важнейших функций контроллера. Эта функция осуществляется в автоматическом режиме и реализуется специализированными средствами контроллера с использованием протоколов приема/передачи данных.

2.3.2      Выбор контроллера

Для реализации среднего уровня сравним следующие контроллеры:

–     I-8810;

–     Simatic S7-300;

–     CompactLogix.

Для выбора контроллерного средства составим таблицу сравнения.

Таблица 6                    Сравнительная таблица контроллерных средств

Контроллер фирмы ICPDAS имеет самую низкую стоимость, потому выбираем контроллер I-8810.

2.3.3      Выбор конфигурации контроллера

В системе производится ввод и вывод следующих сигналов:

–     аналоговых входных сигналов – 53 (из них 20 сигналов термосопротивлений);

–     дискретных входных сигналов – 17;

–     дискретных выходных сигналов – 26.

Для опроса 20 сигналов термосопротивлений необходимо 3 7-канальных модуля I-87015.

Для   опроса   33   аналоговых  сигналов с учетом запаса необходимо 2 16-канальных модуля I-8017HS и один 8-канальный модуль I-8017H.

Для опроса 17 дискретных сигналов с учетом запаса необходим один 32-канальный модуль I-8040.

Для формирования 26 дискретных сигналов с учетом запаса необходим один 32-канальный модуль I-8041.

Количество резервных входов/выходов представлено в таблице 9.

Таблица 7                    – Количество резервных входов/выходов