Системы контроля состояния подсистем танкера с использованием современной элементной базы (стр. 13 из 19)
Модуль ADAM-4021 имеет в своем составе аналого-цифровой преобразователь, независимый от цифро-аналогового преобразователя. Поскольку указанный АЦП не предназначен для выполнения измерений с высокой точностью, на него возлагается задача проверки правильности функционирования канала вывода. Кроме того, данные, получаемые от АЦП, могут использоваться для выявления факта и определения причины возникшей неисправности.
Технические характеристики модуля вывода ADAM-4021:
• количество каналов: 1;
• диапазон выходного сигнала: 0...20 мА; 4...20 мА; 0...10 В;
• напряжение изоляции: 3000 В постоянного тока;
• основная погрешность: в режиме формирования тока не хуже ±0,1% полной шкалы; в режиме формирования напряжения не хуже ±0,2% полной шкалы;
• погрешность АЦП контроля выходного сигнала: не хуже ±1 % полной шкалы;
• температурный коэффициент смещения нуля: в режиме формирования тока ±0,2 мкВ/°С; в режиме формирования напряжения ±30,0 мкВ/°С;
• температурный коэффициент смещения шкалы ±25 РРМ/°С;
• скорость нарастания выходного сигнала (устанавливается программно): от 0,125 до 128 мА/с; от 0,0625 до 64 В/с;
• сопротивление нагрузки: 0...500 Ом;
• встроенный сторожевой таймер;
• требования по питанию;
• напряжение питания: от 10 до 30 В (постоянное нестабилизированное);
• потребляемая мощность: 1,4 Вт.
В связи с тем, что необходимо сопряжение ЭВМ и нижнего уровня управления, включающего в себя все выбранные модули ADAM, для организации автоматизированной системы управления необходимо использовать преобразователь интерфейса RS-485 в USB.
Модуль ADAM-4561 - преобразователь интерфейса RS-232/422/485 в USB
ADAM-4561 позволяет пользователям ЭВМ PC соединять модули ADAM в общую систему, использующую USB-интерфейс. ADAM-4561 обеспечивает очень высокую скорость передачи данных. Так как модуль питается с USB-порта, то не требуется использования дополнительного силового адаптера, загромождающего систему.
USB-интерфейс является стандартным для большинства современных компьютеров, так как имеет очевидные преимущества над ранее используемыми каналами передачи информации. Посредством USB-интерфейса можно соединять до 127 устройств, при этом скорость передачи данных будет до 12 мегабит в секунду.
Технические характеристики модуля ADAM-4561:
• соответствует спецификации USB v 1.1;
• поддержка портов RS-232/422/485;
• скорость передачи: 115200 бит/с;
• автоматический контроль направления передачи данных по RS-485;
• гальваническая изоляция 3000 В;
• максимальная длина кабеля USB до 4,5 м;
• не требует внешнего питания;
• программная поддержка в среде Windows, Linux;
• поддержка «горячего резервирования».
Схема соединения модулей разработанной системы управления представлена на чертеже ЦТРК 2101.980401.Э4-03.
Объединение устройств системы в сеть RS-485 предполагает установку терминаторных сопротивлений в начале и конце сети для согласования уровня сигнала. Значение сопротивлений для витой пары типа А или В выбирается равным 120 Ом.
Так как проектируемая система включает в себя всего 5 устройств (ADAM 4500, ADAM 4561, ADAM 4017 и два ADAM 4021), то предполагается установить все модули компактно в одном помещении, поэтому нет необходимости в повторителе.
5.5 Конструктивное исполнение разработки
В связи с тем, что техническую реализацию разработанной системы предлагается выполнить на стандартных устройствах: модулях серии ADAM производства фирмы Advantech, исполнительных механизмах МЭО-16-10, а также на конструктивно законченных датчиках, - то нет необходимости разрабатывать специальную конструкцию, вмещающую в себя все элементы системы управления.
Датчики технологических параметров, исполнительные механизмы и регулирующие органы устанавливаются непосредственно на объекте управления, поэтому рассмотрим возможные конструкции из модулей ADAM, которые будут располагаться в операторской.
Модули ADAM могут монтироваться автономно, на специальные монтажные скобы, на рельс типа DIN или могут устанавливаться пакетом (этажеркой). Прочное и компактное конструктивное исполнение модулей обеспечивает простоту и повышенные удобства их монтажа. Для присоединения внешних цепей к модулям предусмотрены извлекаемые клеммные соединители с винтовой фиксацией проводников, что облегчает процесс электрического монтажа, технического обслуживания и дальнейшей модернизации системы и позволяет существенно сократить время, необходимое для замены модулей.
Технология соединения модулей в сеть RS-485, вместе с использованием крепящихся винтами вставных разъемов, позволяет выполнять наращивание, реконфигурирование и ремонт системы без нарушения кабельной системы.
Установка на DIN-рейку приводит систему в соответствие с современными требованиями к монтажу промышленного контрольно-измерительного оборудования.
При необходимости автономной установки модуля ADAM используется плоская панель, имеющая габариты, идентичные габаритам модуля. Панель устанавливается на стенку помещения. Для монтажа модулей на панель используется специальный кронштейн. Также имеется возможность установки одного модуля поверх другого, которая идеальна в условиях ограниченного пространства. Это - так называемая комбинированная установка.
Габаритные размеры универсальны для всех модулей серии ADAM. Они указаны на рисунке 5.5.
а б
В г
а – вид спереди, б – вид сзади, в – вид сверху, г – вид сбоку
Рис. 5.5 Габаритные размеры модулей ADAM
Так как разработанная система управления требует для реализации 5 модулей серии ADAM, которые будут установлены в операторском помещении, то для монтажа модулей предлагается использовать удобный DIN-рейс, поставляемый вместе с модулями. Для фиксации модуля на DIN-рейсе используется специальный адаптер.
6. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ
6.1 Реализация диспетчерского уровня системы
Для организации диспетчерского уровня системы контроля подсистем танкера выбрана интегрированная система TRACE MODE. Благодаря использованию современной интегрированной SCADA-системы TRACE MODE (версии 6.0) для организации верхнего уровня системы управления обеспечивается наглядное отображение в реальном времени процессов, происходящих в технологическом объекте [9].
TRACE MODE - это программный пакет для быстрой и эффективной разработки и внедрения систем управления производственным процессом.
Основными задачами, решаемыми с помощью TRACE MODE являются [18]:
• Сбор сигналов, определяющих состояние процесса в текущий момент времени (температура, давление, положение и т.д.) с промышленной аппаратуры (контроллеры, датчики и т.д.).
• Графическое отображение собранных данных на экране компьютера в удобной для оператора форме (на мнемосхемах, индикаторах, сигнальных элементах, в виде текстовых сообщений и т.д.).
• Автоматический контроль за состоянием контролируемых параметров и генерация сигналов тревоги, выдача сообщений оператору в графической и текстовой форме в случае выхода их за пределы заданного диапазона.
• Разработка и выполнение (автоматическое или по команде оператора) алгоритмов управления производственным процессом. Сложность алгоритмов не ограничена и может представлять собой любую комбинацию из математических, логических и других операций.
• Вывод (автоматически или по команде оператора) управляющих воздействий в промышленные контроллеры и исполнительные механизмы для регулировки непрерывных или дискретных процессов, а также подача сообщений персоналу на информационное табло.
• Контроль за действиями оператора путем регистрации его в системе с помощью имени и пароля, и назначения ему определенных прав доступа, ограничивающих возможности оператора (если это необходимо) по управлению производственным процессом.
• Автоматическое ведение журнала событий, в котором регистрируется изменение параметров с возможностью просмотра в графическом виде записанных данных, а также ведение журнала аварийных сообщений.
• Генерация отчетов и оперативных сводок.
Рис. 6.1 Мнемосхема системы контроля подсистем танкера
В TRACE MODE распределенная АСУ, включающая в себя операторские станции, АРМ руководителей, архивные серверы и контроллеры, рассматривается как один проект. База данных реального времени является распределенной и единой для всего проекта. Поэтому каждый узел (ПК или контроллер) в распределенной АСУТП, работающей под управлением TRACE MODE, имеет информацию об остальных узлах системы и в случае его модификации автоматически обновляет соответствующие базы на других узлах.
При помощи TRACE MODE возможно одновременно программировать задачи приема данных и управления в IBM-совместимых контроллерах и задачи супервизорного контроля и управления для АРМ диспетчеров на ПК. Вся разработка осуществляется в графическом редакторе, основанном на требованиях международного стандарта IEC-1131. Применяются визуальные, интуитивно понятные инженерам-технологам методы - язык функциональных блоков (Техно FBD) или язык инструкций (Техно IL).
Документация о ходе технологического процесса представляется в виде отчетов произвольной формы. Отчеты, генерируемые TRACE MODE, могут включать данные, как реального времени, так и исторические. Информация может быть представлена в текстовом, графическом или табличном виде.