XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Особенности сложного и динамичного процесса производства, передачи и распределения электроэнергии обусловили развитие его автоматизации с самого начала становления электроэнергетики. Технические средства автоматизации непрерывно совершенствовались на основе развития электромеханической, электромагнитной, полупроводниковой, интегральной микроэлектронной аналоговой и цифровой, особенно микропроцессорной, элементной базы.

 

В настоящее время происходит всеобщий переход от традиционных автоматических устройств к современным микропроцессорным интегрированным автоматическим устройствам управления нормальным режимом и противоаварийного управления электроэнергетическими объектами и автоматизированным системам управления (АСУ).

Процесс автоматизации производства делится на два вида автоматизации:

- Автоматизация систем управления технологическим процессом (АСУТП)

- Автоматизация системы управления производством (АСУП).

АСУ ТП – объекты управления - машины, механизмы и приборы, воздействие на которые происходит через исполнительные механизмы.

АСУП – информация поступает от человека в виде документов и управление осуществляется производственно-хозяйственной деятельностью предприятия.

Автоматизированная система управления технологическим процессом выполняет следующие функции:

- контроль за состоянием технологических объектов (посредством сбора информации о дискретных состояниях);

- контроль за протеканием технологического процесса, за состоянием непрерывно изменяемых параметров (сбор информации непрерывно изменяемых величин);

- управление технологическими объектами и процессом (выдача команд управления на исполнительные механизмы).

Контроль и управление магистральной насосной станции осуществляется:

- управлением магистральными насосными агрегатами;

- управлением задвижками насосных агрегатов;

- автоматическая защита МА;

- измерение давлений на входе и выходе НПС;

- регулирование (поддержание заданных давлений) на выходе НПС;

- управление в режимах: автоматический, резервный, испытательный.

Реализация микропроцессорной системы автоматики МПА осуществляется с использованием двух подсистем. Первая подсистема базируется на аппаратной основе с использованием программируемых логических контроллеров ПЛК, которые осуществляют контроль и управление технологическими объектами. Вторая с использованием программного обеспечения реализующая систему отображения, позволяющую оператору в реальном масштабе времени осуществлять контроль за технологическим процессом и вмешиваться в процесс управления с экрана монитора.

Архитектура контроллеров

Общие понятия

Программируемый логический контроллер (ПЛК) - специализированное микропроцессорное устройство управления, предназначенное для обработки сигналов от внешних устройств и управления подключенными к нему исполнительными механизмами в соответствии с заданной программой.

Обобщенная структура ПЛК состоит из следующих элементов:

- блок питания - обеспечивает преобразование сетевого напряжения к уровню, необходимому для нормальной работы всех составляющих частей ПЛК;

- центральный процессорный модуль (CPU) - содержит цифровой микропроцессор и память. CPU считывает преобразованные входные данные, выполняет находящуюся в памяти логическую программу и пересылает соответствующие выходные сигналы на исполнительные устройства;

- модули ввода - подключаются к полевым датчикам вашего приложения (кнопки, переключатели выбора, концевые выключатели, датчики перемещения и т.д.) и осуществляют преобразование сигналов в внутреннюю форму представления которой оперирует CPU;

- модули вывода - осуществляют преобразование и передачу формируемых CPU сигналов на исполнительные устройства;

Память контроллера

Память контроллера семейства Modicon 984 в зависимости от назначения подразделяется на три типа:

Flash-память (ПЗУ) – находящаяся во Flash-памяти операционная система является совокупностью супервизорных программ, эти программы:

- определяют язык программирования, на котором пишется программа пользователя;

- осуществляют управление статической и динамической памятью CPU для различных целей;

- устанавливают порядок обработки и хранения данных в ПЛК;

Память программы пользователя предназначена для хранения таблиц конфигурации системы.

Семейство контроллеров

Все семейство контроллеров MODICON 984 по виду аппаратной реализации разделяется на 5 групп:

- контроллеры с модульным построением CPU в виде стойки. Модули ввода - вывода располагаются в отдельных корзинах;

- контроллеры с одномодульным построением CPU, встраиваемым в одну корзину с модулями ввода - вывода серии 800;

- одноплатные ПЛК, устанавливаемые на различные вычислительные платформы;

- контроллеры класса Compact с одномодульным CPU, устанавливаемом на одной платформе с модулями ввода - вывода серии А120;

- контроллеры класса Micro, у которых в одном корпусе находится и CPU, и входы - выходы. Кроме того контроллеры этого класса могут расширяться модулями ввода - вывода серии А120.

Резервирование контроллеров

Повышение надежности в автоматических системах при возможных отказах достигается применением архитектуры с горячим резервом. Два контроллера с идентичной архитектурой осуществляют обмен информацией друг с другом через специальный дополнительный модуль горячего резерва.

При включении системы один из контроллеров работает в качестве основного, выполняя все действия по обработке программы и управлению устройствами. Второй контроллер – только отслеживает состояние основного контроллера, постоянно находясь в состоянии готовности. В случае непредвиденной остановки основного контроллера функции управления берет на себя запасной контроллер.

Дополнительные и внешние устройства управления

Панели программирования

Modicon предлагает два вида промышленно признанных панелей программирования – Р230 и P190.

Эти панели могут использоваться для:

- запуска и остановки контроллера

- ввода , изменения и архивирования программ лестничной логики

- наблюдения за значениями регистров и дискрет в памяти состояния и пользователя

- разрешения, запрета и включения дискрет и колец

- просмотра и изменения значений регистров хранения

- просмотра и установки параметров связи для связных портов

- наблюдения за потоком сигналов в реальном времени

Таким образом, характерными особенностями всех контроллеров являются предусмотренные при разработке защищенность от отказов и разделение сигналов. Процедура пуска и остановки помогают защитить память системы, статическое ОЗУ и аппаратные устройства от повреждений при неисправностях в системе внешнего энергосбережения. А также упрощена система обновления программного обеспечения в контроллере, не требуется отключение контроллеров , что привело бы к остановке всего технологического процесса. В последних разработках контроллеров появилась возможность проводить обновление операционной системы в центральном процессорном устройстве.

Код для цитирования: Скопировать