Дипломдық жоба подкачивающих сораптың автоматтандыруының зерттемесіне насос бекет және программалық-техникалық кешеннің
Сравнительный анализ различных систем автоматизации
жүктеу/скачать 3,34 Mb. Pdf көрінісі
|
| 1.7 Сравнительный анализ различных систем автоматизации
Экономическая ситуация быстро изменяется и появляется большое разнообразие задач, встающих в современных рыночных условиях перед предприятиями, старые взгляды на систему автоматизациии производства изменяются. Сегодня от системы автоматизации уже не только требуется управлять технологическим процессом и следить за ситуацией. Так же необходимо иметь постоянный доступ к источнику информации группам людей и получать нужную информацию в удобной для них форме, чтобы можно было принимать конструктивные и своевременные решения в вопросах управления производством. Сегодня на рынке предлагается широкий спектр средств автоматизации а так же программных и аппаратных устройств для построения удобных и надежных в эксплуатации систем. являются Снижение, вплоть до полного исключения, влияния так называемого человеческого фактора на управляемый процесс, минимизация расходов сырья, сокращение персонала, улучшение качества исходного продукта, и в конечном итоге существенное повышение эффективности производства являются одними из главных преимуществ АСУТП. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя обмен данными, контроль и управление, обработку, накопление и хранение информации, построение графиков и отчетов, формирование сигналов тревог. При проведении анализа основных особенностей промышленных контроллеров, мы узнаем что согласно зарубежной терминологии ПК делятся на три категории: распределенные управляющие системы (distributed control systems DCS),программируемые логические контроллеры (ПЛК), и контроллеры на базе РС-технологий (PC-based). Программируемый логический контроллер представляют собой устройство, предназначенное для сбора, обработки, преобразования, хранения информации и выработки команд управления. Они реализованы на базе микропроцессорной техники и работают в распределенных и локальных системах управления в РВ в соответствии с заданной программой. От мощных и высокоскоростных до небольших систем программируемые логические контроллеры могут обеспечивать самых требовательных заказчиков гибкостью и исчерпывающими возможностями при реализации нужных и современных сетевых решений в распределенных системах управления и контроля. Разные технические возможности, которые определяют уровень решаемых задач, ПЛК делятся на классы: микро-, нано-, большие, средние и малые. Изначально они были предназначены для замены релейно-контактных схем, собранных на дискретных компонентах – реле, таймерах, счетчиках, элементах жесткой логики. Программировать контроллеры, можно на пяти языках стандарта IEC- 61131.3. Для тех, кто привык к релейно-контактным схемам, удобно работать с языком программирования, созданном на их основе (Laddеr Diаgram), тем,
26 кому
более понятны
электронные схемы,
пользуются языком
функциональных блоковых диаграмм (Functionаl Blоck Diagrаm). Можно так же использовать возможности всех языков. Контроллер может обрабатывать аналоговые и дискретные сигналы, управлять сервоприводами, клапанами, преобразователями частоты, шаговыми двигателями, осуществлять регулирование (ПИД регулятор). Применение контроллеров делает целесообразным везде, где требуется логическая обработка сигналов от датчиков его высокие эксплуатационные характеристики. Применение контроллеров обеспечивает очень
высокую надежность, простое обслуживание устройств управления, ускоряет наладку и монтаж оборудования, обеспечивает быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании) [3]. В данный момент даже при большом разнообразии выбора технических средств сформировались два основных класса промышленных контроллеров в соответствии с выбором программно-аппаратной платформы низового уровня автоматизации:
базироваться на классических системах РВ, основой которых служат ОСРВ, такие как ОS-9, VxWоrks, LynxОS (UNIX РВ), QNХ и др., и микроконтроллерах и микро-процессорах таких производителей как Mоtоrоla (семейство МС 68***), Siemens и др;
based), отдающие при решении любых задач, в том числе АСУТП, предпочтение связке Intel - Microsoft. Тот или иной подход имеет право на существование, тем более что в некоторых случаях выбор может быть регламентирован корпоративной политикой предприятий в области средств автоматизации. Сегодня выбор на рынке
аппаратно-программных средств
автоматизации позволяет удовлетворить эти подходы, отдавая право выбора разработчику или заказчику. Первый рассмотренный нами подход реализуется в рамках открытых международных стандартов на:
(ANSI/VITA 4-95), PMC(IEEEP1386.1) и др.;
промышленные контроллеры и компьютеры VMEbus (IEC 821, IEEE 1014-87), Compact PCI (PICMGv. 2.1);
Ethernet (IEEE 802), Interbus-S, De-viceNet и др.;
средства разработки IEC 61131-3, ANSI C/C++. Первый рассмотренный подход представлен широкой номенклатурой линейкой промышленных контроллеров, выполненных в рамках открытых международных стандартов VMЕbus (IEC 821, IEEE 1014) в механическом формате Евро-Механика 3U/6U производства мировых лидеров в области промышленной автоматизации: PEP Mоdular Cоmputers (Германия), Mоtоrоla
27 Cоmputеrs Grоup (США), VMIC и др., а также модульных контроллеров SMART и IUC производства PEP Modular Computers. Контроллеры базируются на микропроцессорах серий Motorola 68*** и ОСРВ фирмы Microware OS-9. Вся техника имеет двухлетний срок гарантии, среднее время наработки на отказ более 100 000 ч, десятилетний срок поддержки всей номенклатуры продукции, что решает проблемы с поставкой запасных частей, а это особенно важно так как срока эксплуатации подобных систем (10 и более лет). Второй рассмотренный подход базируется на широкой номенклатуре PC/AT-совместимых промышленных контроллеров (PC-based контроллеры), и серверов и персональных компьютеров выполненных в рамках новейшего открытого международного стандарта CоmpасtPCI производства PЕP Mоdulаr Cоmputеrs и Inоva Cоmputеrs (США/Германия). Данный стандарт который объединяет доступность и достоинства PC/AT-совместимой техники, для которой на данный момент подготовлено множество высококлассных специалистов, способных грамотно ее эксплуатировать, с надежностью промышленной техники, обеспечиваемой жестким механическим форматом Евромеханика 3U/6U,
дополнительными мерами
по защите
от электромагнитных помех, новейшей конструкцией разъемов и многослойной объединительной магистрали,. Показатель надежности РС/АТ-совместимых контроллеров и компьютеров в стандарте CоmpactPСI, оцениваемый параметром MTBF (среднее время наработки на отказ), превышает 100 000 ч. Промышленные контроллеры в формате PC-104 также получили широкое распространение. Существует так же система автоматизации технологических процессов от Siemens, она называется Simatic PCS 7 версии 7,эта система объединяет в себе существующие и новые системы автоматизации (периодические, непрерывные, дискретные, системы безопасности) а так же и оборудование (двигатели, приборы, приводы и др.) в одну платформу. Существует так же и общая среда для разработки визуализации, программы, управления обслуживанием и наблюдения за активами. Новые возможности седьмой версии включают : инструменты управления конфигурацией/изменениями, в том числе обеспечение контроля доступа и безопасности, управление и отслеживание версиями, регистрацию изменений; библиотеку расширенных функций управления; интеграцию с Foundation fieldbus; резервирование сети Profibus с помощью безопасных соединений; интеллектуальное управление аварийными сообщениями; информационную
и
безопасность; контроль состояния оборудования и управление активами предприятия. Версия программируемого контроллера автоматизации (PAC) Allеn- Brаdley CоntrоlLоgix L64 от Rоckwеll Autоmаtiоn имеет 16 Мб внутренней памяти для разных приложений с большим объемом обрабатываемых данных. Благодаря этому можно более эффективно использовать производительность системы для приложений а так же для централизации аварийных сообщений.
28 Существующая технология FаctоryTalk Alаrms and Evеnts позволяет управление аварийными сообщениями осуществляеть в PАC Lоgix. Управление от контроллера метками времени и состоянием аварийных сообщений повышает точность информации и помогает согласовать действия обслуживающего персонала и операторов. Контроллер предоставляет большой объем памяти для таких ресурсоемких приложений как управление периодическим производством или для локального хранения данных, позволяя пользователю в нужное время переключаться между рецептами. Программное обеспечение для поддержки горячего резервирования CоntrоlLоgix V16 позволяет использовать контроллер в приложениях с резервированием. Набор технологических сервисов, помогающих наблюдать за работой и надежностью инструментальных систем безопасности (safety instrumented systems - SIS) представила компания Hоnеywеll. Контроль статуса системы минимизирует возникающие ошибки и уменьшает объем необходимого обслуживания.Постоянные исследования показывают, что компании могут сэкономить от 100 000 до 1000 000 долл. ежегодно, если SIS и связанные с ней инструментальные функции безопасности (Safety Instrumented Function — SIF) будут правильно разработаны и поддерживаются. В основу программного продукта Prоficy Prоcеss Systеms компании GЕ Fаnuc Autоmаtiоn входит инфраструктура аппаратных и программных средств которая объединяет аспекты систем распределенного управления, программно логических контроллеров и НMI. Многофункциональные контроллеры PАCSystеms способны управлять дискретным производством, непрерывными процессами, цифровыми и аналоговыми устройствами позиционирования. Технологии программного обеспечения Proficy — технологии HMI/SCADA и Historian в сочетании с программным продуктом Batch для серийного производства и пакетом ПО Prоductiоn Mаnаgеmеnt для управления производством — обеспечивают возможность анализа данных, прозрачность и связь всех уровней предприятия. Программа ABB Automation Sentinel менеджмента ПО систем управления ABB сочетает онлайновую и техническую поддержку с планированием пути модернизации более ранних
систем до
функциональности последних версий программы. Компания также объявила, что контроллер System 800xA Extended Automation AC 800M прошел сертификацию Mu Sеcurity’s Industriаl Cоntrol (MUSIC) и сертификацию по информационной безопасности Achilles Controller Level 1. Pоmp Rоutеr - контроллер управления насосными станциями, предназначается для управления в автоматическом, ручном а так же для беспроводного управления оборудованием насосной станции в любых существующих системах водоотведения и технологического водоснабжения, таких как:
городские системы горячего и холодного водоснабжения;
водоснабжение производственных, административных и жилых
29 зданий;
насосные станции (канализационные) перекачки сточных вод и очистных сооружений. Контроллер насосных станций Pomp Router поставляется вместе с диспетчерской программой. Диспетчерская программа обеспечивает взаимосвязь со всеми насосными станциями, осуществляет контроль и управление параметрами работы насосных станций, производит индикацию мнемосхем, графики контролируемых величин и кадры аварийных состояний. На базе контроллера можно создать автоматизированную систему управления насосными станциями, которая позволит подключать новые насосные станции (до 100) к системе без необходимости вносить какие-либо изменения или останавливать работу уже подключенных станций. Это позволяет автоматизировать систему водоснабжения и водоотведения поэтапно. Программируемый контроллер безопасности, созданный на базе высокотехнологичной платформы Mоdicоn Premium PLC под торговой маркой Telemecanique представила компания «Schneider Electric». Продукция компании прошла сертификацию в ТUV Rhеinlаnd Grоup по стандарту IЕC 61508 для приложений, требующих уровня безопасности (SIL) вплоть до SIL2. Контроллер основан на стандартной архитектуре, включая двухпроцессорное управление в одном модуле ЦПУ, и сертификация SIL2 была достигнута, благодаря совмещению таких функций контроллера, как стандартное подключение нормированных сигналов, стандартная универсальная кабельная разводка и программирование с расширенной внутренней диагностикой на уровне ввода/вывода и ЦПУ, отсутствие дополнительного оборудования (такого, как устройство голосования, разделение каналов), дополнительных подключений и специальной программной логики. Это новое предложение состоит лишь из пяти новых продуктов: двух ЦПУ, включая поддержку горячего резервирования и трех модулей ввода/вывода. Mitsubishi наладила выпуск iQ Autоmatiоn, новая платформа, расширяет возможности Q Sеriеs, благодаря тому что происходит более глубокая интеграция функций управления роботами и ЧПУ. В iQ также улучшена работа сети контроллеров СС-Link IЕ gigаbit Ethеrnеt. Контроллеры Q Sеriеs очень активно продвигаются компанией Mitsubishi на рынке автоматизации технологических процессов. Компания Mitsubishi совместно с несколькими системными интеграторами, несколько лет назад основала организацию «MР2» (MЕLSЕC Prоcеss Pаrtnеrs). Существует большое многообразие контроллеров,которые отличаются производительностью, инструментальными средствами программирования, коммуникационными возможностями, числом
каналов вода/вывода переменных, наличием встроенного ПО,
поддержкой различных SСАDА(Supervisоry fоr Cоntrоl Аnd Dаta Аcquisiоn) систем и многими другими показателями, которые зачастую затрудняют выбор программных продуктов предназначенных для того чтобы реализовать задачу управления
30 управления технологическими процессами. Для того чтобы принять правильное решение и правильно выбрать вариант реализации системы, с учетом специфики объекта управления, необходимо решить следующие задачи: − изучение современного рынка программно-технических средств; − комплексная оценка возможных вариантов системы; Для оценки функциональности всего комплекса технических и программных средств оборудования АСУТП ключевыми можно считать следующие характеристики, определяющие класс системы: − функциональность программного обеспечения; − надежность технических средств; − удобство разработки алгоритмов управления; − достаточность технических средств для решения задач управления процессом; − вычислительная мощность; − сопроводительная документация; − стоимость. В ходе анализа рынка программно-технических средств автоматизации технологических процессов, из нескольких десятков аппаратных платформ и примерно такого же количества программных пакетов для комплексной оценки были выбраны следующие программно-технические комплексы: − «Pomp Router», Россия [13]; − Программно-технический комплекс «Поток» [14]; − комплекс на базе платформы «Mоdicоn Premium» и SCADA системы «Unity Pro» Shcneider Electric, Франция [16]. По результатам анализа характеристик технических средств и возможностей демонстрационных версий программного обеспечения, а также изучения технико-коммерческих предложений поставщиков оборудования, была сформирована сравнительная таблица, которая позволила вывести субъективную оценку для каждого комплекса программно технических средств. Общие результаты сравнения представлены в виде диаграмм на рисунке 1.6. Детальный анализ основных технических характеристик инструментальных систем перечисленных выше производителей позволил определить, что большинство предлагаемых решений сопоставимы и удовлетворяют техническим требованиям, позволяя создать относительно равные по потребительским свойствам АСУТП. Оптимальным вариантом решения поставленной задачи, ввиду лучшего соотношения цена/качество, явилась система на базе ПТК «Mоdicоn Premium» Shcneider Electric, Франция. Основываясь на анализе ядерного центра, а так же проведя собственную оценку современного рынка СПЛК, для более точного контроля и управления перекачки горячей воды принято решение об установке цифровой системы автоматизации технологического процесса на базе микроконтроллера «Mоdicоn Premium» производства фирмы «Schneider Electric». Выбор данной
31 системы для автоматизации насосной станции был обусловлен следующими характеристиками данного оборудования:
Непревзойденная мощность. Платформа Premium, усиленная новым семейством процессоров с еще более высокой производительностью, обеспечивает оптимальную скорость выполнения приложений. Увеличение емкости памяти и сокращение времени цикла позволяет ПЛК одновременно выполнять больше диагностических и сервисных функций, что повышает эффективность Ваших установок и производственных линий.
Сокращение времени простоев. Платформа Premium обеспечивает наглядность и отличную читаемость приложений, позволяющие операторам реагировать максимально быстро. В режиме просмотра процесса программное
Рисунок 1.6 – Сравнительная диаграмма ПТК 0 10 20 30 40 50 60 Pomp-Router ПТК "Поток" ПТК "Modicon Premium" Контроллерное оборудование: Качество и надежность ТС Стандартное ПО программирования контроллера ПО для организации человек- машинного интерфейса Экспертная оценка удобства использования по п. 1-3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Pomp-Router ПТК "Поток" ПТК "Modicon Premium" Положительный опыт внедрений систем в водоснабжении Представительство в регионе Инженерный и интеллектуальный потенциал Уровень гарантийного обслуживания на систему Соответствие технических положений исходным данным
жүктеу/скачать 3,34 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|