Елов А. И., Решетов А. Л., Лопаткин Б. В., Герасимов В. А.
Объект автоматизации и технологические функции системы.
Объектом автоматизации является оборудование, обеспечивающее технологический процесс предварительной очистки воды в химцехе ЮУГРЭС. Этот процесс реализуется в осветлителях типа ОРАШ-ВТИ и механических фильтрах: сырая вода обрабатывается в осветлителях, затем поступает в бак известковой и коагулированной воды, а из них насосом подается на фильтрацию в механические фильтры.
Осветленная вода является выходным продуктом предочистки.
Приготовление и дозирование рабочих растворов реагентов, подаваемых в осветлители (извести, коагулянта), выполняется с помощью оборудования, в состав которого входят емкости извести, коагулянта и насосы - дозаторы с соответствующей обвязкой трубопроводами.
Цель создания АСУ ТП предочистки ВПУ (водоподготовительная установка) - обеспечение гарантированной глубокой степени очистки обрабатываемой воды от коллоидных и органических веществ.
В соответствии с требованиями заказчика система должна была выполнять следующие основные технологические функции:
сбор технологической информации с аналоговых и дискретных датчиков, ее контроль и архивация;
обеспечение дистанционного управления технологическим оборудованием и его контроль;
автоматическое управление и контроль работы отдельных трактов оборудования и групп механизмов;
автоматическое регулирование технологических параметров по различным законам регулирования или управление технологическими операциями;
возможность управления отдельными исполнительными механизмами с местных пультов управления.
Общее число входных/выходных сигналов системы - около 1500.
Одно из основных требований к программному обеспечению системы - доступность для быстрой модернизации непосредственно на объекте (как во время проведения пусконаладочных работ, так и в процессе эксплуатации системы). На Южноуральской ГРЭС внедрялась новая технология водоочистки с применением осветлителей нового типа и, естественно, технологические алгоритмы требовали определенной доработки и адаптации к конкретным условиям ЮУГРЭС.
Эта задача решалась применением развитых инструментальных программных средств, позволяющих не только резко снизить время и стоимость работ по разработке программного обеспечения, но и производить его модификацию непосредственно на объекте (в том числе технологическим персоналом, не имеющим профессиональных навыков программирования).
Структура ПТК, его аппаратные и программные средства.
Структура программно-технологического (ПТК) достаточно проста и широко применяется при автоматизации технологических процессов с большим числом территориально разнесенного технологического оборудования: пульт оператора и программируемые логические контроллеры, связь между которыми осуществляется по кодовой линии связи. На контроллеры (в рассматриваемой системе их четыре) возложено большинство функций по контролю и управлению технологическим процессом, на пульт управления - реализация функций человекомашинного интерфейса.
Распределение сигналов, относящихся к независимым узлам техпроцесса (например, управление оборудованием осветлителя, включая тракты дозирования реагентов), реализовано таким образом, что они обрабатываются одним контроллером.
Пульт оператора скомплектован на базе ударопрочного шасси IPC-615BP-25R фирмы Advantech, которое имеет следующие основные характеристики:
прочная алюминиевая конструкция для жестких условий эксплуатации;
возможна установка в 19-дюймовую стойку или панель;
охлаждающие вентиляторы для создания избыточного давления воздуха, не допускающего попадания пыли;
надежная работа при температуре окружающей среды до 50°С;
два источника питания 250 Вт при напряжении в сети 180 - 260 В переменного тока, с резервированием и возможностью “горячей” замены;
устойчивость к вибрациям (до g) и ударам (до 10g);
звуковой сигнал тревоги при обнаружении отказа оборудования.
В состав ПЭВМ пульта оператора также входят:
пассивная объединительная плата РСА-6114Р7 на 14 слотов;
плата процессорного модуля PCA-6168F - процессор Celeron-466, 256 MB RAM, 512 кВ 2-level Cash RAM, VGA, PCI+ISAbus, PS/2, LPT, COM1, COM2 (RS-232), PCI EIDE, FDD, Ethernet; два HDD 8,4 GB;
плата интерфейса RS-485 - PCL-745S.
Кроме того, в состав пульта управления входят: 19-дюймовый монитор, клавиатура и манипулятор “мышь”;
блок бесперебойного питания Smart-UPS мощностью 700 ВА.
В качестве основного компонента контроллеров используется микроконтроллер формата Micro PC модели 6010 фирмы “Octagon Systems” (США), имеющий следующие основные характеристики: процессор 386SX/25 МЕц; память ОЗУ 4 Мбайт; память статического ОЗУ 128 кбайт; память флэш - ПЗУ 1 Мбайт; два последовательных порта; параллельный порт; сторожевой таймер.
В качестве приемника-передатчика дискретных сигналов и выдачи аналоговых сигналов используются универсальные платы ввода-вывода UNI096 фирмы Fastwel, имеющие 96 каналов про- граммно-конфигурируемого дискретного или аналогового ввода-вывода.
Для приема дискретных сигналов типа “сухой” контакт эта плата используется совместно с платами TBI-24/0+ на 24 дискретных входа (со встроенным источником питания датчиков типа “сухой” контакт 12 В). Данные платы обеспечивают пока- нальную опторазвязку до 1500 В, защита по входу 150В. Для выдачи дискретных и аналоговых управляющих сигналов совместно с модулем UNI096 используются платы МРВ-24 с установленными на них модулями УСО дискретного вывода производства фирмы Grayhill (США).
Модули дискретного выхода серии 70G обеспечивают коммутацию напряжений постоянного тока 3 - 60 В (ток до 3,5 А) или переменного тока 24 - 280 В (ток до 3,5 А) и развязку до 2500 В. Модули аналогового выхода 73G-OI420 обеспечивают выдачу сигнала 4-20 мА (при сопротивлении приемника сигнала до 330 Ом), имеют точность преобразования не хуже 0,3% и развязку до 2500 В. Для приема унифицированных аналоговых сигналов используются платы А11 6 (производство “Прософт-Е”) с перестраиваемым входным диапазоном 0-20 мА. Точность преобразования сигнала - 0,2%.
Для формирования необходимых напряжений питания контроллеров используются источники питания фирмы Artesyn мощностью 65 и 110 Вт серии NLP.
Для обеспечения возможности оператору осуществлять просмотр технологических параметров и управления техпроцессом (в том числе при отказе оборудования верхнего уровня или потере связи с ним) в состав контроллеров введен буквенноцифровой дисплей (две линейки по 20 знакомест) фирмы IEE и 16-клавишную клавиатуру фирмы “Octagon Systems”.
Оборудование контроллеров размещено в стальных шкафах серии PROLINE фирмы Schroff. Конструкция шкафа обеспечивает двустороннее обслуживание (для удобства монтажа и обслуживания контроллера на одной стороне монтажной панели расположено основное оборудование контроллера, а на другой - клеммы фирмы Wago для внешних подключений).
В качестве основного инструментального программного средства на верхнем уровне системы использовался пакет Genesis-32 v6.0. Для разработки программного обеспечения контроллеров использовалась система собственной разработки. Основной ее инструмент - язык создания программ для промышленных контроллеров, обеспечивающий возможность предоставления технологических алгоритмов на русском языке и имеющий встроенный компилятор. Написание и сопровождение программ легко и наглядно и не требуют привлечения профессиональных программистов для разработки и модернизации программ.
