Асу тп примеры

Общая характеристика АСУ ТП, реализованных с применением средств ТК.

Средства ТК — ресурсоэнергосберегающие средства автоматизации для электроустановок (ЭУ), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической электроэнергии и преобразования ее в другой вид.

Область применения АСУ ТП – локальные системы управления в различных областях.

Основными преимуществами АСУ ТП, реализованных на основе средств ТК, перед традиционными решениями являются:

  • улучшенная энергоэффективность объектов автоматизации, достигаемая за счет комплексной энергетической оптимизации работы машин и механизмов посредством разумного сочетания регулируемых и нерегулируемых электроприводов на низовом уровне;
  • комплексная защита электроустановок;
  • возможность централизованного регулирования нагрузок, доведенного до каждого потребителя;
  • наилучший показатель цена/качество.

Для свези средства ТК в зависимости от условий применения (расстояний, радиовидимости, наличие покрытия GSM) модифицируются модемом:

  1. Модуль проводной связи RS485, для расстояний до 1200м.
  2. Модуль ZigBee, безпроводноя радиосвязь для расстояний до 1200м.
  3. Модуль GPRS, прямой доступ в интернет.

Это позволило создавать удешевленные системы централизованного управления териториально распределенными объектами.

Примеры АСУ ТП, внедренные или которые находятся на стадии внедрения:

  • Автоматизированная система управления электроенергообеспечением объектов жилого и массового нежилого строительства» (см. АСУ ЭС);
  • Автоматизированная система управления бюветного водоснабжения населения (см. АСУ ВВБ);
  • Автоматизированный комплекс очистки высокотоксичных стоков (см. КС ККГ);
  • Автоматизированная система дозированного смешивания химических реагентов (см. АСУ ЛСР).

 

Автоматизированная система управления энергоснабжением зданий жилого и нежилого фондов (АСУ ЭС)

На базе устройств ТК созданы щиты электрораспределительных систем (серия ТК300).
ТК300 — щиты электрораспределительных систем, которые применяются для управления распределением электроэнергии и для защиты электрокомпонент этой системы, в том числе: трансформаторных подстанций, распределительных пунктов, электрических сетей (питание, распределительных, групповых), бытового оборудования, электроприборов. ТК300 — это электрощиты главные распределительные, учетно-вводные (поверхностные), групповые (квартирные) для промышленных, жилых, бытовых, офисных и общественных зданий;
На основе ТК300 создаются автоматизированные системы управления энергоресурсами.
Отличительной особенностью автоматизированных систем управления энергоресурсами, оснащенных щитами серии ТК300, являются:

  • использование совместно с устройствами ТК только самых дешевых счетчиков воды, газа, тепла, имеющих импульсный выход;
  • глубокая комплексная защита компонент и частей электротехнических распределительных систем;
  • доведение возможности регулирования электронагрузок индивидуально до каждого потребителя;
  • взаимодействие с системой управления индивидуальными тепловыми пунктами, построенными на средствах серии ТК100;
  • наличие необходимых модулей проводного и беспроводного связей с системами высшего уровня;
  • низкая стоимость систем учета энергоресурсов, диспетчерского управления, сочетаемая с низкими эксплуатационными затратами.

Эффективность АСУ ЭС подтверждена внедрениями.

 

 

Автоматизированная система управления водоподачей и водоотводом для г. Боярки (АСУ ВВБ)

АСУ ВВБ — двухуровневая система, реализованная на базе технических средств типа ТК.
Фрагмент подсистемы АСУ ВВБ показан на упрощенном рисунке.
Нижний уровень построен на базе хорошо зарекомендовавших в эксплуатации станций защиты и управления для скважинных и других насосов серии ТК100, дополненных функциями дистанционного двусторонней связи станций и централизованной мониторинговой системы.

Функции нижнего уровня:

  • управление электронасосными агрегатами (ЭНА) в ручном и автоматизированном режимах;
  • глубокая комплексная защита ЭНА;
  • двусторонняя мобильная связь.

Верхний уровень — автономный компьютер со средствами беспроводной связи со станциями серии ТК100.
Для условий г. Боярки и потребностей данной системы применена технология GPRS. Город Боярка насыщен ретрансляторами GSM 900/1800 сразу несколько операторов мобильной связи с гарантированным покрытием в местах размещения бюветов. Последние совместимы с провайдерами разработки средств связи, которые будут использованы для АСУ ВВБ, позволят обеспечить низкую стоимость их эксплуатации.

Функции верхнего уровня:

  • автоматическое управление водоснабжением и водоотведением в том числе их регулирование с целью минимизации непроизводительных затрат энергии;
  • диагностика текущего состояния оборудования с документированием результатов анализа;
  • ведение электронного паспорта каждого бювета, с фиксацией отказов, простоев, ремонтов и т.д.;
  • автоматическое формирование архивов точных измерений расходов воды, потребляемой мощности приводов насосов, сравнение текущих показателей мощности по архивным и автоматическое вычисление тенденций (прогноза этих показателей). Автоматическое определение степени износа, засорения оборудования бювета и изменения дебитных параметров скважины;
  • формирование оптимального графика сервисного и аварийного обслуживания ЭНА с учетом дистанционно выявленных предаварийных или аварийных режимов эксплуатации.

Технико-экономические показатели от внедрения указанных автоматизированных систем:

  • экономия потребляемой электроэнергии составит около 20% за счет оптимизации управления;
  • снижение капитальных и эксплуатационных расходов в пределах от 20 до 50% за счет создания АСУ ВВБ на базе средств ТК, которые по соотношению цена/качество превосходят традиционные решения;
  • повышение безопасности и надежности водоснабжения и водоотведения за счет повышения надежности электроустановки (преждевременный выход электродвигателей из строя уменьшается в 5-8 раз, срок службы скважинных насосов увеличивается в 1,5-2 раза), за счет диагностирования и, соответственно, предупреждения аварийных выходов оборудования из строя и возможностей срочной реакции в случае возникновения аварийной ситуации;
  • улучшение качества воды;
  • окупаемость затрат не превысит 1,2 года.

 

Автоматизированный комплексной безреагентной электроимпульсной очистки гальваностоков ОАО «Киевский электровагоноремонтный завод» (КС ККГ)

Сущность комплексного безреагентной электроимпульсной очистки гальваностоков заключается в обработке загрязненной воды в слое металлической стружки током кратковременных импульсных разрядов, которые в процессе электрохимического действия активно разрушают и нейтрализуют загрязнение сточных вод с последующей сорбцией активным оксигидратом металла, созданным теми же электроимпульсным разрядами воды в слое металлической стружки.

КС ККГ имеет двухуровневую структуру. Верхний уровень системы реализован на базе персонального компьютера, нижний уровень реализован с использованием микропроцессорных средств. Связь между уровнями КС ККГ осуществляется посредством интерфейса RS-485 по протоколу ModBus RTU.

КС ККГ эксплуатируется несколько лет, обеспечивает высокую степень очистки гальваностоков, надежная в эксплуатации.

 

 

Автоматизированная система управления технологическим процессом линии смешивания реагентов (АСУТП ЛСР)

Система имеет два уровня иерархии. Интерфейс оператор-машина приведен на рисунке.

На верхнем уровне реализована подсистема централизованного контроля и управления ЛСР, обеспечивающая оператору центрального поста управления интегрированную визуализацию и регистрацию данных, принимаемых от подсистемы нижнего уровня, выбор технологических программ (циклограмм) приготовления различных типов смесей и промывки оборудования, а также выдачу в подсистему нижнего уровня команд автоматического управления насосами и клапанами в процессе выполнения технологического цикла смешивания (промывки) в соответствии с выбранной циклограммой.

На нижнем уровне реализована подсистема связи с объектом, обеспечивающая прием сигналов от датчиков технологических параметров, выдачу на насосы и клапаны команд управления, принятых от подсистемы верхнего уровня либо от местного пульта, расположенного в непосредственной близости от обслуживаемого оборудования, а также индикацию на местном пульте требуемых технологических данных.

Информационная связь подсистемы верхнего уровня с устройствами, реализующими подсистему нижнего уровня, осуществляется по магистральной сети, обеспечивающей двухсторонний обмен данными между «ведущей» подсистемой верхнего уровня и каждым из «подчиненных» устройств на расстоянии до 100 м (по кабелю).

Функции подсистемы верхнего уровня:

  • ведение библиотеки циклограмм для различных типов приготовляемых смесей и выполнения промывки;
  • автоматическое управление выполнением запущенного цикла смешивания.

Функции подсистемы нижнего уровня:

  • прием сигналов состояния датчиков достижения минимального и максимального уровня в резервуаре очищенной воды, максимального уровня в реакторе, а также датчиков наличия жидкости на входе в реактор и на выходах каналов дозирования;
  • резервное автономное управление;
  • защита электродвигателей насосной станции и циркуляционного насоса в ручном и автоматическом режиме;
  • передачу данных в подсистему верхнего уровня.

В состав комплекса технических средств «АСУТП ЛСР» входит:

  • персональный компьютер подсистемы верхнего уровня;
  • щиток питания персонального компьютера;
  • шкаф управления, реализующий подсистему нижнего уровня и местный пульт управления.

В системе предусмотрены процедуры изменения через операторские интерфейсы центрального и местного пульта всех уставок, коэффициентов, констант и т. д., коррекция которых допускается в процессе эксплуатации системы, чтобы по возможности снизить потребность в привлечении специалистов для изменения исходных текстов программ и их перезагрузки.

 

 

АСУ ТП

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

автор: Юрий Давидюк,26 июня 2001 г.

 

Появление автоматизированных систем управления технологическими процессами(АСУТП) стало следствием синтеза и встречного развития автоматизированных систем управления(АСУ) и локальной автоматики.

АСУ ТП(Emerson Process Management)

Термин АСУ появился в момент, когда в системы управления для решения различных задач начали внедрять вычислительную технику.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

На данный момент ключевые позиции занимает Emerson Process Management, включая ИБП Liebert-Hiross и Meta System.Типовая АСУ вначале выглядела как двухуровневая система: нижний уровень отвечал за сбор информации, а верхний — за принятие решения. Поток информации поступал от объекта управления оператору, который обменивался данными с ЭВМ и осуществлял управление объектом. Вычислительные мощности использовались лишь для того, чтобы облегчить оператору или диспетчеру обработку поступающей информации.

В качестве объекта управления могли подразумеваться как технические средства, так и производственные структуры, между которыми с точки зрения теории автоматизации нет принципиальной разницы. Отличие появилось только в названии: автоматизированное управление производством(предприятием) стали обозначать АСУП, автоматизированное управление техническими средствами и процессами — АСУТП.

Первые АСУТП создавались путем объединения с уже созданными телемеханическими системами ЭВМ, причем оператор становился одновременно и оператором ЭВМ, и диспетчером телемеханической системы. Однако до эпохи персональных компьютеров один оператор был не в состоянии — в дополнение к своим непосредственным обязанностям по управлению телемеханической системой — справляться еще и с управлением ЭВМ, которая зачастую требовала внимания значительно большего, чем телемеханическая система. Поэтому теоретические разработки таких АСУТП весьма редко воплощались на практике, да и то лишь в тех областях, где экономический эффект от внедрения ЭВМ в технологический процесс не имел решающего значения(космическая, военная сферы).

По мере развития и удешевления вычислительной техники пути дальнейшего развития АСУТП стали очевидными: попытаться возложить на ЭВМ часть функций, выполняемых оператором. Однако описанная выше структурная схема уже не соответствовала этим задачам, и попытки ее модернизировать, добавив поток информации от объекта непосредственно к ЭВМ и управление объектом при помощи ЭВМ, минуя оператора, сразу же выявили ее неработоспособность.

ЭВМ не способна воспринимать входную информацию в том же виде, что и оператор, как не способна непосредственно управлять технологическим процессом. Попытки преобразовывать сигналы для ввода и адаптировать управление с учетом требований ЭВМ приводили к усложнению и удорожанию системы, что не всегда оправдывало сами усовершенствования. Такая ситуация(по крайней мере в Советском Союзе) существовала примерно до середины 80-х годов.

Локальная автоматика

Локальная автоматика развивалась от выполнения частных задач управления одним процессом или объектом к управлению комплексом из нескольких процессов или объектов. Комплекс технических средств, обеспечивающих автоматическое функционирование группы технологических процессов или технических средств, получил название системы автоматического управления(САУ). САУ предполагают функционирование процесса без вмешательства человека.

Первые САУ реализовывались на аналоговых регуляторах и релейных схемах автоматического управления и были довольно широко распространены и успешно применялись как в качестве небольших узлов автоматического управления, так и в больших телемеханических системах. Однако попытки создать полностью автоматическую, большую(более 100 контролируемых и управляемых параметров) телемеханическую систему при помощи аналоговой автоматики и релейных схем управления приводили к тому, что зачастую физический объем и стоимость такой системы оказывались значительно больше, чем у самого объекта(или группы объектов) управления. Да и надежность таких систем была невелика. Поэтому параллельно с автоматической системой управления всегда создавалось ручное управление, что, естественно, не способствовало ни упрощению, ни удешевлению оборудования.

Релейные схемы управления легко поддаются моделированию программными средствами, поэтому было вполне естественно попытаться использовать для этих целей вычислительную технику. Такая возможность возникла с появлением мини- и микроЭВМ. И здесь встала уже знакомая проблема адаптации, только в данном случае вычислительной техники к локальной автоматике. При построении«снизу» реальная работоспособность АСУТП оказалась той же, что и при построении „сверху“.

Движение навстречу

Таким образом, развитие АСУ и локальной автоматики шло во встречных направлениях, но до определенного момента теоретически хорошо разработанные схемы построения АСУТП с двухуровневой архитектурой на практике оказывались или слишком сложными и дорогими, или неработоспособными. Чтобы эти два направления«встретились», потребовалось целенаправленное развитие средств автоматизации, в первую очередь в плане совместимости датчиков и исполнительных механизмов с цифровой аппаратурой обработки данных. Необходимо было и преодолеть такое важное ограничение, как высокая стоимость вычислительной техники. Наиболее приемлемым решением обеих проблем сразу стало создание программируемых управляющих микропроцессорных контроллеров. Программируемые контроллеры, будучи по своей сути цифровыми(а значит, легко совместимыми с управляющими машинами верхнего уровня), имеют специализированные блоки для управления и связи со всевозможными аналоговыми, дискретными и цифровыми датчиками и исполнительными механизмами.

Широкое распространение контроллеров совпало по времени с началом распространения персональных компьютеров. Поэтому можно сказать, что простые и недорогие реально работающие автоматизированные системы управления технологическими процессами начали появляться в тот же момент, когда в повседневной жизни вместо термина ЭВМ начал употребляться термин«персональный компьютер», или просто компьютер. С применением программируемых контроллеров типовая схема построения АСУТП приобрела вид цепочки: оператор — управляющий компьютер — управляющие программируемые контроллеры — датчики и исполнительные механизмы — объекты управления, где обмен информацией шел в обоих направлениях.

При построении АСУТП по данной схеме оператор уже не может непосредственно влиять на технологический процесс, воспринимая информацию непосредственно с датчиков и управляя исполнительными механизмами. Хотя создание параллельного ручного управления в принципе возможно, но в нем нет необходимости, так как надежность системы в большинстве случаев достаточна, а аварийные ситуации могут отрабатываться как управляющим компьютером, так и программируемыми контроллерами.

Такая архитектура АСУТП подразумевает, что каждый аппаратный уровень может принимать на себя часть функций иных уровней. Например, все функции управления технологическим процессом можно возложить на управляющие контроллеры, а компьютер верхнего уровня в этом случае будет только отображать ход процесса. Можно использовать контроллеры лишь как передаточное звено, а всем процессом будет управлять компьютер или даже оператор. На практике чаще всего функции обработки поступающей с датчиков информации и принятия управленческого решения распределены между управляющим компьютером и контроллерами; оператор задает лишь начальные условия технологического процесса и при необходимости корректирует сам процесс. Такая архитектура позволяет легко наращивать системы автоматизированного управления. Нет никаких принципиальных ограничений, запрещающих в случае необходимости одновременно управлять несколькими процессами или объединять несколько процессов в один.

Компьютер верхнего уровня может быть соединен и с другими компьютерами, которые выполняют задачи, не связанные с технологическими процессами, например, функции бухгалтерии, отделов маркетинга, кадров и т.д. В таком случае АСУТП будет составлять часть одного из компонентов единой информационно-управляющей системы.

АСУ сегодня

В настоящее время такие системы представляют собой объект активных теоретических исследований.

Исследователи, используя новый технологический уровень, вернулись к созданию моделей комплексной автоматизации процессов, производств и производственных структур. Единые открытые вычислительные системы позволяют управлять распределенными децентрализованными эволюционирующими структурами с ограниченным взаимодействием, способными поддерживать по мере потребностей механизм налаживания новых связей или углублять их взаимодействие. Все необходимые аппаратные средства для таких систем уже созданы или легко могут быть созданы. Активно разрабатывается для этих целей системо-независимое программное обеспечение. Главная проблема состоит в создании системы протоколов функционирования сети. Если решение задач бухгалтерских, маркетинговых и прочих офисных приложений успешно решается при помощи локальных компьютерных сетей, то привнесение в эту сеть задач АСУТП предъявляет новые требования к ее функционированию: возможность работы в режиме реального времени, максимальный приоритет при работе с объектом управления, надежность протоколов связи с объектами и самотестирование системы на предмет утери связи с контролируемым процессом.

Что касается ПО непосредственно для АСУТП, то для создания автоматизированных технологических процессов существуют и успешно применяются пакеты, называемые в технической литературе SCADA-программами(Supervisory Control and Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных). Эти программы позволяют обеспечить двустороннюю связь в реальном времени с объектом управления и контроля, визуализацию информации на экране монитора в любом удобном для оператора виде, контроль нештатных ситуаций, организацию удаленного доступа, хранение и обработку информации. SCADA-пакеты обеспечивают гибкость системы, поддерживают распределенную архитектуру, возможность разработки драйверов, масштабируемость, резервируемость, поддержку специализированных языков программирования.

Микропроцессорные промышленные управляющие контроллеры также имеют собственные языки программирования, позволяющие описать конкретный процесс: это так называемые языки релейных схем со встроенными булевыми операциями. Контроллеры можно программировать и при помощи Ассемблера или языка высокого уровня, чаще всего C, с последующим компилированием и загрузкой управляющих программ в память контроллера.

В настоящее время создание АСУТП, особенно небольших, не является чем-то  исключительным. Наработаны типовые схемы, схемные и программные решения, используя которые разработчики даже не акцентируют внимание на том, что они создают АСУТП, — просто решаются текущие задачи управления оборудованием или процессом. Это свидетельствует о том, что автоматизация уже достигла той степени обыденности, что и, например, электрификация. Тем не менее новые применения или новые решения в этой области всегда привлекают внимание — вспомним хотя бы управление автоматической стиральной машиной через Интернет.

источник: www.asutp.interface.ru

Что такое АСУ ТП и Modbus

автор КИПиА Софт

Современные тенденции мировой промышленности — это стремление к автоматизации производств в целом, или же отдельных технологических процессов. Ученые-инженеры по всему миру ведут разработки и воплощают разнообразные идеи в сфере автоматизации. Современные производства переходят на новый уровень, на котором участие человека сводится к минимуму. Очень популяризировалось использование АСУ ТП в мировой промышленности.

АСУ ТП — это так называемая автоматизированная система управления технологическим процессом, которая состоит из комплексных технических и программных решений. Эти решения позволяют автоматизировать, какую либо технологическую операцию, или же целый технологический процесс. Совместно с АСУ ТП используют разнообразные коммуникационные протоколы, которые обеспечивают правильную работу и эффективность системы в целом. Одним из популярных коммуникационных протоколов является Modbus. Он обеспечивает связь между оборудованием системы, то есть обеспечивает возможность отправки запросов и ответов между отдельными элементами системы.

8г. Примеры применения АСУ ТП

Протокол Modbus имеет 3 режима работы (RTU, ASCII — предназначены для передачи сигналов по последовательным линиям связи; TCP — предназначен для передачи в сети TCP/IP). Довольно часто при настройке АСУ ТП и Modbus могут возникать разные вопросы и проблемы. Ответы на интересующие вас вопросы и решения проблем по данной теме можно найти зайдя на профильный асу тп форум.

В состав АСУ ТП также могут входить независимые системы автоматического управления. Примером такой системы может служить SCADA, представляющая собой программный пакет, назначением которого является разработка и обеспечение работы в режиме «реального времени» систем обработки, архивирования, сбора и отображения информации об объекте управления и мониторинга (может быть отдельная стадия технологического процесса).

Система противоаварийной защиты (ПАЗ)

Система ПАЗ обеспечивает приоритетное управление технологическим оборудованием для перевода процесса в безопасное состояние.

Примеры применения автоматизированных систем управления технологическим процессом

Система обеспечивает выполнение следующих функций:

  • сбор и обработку информации о параметрах технологического процесса, состоянии оборудования, относящихся к ПАЗ;
  • распознавание и сигнализацию аварийных ситуаций и отклонений процесса от заданных пределов;
  • автоматический останов технологического комплекса (или отдельного оборудования) в случае отклонения параметров от заданных пределов, а также останов по ручному вмешательству оператора;
  • управление сигнализацией и оповещением;
  • блокировку повторного запуска технологического комплекса (или отдельного оборудования) до устранения причин останова или принудительной деблокировки.

Система ПАЗ может быть реализована как технически выделенная система, которая интегрируется в РСУ на среднем уровне управления, или как функционально интегрированная в РСУ на нижнем уровне управления.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *