Концепция


Одной из осуществляемых услуг является создание концепции или корректировка существующей. Ниже опубликован пример концепции по созданию системы автоматизированного управления мусороперерабатывающего завода, расположенного по адресу: г. Омск.

Основные задачи, которые ставятся перед концепцией – определить круг задач, определиться с составом автоматизированных систем. Как правило необходимость в концепции возникает при сложной организационной структуре предприятия, где сложно учесть все составляющие процесса и найти одного единого Заказчика конечного изделия. Иногда дирекции нужно одно, а руководителям среднего звена совсем другое.

Концепция помогает определить предварительную стоимость мероприятия.

ОГЛАВЛЕНИЕ

АННОТАЦИЯ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

1 Система автоматизации технологического процесса

1.1 Структурная схема

1.2 Организационная схема

1.3 Описание состава объектов автоматизации технологического процесса

1.4 Подсистемы автоматизации

1.5 Операторская

1.5.1 Описание WinCC

1.5.2 Описание серверов

1.5.3 Средства отображения информации

1.5.4 Средства автоматизации SIEMENS

2 СКС

3 Стадии выполнения работ по внедрению АСУ ТП

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 К КОНЦЕПЦИИ

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 К КОНЦЕПЦИИ

АННОТАЦИЯ

В настоящей Концепции излагается совокупность решений по внедрению системы автоматизации, структурированных кабельных систем, системы удаленного мониторинга и генерирования отчетов на мусороперерабатывающем заводе, расположенном по адресу: г. Омск (далее также – объект).

Целями данной Концепции являются:

­- простым и доступным языком донести до конечного пользователя основные аспекты построения системы управления технологическим процессом, системы прокладки сети;

­- раскрытие основных технических решений по дополнению уже существующей на объекте системы автоматизации новыми измеряемыми параметрами;

­- согласование со службой эксплуатации объекта способов и средств реализации данной модернизации во избежание конфликтов на уровне существующих на объекте подсистем;

­- формирование у интегратора представления о функциях автоматизированной системы мониторинга и отчетов с передачей Заказчику согласованного перечня вносимых изменений.

­- обеспечение необходимого и достаточного уровня организационного персонала, а также минимизации затрат на обслуживание всей системы.

К задачам настоящей Концепции относятся:

­- описание интеграции внедряемой системы в уже существующую на объекте систему автоматизации;

­- обеспечение высокого уровня эргономики использования объекта, включая удобство централизованного управления;

­- обеспечение высокого уровня надежности отдельных компонентов (оборудования) и систем в целом в процессе их эксплуатации и обслуживания;

­- интеграция всех существующих систем в единую систему диспетчеризации;

­- снижение стоимости затрат на эксплуатацию объекта в течение всего его жизненного цикла;

­- реализация всех инженерных решений в максимально доступном и понятном виде, включая эскизы.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АСУ ТП – Автоматизированная система управления технологическим процессом

СКС – Структурированные кабельные системы

ТЗ – Техническое задание

SCADA Supervisory Control And Data Acquisition – операторское управление и сбор данных

WinCC Windows Control Center – торговая марка SCADA-системы

ПЛК – Программно-логический контроллер

АРМ – автоматизированное рабочее место

АБК – Административный блочный корпус

1 Система автоматизации технологического процесса

Данный раздел Концепции содержит описание системы автоматизации технологического процесса, основной функцией которой является предотвращение в процессе работы внештатных событий, а также формирование архива и анализ текущих параметров.

1.1 Структурная схема

Представленная в Приложении 1 к настоящей Концепции структурная схема отражает основные решения по функциональной структуре АСУ ТП объекта с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между функциями контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления.

Структурная схема представляет собой трехуровневую систему управления объектом с разветвленными технологическими связями между установками и реализует топологию сети «Звезда», описание которой представлено в разделе 2.1 настоящей Концепции.

Верхний уровень управления – уровень серверов и SCADA-системы.

Средний уровень управления – уровень сетевых устройств и средств промышленной автоматизации, таких, как контроллер, концентратор (свитч), панели визуализации, размещаемые на дверцах шкафов автоматизации.

Нижний уровень управления – уровень полевых устройств (датчики, приводы, кондиционеры, – любые исполнительные устройства).

Распределено-централизованная архитектура объекта строится по принципу высокой надежности сети, а также открытого протокола, основанного на протоколе Profibus. При таком распределении достигается компромисс между надежностью компонентов системы и объемом функций, которые в них вложены.

Интеграция всех помещений объекта в одну систему на базе протокола Profibus позволит выводить индикацию состояния системы на панели визуализации и осуществлять эффективное дистанционное управление объектом автоматизации. При такой архитектуре система автоматизации объекта является масштабируемой (расширяемой) как по составу сигналов, так и по составу протоколов и подсистем.

Основным компонентом системы автоматизации технологического процесса является SCADA-пакет WinCC. Это три промышленных компьютера, имеющих предустановленную операционную систему Windows. Версия операционной системы должна соответствовать требованиям к используемому программному обеспечению (уточняется при проектировании).

Контроллерами для цехов и служебных помещений предлагается выбрать ПЛК SIEMENS S7-400 и Quadlog. Контроллеры такого типа будут размещены на разных участках объекта для обеспечения сбора, дистанционного управления и передачи информации с различных объектов автоматизации. С данных контроллеров будет обеспечиваться сбор сигналов со всех необходимых подсистем, управление трехпозиционными клапанами контуров теплообмена, конвейерами и управление зонами нагрева печей.

1.2 Организационная схема

Организационная схема, представленная в Приложении 2 к настоящей Концепции, показывает перечень документации, необходимой для создания системы автоматизации технологического процесса и интеграции в нее всех существующих систем. Документы, вошедшие в организационную схему, предназначены для уменьшения влияния человеческого фактора при производстве сложных многоуровневых систем.

К таким документам относятся:

Интерфейс ПЛК-АРМ

Интерфейс ПЛК-АРМ является базовым документом для проектирования взаимообмена данными (распределения адресного пространства) между находящимися в системе АСУ ТП объекта контроллерами и серверами SCADA-системы.

Интерфейс ПЛК-АРМ описывает распределение переменных по адресам памяти устройств. Из данного документа можно выделить состав запроектированных функций управления и индикации. Данный документ является основой для создания переменных в SCADA-системах.

Разъяснение: например есть объект, тип «Вентилятор», личное имя данного экземпляра «PV1». У данного объекта есть три переменных – слово команд, слово состояния, слово нарушений. У каждого слова есть 16 бит. Состояние бита – состояние свойств каждого параметра объекта. Это все создается, чтобы не запутаться и одновременно согласовать с Заказчиком перечень выводимых на систему автоматизации технологического процесса параметров.

Альбом видеокадров

Альбом видеокадров представляет собой некоторый набор мнемосхем, с помощью которых впоследствии будет осуществляться управление объектом.

Альбом видеокадров создается для фиксации принятых решений при создании SCADA-системы и позволяет на ранних этапах работы решить большое количество вопросов, связанных с выбором модели навигации, состава элементов на видеокадрах панелей визуализации и экранных форм станции оператора.

Таблица ввода-вывода

Таблица ввода-вывода (таблица символов) представляет собой перечень входных и выходных сигналов, к которым относятся, например, диапазон измерений, пороговые границы, типы приборов, типы защит и пр. Без данного документа невозможно подойти к оценке объема системы, состава объектов управления, к созданию конструкторской документации.

Описание алгоритмов

Описание алгоритмов – это графическое представление алгоритмов управления объектом с привязкой к таблице ввода-вывода. Этот документ необходим для максимально корректной реализации кода контроллеров в соответствии с требованиями Заказчика. Данный документ является связующим звеном между Заказчиком и программистом, реализующим прикладное программное обеспечение.

Алгоритмы управления должны максимально охватывать технологию объекта, чтобы программист ПЛК и/или программист системы автоматизации технологического процесса имели однозначное понимание технического задания.

В описании алгоритмов должны быть учтены все состояния объектов управления, а также все возможные нарушения технологического оборудования.

Описание отчетных форм

Данная программа представляет собой совокупность связанных между собой таблиц и/или графических форм. Указанные таблицы получают информацию с серверов ввода-вывода и из контроллера, предназначенных для сбора этой информации.

В таблицах предусматриваются поля, в которых предполагается ввод значений технологических параметров вручную.

В программе отчетов реализуется уровень доступа к серверу отчетов, а также формируются требования к организационному обеспечению (предназначение отчетов).

Система классификации и кодирования

При осмотре объекта было выявлено, что на экранных формах существующей системы автоматизированного управления отсутствует четко выраженная классификация объектов автоматизации (датчиков, насосов, фильтров и др.).

В связи с этим основной целью данного документа является определение правил формирования имен технологических параметров. Имя параметра должно ясно передавать любому представителю эксплуатации объекта информацию о функциональном и физическом назначении прибора.

1.3 Описание состава объектов автоматизации технологического процесса

ГЦ1 – гидроцикл №1;

ГЦ2 – гидроцикл №2;

ГЦ3 – гидроцикл №3;

ДЗ1 – дозатор №1;

ДЗ2 – дозатор №2;

ДЗ3 – дозатор №3;

АГР – агламератор;

БП – брикетировочный пресс;

СТ – сортировочный транспортер;

МБ – магнитный барабан;

КСМ – контейнер для сбора металла;

ПУ – пульт управления;

ГТ – грохот;

ИПО – измельчитель пищевых отходов;

ИМЧ – измельчитель минеральной части;

ПТ – подающий транспортер.

Схема мусоросортировочного комплекса: 1 – зона разгрузки мусоровозов и приема ТБО; 2 – загрузочный конвейер; 3 – барабанный грохот; 4 – контейнер для приема подрешетной фракции; 5 – сортировочная кабина; 6 – бункеры для вторичных материалов; 7 – сортировочный конвейер; 8 – подающий конвейер; 9 – магнитный металлосепаратор; 10 – гидравлический пресс.

1.4 Подсистемы автоматизации

АСУ ТП объекта – централизованная система управления механическими и электрическими системами жизнеобеспечения, системами учета и мониторинга.

В данную систему входят следующие функциональные прикладные подсистемы:

­- АСУ систем сортировки отходов;

­- АСУ печей обжига;

­- АСУ системы очистки газов;

­- АСУ системы электроснабжения;

­- АСУ водопроводом и канализацией, очистными сооружениями;

­- АСУ систем пожаротушения;

­- АСУ систем безопасности (видеонаблюдения, система голосового оповещения);

Оптимизация параметров работы системы выполняется оператором на основании статистических данных (отчетов).

Все компоненты АСУ ТП объекта используют в качестве каналов связи оптоволоконную сеть комплекса, которая будет описана в документе «Внешние сетевые соединения».

Время задержки между событием «снятие показаний» и «визуализация», а также между нажатием на элемент управления и воздействием на исполнительный механизм должно составлять не более 2 секунд.

1.5 Операторская

Все функции управления объектом осуществляются с центрального АРМ, что позволяет иметь контроль над всеми инженерными системами объекта.

Возможность оператора осуществлять контроль над объектом ограничивается правами доступа. Права доступа определяются регламентом объекта, который утверждается Заказчиком.

1.5.1 Описание WinCC

WinCC – это программное обеспечение для создания человеко-машинного интерфейса, являющееся составной частью семейства систем автоматизации Simatic, производимых компанией Siemens AG. Работает под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows.

Основными возможностями WinCC являются:

­- визуализация технологического процесса;

­- конфигурирование и настройка связи с контроллерами различных производителей;

­- отображение, архивирование и протоколирование сообщений от технологического процесса;

­- отображение, архивирование и протоколирование переменных;

­- проектирование системы отчетности;

­- простая интеграция WinCC во внутреннюю информационную сеть;

­- простое построение систем «клиент-сервер»;

­- построение резервированных систем;

­- открытый OPC-интерфейс.

1.5.2 Описание серверов

Система автоматизации технологического процесса строится на базе серверов в промышленном исполнении (см. Рис. 1).

 iROBO Рисунок 1. Промышленный сервер iROBO

На объекте предлагаются к установке пять одинаковых взаимозаменяемых серверов с предустановленным программным обеспечением. Подобная компоновка системы позволяет в случае острой необходимости быстро восстановить работоспособность системы за счет совмещения двух серверов в один. Так же это удобно при заказе комплектующих для этих серверов, так как они являются унифицированными в рамках системы.

Каждый сервер имеет свое функциональное назначение.

Первый сервер – сервер ввода-вывода WinCC.

Второй сервер – дублированный сервер ввода-вывода WinCC.

Два первых сервера получают сигналы от объектов автоматизации и выводят информацию на экраны оператора.

Третий сервер является архивным (Historian) и обеспечивает до трех лет непрерывного накопления всех возможных архивных данных.

Четвертый сервер – видеонаблюдение и архив видео.

Пятый – резервный.

Указанные серверы вставляются в стойки с прозрачной дверцей (см. Рис. 2).

Стойка1

Рисунок 2. Стойка для промышленных серверов

1.5.3 Средства отображения информации

Данные средства планируется сделать из двух 19-дюймовых мониторов (см. Рис. 3).

5654i

Рисунок 3. Монитор 19”

Средства визуального контроля предполагаются к размещению в операторском пункте, который будет находиться в 1-м АБК.

Каждый экран является взаимозаменяемым и позволяет распределять объекты таким образом, чтобы оператору было удобно осуществлять мониторинг объекта. Например:

1-й монитор: общий вид;

2-й монитор: приближение к месту, где возникло нарушение.

Для обеспечения жизнедеятельности объекта будет достаточно трех операторов, работающих в три смены.

В задачу оператора будет входить оповещение эксплуатационного персонала (электрика, специалиста по автоматике, механика, главного инженера) о возникшей нештатной ситуации на объекте, в случае необходимости вмешательства в ситуацию – службы безопасности.

Для удобства управления схемой обслуживания оборудованием объекта будет создан «подсказчик» в виде всплывающего на экране диалогового окна с кнопками подтверждения о принятии данного сообщения.

Все предупредительные и аварийные сообщения, выдаваемые оператору, будут иметь признак приоритета от 1 до 999. Каждый приоритет сообщения разбивается по степени важности произошедшего события. Такая разбивка событий по приоритету позволит оператору более оперативно влиять на процесс с позиций важности событий, а так же уменьшит влияние человеческого фактора на управление объектом.

1.5.4 Средства автоматизации SIEMENS

В качестве базовых средств автоматизации предлагаются контроллеры фирмы SIEMENS. Оборудование данной фирмы выбрано Заказчиком посредством тендера.

2 СКС

Данный раздел Концепции содержит описание всех основных особенностей построения топологии сетей объекта.

Наличие выделенной системы СКС позволяет передавать видеопоток в систему видеонаблюдения без потерь в надлежащем качестве, что позволяет обеспечить гарантированный отклик средств автоматизации до одной секунды от момента нажатия на кнопку на АРМ оператора и до обратного действия на исполнительных механизмах объекта.

Сервер ввода-вывода WinCC (АРМ оператора) осуществляет рассылку пакетов по соответствующим адресам, находящимся в сети. При отсутствии соединения с объектом автоматизации АРМ оператора генерирует диагностическое сообщение, дающее представление о характере возникшей неисправности.

Диагностика связей между сетевыми компонентами будет обеспечиваться системой «S-7 communication». Это такой программный способ взаимодействия между компонентами сети, когда один ее элемент передает значение переменной на связанный компонент сети, который увеличивает это значение на единицу и возвращает отправителю телеграммы.

Таким образом, вся сеть становится самоконтролируемой из любой ее части, даже при полном отказе центрального операторского пункта.

3 Стадии выполнения работ по внедрению АСУ ТП

  1. Обследование объекта

1.1. Общение с представителями объекта;

1.2. Обобщенное знакомство с объектом;

1.3. Ознакомление с технологическим процессом;

1.4. Получение первичной информации о работе объекта на электронном носителе.

  1. Создание и согласование Концепции

2.1. Создание основных тезисов Концепции;

2.2. Создание структурной схемы объекта;

2.3. Создание организационной схемы объекта.

  1. Описание ТЗ

3.1. Создание перечня измеряемых параметров, которые Интегратор и Заказчик договорились ввести в систему мониторинга и отчетов;

3.2. Описание состава и объема проектной документации по созданию системы АСУ ТП;

3.3. Описание отдельных условий и требований к установке приборов и средств автоматизации.

  1. Проектирование системы АСУ ТП.

4.1. Создание и согласование набора документов (по организационной схеме объекта), позволяющего осуществить монтаж средств автоматизации и обеспечить службу эксплуатации объекта необходимой исполнительной документацией;

4.2. Согласование монтажных особенностей при установке необходимых приборов.

  1. Поставка шкафов и монтаж оборудования.
  2. Пусконаладочные работы.

4 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Предложенные в настоящей Концепции основные технические решения позволяют обеспечить реализацию системы автоматизации технологического процесса, структурированных кабельных систем, системы удаленного мониторинга и генерирования отчетов на предприятии, позволяют выделить ряд задач, обладающих выраженной трудоемкостью.

Данная Концепция предназначена для конкретизации ряда инженерных решений, предшествующих проектированию, и составляется в ключе, понятном представителям Заказчика.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 К КОНЦЕПЦИИ

Структурная схема

*обозначения на схеме даны условно, без привязки к реальным помещениям

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 К КОНЦЕПЦИИ

Организационная схема

English version


Оставьте первый комментарий

Ваш комментарий добавлен