Розроблення системи автоматизації процесу очищення нікельмістких стічних вод (стр. 3 из 5)
Таким чином, вибрані контури контролю і регулювання дозволяють вести процес очищення в оптимальному режимі.
2.2 Вибір приладів і засобів автоматизації
У даній роботі автоматизація виконана на базі мікропроцесорної техніки із застосуванням мікроконтролера Р-130М.
Малоканальний мікропроцесорний контролер Р-130 - довгожитель на ринку засобів автоматизації управління технологічними процесами. За десять років Чебоксарським "Заводом Електроніки і Механіки" випущено близько 20 тисяч приладів, що складає близько 60 відсотків цієї продукції, проведеної на вітчизняному ринку.
Контролери Р-130 виробництва ВАТ "ЗЭиМ" використовують багато підприємств країни. Накопичений багатий досвід їх застосування в різних галузях: енергетиці, хімії, нафтохімії, машинобудуванні, будівельній індустрії, целюлозно-паперовій промисловості. Контролери призначені для побудови АСУ ТП і виконують функції управління і регулювання технологічними процесами. Причина їх високої популярності в тому, що контролери Р-130 прості в експлуатації. Технологічне програмування контролера не вимагає знання спеціальних мов і участі висококваліфікованих програмістів. Його зможе здійснити технолог, оператор знайомий з традиційними засобами контролю і управління в АСУ ТП.
За час експлуатації контролера Р-130 зібрано безліч зауважень і пропозицій від споживачів, які лягли в основу його модернізації. У новій версії контролера Р-130М збережена самодостатність, властива всім контролерам Р-130. При його програмуванні і експлуатації на об'єкті не вимагається додаткових засобів (комп'ютера, окремо набуваючого програмного забезпечення). В даний час в експлуатації знаходяться тисячі контролерів Р-130, для них створена значна база програмних напрацювань. Модернізований варіант контролера не зажадає нових програм, він адаптований до тих, що вже існують. Для клієнтів-підприємств, що вже працюють з контролерами Р-130, збережені колишні схеми їх підключення. У модернізованому варіанті приладу залишилися тими ж габаритно-приєднувальні розміри. Все це u1079 значно спрощує освоєння у виробництві нової моделі.
Разом з достоїнствами попередніх модифікацій модернізований контролер Р-130М придбав ряд властивостей, які істотно підвищують його конкурентоспроможність на сучасному ринку автоматизації.
Проведена комплексна модернізація апаратного забезпечення контролера. В першу чергу модернізації піддався процесорний модуль. У контролері Р-130М використовується IBM-сумісний процесор.
Для зв'язку контролерів Р-130 із засобами верхнього рівня використовується блок шлюзу. У моделі Р-130М необхідності в цьому пристрої немає, оскільки функціональні можливості шлюзу закладені в модернізованому варіанті контролера. Крім того, є Підтримка протоколів Modbus і Ethernet TCP/IP, яка використовується для об'єднання контролерів в мережі різного рівня.
Сьогодні в контролерах Р-130 діє мережа "Транзит", розроблена більше десяти років тому, яка тепер не влаштовує споживача як дуже повільна і така, що має кільцеву конфігурацію, зі всіма властивими кільцю недоліками. Проте підтримка цієї мережі зберігається для взаємодії між контролерами Р-130 і Р-130М. За рахунок використання нових протоколів модернізована модель контролера Р-130 дозволить налагодити швидкісний обмін інформацією про поточний технологічний процес.
Для модернізованого контролера розробляється OPC сервер, який виконує функцію взаємодії з SCADA-системами.
У контролері Р-130М передбачені програмування і завантаження призначених для користувача програм, а також нових версій програмного забезпечення з верхнього рівня через наявні інтерфейсні канали. Можливість програмування контролера уручну зберігається, проте з'являється нова можливість програмування з комп'ютера. На відміну від Р-130, в якому оновлення версій програмного забезпечення здійснюється лише шляхом перепрограмування або заміни мікросхем, що містять системну програму, в оновленому контролері можна змінювати програму шляхом завантаження нової версії через наявні комунікаційні канали з комп'ютера.
В даний час продовжуються роботи по подальшій модернізації контролера. В найближчому майбутньому планується здійснити декілька проектів.
1. Сьогодні на ВАТ "ЗЭиМ" випускаються контролери двох модифікацій, розраховані на безперервні і дискретні процеси (аналогова і безперервно-дискретна моделі). У перспективі можливо об'єднати ці функції в одному контролері, який зможе одночасно працювати в режимах логічної, аналогової і безперервно-дискретної моделей контролера Р-130.
2. Видалена діагностика через Internet - це можливість діалогу контролера через Інтернет з сервісною службою розробника/виробника. Така функція дозволить у разі неполадки звернутися безпосередньо до розробників, щоб оперативно одержати інформацію про усунення проблеми.
3. Сьогодні технологічне програмування контролера Р-130 здійснюється перекладом його в режим програмування, під час якого контролер не виконує своїх функцій, що управляють.
Але далеко не всі виробничі процеси можна переривати. Тому надалі заплановано ввести можливість програмування контролера під час роботи на об'єкті, без переривання процесу управління.
4. Перспективною можливістю є і виконуюча система мови FBD стандарту IEC
61131-3. Міжнародні стандарти містять п'ять мов технологічного програмування. Проте контролер Р-130 має мову програмування, не відповідну цим стандартам. У перспективі планується адаптувати контролер до однієї із стандартних мов технологічного програмування.
Слід зазначити, що нова технологічна мова вводиться в модернізований варіант контролера шляхом підключення нової бібліотеки, що динамічно підключається, що дозволяє без істотних проблем виконувати на одному контролері завдання, що використовують різні бібліотеки. Однією з бібліотек, що підключаються, стане бібліотека нечіткої логіки, яка все ширше використовується в завданнях управління технологічними процесами.
Передбачається можливість створення бібліотек власних алгоритмів з програмуванням на мові С/С++.
Робота над розширенням можливостей контролера проводитиметься послідовно і упроваджуватися після ретельного тестування. Оновлення програмного забезпечення стане здійснюватися шляхом завантаження на твердотільний диск процесора контролера нових версій програм і бібліотек.
Архітектура Р-130М. Зміни в архітектурі контролера зв'язані із застосуванням недорогого IBM-PC-сумісного процесорного модуля в стандарті РС/104.
Спрощена архітектура контролерів Р-130 і Р-130М показана на мал.3.4
Рисунок 2.1 - Спрощена архітектура контролерів Р-130 (а) і Р-130М (б)
Як видно з малюнка, основні зміни пов'язані з підключенням процесора. Перетворювач інтерфейсу здійснює формування сигналів внутрішньої магістралі контролера, що управляють, а також перетворення сигналів комунікаційних портів контролера в гальванічно розв'язані сигнали інтерфейсів RS232, RS485 або ИРПС. Пропонований підхід дозволяє реалізувати наступну мережеву архітектуру.
Контролери Р-130 можуть бути підключені до контролера Р-130М за допомогою інтерфейсу ИРПС. При цьому Р-130М працюватиме не тільки як контролер, але і як шлюз мережі "Транзит". Тим самим здійснюється можливість інтеграції існуючого парку контролерів Р-130 в сучасні системи управління технологічними процесами.
Функціональні можливості шлюзу Р-130М нарощуватимуться, зокрема, будуть додані функції ведення архівів даних для контролерів Р-130.
Для зв'язку контролерів Р-130М можуть бути використані інтерфейси RS485 Modbus і Ethernet (мал.3.6). У багатьох випадках, наприклад при поганій передбаченості доступу до Ethernet, доцільно використовувати для зв'язку між контролерами інтерфейс Modbus, а Ethernet використовувати для зв'язку з верхнім рівнем системи управління.
Програмне забезпечення контролера базується на операційній системі жорсткого реального часу RTOS-32 фірми On Time Informatik.
Програмне забезпечення розроблене на мові С++.
Конфігурація контролера встановлюється відповідно до інформації, що міститься у файлі конфігурації контролера.
Всі завдання зберігаються в окремих файлах, які містять інформацію про конфігурацію завдання і програму, що інтерпретується. Кожне завдання може мати декілька файлів настройок (наприклад, в них можуть бути відбиті особливості, рецепти технологічного процесу, що використовує одне і те ж завдання).
Кожне завдання виконується під управлінням інтерпретатора мови функціональних блоків в окремому потоці.
Алгоритми реалізовані у вигляді динамічно компонованих бібліотек (аналогічно бібліотекам Windows. DLL) і підключаються залежно від вимог, що пред'являються завданнями.
Склад програмного забезпечення контролера:
RTOS-32.
Об'єктно-орієнтований інтерфейс.
Підсистема введення/висновку.
Інтерпретатор мови функціональних блоків.
Редактор мови функціональних блоків.
Підсистема оперативного управління і настройки.
Комунікаційна підсистема.