ФСА объекта на базе программируемых контроллеров и персональных компьютеров

На схеме в верхней части листа изображают технологическую схему объекта с встроенными датчиками и исполнительными механизмами, а в нижней части – прямоугольники:

а) Приборы по месту (пусковая аппаратура, измерительные преобразователи, усилители мощности и т. д.);

б) Контроллер (ПЛК);

в) Компьютер оператора.

При этом в прямоугольниках «Контроллер (ПЛК)» и «Компьютер оператора» выделяют субпрямоугольники выполняемых ими функций, связи между элементами схемы изображают непрерывными линиями, а процесс обработки сигналов программным способом – пунктирными горизонтальными линиями.

Далее рассматривается пример разработки ФСА для технологического участка (звена) «Насос – Технологический аппарат (ТА)», обеспечивающей решение следующих задач автоматизации:

1. Индикацию и регистрацию давления хладоносителя (воды) в технологическом аппарате.

2. Автоматическое регулирование – стабилизацию в ТА давления хладоносителя на заданном уровне Р = Р _ЗАД = const.

3. Автоматическую защиту ТА от чрезмерного повышения давления хладоносителя путем открытия клапана аварийного давления при Р = Р _АВ.

4. Предупредительную и аварийную сигнализацию по заданным значениям давления хладоносителя, соответственно, Р = Р _ПР и Р = Р _АВ.

5. Сигнализацию состояния насоса «Включен/Выключен».

6. Дистанционное управление насосом по командам оператора «Включить/Выключить».

ФСА участка «Насос – ТА», решающая вышеуказанные задачи автоматизации, показана на рис. 6. Спецификация приведена в табл. 5.

 

Рисунок 6 - ФСА участка «Насос – ТА»:
ТА – технологический аппарат (охладитель горячего продукта);
Р _ЗАД, Р _ПР, Р _АВ – уставки, соответственно для регулирования, предупредительной и аварийной сигнализации и защиты ТА по давлению хладоносителя в ТА

 

На схеме вертикальными непрерывными линиями показаны связи между элементами системы, а пунктирными горизонтальными линиями – обработка сигналов в соответствии с алгоритмами контроля, регулирования и управления, реализуемыми программным обеспечением системы автоматизации (программами работы ПЛК и компьютера).

ПЛК выполняет функции локального управляющего устройства. Основное назначение компьютера – создание с помощью SCADA-системы интерфейса «Человек – машина», обеспечивающего:

а) отображение на экране монитора (на мнемосхеме технологического процесса) значений параметров (здесь давления) цифровыми и световыми сигналами;

б) задание уставок регулирования, защиты и сигнализации;

в) подачу команд дистанционного управления (Включить/Выключить электродвигатель насоса) и сигнализацию состояния управляемого механизма (здесь насоса);

г) регистрацию (архивирование) параметров процесса (здесь давления).

 

Таблица 5 - Спецификация технических средств системы автоматизации

(пример для участка «Насос – Технологический аппарат»)

Обозначение узла	Функции, выполняемые узлом	Позиционное обозначение элемента на ФСА	Наименование, тип элемента. Основные технические данные	Место установки элемента
HS 1	Дистанционное управление и сигнализация состояния насоса	1-1	Промышленный компьютер PPC-153 (фирма Advantech, Тайвань). Предназначен для построения интерфейсов «Человек-машина». Процессор Intel Pentium III. Коммуникационные порты RS-232/485, контроллер Ethernet. Стальной каркас. Температура среды 0–60 °С, влажность до 95 %. ЖК-дисплей	Пульт оператора
		1-2	Программируемый контроллер ОВЕН GKR150. Предназначен для обработки и обмена информацией, логического уравнения, ПИД-регулирования. Встроенные интерфейсы: Ethernet, RS-232/485, USB. 6(4) дискретных и 4(2) аналоговых входов (выходов). Температура от 10 до 70 °С, влажность до 85 %	Шкаф управления
		1-3	Пускатель магнитный ПМ-12: ~ 380 В, температура среды от +1 до +60 °С	По месту
PIRCSA 2	Измерение, индикация, регистрация, регулирование, защита и сигнализация давления в технологическом аппарате	2-1	Преобразователь избыточного давления ПД 100-ДИ: измеряемое давление до 0,1 МПа, погрешность измерения 1 %, выходной сигнал 4…20 мА, диапазон температуры среды –40…80 °С, степень защиты IP 65	По месту
		2-2	Пускатель бесконтактный реверсивный ПБР3: номинальное напряжение 380 В, ток 3 А, напряжение питания цепей управления 24 В	По месту
		2-3	Механизм электрический однооборотный МЭО-630/25: 380 В, токовый датчик положения	По месту
		2-4	Сирена СИ-1. Предназначена для звуковой аварийной сигнализации. Напряжение +24 В	По месту
		2-5	Реле электромагнитное HE-4; ~ 220 В	Шкаф управления
		2-6	Клапан ПР-Э 3,25 с электромагнитным приводом. Входной сигнал ~ 220 В. Условная пропускная способность 0,2 м3/ч, диаметр 3 мм, давление 1 МПа	По месту
		1-2	Контроллер ОВЕН ПЛК 1	–
		1-1	Компьютер PPC-153	–

 

Примеры обозначений на функциональных схемах автоматизации приведены в приложении 1.

 

 

Приложение 1

Примеры построения условных обозначений приборов

И средств автоматизации

 

Продолжение приложения 1

Продолжение приложения 1

Продолжение приложения 1

Окончание приложения 1

 

Список рекомендуемой литературы

 

1. ГОСТ 21.208-2013 Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах.

2. ГОСТ 21.408-2013 Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов.

3. Проектирование систем автоматизации технологических процессов / под ред. А. С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.

4. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / под ред. А. С. Клюева. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.

5. Веб-сайт Internet по промышленным компьютерам и контроллерам:

http://www.ipc2u.ru

6. Веб-сайт Internet по программируемым контроллерам ТЕКОН:

http://www.tecon.ru

7. Веб-сайт Internet по программируемым контроллерам ОВЕН:

http://www.owen.ru

8. Веб-сайт Internet по контрольно-измерительной технике ПРАКТИК-НЦ:

http://www.pnc.ru

9. Веб-сайт Internet по контрольно-измерительным приборам KROHNE:

https://ru.krohne.com/ru 

10. Веб-сайт Internet по контрольно-измерительным приборам JUMO:

http://www.jumo.ru

11. Веб-сайт Internet по регуляторам, пневматическим и электрическим измерительным и регулирующим приборам SASON:

http://www.samson.ru

12. Веб-сайт Internet по приборам для измерения и учета расхода жидкостей и газов, уровня различных сред ВЗЛЕТ:

http://www.vzljot.ru

13. Промышленная группа Метран: https://www.emerson.ru/ru-ru/automation/measurement-instrumentation/metran