Дипломная (вкр): Автоматизация технологического процесса абсорбционной очистки природного газа на 1У372

обеспечивает следующие новые и улучшенные функции по сравнению с традиционными системами:

прямое соединение через волоконно-оптический кабель 100 Мб/сек Ethernet с сетью управления Mesh;

опция отказоустойчивой работы, которая позволяет получить улучшенный коэффициент готовности и безопасность, используя уникальное сравнение сдвоенных контроллеров для всех исходящих сообщений;

надежное управление с помощью полевых устройств (100Мб/сек волоконно-оптический кабель Ethernet, контроллер, 2Мб/сек шина Fieldbus, модули FBM серии 200, клеммные сборки и источник питания FPS400-24);

соединение с Ethernet или с последовательными устройствами через FDSI (модули FBM230, FBM231, FBM232 и FBM233), что позволяет подключать новые устройства без каких-либо изменений программного обеспечения контроллера;

факультативная глобальная система позиционирования позволяет выполнять внешнюю синхронизацию;

факультативный регистратор данных переходных процессов (TDR) позволяет осуществлять выборку аналоговых данных с временем выборки 10мсек для последующего анализа событий, используя анализатор данных переходных процессов (TDA) данные анализатора TDA факультативно имеют отметки времени с точностью 1 мкс;

интерфейс инфракрасного карманного ПК позволяет устанавливаться и считывать леттербаг контроллера;

образ, резидентно находящийся в памяти, для быстрой начальной загрузки станции (время загрузки менее 10 секунд);

улучшенная производительность контроллера, выполнение команд блока в секунду равно 10 000 для FCP270 по сравнению с 3400 для СР60;

до 4000 блоков могут быть сконфигурированы для FCP270 (или отказоустойчивой пары FCP270);

расширяемая лицензия позволяет начать с небольшой полнофункциональной системы управления.

улучшение аварийной сигнализации для функциональных блоков: повторная сигнализация в случае изменения приоритета аварийных сигналов, повторная сигнализация, основанная на времени, подавление аварийных сигналов, основанное на времени.

Отказоустойчивая версия FCP270 состоит из двух параллельно работающих модулей с двумя отдельными соединениями с сетью управления Mesh. Два модуля управляющего процессора, связанные друг с другом как отказоустойчивая пара, обеспечивают непрерывную работу объекта управления в случае практически любой аппаратной неисправности одного из модулей этой пары.

Оба модуля принимают и обрабатывают информацию одновременно, и неисправности обнаруживаются самими модулями. Одним из важных методов обнаружения неисправности является сравнение коммуникационных сообщений на внешнем интерфейсе модуля.

При обнаружении неисправности, коммуникационное сообщение прерывается, и выполняется самодиагностика обоих модулей, чтобы определить, какой из модулей является неисправным. Затем исправный модуль принимает на себя управление, не оказывая влияния на нормальную работу системы. После этого сообщение о прерванном коммуникационном сообщении передается исправным модулем через механизмы повторной передачи коммуникационного протокола.

При использовании системы с полевым управляющим процессором FCP270 подсистема, монтируемая на рейку DIN, состоит из следующих основных функциональных элементов (на рисунке 2.6 показана схема соединений этих элементов):

полевой управляющий процессор 270 (FCP270);

модульные базовые платы - модульные базовые платы, монтируемые на рейку DIN, обеспечивают различное количество позиций для монтажа модулей, которые можно увеличивать на 2, 4 или 8 модулей, при этом они могут устанавливаться в вертикальном или горизонтальном положении;

модули Fieldbus (FBM) - модули FBM служат в качестве интерфейса между полевыми устройствами и управляющим процессором системы I/A Series, они выполняют необходимое преобразование данных, обеспечивая полную поддержку для аналоговых измерений, считывания дискретных данных, аналогового или дискретного управления и цифровой связи4

системные интеграторы данных сторонних поставщиков (FDSI) - эти модули FBM обеспечивают гибкую и расширяемую платформу, и интерфейс, так что контроллер, такой как FCP270, может осуществлять связь с любым полевым устройством или системой сторонних поставщиков, которая поддерживает 10/100Ethernet или последовательную связь RS-232/RS-422/RS-485;

межмодульная шина Fieldbus - 2Мб/сек HDLC (высокоуровневый протокол управления каналом) факультативно резервированная последовательная шина, используемая для соединения всех модулей, монтируемых на базовую плату (FBM и FCP);

сеть управления Ethernet - 100 Мб/сек факультативно резервированная сеть Mesh, обеспечивающая обмен данными для системы I/A Series, использует асинхронный протокол и соответствует общим требованиям связи Ethernet;

клеммные сборки (ТА) - клеммные сборки являются модулями соединения с полевыми сигналами, обеспечивающими факультативное нормирование сигналов и защиту цепей, необходимые для соответствующего модуля FBM.

Для обеспечения трафика отказоустойчивых FCP270 с верхним уровнем требуется пара разветвителей/объединителей, по одному для каждого канала сети управления Mesh. Разветвитель/объединитель имеет три соединения 100Мб/сек: одно с первичным модулем отказоустойчивой пары, одно с вторичным модулем и одно с сетью Mesh. Один разветвитель/объединитель пары соединен с одним коммутатором Ethernet, другой соединен с еще одним коммутатором Ethernet. Разветвитель/объединитель подключается через волоконно-оптические кабели. Входящий трафик из сети Mesh разделяется и передается на каждый контроллер FCP270. Исходящий трафик передается от первичного модуля, которым может быть любой из двух физических модулей, в сеть Mesh.

Рисунок 2.6 - Схема соединений элементов с использованием FCP270

.1.3 Модули Fieldbus (FBM)

Модули Fieldbus (FBM) являются компактными, высокопроизводительными модулями распределенного ввода/вывода технологических сигналов (рисунок 2.7). Они выполняют преобразование сигналов, необходимое для сопряжения электрических входных сигналов, поступающих на/от полевых датчиков, с факультативно отказоустойчивой станцией управления системы I/A Series.

Для обеспечения поддержки различных аналоговых измерений, дискретных измерений и требований по аналоговому или дискретному управлению существует широкий диапазон типов модулей FBM. Все эти различные типы модулей FBM являются компактными и конструктивными идентичными модулями, корпус которых изготовлен из штампованного алюминия. Светодиодные индикаторы, расположенные на лицевой стороне каждого модуля, обеспечивают визуальную индикацию состояния модуля FBM.

Рисунок 2.7 - Типичный модуль Fieldbus

- интерфейсный модуль дискретного входа обеспечивает 32 входных канала, при этом на каждый канал поступает сигнал по двухпроводной линии от источника напряжения постоянного тока до 30В постоянного тока. Соответствующие клеммные сборки (ТА) предусмотрены для дискретных входных сигналов 30В постоянного тока, 120В переменного тока/125В постоянного тока или 240В переменного тока. Эти каналы изолируются по группам - они электрически разделяют модули, но не разделяют каналы на одном и том же модуле.

Помимо выполнения преобразования сигналов, необходимого для сопряжения электрических входных сигналов от полевых датчиков с факультативно резервируемой шиной Fieldbus, данный модуль выполняет прикладные программы для дискретного входа, многозвенной логики, отсчета импульсов и последовательности событий с конфигурируемыми опциями времени фильтрации входа и отказоустойчивой конфигурации.- интерфейсный модуль дискретного выхода с внешним источником и изолированными каналами имеет 16 выходных каналов дискретных сигналов, которые поступают от внешнего источника, с номинальным значением 2А для 60В постоянного тока. Соответствующие клеммные сборки (ТА) предусмотрены для дискретных выходных сигналов для нагрузок до 5А при 220В переменного или 125 В постоянного тока, для релейных выходов или релейных выходов с распределением питания и предохранителями. Каждый выход гальванически изолирован от других каналов и земли.

Помимо выполнения преобразования сигналов, необходимого для сопряжения электрических выходных сигналов на полевые датчики от станции управления, данный модуль выполняет прикладную программу ввода/вывода дискретных сигналов с поддержкой многозвенной логики и конфигурируемой опцией отказоустойчивой конфигурации для его выходов.- интерфейсный модуль резервируемого выхода 0-20мА с изолированными каналами имеет восемь изолированных выходных каналов 0-20мА. Данный модуль может использоваться без резервирования (один модуль)

или в паре с другим для резервирования (два модуля FBM 237). Каждый канал гальванически изолирован от других каналов и земли.

Когда он используется в паре с другим модулем, эти модули позволяют получить резервируемую конфигурацию на уровне FBM. Для получения резервируемого выхода, адаптерный модуль резервирования устанавливается на двух соседних кабельных разъемах базовой плиты, чтобы получить соединение с помощью одного кабеля. Один кабель используется для соединения адаптера с резервированием и соответствующей клеммной сборки (ТА). Каждый модуль независимо пытается зафиксировать выходной сигнал(ы) на его заданном уровне, и каждый независимо протоколирует наблюдаемое значение входных сигналов. Резервируемый блок аналогового выхода в программном обеспечении системы управления проверяет достоверность каждого выхода в соответствии с информацией, поступающей на/от модуля.- интерфейсный модуль дифференциального входа 0-20 мА содержит 16 каналов аналогового входа 20 мА постоянного тока, при этом каждый канал принимает аналоговый входной сигнал по двухпроводной линии от датчика 4-20мА или источника 20мА с собственным энергоснабжением. Каналы модуля FBM211 изолируются по группам - они электрически разделяют модули, но не разделяют каналы на одном и том же модуле.

Помимо выполнения преобразования сигналов, необходимого для сопряжения электрических входных сигналов от полевых датчиков с факультативно резервируемой шиной Fieldbus, данный модуль выполняет прикладную программу аналогового входа с конфигурируемыми опциями пределов времени интегрирования и скорости изменения.

Полученные от датчиков сигналы проходят через искробезопасные барьеры и обрабатываются встроенными в платы ввода аналого-цифровыми преобразователями и затем, поступают на внутреннюю цифровую шину данных и в контроллер. После проведения контроллером операций контроля, регистрации и вычислений полученные, в соответствии со стратегией и алгоритмами управления, выходные сигналы передаются на платы вывода.

В соответствии со сводным перечнем сигналов ввода/вывода (таблица 2.6) и с учетом обеспечения резерва по каналам в таблице 2.7 представлены типы и количество модулей для построения АСУ ТП 1У372.

Таблица 2.6 Сводный перечень сигналов ввода/вывода АСУТП

Таблица 2.7 - Модули FBM АСУТП 1У372

- модуль системных интеграторов полевых устройств (FDSI), позволяет интегрировать протоколы полевых устройств сторонних поставщиков в систему I/A Series. Модуль FBM233 имеет один медный разъем (RJ-45) 10/100 Мб/сек Ethernet. Протокол соответствует стандарту 802.3 IEEE (поддерживает TCP/IP). Модуль FBM233 обеспечивает двойное соединение Ethernet (рисунок 2.8) с двухпортовыми полевыми устройствами/сетями.

Для подключения нескольких устройств к FBM233 требуется использование концентратора Ethernet или коммутатора Ethernet.

Рисунок 2.8 - Модуль FBM233 в типичных сетевых конфигурациях

Физически модуль FBM233 устанавливается на базовую плату вместе с другими модулями, монтируемыми на рейку DIN представляет собой резервированную версию. Он должен иметь еще один модуль FBM233 в следующем слоте базовой платы. Для него не требуется клеммная сборка (ТА). Пара модулей обеспечивает резервирование на уровне модулей Fieldbus (FBM) (см. рисунок 2.9). В данной конфигурации, один модуль FBM233 является ведущим (Master), а другой - ведомым модулем (Tracker). Входные точки на управляющей станции обновляются от входных сигналов устройства, принимаемых в сети, подключенной к ведущему устройству. Выходные точки устройства записываются как ведущим, так и ведомым модулями. Переключение ролей выполняется автоматически при обнаружении фактических проблем.

Модуль FBM233 с использованием дополнительного драйвера позволяет интегрировать протоколы Tricon/Trident (TSAA) (Ethernet) в систему I/A Series.

Рисунок 2.9 - Модуль FBM233, монтируемый на рейку DIN

.1.4 Модульные базовые платы

Модульные базовые платы серии P0926 (рисунок 2.10), монтируемые на рейку DIN, используются для монтажа полевых управляющих процессоров FCP270, модулей Fieldbus (FBM) и коммуникационных модулей Fieldbus (FCM). Модульные базовые платы обеспечивают различное количество позиций для монтажа модулей, которые можно увеличивать на 2, 4 или 8 модулей. Модульные базовые платы обеспечивают гибкость монтажа, позволяя устанавливать подсистему, монтируемую на рейку DIN, в разнообразных местах. На базовых платах размещаются модули FCP, FCM, FBM, комбинация модулей FCP и FBM, или комбинация модулей FBM и FCM. Модули FCP, FBM и FCM вставляются в базовую плату с помощью своих двух разъемов, и каждый закрепляется на месте с помощью двух винтов с шестигранной головкой. Базовые платы также обеспечивают необходимые разъемы для резервированного питания, резервированной межмодульной шины Fieldbus, стробирующего импульса и кабелей сигналов ввода/вывода.

Рисунок 2.10 - Модульные базовые платы

(слева - монтируемые на вертикальную рейку DIN, справа - на горизонтальную)

Все модульные базовые платы поставляются для двух основных конфигураций монтажа - монтаж на вертикальную рейку DIN или монтаж на горизонтальную рейку DIN. Каждая из этих конфигураций монтажа может быть использована внутри или снаружи шкафа.

Базовые платы различных размеров позволяют наращивать существующие системы или создавать экономичные небольшие системы. Использование этих базовых плат позволяет устанавливать управляющий процессор (FCP270) внутри того же шкафа, что и другие модули Fieldbus.

Все соединения между базовыми платами для межмодульной шины Fieldbus A/B выполняются экранированными кабелями типа витая пара, чтобы исключить воздействие шума, для соединений между модульными базовыми платами, кабели могут иметь следующие длины: 0,25м, 1м, 3м, 5м, 10м, 20м, 30м и 60м.