Проектирование технического обеспечения информационно-управляющей системы котлоагрегата

Челябинскзавод "Пром - прибор"Завод электроники и механики г. ЧебоксарыКод оборудования 4Тип, марка3Метран 43-ДИ- 2160-01-МП-tl- 050-10МПа 42- КБ- С - ВИПБР-ЗАМЭО-630/63- 0.25-У92КНаименование и техническая характеристика2Разряжение в топкеПреобразователь измерительный избыточного давления с выходным сигналом 4 ... 20 мА ТУ 4212-012-12580824-2001Пускатель бесконтактный реверсивныйИсполнительный механизм электрический однооборотныйПоз.14-14-24-37 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВВ энергетике нашли широкое применение трехуровневые АСУТП, в которых 1-й уровень представляет собой объект управления с полевой автоматикой (датчики, регулирующие органы, исполнительные механизмы); 2-й уровень – это контроллер или контроллеры, осуществляющие формирование управляющих сигналов, сбор и передачу информации на верхний уровень АСУТП; 3-й, или верхний, уровень – это операторская станция с автоматизированными рабочими местами (АРМ) операторов-технологов.Верхний уровень:Пульт оператора.Уровень контроллеров:Выполнен в виде шкафа контроллеров ШК и реализует автоматическое и дистанционное управление всеми технологическими объектами системы в реальном масштабе времени.Шкаф контроллеров выполняет основной объем функций управления и включает контроллер SIMATIC S7-1500. Шкафы ШК питаются от шкафа бесперебойного питания ШБП.Уровень сбора и передачи данных: Оборудование уровня сбора и передачи данных размещается в котельном цехе и включает:шкаф устройств сопряжения с объектом УСО,силовые шкафы управления исполнительными механизмами (шкафы преобразователей частоты ПЧДВ, ПЧДС, ПЧПН, шкафы управления запорной арматурой ШУЗ, шкафы управления регулирующей арматурой ШУР),шкаф автоматического ввода резерва сети ШАВРС, обеспечивающий питание исполнительных механизмов (электрифицированных задвижек и клапанов).                    Шкаф УСО выполняет задачи сбора данных от датчиков, вывода управляющих сигналов, а также обеспечивает обмен информацией с уровнем контроллера. Шкаф УСО содержит устройство распределенного ввода/вывода, блоки питания датчиков, блоки размножения аналоговых сигналов РС, графическую панель с сенсорным экраном 19". Шкаф УСО получает питание от шкафа бесперебойного питания ШБП.Состав сигналов ввода-вывода шкафа УСО:- дискретные входы, ±24 В- дискретные выходы, ±24 В- аналоговые входы, (4-20) мА Местное управление запорной и регулирующей арматурой осуществляется с выносных пультов и с пультов, расположенных на дверях шкафов.Управление частотно-регулируемыми приводами в автоматическом и дистанционном режимах осуществляется от шкафов контроллеров по интерфейсу PROFIBUSDP. Местное управление осуществляется с пультов шкафов преобразователей частоты. Уровень датчиков, приборов и исполнительных механизмов:Для обеспечения возможности размножения сигналов все аналоговые датчики, включая датчики температуры и расхода, выбраны с выходным сигналом 4-20 мА.Все приводы регулирующей арматуры оснащены датчиками положения с выходным сигналом 4-20 мА.Рисунок - Структурная схема комплекса технических средств8 СОСТАВ ПРОГРАММНО-АЛГОРИТМИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АСУ ТППО АСУТП делится на базовое (фирменное), поставляемое разработчиком ПТК, и прикладное(пользовательское), которое разрабатывается, как правило, разработчиком АСУТП.Разработчик ПТК для контроллеров SIMATIC S7-1500 поставляет программное обеспечение STEP 7 V14 (TIA Portal).SIMATIC STEP 7 Basic V14- это система проектирования для программируемых контроллеров S7-1500.STEP 7 V14 базируется на функциональных возможностях единой рабочей среды проектирования TotallyIntegratedAutomationPortal (TIA Portal), которая позволяет выполнять однородную, эффективную и интуитивно понятную разработку решений для всех задач автоматизации.Область примененияSIMATIC STEP 7 Professional V14 является интегрированной системой проектирования для программируемых контроллеров SIMATIC S7-1200, S7-300, S7-400, S7-1500 и WinAC, а также для интеллектуальных станций SIMATICET 200. Работа с пакетом отличается простотой и удобством. В комплект поставки STEP 7 ProfessionalV12 входит программное обеспечение PLCSIM для имитации работы центральных процессоров S7-1500, а также программное обеспечение WinCCBasic для конфигурирования панелей операторов SIMATIC BasicPanel.Система проектирования SIMATIC STEP 7 Basic V14 ориентирована на работу с программируемыми микроконтроллерами SIMATIC S7-1500, и их системами ввода-вывода. Она включает в свой состав программное обеспечение SIMATIC WinCCBasic для конфигурирования панелей операторов SIMATIC BasicPanels.STEP 7 V14 обеспечивает поддержку всех фаз разработки проектов автоматизации:Конфигурирование и настройка параметров аппаратуры.Конфигурирование систем промышленной связи.Программирование на языках IEC.Конфигурирование приборов человеко-машинного интерфейса и систем визуализации.Тестирование, выполнение пуско-наладочных работ и обслуживание готовой системы автоматизации.Эффективное проектирование с использованием мощных редакторов программSTEP 7 V14 поддерживает работу мощных редакторов программ контроллеров S7, оснащенных оптимизированными компиляторами.Разработка программ всех контроллеров, поддерживаемых пакетами STEP 7 V14, может выполняться на языках:Диаграмм лестничной логики (LAD).Диаграмм функциональных блоков (FBD).Структуированного текста (SCL)Дополнительно для контроллеров SIMATIC S7-1500, S7-300, S7-400 и WinAC:Язык списка инструкций (STL).Новые функции:инструкции для VariantPointer (указателя вариантов) для гибкого использования библиотечных функций;инструкции отображения для считывания информации из работающей программы (например, имен экземпляров);локальные константы;и т.д.позволяют выполнять эффективную разработку приложений пользователя, легко адаптировать алгоритмы обработки данных к требованиям решаемых задач.Трассировка переменных для эффективного выполнения пуско-наладочных работТрассировка переменных для эффективного выполнения пуско-наладочных работ. Редактор трассировки позволяет выполнять хронологическую запись сигналов, используемых программой центрального процессора S7-1500в реальном масштабе времени. Полученная информация может быть отображена в графическом виде, что упрощает и ускоряет процессы выполнения пуско-наладочных работ, а также поиска спорадических ошибок в программе пользователя.Гибкий масштабируемый набор функций управления перемещениемГибкий масштабируемый набор функций управления перемещением. Решение задач управления перемещением с использованием STEP 7 V14 превращается в подобие детской игры даже для новичков. Интуитивно понятный графический интерфейс пользователя позволяет получать простой и наглядный доступ к технологическим объектам STEP 7, обеспечивает мощную поддержку операций настройки параметров и ввода в эксплуатацию аналоговых и PROFIdrive-совместимых приводов, поиска и устранения неисправностей. Для управления перемещением используются PLCopenMotionControl – совместимые инструкции, которые позволяют:Выполнять операции абсолютного или относительного позиционирования.Выполнять управление скоростью перемещения.Выполнять синхронизацию привода.Использовать инкрементальные датчики и/или датчики абсолютного перемещения.Исчерпывающая концепция использования библиотекДля многократного использования и стандартизации часто используемых разделов программы может использоваться мощная концепция библиотечных функций.Программные блоки, переменные, сообщения, графика приборов человеко-машинного интерфейса, графические объекты, отдельные модули или целые станции могут быть сохранены со всеми параметрами настройки в локальных или глобальных библиотеках. Элементы библиотек могут использоваться для решения других задач автоматизации.Встроенная защита доступаПарольная защита от несанкционированного чтения и изменения содержимого программных блоков.Защита от несанкционированного копирования программных блоков. Программные блоки могут быть привязаны к номеру карты памяти и запускаться только при наличии этой карты в центральном процессоре.Использование до четырех уровней идентификации пользователей с различными правами на выполнение работ в системе автоматизации.Защита от несанкционированного изменения данных, передаваемых между STEP 7 и контроллером.ОсобенностиЭффективное проектирование с использованием мощных редакторов программ.Сквозное наращивание функциональных возможностей с использованием всех линеек контроллеров.Эффективное взаимодействие между контроллерами, приборами и системами человеко-машинного интерфейса и приводами в рамках единой рабочей среды.Общий менеджер управления данными и однородная система символьных имен.Системная диагностика как встроенный компонент.Трассировка переменных для эффективного выполнения пуско-наладочных работ.Гибкий масштабируемый набор функций управления перемещением.Исчерпывающая концепция использования библиотек.Встроенная защита доступа к производственным и проектным данным.Поддержка функций миграции для существующих программных и аппаратных продуктов.ВЫВОДЫВ ходе курсового проектирования была разработанаИУС ТП котла.В результате была предложена структура АСУ, выбраны технические средства, входящие в систему. Разработана структура и состав ПЛК ИУС, произведен выбор и изучены возможности инструментальных средств для реализации ИУС, а также выполнена реализация ИУС на современных микропроцессорных технических средствах фирмы Siemens модели Simatic S7 1500. Все выбранные ТС обеспечивают достаточные точность, быстродействие и надёжность. С помощью выбранного контроллера реализуется индикация параметров процесса на операторской станции, а также возможность изменения с неё настроек регулятора и задания системы. Внедрение системы приведет к более точному регулированию давления воды в прямом трубопроводе, экономии топлива, электроэнергии, увеличению КПД котлоагрегата, а также к уменьшению загрязнения окружающей среды и улучшению экологической обстановки близлежащих районов.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВКлюев А.С., Таланов В.Д., Демин А.М. Проектирование систем автоматизации/ под ред. А.С. Клюева - М.: «Испо-Сервис», 2002.-148 с. Клюев А.С., и др. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: справочное пособие/ под ред. А.С. Клюева - М.: «Альянс», 2008.- 464 с.Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1991-735с.Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф. Производственные и отопительные котельные. – 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 248 с, ил.Береснев И.С., Волков М.А., Давыдов Ю.С., Автоматика отопительных котлов и агрегатов, М.:1969.О составе разделов проектной документации и требования к их содержанию. Постановление Правительства РФ от 16 февраля 2008 г. № 87. Состав информационного обеспечения АСУ ТП. - http://www.teh-lib.ru/atpip/sostav-asu-tp.htmlВыбор и обоснование КТС. -http://www.dissercat.com/content/metodika-razrabotki-programmno-tekhnicheskikh-kompleksov-sm-evm-dlya-asutp