Советы начинающим проектировщикам АСУ ТП
На этой страничке планируется собрать рекомендации проектировщикам АСУ ТП от имени программистов и пусконаладчиков, которые сталкиваются с типичными ошибками проектирования в своей повседневной практике. Если у вас есть подобные примеры – присылайте. Новые советы добавляются в конец статьи.
#1
Клеммы для подключения поля
Используйте одноуровневые клеммы с ножевыми размыкателями для подключения полевых устройств к шкафу управления.
Перед началом пусконаладки все клеммы размыкаются и замыкаются по мере подключения отдельных полевых устройств.
Преимущества
- Возможность параллельно вести монтаж и контроль контуров – сокращается время ввода в эксплуатацию
- Удобная прозвонка проводов
- Защита от ошибок монтажа
- Высокая скорость наладки
Недостатки многоуровневых клемм
- Не видна маркировка клемм нижних уровней
- Трудный доступ – чтобы отсоединить провод от клеммы нижнего уровня нужно сначала отсоединить несколько проводов от клемм верхнего уровня. На работающем оборудовании это чревато.
#2
Защита аналоговых каналов
Защищайте аналоговые входы и выходы плавкими предохранителями.
Некоторые полевые устройства во время калибровки выдают ток 50 мА.
Для модуля токового аналогового ввода максимально допустимый ток равен 40 мА. Если ток больше, то канал сгорает.
#3
Источники питания контроллера и поля
Используйте разные блоки питания для питания контроллера, полевых устройств и токовых петель при подключении датчиков к ПЛК по 4-х проводной схеме.
#4
Наименование каналов ввода - вывода
Не используйте сквозную нумерацию.
Используйте в наименовании канала:- тип канала (DI, DO, AI, AO)
- номер слота (положение модуля в корзине)
- номер канала в модуле.
Преимущества
- наладчик быстро определяет к какому каналу относится сигнал.
#5
Уставки для аналоговых датчиков
Для аналоговых датчиков приводите следующие данные:
- шкала прибора (0…10 бар)
- граничные уставки: HH, H, L, LL
- тип подключения для токовых входов:
- 2-х проводное (активный ПЛК)
- 4-х проводное (активный датчик).
#6
Местный пульт управления клапаном
Пульт местного управления должен быть расположен рядом с клапаном.
Ключ переключения режима Местный – Дистанционный должен находится на пульте, а не на дверце шкафа управления.
ПЛК должен получать сигнал Дистанционный режим, чтобы перестроить работу ПИД-регулятора регулирующего клапана при
переключении в Местный режим. В Местном режиме у ПЛК не должно быть физической возможности управлять клапаном,
чтобы обезопасить работу полевого оператора. В Дистанционном режиме клапаном управляет ПЛК.
#7
Типовые интерфейсы ПЛК и HMI
Разрабатывайте модели типовых интерфейсов ПЛК и HMI объектов управления.
Типовая задвижка
| Тип параметра | Комментарий | |
|---|---|---|
| Входы ПЛК | ||
| Ключ переключения режимов на местном пульте в положении «Дистанционный режим» | DI | В этом режиме задвижка управляется программой ПЛК или оператором через HMI |
| Задвижка открыта | DI | |
| Задвижка закрыта | DI | |
| Выходы ПЛК | ||
| Открыть задвижку | DO | |
| Закрыть задвижку | DO | |
| Элементы HMI интерфейса | Цвет | Комментарий |
|---|---|---|
| Программные кнопки | ||
| Открыть | Зелёный фон, если режим активен | Импульсная кнопка открытия задвижки |
| Закрыть | Импульсная кнопка закрытия задвижки | |
| Стоп | Кнопка остановки движения задвижки | |
| Дистанционный режим | Задвижкой управляет оператор через HMI | |
| Автоматический режим | Задвижкой управляет программа ПЛК | |
| Индикаторы состояния | ||
| Местный режим | Зелёный фон, если режим активен | Задвижкой управляет оператор с местного пульта |
| Среднее положение задвижки | Серый | Не сработал ни один конечный выключатель |
| Задвижка открывается | Мигает: белый-серый | |
| Задвижка закрывается | Мигает: чёрно-серый | |
| Задвижка открыта | Белый | |
| Задвижка закрыта | Чёрный | |
| Предупредительные сообщения | ||
| Превышено время хода | Жёлтый | В автоматическом режиме время открытия или закрытия задвижки превысило уставку времени хода |
| Аварийные сообщения | ||
| Авария концевых выключателей | Красный | Одновременно сработали оба концевых выключателя |
| Уставки | ||
| Время хода | Поле ввода | |
Типовой дискретный регулирующий клапан с обратной связью по положению
| Тип параметра | Комментарий | |
|---|---|---|
| Входы ПЛК | ||
| Ключ переключения режимов на местном пульте в положении «Дистанционный режим» | DI | В этом режиме задвижка управляется программой ПЛК или оператором через HMI |
| Клапан открыт | DI | Положение концевого выключателя |
| Клапан закрыт | DI | |
| Положение клапана | AI | |
| Выходы ПЛК | ||
| Открыть клапан | DO | |
| Закрыть клапан | DO | |
| Элементы HMI интерфейса | Цвет | Комментарий |
|---|---|---|
| Программные кнопки | ||
| Открыть | Зелёный фон, если режим активен | Потенциальная кнопка открытия задвижки |
| Закрыть | Потенциальная кнопка закрытия задвижки | |
| Дистанционный режим | Задвижкой управляет оператор через HMI | |
| Автоматический режим | Задвижкой управляет программа ПЛК | |
| Индикаторы состояния | ||
| Местный режим | Зелёный фон, если режим активен | Задвижкой управляет оператор с местного пульта |
| Среднее положение задвижки | Серый | Не сработал ни один конечный выключатель |
| Клапан открыт | Белый | |
| Клапан закрыт | Чёрный | |
| Аварийные сообщения | ||
| Авария концевых выключателей | Красный | Одновременно сработали оба концевых выключателя |
| Обрыв обратной связи по положению | Красный | |
Типовой аналоговый датчик
| Элементы HMI интерфейса | Визуализация HMI | Комментарий |
|---|---|---|
| Программные кнопки | ||
| HH | Зелёный фон, если режим активен | Активация уставки HH |
| H | Активация уставки H | |
| L | Активация уставки L | |
| LL | Активация уставки LL | |
| Ремонт | В режиме ремонт подавляются все аварийные сообщения | |
| Индикаторы состояния | ||
| Уровень аналогового сигнала | Столбиковая диаграмма (бар) | |
| Предупредительные сообщения | ||
| Выход за границу H | Жёлтый | |
| Выход за границу L | Жёлтый | |
| Аварийные сообщения | ||
| Зашкал | Красный | Overflow + |
| Выход за верхнюю границу шкалы измерения датчика | Красный | Overload + |
| Выход за границу HH | Красный | |
| Выход за границу LL | Красный | |
| Выход за нижнюю границу шкалы измерения датчика | Красный | Overload - |
| Обрыв | Красный | Overflow - |
| Уставки | ||
| SH | Поле ввода-вывода | Верхняя граница шкалы (Scale High) |
| SL | Нижняя граница шкалы (Scale Low) | |
| HH | Верхний аварийный порог (High High) | |
| H | Верхний предупредительный порог (High) | |
| L | Нижний предупредительный порог (Low) | |
| LL | Нижний аварийный порог (Low-Low) | |
Преимущества
- Все подрядчики разрабатывают HMI в едином стиле
- Использование типовых программных блоков ускоряет разработку и отладку программы
#8
Техническое задание
АСУ ТП должна работать так, как написано в техническом задании. Заказчик принимает работу подрядчика по соответствию техническому заданию.
Если технического задания нет, то АСУ ТП будет работать так, как понял это подрядчик.
Пишите подробное ТЗ или поручите эту работу подрядчику.
Хорошее техническое задание – залог успеха в реализации проекта!
#9
Интеграция комплектных установок в АСУ ТП
Вы подобрали готовую комплектную насосную станцию со своим контроллером (ПЛК) и преобразователем частоты (ПЧ). Чтобы интегрировать её в систему АСУ ТП заказали коммуникационную плату PROFIBUS DP для ПЧ. Этого, может быть, достаточно для того, чтобы получить диагностическую информацию от ПЧ, но не достаточно, чтобы получить информацию о состоянии насосной станции, т.к. эта информация может быть получена не от ПЧ, а от ПЛК насосной станции.
Если в шкафу насосной станции нет ПЛК, а есть только ПЧ, то информацию о состоянии насосной станции вы получить, пожалуй, сможете, но не сможете ей управлять, т.к. в комплектной насосной станции управление настроено от входов, а не по шине PROFIBUS.
Параметрированием ПЧ можно настроить управление по полевой шине, но тогда не будут работать кнопки местного пуска с панели шкафа и красная аварийная кнопка, если она заведена через ПЧ.
Чтобы управлять насосами и от кнопок, и по шине нужен переключатель источника управления (кнопки или шина), но тогда прежде, чем нажать красную кнопку, нужно переключиться в режим управления от кнопок.
Шкаф управления комплектной насосной станции, которая подаёт воду с заданным давлением из трубы отличается от шкафа управления насосной станции, которая подаёт воду с заданным давлением из бака подготовленной воды.
Шкаф управления комплектной насосной станции, которая выкачивает воду из дренажного бака, отличается от шкафа управления насосной станции, которая накачивает воду в бак: в первом случае насос отключается по датчику нижнего уровня (сухой ход), во втором – по датчику верхнего уровня (перелив).
Вывод: заранее оговаривайте с поставщиком комплектной установки все нюансы её интеграции в систему АСУ ТП верхнего уровня и технологический процесс, а не рассчитывайте на программиста-наладчика, которому придётся изменять схему шкафа.
#10
Master - Slave
Если комплектная установка интегрируется в АСУ ТП верхнего уровня (а не наоборот), то в её контроллере должен быть коммуникационный процессор с режимом работы Slave, а не Master.
#11
Согласование адресов для интеграция комплектных установок в АСУ ТП
Если в вашем проекте к одной сети PROFIBUS подключено несколько шкафов управления комплектными установками от разных
производителей (которых не предполагается привлекать на ПНР), а интегрировать их в одну систему будет третья
пусконаладочная организация, то на этапе проектирования (до закупки) необходимо согласовать,
чтобы не пересекались между собой:
- Адреса входов-выходов
- Адреса в сети PROFIBUS
При пересечении адресов совместная работа этих установок в одной сети невозможна.
Для решения проблемы необходимо получить от производителей их программные проекты (исходные коды), что практически невозможно.
#12
Совместимость версий
Заранее проверяйте совместимость версий и релизов прошивок (firmware) коммуникационных модулей, GSD-файлов и среды разработки.
| Варианты проблем | Варианты решений |
|---|---|
| Новейший GSD-файл не поддерживает новейшую прошивку коммуникационного модуля | Скачайте и установите старую версию firmware |
| Новейший GSD-файл не поддерживает новейшую версию среды разработки | 1) Попросите разработчика устройства выпустить совместимую версию GSD-файла 2) Запроектируйте не новейшую среду разработки |
Если не учитывать совместимость версий, то может так получиться, то интеграция будет возможна только за дополнительные деньги проектировщика, например, на покупку более новой или более старой версии среды разработки, другого коммуникационного устройства и т.п.
(работа над этой статьёй будет продолжаться)