Основы АСУ ТП

Основы АСУ ТП

 

АСУЗ, АСУ ТП и КИП

Рассмотрим типичную АСУ ТП на примере опасного непрерывного производства.

Комплексная автоматизация:

  • Автоматизация технологических процессов
  • Автоматизация зданий (АСУЗ)

Автоматизация технологических процессов:

  • АСУ ТП (системы управления)
  • КИП (полевое оборудование)

Автоматизация зданий (АСУЗ):

  • Автоматизация систем электроснабжения
  • Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения
  • Автоматизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC)
  • Автоматизация систем пожаротушения

АСУ ТП:

  • Аппаратное обеспечение АСУ ТП (hardware)
  • Программное обеспечение АСУ ТП (software)

Аппаратное обеспечение АСУ ТП

Аппаратное обеспечение АСУ ТП:

  • Шкафы АСУ ТП
  • Автоматизированные рабочие места (АРМ)
  • Сети

Шкафы АСУ ТП:

  • Серверные шкафы (серверы, рабочие станции, KVM-консоли)
  • Сетевые шкафы (патч-панели, коммутаторы и маршрутизаторы)
  • Системные шкафы (контроллеры, корзины расширения ввода-вывода)
  • Кроссовые шкафы (клеммники для подключения полевых устройств, реле, искробезопасные барьеры, терминальные платы для связи полевых устройств с модулям ввода-вывода)

Системные шкафы:

  • Шкафы системы управления процессом (PCS)
  • Шкафы систем безопасности (Safety)

Шкафы систем безопасности (ПАЗ):

  • Шкафы системы останова процесса (PSD)
  • Шкафы системы аварийного останова процесса (ESD)
  • Шкафы системы обнаружения пожара и загазованности (F&G)

Кроссовые шкафы:

  • Искробезопасные кроссовые шкафы (intrinsically safe marshalling cabinets)
  • Неискробезопасные кроссовые шкафы

Автоматизированные рабочие места (workstations):

  • АРМ операторов
  • АРМ инженеров-программистов системы управления процессом
  • АРМ инженеров-программистов систем безопасности
  • АРМ технологов
  • АРМ КИП

АРМ:

  • Мониторы
  • Клавиатура
  • Мышь
  • KVM-коммутатор

Сети:

  • Промышленные сети
  • Компьютерные сети

Сети Что связывают
Сеть управления (control network) Контроллеры и станции управления
Сеть безопасности (safety network) Контроллеры и станции ПАЗ
Заводская компьютерная сеть Серверы и рабочие станции
Сети KVM KVM-коммутаторы и рабочие станции
Сети связи систем управления и систем безопасности Контроллеры управления и контроллеры ПАЗ
Сеть связи системы управления с подсистемами Контроллеры управления процессом и контроллеры управления инженерными системами здания (BMS)
Волоконно-оптическая сеть (ВОЛС) Здания между собой

Шкафы АСУ ТП

Общее для всех шкафов:

  • Шина защитного заземления
  • Изолированная шина инструментального заземления
  • Концевые выключатели контроля открытия дверей
  • Лампа внутреннего освещения шкафа с розеткой ~220В
  • Термостат для управления нагревателем
  • Нагреватель
  • Датчик температуры в шкафу
  • Датчик контроля дыма
  • Замок с ключом

Общее для всех шкафов кроме кроссовых:

  • Термостат для управления вентиляторами
  • Вентиляторы
  • Датчики потока для контроля работы вентиляторов

Общее для всех искробезопасных кроссовых шкафов:

  • Изолированная шина искробезопасного заземления

Программное обеспечение АСУ ТП

Программное обеспечение АСУ ТП:

  • Системное ПО
  • Прикладное программное обеспечение АСУ ТП

Прикладное программное обеспечение АСУ ТП:

  • Среда разработки и среда исполнения РСУ
  • Программа РСУ (программы контроллеров управления и программы операторских станций)
  • Среда разработки ПАЗ
  • Программы контроллеров безопасности

Системное ПО:

  • Операционные системы
  • Антивирусное ПО
  • ПО резервного копирования

Разделение задач между контроллерами и операторскими станциями РСУ
РСУ Задачи
Контроллер РСУ Управляет технологическим процессом в реальном времени, обменивается данными с другими контроллерами, серверами и станциями оператора.
Операторская станция РСУ Предоставляет оператору графический интерфейс (HMI) для присмотра за технологическим процессом.

Если выключить станцию оператора, то процесс не остановится.

Три основные функции HMI

  1. Визуализация технологических процессов
  2. Аварийные сообщения
  3. Графики переходных процессов

Логика контроллеров РСУ и ПАЗ

Логика, Trip сигналы и типы кнопок контроллеров РСУ и ПАЗ
Контроллеры Логика Сигнал Trip Тип кнопок
PCS Положительная 1 нормально открытые
PSD Отрицательная 0 нормально закрытые
ESD Отрицательная 0 нормально закрытые
F&G Положительная 1 нормально открытые

Сигнал Trip

Сигнал Trip - сигнал аварийного останова, который переводит оборудование в безопасное состояние.

В системах управления с положительной логикой триповый сигнал - логическая единица (TRUE), в системах управления с отрицательной логикой - логический ноль (FALSE).

Сравнение работы нормально открытых и нормально закрытых электропневматических отсечных клапанов

В аварийной ситуации (по сигналу Trip, при отключении питания или сжатого воздуха) нормально открытый клапан открывается, а нормально закрытый клапан закрывается.



(продолжение следует)