Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


СИСТЕМА ИНТЕГРИРОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ INFI 90. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ В МЕТАЛЛУРГИИ Около пятнадцати лет тому назад фирма Bailey Controls создала систему Network 90 — образец распределенного цифрового управления технологическими процессами. Более 14000 систем Network 90 успешно продемонстрировали во всех странах мира свою универсальность и эффективность. На основе указанной системы фирмой разработана новая интегрированния система INFI 90, представляющая современный этап развития теории и практики управления.

В настоящее время профессиональный руково дительтехнолог уже не может ограничиваться решением проблем только технологического объекта управления. Все в большей степени он должен становиться руководителем производства в целом, брать на себя прямую ответственность за сопряжение технологических проблем с Производственными и принимать решения, исходя из анализа экономических условий, производительности, стоимости сырья, действий конкурентов, запросов рынка, качества продукции.

Новый перспективный этап развития теории и практики управления — этап интегрированного управления, на основе которого, стремясь увеличить прибыль и ускорить окупаемость капиталовложений, будут создавать системы будущего, объединяющие воедино параметры технологического процесса и параметры бизнеса. Такими свойствами обладает новая система INFI 90 фирмы Bailey Controls. Это система распределенного управления на микропроцессорной базе, обеспечивающая универсальность при решении самых разнообразных задач сбора и обработки информации и управления технологическими процессами. Модульная архитектура системы позволяет обеспечить весь возможный диапазон управления — от одноконтурного регулирования до управления такими объектами с сотнями тысяч параметров, как фирма в целом.

Для удовлетворения требований все усложняющихся и расширяющихся стратегий промышленного управления разработана мощная система связи общезаводского уровня — сеть INFI—NET, позволяющая создавать многоуровневую иерархию, объединяющую в единую огромную систему управления до 62500 единиц оборудования (см. рисунок).

В типичной большой системе управления центральное кольцо связи сети INFI—NET связано через стандартные межсетевые шлюзы с подчиненными кольцами, внешними ЭВМ и (или) уже существующими сетями SUPERLOOP или PLANT/LOOP системы NETWORK 90. Центральное и каждое подчиненное ему кольцо поддерживают до 250 узлов, обеспечивая связь с частотой 10 МГц.

Шина с резервированием CONTROLWAY работает на частоте 1 МГц и объединяет на уровне устройств управления процессом 32 интеллектуальных модуля. Подчиненная шина SLAVE BUS поддерживает 64 подчиненных модуля вводавывода с частотой 50 кГц, а новый интерфейс FIELD BUS обеспечивает прямое цифровое объединение 15 контрольноизмерительных приборов.

Высокая пропускная способность системы INFI 90 обусловлена, в частности, сжатием данных с помощью уведомлений об исключительных ситуациях и пакетирования. Уведомления об исключительных ситуациях увеличивают пропускную способность благодаря тому, что в кольца связи передается только значимая информация от отдельных аппаратных узлов. В больших системах этот принцип распространяется и на передачу информации от подчиненных колец к центральному. Пакетирование дает возможность группировать несколько отдельных сообщений в одно для одновременной многоточечной и многоадресной передачи. В целом же благодаря этим способам сжатия информации система может обслуживать десятки тысяч точек вводавывода в секунду.

В соответствии с принятым принципом технологически "прозрачного" расширения системы сеть INFI—NET может быть быстро расширена за счет добавления отдельных модулей.

В отличие от систем, предназначенных лишь для какоголибо конкретного технологического объекта и вынуждающих поэтому прибегать к специфическим приемам управления, система INFI 90 предлагает пользователю большую библиотеку из 175 универсальных функциональных алгоритмов, резидентных в каждом процессорном модуле. Алгоритмы могут быть многократно использованы, упорядочены или вложены в функциональные блоки (адресуемые пользователем секторы памяти), что позволяет реализовывать разнообразные стратегии управления без знания программирования. Пользователи могут создавать собственные функциональные алгоритмы с помощью специального пакета. Интегрирование в систему INFI 90 стратегии управления пользователя упрощается также благодаря ее совместимости с рядом других способов конфигурирования, в том числе с помощью языков BASIC, FORTRAN, BATCH, LADDER и "С".

Система INFI 90 предоставляет своим пользователям широкий выбор мощных дружеских средств конфигурирования — от портативных терминалов, которые можно подключить в любом месте шины CONTROLWAY, до графических станций, позволяющих создавать экранные формы и оптимизировать связь с объектом. В любом случае метод поблочной компоновки системы дает возможность объединять алгоритмы, развитые языки программирования и конкретные стратегии пользователя в единую эффективную систему, соответствующую заданным требованиям.

Терминал конфигурирования и настройки встраивается в любую точку CONTROL WAY через стандартный модуль порта связи. Управляемый в режиме меню, в формате "заполнения бланка", пульт позволяет войти в каждую конфигурацию. Оператор может добавить, модифицировать или удалить любой функциональный алгоритм системы. Благодаря универсальным функциональным клавишам, подсказкам и 62символьному табло на жидких кристаллах он находится в постоянном контакте с аппаратурой системы, а поиск неисправностей можно вести как с поста управления, так и из производственного помещения.

Конфигурирование с операторских станций проводится следующим образом. В системах INFI 90, выполненных на базе станций с видеомониторами, можно объединить функции интерфейса оператора и конфигурирования. Любая станция дает возможность просмотреть полный перечень функциональных алгоритмов и параметры технологического процесса, ввести начальную или дополнительную конфигурацию и затем блокировать ее для предотвращения несанкционированных изменений.

Использование принципа автоматизированного проектирования в управлении технологическими процессами дало возможность фирме Bailey первой создать рабочие станции на базе ПЭВМ. Такие станции позволяют ускорить разработку современных стратегий управления способом "ножниц и клея" и загружать их прямо в модули системы. Станция, укомплектованная графопостроителем или принтером, автоматически генерирует логические схемы, конфигурации, перечни модулей, спецификации и справочник функциональных алгоритмов. Разнообразные пакеты программного обеспечения системы позволяют быстро внедрять различные стратегии проектирования (автоматизированное проектирование, конфигурирование с помощью многозвенной логики и др.) на платформе одной ПЭВМ с процессором 80386.

Все системы управления вынуждены обращаться к управляющим ЭВМ, но система INFI 90 обращается к собственному многофункциональному процессору. Модуль многофункционального процессора (МФП) — это многоконтурный, аналоговый, последовательный, работающий в пакетном режиме управляющий 4 контроллер, на базе 32разрядного микропроцессора с тактовой частотой 33 МГц. Этот мощный сменный модуль может контролировать более 1000 точек (расширение через удаленные модули вводавывода) или управлять 500 контурами с настраиваемой частотой до 20 раз за 1 с. Он располагает более чем 150 функциональными алгоритмами, в том числе обработки аналоговой, последовательной и пакетной информации и сбора данных, а также усовершенствованными функциями матричных операций и моделирования. 10000 функциональных блоков, конфигурируемых пользователем, дают возможность хранить самые сложные стратегии управления.

МФП может работать с языками BASIC, "С", FORTRAN LADDER, BATCH и EXPERT 90, из за чего его гибкость возрастает еще более. Стратегии управления, разработанные по техническому заданию пользоьахеля,. можно вводить на одном или более языках, МФП преобразует их в функциональные коды. МФП получает входные сигналы и выдает управляющие воздействия через подчиненные цифровые и аналоговые модули, а также может адресоваться к 64 подчиненным модулям.

Модули системы INFI 90 позволяют регистрировать момент возникновения важных событий в масштабе всего объекта управления с разрешением 1 мс. Соответствующая функция регистрирует время возникновения событий и генерирует печать протокола на операторской станции. Такой протокол — инструмент диагностики развития событий при нарушениях технологического процесса.

Важными элементами системы INFI 90, которые во многом определяют ее универсальность, являются интерфейсные модули, позволяющие объединять распределенные компоненты системы и подключать внешние системы. Главные из них — это пара модулей интерфейса NETWORK—CONTROLWAY, с помощью которых индивидуальные устройства управления процессом включаются в сеть INFI—NET.

Существуют два варианта соединения вспомогательных ЭВМ с системой INFI 90. Первый вариант — использовать модуль последовательного порта, обеспечивающий интерфейс RS — 232 — С между любым устройством управления процессом и внешней стандартной ЭВМ. Второй вариант — применить интерфейсные модули системы INFI 90, которые позволяют через стандартные соединения в сеть INFI — NET в качестве ее узлов любые ЭВМ — от мик ро до макро.

В комплект системы INFI 90 входят разнообразные устройства связи с объектом — от щитовых блоков (пультов) управления и индикации до мощных станций с видеомониторами. Конструктивно станции могут быть выполнены напольными и настольными. Универсальные блоки щитового монтажа осуществляют функции ручного или автоматического управления, измерительного прибора и цифровой индикации. Одним из примеров такого блока является блок налогового регулятора с функциями переключения с ручного на автоматическое управление и индикаций параметров процесса, заданных значений и управляющих воздействий. Он может реализовать функции базовой автоматики, каскадного регулирования, регулирования по отклонению или регулирования соотношения. К любому модулю МФП можно под

Настольные станции наблюдения за процессом PROCESS CONTROL VIEW, выполненные на базе экономически рентабельной ПЭВМ, представляют собой интерфейс более высокого уровня. СНП позволяют вести управление в интерактивном цветном графическом режиме с помощью любой ПЭВМ, совместимой с процессором 80386. СНП это цветной графический видеомонитор с разрешением 640x480 элементов и развитыми функциями регистрации данных и трендов, архивизации, организации тревожных сигналов.

Напольные операторские станции (ОС) состоят из ряда серий (см. таблицу). Наиболее мощные ОС серии 40 выполнены на базе ЭВМ и напрямую соединины с двумя сетями — системы INFI 90, с одной стороны, и ETHERNET, с другой. Благодаря этому они позволяют получать Хокна и удовлетворять потребности оператора в информации как для управления процессом, так и для принятия деловых решений. Хокна предоставляют возможность взаимодействия в интерактивном режиме с системами деловой информации и пакетами, которые работают на иных аппаратных средствах, включенных в сеть ETHERNET. Благодаря Хокнам можно получать интерактивные экранные формы, отражающие ход процесса на мониторах ОС серии 40 и других станций или любой ЭВМ и прочих устройств, включенных в сеть и работающих в стандарте X. ОС серии 40 предоставляют в распоряжение оператора единое информационное "окно" в технологический процесс и производство, непосредственно реализуя принцип интегрированного управления системы INFI 90. Такое управление объединяет контроль и протоколирование технологического процесса, анализ данных, управление обслуживанием системы с функциями управления как процессом, так и производством.

Разнообразие возможностей системы INFI 90 позволяет легко реализовать двойное или тройное резервирование, гарантирующее высокую надежность хранения и передачи данных. Резервирование связи возможно на всех уровнях системы INFI 90 и обеспечивается простым резервированием коаксиальных кабелей или витых пар. Благодаря этому система работает надежно и непрерывно даже при сбоях в линиях связи любого уровня. Функции управления и контроля резервируются с помощью дублирующих многофункциональных процессоров, которые могут быть установлены в основной и резервной конфигурациях. Дублирующий модуль постоянно отслеживает и копирует управляющие воздействия, а в случае сбоя в основном модуле через 10 мс проводит безударное переключение управления на себя. Все интеллектуальные модули системы INFI 90 обладают функциями самодиагностики в режиме ON — LINE. В большинстве случаев модуль выдает пользователю информацию о характере неисправности для начала ремонта.

Эффективное управление каждым металлургическим переделом значительно увеличивает рентабельность, повышает производительность и улучшает качество. BAILEY CONTROLS вот уже 80 лет работает с металлургическими предприятиями, поставщиками технологического оборудования и проектными организациями в области контроля и управления технологическими процессами. В результате в настоящее время автоматика фирмы BAILEY успешно применяется на металлургических комбинатах и минизаводах во всем мире — от Австралии до России, от Северной Америки до Африки, от КНР до Западной Европы.

Непрерывно расширяющийся список поставок фирмы включает все основные металлургические агрегаты: коксовые батареи; агломерационные машины; склады материалов и взвешивающие устройства; доменные печи; конвертеры; электропечи; вакууматоры и станции обработки металла; MHJI3; нагревательные колодцы; методические и колпаковые печи; агрегаты обезуглероживания и покрытия; подстанции; контроль и оптимизацию распределения энергии; мониторинг окружающей среды и др.

СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ Черная металлургия России и стран СНГ в XXI веке. Т о м I, Москва 1994

Экспертиза

на главную