Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство образования и науки России
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Казанский национальный исследовательский
технологический университет»
А.В. Герасимов, А.С. Титовцев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУТП
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
SCADA-СИСТЕМ
Учебное пособие
Казань
Издательство КНИТУ
2014
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 658.51.012.011.56:004(075)
ББК 32.965:32.97я7
Герасимов А.В.
Проектирование АСУТП с использованием SCADAсистем : учебное пособие / А.В. Герасимов, А.С. Титовцев; М-во
образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –
Казань : Изд-во КНИТУ, 2014. – 128 с.
ISBN 978-5-7882-1514-3
Является руководством к выполнению курсового проекта
по курсам «Интегрированные системы проектирования и
управления», «Проектирование АСОИУ». Предназначено для
студентов,
обучающихся
по
специальностям
220301
«Автоматизация технологических процессов и производств»,
230102 «Автоматизированные системы обработки информации
и управления», а также по направлениям 220400 «Управление в
технических
системах»,
220700
«Автоматизация
технологических
процессов
и
производств»,
230100
«Информатика и вычислительная техника».
Подготовлено на кафедре интеллектуальных систем и
управления информационными ресурсами.
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического
университета
Рецензенты: зав. каф. автоматики и электротехники КГАСУ
д-р техн. наук, проф. Г.И. Захватов
зав. каф. автоматизации технологических
процессов и производств КГЭУ
д-р техн. наук, проф. К.Х. Гильфанов
ISBN 978-5-7882-1514-3
© Герасимов А.В., Титовцев А.С., 2014
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2014
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время практически все используемые в
промышленности производственные системы оснащены средствами
автоматизации: от локальных систем контроля и стабилизации
параметров
технологических
процессов
до
мощнейших
автоматизированных
систем
управления
технологическими
процессами (АСУТП), для создания которых используют
современные технологии с помощью компьютерных средств
автоматизации и информационных технологий разного уровня.
Прогресс в области информационных технологий обусловил
развитие основных составных частей таких систем. Современные
удаленные терминалы, которые строят на основе микропроцессорной
техники, работают под управлением операционных систем реального
времени, при необходимости объединяются в сеть, непосредственно
или через сеть взаимодействуют с интеллектуальными электронными
датчиками объекта управления и компьютерами верхнего уровня.
Одной из важных проблем, которые решают в процессе
создания современных систем промышленной автоматизации,
является выбор технических, программных и инструментальных
средств для реализации необходимых алгоритмов контроля и
управления. Успех программно-технических комплексов разной
архитектуры на рынке средств промышленной автоматизации, с одной
стороны,
дает
широкие
возможности
для
создания
высококачественных АСУТП, с другой стороны, требует
обоснованного и тщательного подхода к принятию технических
решений относительно состава аппаратуры и программного
обеспечения.
Для повышения качества и сроков проектирования
специального
программного
обеспечения
используют
специализированные программные средства. Такие комплексные
программы для другого, более приоритетного, направления создания
систем называются системами диспетчерского управления и сбора
данных, или SCADA-системами.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
Курсовой проект выполняется в интегрированной среде
разработки SCADA-системы Trace Mode. Исходя из варианта задания,
необходимо разработать информационную и математическую основу
проекта, а также создать соответствующие мнемосхемы.
Требуется разработать проект автоматизированной системы
управления технологическим процессом водоподготовки. Схема
процесса представлена на рисунке ниже и включает две емкости,
соединенные трубопроводом, на котором определенным образом
установлены вентили, расходомеры и насос.
Схема технологического процесса: С1 – емкость 1; С2 – емкость 2;
В1 – вентиль 1; В2 – вентиль 2; В3 – вентиль 3;
Н1 – нагреватель 1; Н2 – нагреватель 2;
Q1 – расходомер на входе в первую емкость; Q2 – расходомер на входе во
вторую емкость; Q3 – расходомер на выходе из второй емкости;
Т1 – датчик температуры 1; Т2 – датчик температуры 2;
h1 – уровень воды в первой емкости; h2 – уровень воды во второй емкости
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Технологический процесс состоит из следующих этапов.
1) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
2) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2, идет
слив из С2. Расход через Q1 – 150 л/с, расход через Q2 – 110 л/с,
расход через Q3 – 50 л/с.
3) После достижения h1=1,5м закрываются В1 и В3. Перекачка
продолжается.
4) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3.
5) После полного слива из С2 закрывается B3.
6) Повторяются пункты (2-5) до момента выхода из
программы.
Внутренний диаметр сосудов – 1 м. Высота сосудов – 4 м.
Мощность нагревателей задается пользователем, исходя из удобства
визуализации процесса.
Начальное состояние системы – оба сосуда пустые, все
вентили закрыты, нагреватели отключены, температура воды 20°С.
ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ ПРОЕКТА
Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки
и графического материала.
Расчетно-пояснительная
записка
должна
содержать
следующие разделы:
1. Введение.
2. Краткое описание технологического процесса и
технологического регламента. Характеристика объекта автоматизации
с позиций задач управления.
3. Основные решения по автоматизации технологических
процессов:
а) принятые проектные решения по техническому уровню и
степени автоматизации;
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) предлагаемая структура управления технологическим
процессом с указанием ее иерархического построения, мест
расположения пунктов контроля и управления.
4. Обоснование выбора приборов и средств автоматизации с
учетом
условий
эксплуатации,
метрологических
данных,
быстродействия, надежности, экономичности и возможности
построения эффективной информационно-управляющей системы
технологическим объектом.
5. Спецификация на приборы и средства автоматизации, а
также средства вычислительной техники.
6. Описание алгоритмов регулирования, а также разработки
графических интерфейсов пультов управления.
7. Заключение.
Проект должен содержать следующий графический материал:
1) функциональную схему автоматизация технологического
процесса;
2) схему привязки полевого оборудования к контроллерам и
узлам верхнего уровня АСУТП, отражающую техническую структуру
системы;
3) компоновочный чертеж щита и план операторского
помещения (выполняется по указанию преподавателя);
4) схему соединения внешних электрических и трубных
проводок системы автоматизации (выполняется по указанию
преподава-теля).
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
АСУТП С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ SCADA-СИСТЕМ
1.1. Общие понятия о SCADA-системах
Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition –
диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом
развития систем управления и результатами научно-технического
прогресса.
Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого
уровня автоматизации в решении задач разработки систем
управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения
информации.
На сегодняшний день SCADA-технология включает:
1) инструментальные
средства
проектирования
автоматизированных систем сбора данных и управления;
2) проблемно-ориентированный
язык
проектирования
программного обеспечения для автоматизации производства и
экспериментальных исследований;
3) прикладные системы автоматизации;
4) технологии автоматизации производства.
Дружественность
человеко-машинного
интерфейса
(HMI/MMI), предоставляемого SCADA-системами, полнота и
наглядность представляемой на экране информации, доступность
«рычагов» управления, удобство пользования подсказками и
справочной системой и т.д. – все это повышает эффективность
взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его
критические ошибки при управлении.
Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой
составляет автоматизированная разработка систем управления,
позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся
неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по
автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.
В настоящее время SCADA является основным и наиболее
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перспективным методом автоматизированного управления сложными
динамическими системами (процессами).
В названии SCADA присутствуют две основные задачи,
возлагаемые на системы этого класса:
• сбор данных о контролируемом процессе;
• управление технологическим процессом, реализуемое
ответственными лицами (диспетчерами) на основе собранных данных
и правил (критериев, алгоритмов), выполнение которых обеспечивает
наибольшую эффективность технологического процесса.
Спектр функциональных возможностей определен самой
ролью SCADA в системах управления и реализован практически во
всех программных пакетах:
• автоматизированная разработка, дающая возможность
создания
ПО
системы
автоматизации
без
реального
программирования;
• сбор первичной информации от устройств нижнего уровня
(с датчиков и контроллеров);
• обработка и преобразование первичной информации;
• управление и регистрация алармов (сигналов об аварийных
или нештатных ситуациях) и исторических данных;
• хранение информации с возможностью ее пост-обработки
(как правило, реализуется через интерфейсы к различным базам
данных);
• визуализация
хода
технологического
процесса
–
представление текущей и архивной информации в виде мнемосхем,
графиков, гистограмм, таблиц и т.п.;
• прием команд оператора и передача их для исполнения
контроллерам устройств сбора данных и исполнительных механизмов;
• формирование и печать сводок, отчетов, протоколов о
работе оборудования и других отчетных документов;
• регистрация событий, связанных с контролируемым
технологическим процессом, состоянием системы и действиями
персонала;
• использование текущей информации для решения задач
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
пользователя;
• средства исполнения прикладных программ;
• возможность работы прикладной системы с наборами
параметров, рассматриваемых как «единое целое» – рецептами
(«recipe» или «установки»);
• организация связи с устройствами, подключенными к
информационной сети;
• обмен информацией с автоматизированной системой
управления предприятием;
• защита от несанкционированного вмешательства в
функционирование SCADA-системы и в контролируемый процесс;
• самоконтроль и самодиагностика SCADA-системы.
1.2. Общие сведения о SCADA-системе Trace Mode
Программные продукты класса SCADA-систем широко
представлены на мировом рынке. Наиболее распространенные из них:
• InTouch (Wonderware, США);
• iFIX (Intellution, США);
• Citect (Ci technologies, Австралия);
• Trace Mode (AdAstrA Research Group, Россия);
• Genesis (Iconics, США);
• SIMATIC WinCC (Siemens, Германия);
• Factory Link (US Data Corp., США);
• Sitex (Jade SoftWare, Великобритания);
• Real Flex (BJ Software Systems, США).
В рамках данного проекта для разработки АСУТП была
выбрана SCADA-система Trace Mode.
Trace Mode 6 – это программный комплекс, предназначенный
для разработки и запуска в реальном времени распределенных
автоматизированных
систем
управления
технологическими
процессами и решения ряда задач управления предприятием (АСУП).
Основные возможности Trace Mode:
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
интегрированная
инструментальная
среда
многопользовательской разработки (более 10 редакторов);
- единый проект для распределенной АСУ (контроль
целостности, масштабируемость, отладка и диагностика в реальном
времени);
- автопостроение проекта (каналов для ПЛК/УСО, связей с
серверами/OPC-серверами, импорт/экспорт базы каналов по ODBC);
- библиотеки драйверов к ПЛК/УСО (2087), алгоритмов
обработки данных и управления (более 150), графических объектов
(1116 изображений и 596 анимированных объектов), комплексные
технологические объекты;
- полная поддержка всех языков стандарта IEC-61131-3;
- адаптивное регулирование (периодическая или непрерывная
подстройка
ПИД-регуляторов
в
автоматическом
или
полуавтоматическом режиме);
- мощные средства отладки (отладчики компонентов проекта,
средства отладки и диагностики в режиме реального времени);
встроенная
система
горячего
резервирования
(автоматическое резервирование большинства компонентов,
контроллеры с двойным и с тройным резервированием,
диагностика достоверности сигналов с датчиков, поддержка
аппаратного сторожевого таймера и др.);
- собственный генератор отчетов (формирование документов в
автоматическом непрерывном режиме);
- автодокументирование проекта (автоматическая генерация
полной отчетной документации по проекту АСУТП);
- система безопасности (система паролей и прав различных
групп пользователей, протоколирование доступа);
- промышленная база данных реального времени (СУБД
реального времени SIAD/SQL 6 с функциями автоматического
восстановления поврежденных архивов, динамической оптимизации
объема записываемой информации в реальном времени, статистическая
обработка архивных данных);
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- открытость и связи с СУБД (DDE, OPC, SQL/ODBC, DLL,
ActiveX).
Базовая структура Trace Mode представлена ниже.
1) TRACE MODE 6 интегрированная среда для разработки и
отладки приложений АСУТП и АСУП, включающая редакторы
графических экранных форм, программ на языках FBD, SFC, LD, ST,
IL, шаблонов документов, SQL-запросов, паспортов оборудования
(EAM), персонала (HRM), материальных ресурсов (MES).
2) Серверные исполнительные модули SCADA/HMI:
1. RTM-монитор реального времени – основной сервер реального
времени, который осуществляет прием данных с контроллеров, плат
ввода/вывода и систем телемеханики через встроенные протоколы,
драйверы, OPC- или DDE-клиенты (версии МРВ: с автоматическим
горячим
резервированием,
адаптивным
регулированием,
со
встроенным OPC-сервером, GSM-сервером, документированием и др.).
2. Глобальный сервер документирования – предназначен для
подготовки документов произвольной формы и любой сложности в
реальном времени.
3. Выделенный сервер промышленной СУБД РВ SIAD/SQL 6.
4. Глобальный регистратор – выделенный сервер
исторического архива.
5. Микро TRACE MODE – исполнительные модули реального
времени для установки в контроллеры (версии Микро МРВ:
поддерживающие обмен через GSM-интерфейс, коммутируемую
телефонную сеть, с адаптивным регулированием, с автоматическим
горячим резервированием и др.).
3) Клиентский исполнительный модуль SCADA/HMI:
NetLink Light – графическая HMI-консоль для создания
дополнительных автоматизированных рабочих мест операторов
в распределенной АСУТП для визуализации технологического
процесса и супервизорного управления.
Для решения задач АСУП в TRACE MODE 6 интегрирован
пакет T-FACTORY. Он включает серверный исполнительный модуль
MES/EAM/HRM – сервер T-FACTORY и клиентский исполнительный
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
модуль MES/EAM/HRM – консоль T-FACTORY. T-Factory 6
относится к классу MES-систем (manufacturing execution system) и
решает такие задачи управления производственным бизнесом, как
планирование и контроль исполнения производственных заданий,
учет производственных затрат, сырья, энергии, производственных и
людских ресурсов, расчет себестоимости выпускаемой продукции,
материальных балансов, контроль отклонения фактических значений
этих параметров от нормативов, учет и техническое обслуживание
производственного оборудования, снижение его простоев, учет
персонала и т.д.
Разработка системы контроля и управления в SCADA-системе
включает следующие этапы:
• разработка архитектуры системы автоматизации в целом
(на этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла
системы автоматизации);
• решение вопросов, связанных с возможной поддержкой
распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с
«горячим резервированием» и т.п.;
• создание прикладной системы управления для каждого узла
(на этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов
наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых
позволяет решать задачи автоматизации);
• приведение в соответствие параметров прикладной системы
с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня
(например, программируемые логические контроллеры – ПЛК) с
внешним
миром
(датчики
технологических
параметров,
исполнительные устройства и др.);
• отладка созданной прикладной программы в режиме
эмуляции.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУТП И РАСЧЕТ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
2.1. Расчет времени технологического процесса
Сначала рассчитаем время, за которое первая емкость С1
наполнится до уровня 1,5 м. Для этого будем использовать следующие
формулы:
q=
V 3
, м / с,
t
(1)
где q – разность расходов жидкости поступающей и удаляемой из
сосуда; t – время;
V=
πD 2
4
H , м3 ,
(2)
где V, H, D – соответственно объем, высота и диаметр сосуда.
Откуда можно получить следующее соотношение:
ti = D 2 H ⋅ (π i ) / 4qi ,
(3)
где ti – время i-го этапа, Qi– значение расхода на на i-ом этапе, Hi
– высота заполнения водой емкости на i-ом этапе.
Осуществим перевод размерности расхода из л/с в м3/с:
Q1 = 150л/с=0,15 м3/с,
Q2 = 110л/с=0,11 м3/с,
Q3 = 50л/с=0,05 м3/с.
Рассчитаем время для каждого из этапов – t1, t2 и t3.
Время t1 первого этапа – время заполнения емкости С1 до 1,5 м:
t1 = (3,14⋅12⋅1,5)/(4⋅(0,15–0,11)) = 29,44 с.
При этом, если бы не было перекачки в С2, то С1 наполнилась
бы на
H1_1_н= (29,44⋅(0,15)⋅4)/3,14⋅1 = 5,6 м.
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В емкость С2 перейдет
H1_1_с= (29,44⋅(0,11)⋅4)/3,14⋅1 = 4,1 м.
Уровень в емкости С2 на 1-м этапе:
H2_1= (29,44⋅(0,11-0,05)⋅4)/3,14⋅1 = 2,25 м.
При этом наполнение, если бы не было слива:
H2_1_н= H1_1_с = 4,1 м.
И слив:
H2_1_с= (29,44⋅(0,05)⋅4)/3,14⋅1 = 1,85 м.
Время t2 второго этапа – время опустошения емкости С1:
t 2 = (3,14⋅12 ⋅1,5)/(4⋅0,11) = 10,7 с.
Уровень в сосуде С2 на 2-м этапе:
H2_2=2,25+1,5=3,75 м
Время t3 третьего этапа – время опустошения емкости С2:
t 3 = (3,14⋅12 ⋅3,75)/(4⋅0,05) = 58,87 с.
Таким
образом,
общее
время
одного
цикла
технологического процесса равно
T = ∑ti = 29,44+10,7+58,87 = 99,01 с.
Рассчитаем скорости изменения уровня на каждом этапе
для емкостей С1 и С2.
Для ёмкости С1:
v 1_н = H1_1_н /t1 = 5,6/29,44 = 0,19 м/с,
v 1_с = H1_1_с /t1 = 4,1/29,44 = 0,14 м/с,
v 2 = H2_1 /t2 = 1,5/10,7 = 0,14 м/с.
Для ёмкости С2:
v 1_н = H2_1_н /t1 = 4,1/29,44 = 0,14 м/с,
v 1_с = H2_1_с /t1 = 1,85/29,44 = 0,064 м/с,
v 2 = H2_2 /t2 = 1,5/10,7 = 0,14 м/с,
v 3 = H2_3 /t3= 3,75/58,87 = 0,064 м/с.
Таким образом, формируется три потока:
- в С1 – 0,19 м/с,
- из С1 – 0,14 м/с,
- из С2 – 0,064 м/с.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.2. Расчет и выбор трубопроводов
Гидравлический расчет трубопроводов заключается в определении
диаметров трубопроводов по известному расходу воды и потерь напора на
всех его участках.
Потеря напора, связанная с преодолением сил трения при течении
жидкости в трубе, определяется уравнением
∆P = λ(Lρw2)/2D,
(4)
где L и D – длина трубопровода и его внутренний диаметр, м; ρ –
плотность жидкости, кг/м3; w – средняя объемная скорость, м/сек,
определяемая по расходу Q, м3/с:
w=4Q/ πD2;
(5)
λ – коэффициент гидравлического трения, безразмерная величина,
характеризующая соотношение сил трения и инерции, и именно ее
определение и есть предмет гидравлического расчета трубопровода.
Коэффициент трения зависит от режима течения, и для ламинарного, и для
турбулентного потока он определяется по-разному.
Шероховатость стенки трубы влияет на гидравлическое
сопротивление только при турбулентном потоке, но и в этом случае из-за
наличия ламинарного пограничного слоя существенно сказывается только
при числах Рейнольдса, превышающих некоторое значение, зависящее от
относительной шероховатости.
Скорость различна для разных агрегатных состояний и сред и, к
тому же, зависит от того, всасывающий это трубопровод (перед насосом),
подающий (после насоса) или самотечный.
Для трубопроводов внутри зданий предельными значениями
скорости воды в трубопроводах является скорость не более 3 м/с.
Экономически целесообразная скорость движения воды в трубопроводе –
0,9…1,9 м/с. Кроме того, опыт эксплуатации систем показывает, что при
w >1,5 м/с в трубопроводах начинается заметное шумообразование.
15
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Это дает возможность рассчитать диаметр трубопроводов D по
формуле
D = (4Q/πw)1/2.
(6)
Для трубопровода, подающего воду в емкость С1:
D1 = (4⋅0,15/3,14⋅1,5) 1/2 = 0,357 м.
Полученное фактическое значение диаметра трубы округляем
до ближайшего большего стандартного значения. Согласно ГОСТ
10704-91 выбираем трубу с наружным диаметром 377 мм, толщина
стенки 10 мм. Т.е. получаем внутренний диаметр трубы на этом
участке 357 мм.
Для всасывающего трубопровода из емкости С1 в емкость С2
D2 = (4⋅0,11/3,14⋅1,5) 1/2 = 0,306 м.
Диаметр всасывающего трубопровода определяется при
заданном расходе Q по значению скорости, рекомендуемой СНиП
(табл. 2.1).
Таблица 2.1
Рекомендуемая скорость для диаметра всасывающего трубопровода
Диаметр, м
Рекомендуемая скорость, м/с
До 0,25
0,7 - 1,0
0,3 - 0,8
1,0 - 1,5
Более 0,8
1,5 - 2,0
Таким образом, полученное фактическое значение диаметра трубы
округляем до ближайшего большего стандартного значения. Согласно
ГОСТ 10704-91 выбираем трубу с наружным диаметром 325 мм, толщина
стенки 9 мм. Т.е. получаем внутренний диаметр трубы на этом участке,
равный 307 мм.
После определения диаметра трубопровода определяем
фактическую скорость движения воды в трубопроводе Vf м/с по
формуле (5):
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Vf = 1,49 м/с.
Таким образом, все требования учтены (выбранные значения
соответствуют указанным в табл. 2.1).
Для трубопровода из емкости С2
D3 =(4⋅0,05/3,14⋅1,5) 1/2 = 0,206 м.
Полученное фактическое значение диаметра трубы округляем
до ближайшего большего стандартного значения. Согласно ГОСТ
10704-91 выбираем трубу с наружным диаметром 219 мм, толщиной
стенки 6 мм. Т.е. получаем внутренний диаметр трубы на этом
участке, равный 206 мм.
Поскольку в задании отсутствуют подробные данные по
трубопроводам, расчет потерь напора по участкам не производим.
2.3. Функциональная схема автоматизации
Расширенная функциональная схема автоматизации (ФСА)
представлена на рис. 2.1. ФСА выполнена в соответствии с
требованиями ГОСТ 21.404-85 на изображения технических средств.
Здесь
использован
развернутый
способ
построения
графических изображений автоматических устройств – устройства,
входящие в схему, показываются отдельными условными
изображениями. В нижней части схемы расположены горизонтальные
линии, которые изображают функции, выполняемые АСУТП
(контроль,
сигнализация,
автоматическое
регулирование,
дистанционное управление, защита).
В данном технологическом процессе контролируется расход
воды при подаче в С1, перекачке из С1 в С2 и сливе из С2, уровень и
температура воды в обеих емкостях.
В рамках техпроцесса осуществляется автоматическое
регулирование температуры воды в емкостях. Температура
поддерживается включением электронагревателей с помощью
позиционного регулятора.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Приборы по месту
Щит
преобразователей
PC-based контр.
Приборы на щите
Показания,
регистрация
Автоматическое
регулирование
Дистанционное
управление
Сигнализация
Защита
Рис. 2.1. Функциональная схема автоматизации технологического
процесса водоподготовки (ГОСТ 21.404-85)
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Кроме того, согласно задания при достижении заданного
уровня осуществляется закрытие клапана В1; при достижении
нижнего уровня С1 (опорожнении) осуществляется закрытие клапана
В2, отключение насоса и открытие клапана В3.
В данном технологическом процессе предусмотрены также
схемы блокировки, сигнализации и защиты.
Сигнализации подлежат параметры, изменение которых может
привести к аварийной ситуации или нарушению технологического
режима. В данном технологическом процессе сигнализации подлежит
уровень воды в обеих емкостях.
Параметрами автоматической защиты являются те параметры,
при недопустимом отклонении которых должны сработать устройства
автоматической защиты и не допустить переход в аварийную
ситуацию.
Параметрами автоматической защиты являются: уровень воды
в С1 – при достижении верхнего уровня в емкости С1 клапан В1 будет
закрыт; уровень воды в С2 – при достижении верхнего уровня в
емкости С2 будет закрыт клапан В2 и отключен насос; температура
воды в С1 – при отклонении которой от допустимого значения
автоматически выключается нагреватель 1; температура воды в С2 –
при отклонении которой от допустимого значения автоматически
выключается нагреватель 2.
Функциональная схема автоматизации, выполненная согласно
стандарту ANSI/ISA S5.1, представлена на рис. 2.2. Здесь видно, что в
качестве датчиков расхода и уровня выбран ультразвуковой способ
измерения.
2.4. Выбор средств автоматизации и общая схема АСУТП
2.4.1. Общая схема АСУТП
Будем рассматривать АСУТП в виде
иерархической организации управления (рис. 2.3):
19
трехуровневой
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.2. Функциональная схема автоматизации технологического
процесса водоподготовки (ANSI/ISA S5.1)
1) верхний – подсистема оперативно-диспетчерского
управления – автоматизированные рабочие места (АРМ)
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
операторов, которые дают возможность на графических
мнемосхемах на мониторе контролировать и управлять
параметрами технологического процесса;
2) средний – подсистема сбора, контроля и управления –
контроллерное оборудование, которое принимает и обрабатывает
информацию от датчиков и управляет исполнительными
механизмами; здесь же расположен локальный пульт управления
(ПУ);
3) нижний – подсистема управления технологическими
объектами – датчики и исполнительные механизмы.
На нижнем уровне находятся:
- преобразователь для частотно-регулируемого привода
(насос для воды);
- датчики технологических параметров (расхода воды,
уровня в емкостях, температуры воды);
- запорно-регулирующая арматура;
- комплект кабелей для подключения датчиков;
- комплект кабелей для подключения исполнительных
устройств;
- комплект кабелей для питания датчиков.
2.4.2. Выбор оборудования и средств автоматизации
нижнего уровня
Поскольку мы строим АСУТП на базе программируемого
контроллера, который работает с электрическими сигналами,
поэтому необходимо выбирать приборы с унифицированными
токовыми выходными сигналами.
Среди таких сигналов наиболее удобным и популярным
является токовый сигнал 4-20 мА. Причины этого в том, что он
наилучшим образом решает проблемы, связанные с передачей
сигналов от удаленных датчиков к вторичным измерительным
приборам:
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.3. Вариант структуры АСУТП
- сильные токовые сигналы уровня 4-20 мА работают на
низкоомную нагрузку, в результате они меньше подвержены влиянию
электромагнитных помех;
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- для передачи токовых сигналов 4-20 мА можно
использовать соединительные провода, более дешевые по
сравнению с другими, при этом требования к величине их
сопротивления также могут быть снижены;
- еще одним преимуществом токового сигнала 4-20 мА
является то, что при работе с ним легко обнаружить обрыв линии
связи – ток будет равен нулю, т.е. выходит за возможные пределы.
2.4.2.1. Измерение расхода
Расходомер в данном случае необходим нам для учета
расхода воды на обозначенных участках. Для учета воды
используются расходомеры, которые можно разделить на
тахометрические, электромагнитные, ультразвуковые, вихревые.
Для первоначального выбора приборов учета воспользуемся
табл. 2.2.
Таблица 2.2
Преимущества и недостатки различных приборов учета расхода
Тип прибора
Преимущества
Недостатки
учета
1
2
3
Переменного
· Ограниченный
⋅Простота
перепада
диапазон измерений;
конструкции:
давления
· подверженность
· отсутствие
движущихся частей; влиянию турбулентных
искажений;
·точные сведения о
· могут засоряться и/или
погрешностях,
давать большую порабочих
грешность, а надежхарактеристиках и
ность
и
точность
требованиях к
обеспечиваются
при
установке
регу-лярном
содержатся в
техническом
международных·
обслуживании;
стандартах;
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
⋅легко подключа-ется к
электронным системам
снятия показаний
Ультразвуковые · Отсутствие
движущихся частей;
· незначительные
потери давления;
· хорошо проработаны
конструкции,
применяемые в
обрабатывающих
отраслях
промышленности для
измерения расходов
жидкостей в трубах
малого диаметра;
· высокая точность при
умеренной цене;
24
Продолжение табл. 2.2
3
· часто требуют длинного прямого участка
после
счетчика
(в
соответствии
с
требова-ниями
стандартов);
· передатчик требует
подключения к источнику переменного тока,
хотя
возможно
подклю-чение
к
электричес-кому
контуру;
· надежная эксплуатация возможна при
измерении
расходов
очищенной
или
относительно чистой
технической воды
· Высокая
чувствительность к
любым турбулентным
искажениям;
· могут требовать
длинного прямого
участка (большое
количество диаметров)
до и после счетчика
для обеспечения
указанных рабочих
характеристик в
зависимости от
гидравлического
режима на конкретном
объекте;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
Электромагнитные
2
· Обычный диапазон
измерений составляет
100:1, но сложно
измерить низкие
скорости потока
жидкости;
· незначительное
техническое
обслуживание;
· в целом надежны,
хотя чаще всего из
строя выходят
излучатели
ультразвуковых
колебаний;
· простота
подключения к
электронным системам
снятия показаний;
⋅имеются перенос-ные
разновидности с
питанием от
аккумуляторов,
монтируемые на
наружной поверхности
трубы
· Отсутствие
движущихся частей и
незначительные
потери давления;
· проверенная и
отработанная
технология;
25
Продолжение табл. 2.2
3
· Чувствительность к
качеству воды, сигнал
может «выпадать»при
повышении мутности;
· стабильная работа в
течение длительных
периодов времени при
условии неизменного
состояния внутренней
поверхности трубы;
· при сужении
внутреннего диаметра
трубы со временем
могут возникать
ошибки;
· большинство
конструкций требует
подключения к
источнику
переменного тока;
· трубопровод должен
оставаться
заполненным для
обеспечения точности
измерений
· Для обеспечения
точности измерений
труба должна
оставаться
наполненной
жидкостью;
· приборы большого
диаметра могут быть
дорогостоящими;
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
· превосходная
точность и повторяемость измерений
при среднем уровне
затрат;
· обычный диапазон
измерений составляет от 400:1 до
1000:1, что делает их
удобными в измерении расходов
жидкостей, движущихся с малой или
высокой скоростью в
трубопроводах
любого диаметра;
· высокая надежность, возможность
измерения расходов в
обоих направлениях;
· требует редкого
технического обслуживания, незначительно
подвержены влиянию
турбулентных
искажений;
⋅требуют прямого
участка протяженностью в 5-10
диаметров до и после
счетчика;
26
Продолжение табл.2.2
3
· большинство
разновидностей
требуют подключения к
источнику переменного
тока;
· требуют принятия
дополнительных мер
предосторожности при
монтаже на трубах с
катодной защитой;
· применение для
измерения расходов
воды с очень низкой
электропроводимостью
может потребовать
внесения определенных
изменений в
конструкцию
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
· простота подключения к электрон-ным
системам снятия
показаний;
· применимы
практически в любых
условиях измерения
расходов воды
Турбинные
струйные
· Хорошие рабочие
характеристики;
· надежны, но срок
службы ограничен;
· приборы автономной
конструкции не
требуют источника
питания;
· устанавливаются на
вертикальных и
горизонтальных
трубопроводах;
⋅гарантируют
высокую точность
измерения
· Отсутствие
движущихся частей;
· простая и хорошо
проработанная
конструкция;
· невысокая цена;
· достаточная
точность измерений
(1,0-1,5 %);
Вихревые
врезные
27
Продолжение табл. 2.2
3
· Есть движущиеся
части;
· подвержены влиянию
турбулентных
искажений;
· требуют прямого
участка
протяженностью в
несколько диаметров до
и после счетчика
· значительное влияние
загрязнений потока на
точность показаний
счетчика
· В потоке жидкости
имеются препятствия,
что создает дополнительное гидравлическое
сопротивление;
· диапазон измерения не
более 1:100;
· вихревые
расходомеры
с
электромагнитным
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
Электромагнитные
врезные
2
· схема измерений
проста и недорога;
· измерение частоты
удобно, наглядно и
надежно;
· высокая надежность
при эксплуатации;
· низкое потребление
энергии, возможность
реализации
автономного питания
датчика;
· имеются беспроливные методики
поверки;
· простое техническое обслуживание;
· обеспечение
метрологических
характеристик в
процессе
эксплуатации
· Простота,
отсутствие
движущихся частей;
· незначительные
потери давления;
· портативность,
индивидуально
программируются для
каждого места
измерений;
28
Продолжение табл. 2.2
3
съемом сигнала
требуют при малых
диаметрах установки
перед ними фильтра;
· не могут
использоваться на
трубопроводах малых
(менее
20 мм) и больших
(более 300 мм)
диаметров
· Для обеспечения
точности измерений
труба должна
оставаться наполненной
жидкостью;
· датчик должен быть
установлен с точностью
до 5 градусов по
отношению к
направлению трубы;
· верхний предел
скорости потока
составляет
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
⋅ возможность
двойного примене-ния
– в качестве
расходомера и прибора для определения
эпюр скорости;
· непосредственные и
отслеживаемые
измерения фактических гидравлических характеристик
на объекте,
т.е. измерения в
контакте с измеряемой средой («мокрые»
измерения);
· отсутствие предположений в отношении режима
потока;
⋅низкая погрешерсть –
2,5;
⋅средняя цена;
· обычный диапазон
измерений составляет
от 20:1 до 100:1;
· могут быть
модернизированы;
⋅могут применяться в
трубах диаметром
29
Продолжение табл. 2.2
3
около 5 м/с из-за
индуцированной
вибрации;
· при установке в
трубах диаметром
менее
100 мм возникают
частые закупорки
датчика, использовать
врезные датчики в
трубах диаметром
менее 100 мм не
рекомендуется;
· невозможность установки в предварительно
напряженных трубах, в
которых нельзя сделать
отверстие диаметром
25 мм;
· применение для
измерения расходов
воды с очень низкой
электропроводимостью
требует установки
параметров программного обеспечения
специалистом
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
от 100 мм до очень
больших;
· проверенная технология, существующие конструкции
относятся к
3 поколению;
· высокая надежность;
⋅ возможность
измерения расходов в
обоих направле-ниях;
· очень редкое техническое
обслуживание;
· высокая стабильность на протяже-нии
длительных периодов
при условии
надлежащего
технического
обслуживания
датчика;
⋅возможность поправки на искажения
потока в результате
гидрав-лических
возмущний;
⋅простота подключения к
электронным
системам снятия
показаний;
30
Продолжение табл. 2.2
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
2
⋅стандартом является
модификация с
питанием от аккумуляторных батарей,
но существуют
модели, подключаемые к источнику
переменного тока
Окончание табл. 2.2
3
Проведенный анализ способов измерения расхода в
условиях отсутствия в исходном задании детальной информации о
среде (чистая или загрязненная вода) приводит нас к выбору
ультразвукового способа измерения расхода воды в силу его
преимуществ.
Условный
проход (типоразмер) расходомера будет
подбираться по среднему часовому расходу воды на систему,
который не должен превышать эксплуатационного расхода.
Подобранный таким образом датчик будет проверяться на
возможность
пропуска
максимального
секундного
и
максимального суточного расходов. При этом потери напора
при пропуске максимального секундного расхода (в пересчете на
м3/час) не должны превышать 2,5 м для крыльчатых и 1,0 м для
турбинных счетчиков. Потери напора в счетчике определяются
как
Нсч = S· (q h )2 , м
где S – гидравлическая характеристика счетчика, м/(м3/час)2 .
31
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С учетом этого для измерения расхода воды будем
использовать расходомер-счетчик ультразвуковой «Днепр-7». Он
предназначен для измерения объемного расхода и количества воды и
других однородных жидкостей в напорных трубопроводах.
Снабжается либо врезными, либо накладными датчиками. Возможное
исполнение – Dу от 50 до 1600 мм. Данный расходомер (табл. 2.3)
удовлетворяет требованиям с учетом приведенных выше положений
по подбору расходомера – возможность пропуска максимального
секундного и максимального суточного расходов (см. п. 2.2).
Таблица 2.3
Номинальный диаметр,
мм
DN200
DN300
DN350
Диапазоны измеряемых расходов
Объемный расход, м3/ч
Диапазон измерения
1
2 (основной)
3
0,05-1,5 м/с
0,1-3 м/с
0,2-6 м/с
Qmin
Qmax
Qmin
Qmax
Qmin
Qmax
5,09
169,6
10,18
339,3
20,36
678,6
11,45
381,7
22,90
763,4
45,80
1526,8
15,59
519,5
31,17
1039,1
62,34
2078,2
Расходомер «Днепр-7» содержит накладные (прикрепляемые
снаружи трубопровода) ультразвуковые первичные преобразователи с
соединительными кабелями, двухканальный процессорный блок и
блок питания и индикации с цифровым отсчетным устройством (рис.
2.4).
Расходомер обеспечивает цифровую индикацию объема
жидкости с нарастающим итогом мгновенного значения объемного
расхода и показаний таймера времени наработки, а также формирует
выходные сигналы:
- токовый (унифицированный выходной сигнал постоянного
тока 0-5 мА или 4-20 мА (ГОСТ 26.010-80), пропорциональный
объемному расходу жидкости);
- частотно-импульсный или импульсный.
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.4. Комплектация ультразвукового расходомера «Днепр-7»
2.4.2.2. Измерение температуры
Для измерения температуры применяют термосопротивление
или термопару. В нашей системе измерение температуры будем
производить с помощью термометра сопротивления. В качестве
датчика температуры выбран термометр сопротивления «Метран2000», предназначенный для измерения температуры различных сред
во многих отраслях промышленности, а также в сфере ЖКХ и
энергосбережения. Его использование допускается в нейтральных, а
также агрессивных средах, по отношению к которым материалы,
контактирующие с измеряемой средой, являются коррозионностойкими. Рабочий диапазон измеряемых температур от –50 до
+500°С (НСХ 100П).
Первичный преобразователь в «Метран-2000» помещен в
защитную арматуру. Сигнал с термометра сопротивления поступает
на вторичный регистрирующий прибор, которым выступает «Метран2700» – микропроцессорный термопреобразователь, предназначенный
для
преобразования
сигналов,
поступающих
от
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
термопреобразователей
сопротивления,
термоэлектрических
преобразователей в унифицированный электрический выходной
сигнал постоянного тока 4-20 мА. Измерительный преобразователь
«Метран-2700» встроен в соединительную головку, смонтированную
непосредственно с первичным преобразователем (рис. 2.5).
Рис. 2.5. Первичный и измерительный преобразователь
«Метран» серии 2000
2.4.2.3. Измерение уровня
Датчики уровня (рис. 2.6) бывают емкостные, резистивные,
фотоэлектрические, ультразвуковые, радарные и др.
В нашей системе уровень воды будет измеряться
ультразвуковым методом, поскольку преимуществами таких датчиков
являются бесконтактное измерение и отсутствие движущихся частей,
а также простота установки и настройки.
Для нашей системы выбираем ультразвуковой уровнемер
Rosemount серии 3100 – Rosemount 3101 (рис. 2.7), который
предназначен для обеспечения непрерывного измерения уровня
жидкости и расстояния до поверхности жидкости в резервуарах, в т.ч.
демпферных хранилищах, сточных ямах, а также для расчета объема и
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
расхода в открытых каналах и водосборниках. Диапазон измерений: от
0,3 до 8 м. Выходной сигнал – 4-20 мА. Ультразвуковые импульсы
излучаются уровнемером и отражаются от поверхности жидкости.
Уровнемер улавливает отраженные эхо-сигналы и измеряет
временной интервал между моментом излучения и приёма
отраженного сигнала. На основании полученного временного
интервала рассчитывается расстояние до поверхности жидкости
Рис. 2.6. Датчики измерения уровня жидких сред
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.7. Ультразвуковой уровнемер Rosemount серии 3100
2.4.2.4. Индикация по месту
Для индикации по месту используется индикатор сигнала
Rosemount модели 751. Полевой индикатор сигнала Rosemount модели
751 предназначен для отображения (индикации) различных
параметров, измеряемых датчиками с унифицированным выходным
сигналом 4-20 мА, установленными в полевых условиях или
труднодоступных местах. Степень защиты от пыли и воды IP66.
Имеет ЖКИ или стрелочный индикатор (рис. 2.8). Включается в
токовую петлю 4-20 мА питания датчика. В нашем случае будет
использован для индикации текущего значения температуры и уровня.
Рис. 2.8. Полевой индикатор сигнала Rosemount модели 751
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2.4.2.5. Запорно-регулирующая арматура
Для осуществления регулирующего воздействия могут быть
использованы исполнительные устройства с различными принципами
действия и конструктивным исполнением.
Задвижка клиновая фланцевая с выдвижным шпинделем и
латунным клином является одним из типов трубопроводной арматуры.
Она предназначена для полного перекрытия потока рабочей среды и
является одним из наиболее распространенных типов запорной
трубопроводной арматуры, устанавливаемой на технологических и
магистральных трубопроводах. Запирающий элемент в задвижках с
выдвижным шпинделем и латунным клином перемещается возвратнопоступательно, перпендикулярно направлению потока рабочей среды
и имеет два крайних рабочих положения – «открыто» и «закрыто».
Положительными качествами задвижки фланцевой с
выдвижным шпинделем и латунным клином являются сравнительная
простота конструкции и малое гидравлическое сопротивление. У
задвижек коэффициент гидравлического сопротивления находится
обычно в пределах £ = 0,08-0,2, в то время как у вентилей он
составляет 2-5 и более. Малое гидравлическое сопротивление делает
их особенно ценными для трубопроводов, через которые постоянно
движется жидкая среда с большой скоростью.
Таким образом, в качестве исполнительных механизмов
используем задвижку 30с941нж (рис. 2.9, а) с требуемыми нам Ду
(350, 300, 200 мм), Ру=1,6МПа. Это клиновая фланцевая задвижка с
выдвижным шпинделем. В качестве привода используем
электропривод Н-В 06 (рис. 2.9, б). Это многооборотный
электропривод, который обеспечивает вращательное движение
исполнительного органа арматуры на один и более оборотов. Важным
параметром такого привода является скорость вращения выходного
вала – величина, обозначающая количество оборотов, совершаемых
шпинделем арматуры за определенный отрезок времени, которая
измеряется в оборотах в минуту. Привод имеет штепсельный разъем
37
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
для организации щитка управления или RS-485. Задвижка 30с941нж с
электроприводом в сборе представлена на рис. 2.9, в.
а
б
в
Рис. 2.9. Задвижка 30с941нж с электроприводом: а – задвижка
клиновая фланцевая в разрезе; б – электропривод Н-В 06;
в – исполнительный механизм в сборе
2.4.2.6. Насосное оборудование и управление двигателем
С учетом требований по обеспечению производительности в
качестве насоса для перекачки воды в емкость С2 используем насос
1Д630-90б.
Его характеристики: производительность 420 м3/ч, напор 60 м,
мощность 160 кВт, частота вращения 1450 об/мин. Комплектуется
асинхронным электродвигателем.
1Д630-90б (рис. 2.10) – центробежный горизонтальный насос с
полуспиральным подводом жидкости к рабочему колесу. Корпус
насоса имеет разъем в горизонтальной плоскости, проходящей через
ось
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.10. Насос для воды 1Д630-90б
ротора. Всасывающий и напорный патрубки отлиты за одно целое с
корпусом насоса, расположены в нижней его части и направлены в
противоположные стороны. Такое расположение патрубков и
горизонтальный разъем корпуса обеспечивают возможность вскрытия,
осмотра, ремонта, замены ротора или отдельных деталей без
демонтажа трубопроводов и электродвигателя. Крышка корпуса
продолжает конфигурацию каналов корпуса. В верхней части крышки
корпуса предусмотрено отверстие для присоединения вакуум-насоса
или заливного устройства. Вал насоса вращается в двух
подшипниковых опорах. Подшипники защищены отбойными
кольцами, которые отбрасывают стекающую по валу жидкость.
Уплотнение рабочей полости насоса по валу обеспечивается мягкой
сальниковой набивкой. Во фланцах патрубков предусмотрены
отверстия для отвода жидкости к манометру и мано-вакуумметру. В
нижней части корпуса имеются два отверстия для отвода жидкости
при длительной остановке насоса.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Преобразователь частоты предназначен для бесступенчатого
регулирования частоты вращения асинхронного или синхронного
электродвигателя.
Регулирование
скорости
осуществляется
за
счет
преобразования трех- или однофазного напряжения с постоянной
частотой и амплитудой в трехфазное напряжение с переменной
частотой и амплитудой.
Частотные
преобразователи
позволяют
реализовывать
достаточно сложные алгоритмы управления, осуществлять защиту
двигателя, оптимизировать режимы работы в зависимости от нагрузки
и выполнять другие функции.
Применение частотных преобразователей с асинхронными
двигателями является перспективным и экономически обоснованным
направлением замены как регулируемого привода постоянного тока,
так и нерегулируемого привода переменного тока.
Используя поставляемые нами преобразователи частоты,
промышленные предприятия могут получить значительную экономию
электроэнергии, увеличение срока эксплуатации технологических
установок и оборудования, снижение затрат на ремонт
электродвигателей и подключенного к ним оборудования, а также на
автоматизацию производства.
В качестве преобразователя частоты будем использовать
Optidrive Plus 3GV (рис. 2.11), который предназначен для управления
трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 0,75 до 200 кВт
в различных динамичных применениях.
Преобразователи
частоты
Optidrive
Plus используют
запатентованную технологию управления двигателем в открытом
контуре, которая позволяет поддерживать 200 % момента двигателя
вплоть до 0-й частоты без использования датчика обратной связи.
На панели управления осуществляется индикация и настройка
выходной частоты, тока, оборотов двигателя, мощности, переменных
пользователя. Имеет встроенный Modbus RTU. Возможно
программирование через карманный компьютер (PDA) или смартфон.
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.11. Преобразователь частоты Optidrive Plus 3GV
для управления двигателем насоса
Таким образом, в табл. 2.4 представлена спецификация
технических средств управления, соответствующая ФСА на рис. 2.1.
Таблица 2.4
Спецификация технических средств ФСА
Наименова
ние или
позиция
технологического
аппарата
1
Трубопров
од подачи
воды
Контролируе
мый,
сигнализируе
мый или регулируемый
параметр
2
Контроль
расхода
Номер
позиции
средств
автоматизации
3
1-1
Тип, марка средств
автоматизации,
краткая техническая
характеристика
4
Врезные либо
накладные датчики
(первичные
преобразователи)
ультразвукового
расходомера «Днепр7»
41
Примечание
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение табл. 2.4
1
2
3
4
5
Условный проход
350 мм
1-2
Процессорный блок и
блок индикации с
цифровым отсчетным
устройством
«Днепр-7». Предел
допускаемой основной
относительной
погрешности
измерения объемного
расхода жидкости
составляет
±2%
Унифициров
анный сигнал
(4-20) мА
Емкость С1
Контроль
уровня воды
2-1
Ультразвуковой
уровнемер Rosemount
3101.
Диапазон измерения
(0,3-8)м
Унифициров
анный сигнал
4-20 мА
Трубопров
од подачи
воды в С1
Регулирование уровня
воды в
емкости
3-1
Регулирующая
задвижка клиновая
фланцевая с
выдвижным
шпинделем 30с941нж
С
электроприво
дом Н-В 06
Емкость С1
Контроль
температуры
воды
4-1
Термосопротивление
«Метран-2000».
Диапазон измеряемых
температур:
(50…150)°С для
НСХ 50М, 100М;
(50…500)°С для
НСХ 100П.
Класс допуска: В
Термопреобразователь «Метран-2700».
Диапазоны
преобразуемых
температур:
(-40…1100) °С.
Пределы допускаемой
4-2
42
Преобразует
сигнал с
первичного
преобразоват
еля в
унифицирова
нный
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение табл. 2.4
1
2
3
Емкость С1
Регулирован
ие
температуры
воды
5-1
Трубопров
од на
выходе из
С1
Насос
Регулирован
ие подачи
воды в
емкость С2
Регулирование частоты
вращения
асинхронного
электродвига
теля
Контроль
расхода
6-1
Трубопров
од подачи
воды в С2
7-1
8-1
8-2
4
5
основной приведенной
погрешности 0,25; 0,50
%
Щит ручного
управления
нагревателем
ЩУ6-АА-ВВ.
Кнопки ВКЛ/ВЫКЛ
нагревателя, индикация
работы нагревателя,
переключатель,
полная/половинная
мощность нагревателя,
регулирующий
потенциометр
Регулирующая задвижка
клиновая фланцевая с
выдвижным шпинделем
30с941нж
Преобразователи
частоты Optidrive Plus
3GV. Мощность 0,75200 кВт.
14 настраиваемых
параметров
электрически
й сигнал 4-20
мА
Врезные либо
накладные датчики
(первичные
преобразователи)
ультразвукового
расходомера «Днепр-7».
Условный проход
350 мм.
Процессорный блок и
блок индикации с
цифровым отсчетным
устройством
«Днепр-7». Предел
допускаемой основной
относительной
погрешности измерения
объемного расхода
жидкости составляет
±2%
43
С
электроприводом
Н-В 06
Унифицированный
сигнал 4-20
мА
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение табл. 2.4
1
2
3
4
Емкость С2
Контроль
температур
ы воды
9-1
Термосопротивление
«Метран-2000».
Диапазон измеряемых
температур:
(50…150)°С для
НСХ 50М, 100М;
(50…500)°С для
НСХ 100П.
Класс допуска: В
Термопреобразова-тель
«Метран-2700».
Диапазоны преобразуемых
температур:
(-40…1100) °С.
Пределы допускаемой
основной приведенной
погрешности 0,25; 0,50 %
9-2
Емкость С2
Регулирова
ние
температур
ы воды
10-1
Емкость С2
Контроль
температур
ы воды
11-1
11-2
Щит ручного управления
нагревателем
ЩУ6-АА-ВВ.
Кнопки ВКЛ/ВЫКЛ
нагревателя, индикация
работы нагревателя, переключатель,
полная/половинная мощность
нагревателя, регулирующий
потенциометр
Термосопротивление
«Метран-2000».
Диапазон измеряемых
температур:
(50…150)°С для
НСХ 50М, 100М;
(50…500)°С для
НСХ 100П.
Класс допуска: В
Термопреобразова-тель
«Метран-2700».
Диапазоны преобразуемых
температур:
(-40…1100) °С
44
5
Преобразует
сигнал с
первичного
преобразоват
еля в
унифицирова
нный
электрически
й сигнал
4-20 мА
Преобразует
сигнал с
первичного
преобразоват
еля
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Окончание табл. 2.4
1
2
3
Трубопров
од на
выходе из
С2
Регулирование слива
воды
12-1
Трубопров
од на
выходе из
С2
Контроль
расхода
13-1
4
5
Пределы допускаемой
основной приведенной
погрешности 0,25;
0,50 %
в
унифицирова
нный
электрически
й сигнал
4-20 мА
С электроприводом
Н-В 06
Регулирующая
задвижка клиновая
фланцевая с
выдвижным
шпинделем 30с941нж
Врезные либо
накладные датчики
(первичные
преобразователи)
ультразвукового
расходомера «Днепр7». Условный проход
350 мм.
Процессорный блок и
блок индикации с
цифровым отсчетным
устройством «Днепр7». Предел
допускаемой основной
относительной
погрешности
измерения объемного
расхода жидкости
составляет ± 2 %
13-2
Унифицированный
сигнал 4-20
мА
2.4.3. Определение сигналов ввода/вывода
В рассматриваемом проекте АСУТП используются датчики
расхода и уровня, которые имеют унифицированный токовый выход
4...20
мА.
Для
измерения
температуры
применен
термопреобразователь
сопротивления,
также
имеющий
унифицированный токовый выход 4...20 мА.
В качестве исполнительных механизмов применены
регулируемые задвижки с электроприводом (3 шт.).
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для подключения одной регулируемой задвижки к АСУ
необходимо обеспечить такие каналы управления и контроля:
- исходная команда – «Открыть», тип сигнала «сухой контакт»;
- исходная команда – «Закрыть», «сухой контакт»;
- исходная команда – «Положение», аналоговый, токовый
4...20 мА;
- входной сигнал – «Закрыта», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Открыта», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Питание», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Авария», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Положение», аналоговый, токовый
4...20 мА.
Для электродвигателя насоса (1 шт.), где необходимо
регулирование скорости вращения, следует предусмотреть установку
преобразователя
частоты
соответствующей мощности. Для
подключения преобразователя к АСУ обычно используют интерфейс
RS-485 (если он поддерживается преобразователем).
При этом для локального пульта управления необходимо
обеспечить такие каналы управления и контроля:
- исходная команда – «Старт», тип сигнала «сухой контакт»;
- исходная команда – «Стоп», «сухой контакт»;
- исходный сигнал – «Скорость вращения», унифицированный
выход 4...20 мА;
- входной сигнал – «Готовый к работе», «сухой контакт».
Для нагревателей (2 шт.) необходимо обеспечить такие каналы
управления и контроля:
- исходная команда – «Включить», тип сигнала «сухой
контакт»;
- исходная команда – «Выключить», «сухой контакт»;
- исходная команда – «Мощность», аналоговый, токовый 4...20 мА;
- входной сигнал – «Включен», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Выключен», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Питание», «сухой контакт»;
- входной сигнал – «Авария», «сухой контакт»;
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- входной сигнал – «Мощность», аналоговый, токовый 4...20 мА.
В табл. 2.5 приведено общее количество сигналов ввода–
вывода нижнего уровня системы.
Таблица 2.5
Сигналы нижнего уровня системы
Количество
Тип сигнала
Назначение
сигналов
Входные сигналы контроллеров
3
Аналоговый (4...20
Расход
мА)
2
Температура
2
Уровень
3
Положение задвижек
2
Мощность нагревателей
Итого: 12
Дискретный (+24 В)
21
Состояние оборудования,
сигнализация
Выходные сигналы контроллеров
6
Аналоговый (4...20
Управление оборудованием
мА)
Дискретный (+24 В)
12
Управление оборудованием
2.4.4. Выбор оборудования контроллерного уровня
Возможно большое количество вариантов построения
структуры средств сбора и обработки информации, выработки и
выдачи управляющих воздействий. Например, можно было бы
построить систему на контролере ADAM 5510M, поскольку для него
есть специальный исполнительный модуль SCADA Trace Mode от
компании AdAstrA. В этом случае модули ввода–вывода вставляются
в слоты расширения контроллера.
Однако мы рассмотрим вариант построения АСУТП с
модулями ввода/вывода (УСО) серии ADAM 4000 и промышленного
компьютера от компании Advantech.
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Соответственно типу и количеству сигналов нижнего уровня
для технологической линии водоподготовки в системе предусмотрена
установка следующего оборудования УСО (с учетом резервирования
каналов ввода–вывода):
- шестнадцатиканальный модуль дискретного ввода ADAM4053 – 1 ед. (рис. 2.12);
- восьмиканальный модуль дискретного ввода/вывода ADAM4055 – 2 ед. (рис. 2.13);
- восьмиканальный модуль дискретного вывода ADAM-4068 –
1 ед. (рис. 2.14);
- восьмиканальный модуль аналогового вывода ADAM-4017 –
1 ед. (рис. 2.15);
- преобразователь RS-485 в RS-232 ADAM-4521 – 1 ед.
(рис. 2.16).
Все аналоговые сигналы, за
исключением
сигналов
от
датчиков, подключенных по
двухпроводной
схеме,
дополнительно развязываются
также с помощью блоков
гальванической изоляции.
В нашем случае средний
уровень реализован на базе
промышленных компьютеров и
обеспечивает выполнение всех
алгоритмов
контроля
и
управления
технологическим
процессом, функций защиты и
аварийной сигнализации при
Рис. 2.12. Шестнадцатиканальный отклонении
состояния
модуль дискретного ввода
оборудования от нормы, а также
ADAM-4053
функций связи с верхним
уровнем АСУТП.
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
На
этом
уровне
реализуется логика управления
технологическим
объектом,
соответственно
которой
выполняется обработка и анализ
информации, которая поступает
из устройств ввода–вывода, а
также генерация управляющих
воздействий
по
заданным
алгоритмам
регулирования.
Управляющие PC-контроллеры
являются
центральным
«мозгом»
системы,
здесь
выполняются
расчеты
по
алгоритмам
затрат
воды,
вычисляются
управляющие
воздействия
по
ПИДрегулированию, осуществляется
автоматический
перевод
технологического оборудования
из одного режима в другой,
реализуется
логика
противоаварийной защиты и т.д.
Уровень управляющих
станций АСУТП реализован на
базе процессорных плат PCAс
6005VE
(Advantech)
процессором Intel Celeron 1.7
ГГц.
В
комплекте
с
необходимым
периферийным
оборудованием каждая такая
плата
представляет
собой
мощную
и
современную
49
Рис. 2.13. Восьмиканальный
модуль дискретного ввода/вывода
ADAM-4055
Рис. 2.14. Восьмиканальный
модуль дискретного вывода
ADAM-4068
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
промышленную
станцию
управления.
Плата PCA-6005VE имеет
интегрированный сетевой адап-
Рис. 2.15. Восьмиканальный
модуль аналогового вывода
ADAM-4017
Рис. 2.16. Преобразователь RS485 в RS-232 ADAM-4521
тер
стандарта
Ethernet.
Промышленный компьютер и
АРМ
диспетчерского
пункта
объединены между собой сетью
Ethernet,
скорость
обмена
данными в которой составляет
10/100 Мбит/с. Процессорная
плата
устанавливается
в
промышленное шасси IPC-610
фирмы Advantech (рис. 2.17).
Устройства
уровня
контроллеров – устройства ввода–
вывода
и
промышленный
компьютер – размещаются в 19ʺ
шкафу,
который
отвечает
требуемой степени защиты и
исполнению
(например,
с
устройством климат-контроля).
Для разводки сигнальных
проводников
используются
клеммные колодки, например,
фирмы WAGO (рис. 2.18).
Для
обеспечения
стойкости системы к сбоям в
цепях питания в состав комплекса
технических средств включен
источник бесперебойного питания
Smart-UPS фирмы APC (рис. 2.19),
который,
кроме
фильтрации
сетевых
сбоев,
способен
обеспечить автономную работу
системы на протяжении 20 мин
после
отключения
электропитания.
50
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Комплекс
технических
средств
АСУТП
объединен
высокоскоростной
локальной
вычислительной сетью стандарта
Ethernet
с
использованием
сетевых концентраторов, которые
обеспечивают
необходимую
скорость передачи данных и
возможность
наращивания
системы.
Топология
сети
Рис. 2.17. Шасси промышленного
звездообразная. Структура сети в
компьютера IPC-610 фирмы
данном примере проецируется
Advantech
таким образом, чтобы обеспечить
необходимые
надежность
и
скорость передачи информации.
Для передачи информации применяется экранированный
кабель типа витой пары.
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 2.18. Клеммные колодки WAGO
Рис. 2.19. Источник бесперебойного питания APC
для монтажа в 19” стойку
Таким образом, в систему на среднем уровне входят:
- локальный шкаф управления с промышленным компьютером
(PC-контроллером) и комплектом устройств ввода–вывода (рис. 2.20);
- пульты местного управления;
- комплект кабелей для связи локального шкафа управления и
устройств ввода–вывода;
- комплект кабелей для питания локального шкафа и пультов
управления.
В состав локальных пультов, которые дают возможность (при
необходимости) управлять оборудованием автономно, входят кнопки,
реле, переключатели, сигнальные лампы.
На управляющей станции (PC-контроллер) используется исполнительный модуль SCADA-системы Trace Mode, а именно,
монитор реального времени+ (МРВ+) TRACE MODE 6 для
Windows. Он является основным сервером реального времени уровня
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
SCADA, содержит графическую консоль и промышленную СУБД
реального вре-
Вентилятор
Термостат
Промышленый
компьютер
Модули гальванической
развязки
Модули УСО
Блок питания
Модуль реле
Клеммные
колодки
Розетки 220 В
(через ИБП)
Розетки 220 В
и автомат защиты
ИБП
Рис. 2.20. Структурная схема и проект компоновки 19” стойки
шкафа управления
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 2.6
Спецификация технических и программных средств верхнего уровня
Кол-во,
Наименование позиции
шт..
1
2
Компьютер, в том числе
1
Системная плата
Socket LGA775 ASUS P5P43TD PRO P43 / ICH10R, 800 /
1066 / 1333MHz FSB, Gbit AtherosL1E,
7.1кан.зв.сис.ALC887, S / PDIFout(Optical), 1xUDMA /
133, нетFDD, 6xSATA2Raid(0, 1, 5, 10), 1xESATA2,
3xPCI, 2xPCIE1, 1xPCIE(2.0)16, 4xDDR3до16GB,
12USB2.0, IEEE1394, ATX
Процессор
INTEL Core 2 Duo E7400(SLB9Y)(with CPU Fan), Socket
LGA775, 2.8GHz, L2Cache 3MB, 1066MHz System Bus,
Intel64, 45nm, TDP 65W
Модуль памяти
DIMM DDR2 2GB PC2-6400, Hynix original, 16Chips
Жесткий диск
320.0GB Samsung SpinPoint T166 Series HD321KJ
(SerialATA2, NCQ, cache 16MB, 7200rpm;по паспорту:
average seek time 8.9ms, track to track 0.8ms)
Видеоадаптер
512MB GDDR3 PCIE(2.0)x16, Gigabyte GV-N96TZL-512I,
GeForce 9600GT, SLI, вентилятор Zalman, память 256bit,
VGA, DVI, HDMI, переходник DVI-VGA, DirectX 10,
доп.раз.пит.6pin PCIE, БП не менее 400 Вт
Накопитель
DVD Sony Optiarc AD-7243S-0S, OEM, серебристый,
SATA, LabelFlash, DVD+R DL 12X, DVD-R DL 12X,
DVD-RAM 12X, DVD+RW 8X, DVD-RW 6X, DVD+R
24X, DVD-R 24X, DVD-ROM 16X, CD-RW 32X, CD-R
48X, CD-ROM 48X
54
1
1
1
1
1
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Окончание табл. 2.6
2
1
Корпус
ATX 12V V2.0 Tower ASUS TA-861, серебр.-черн., 400Вт,
вент.120мм, PFC, TAC, пит.1хSATA;вывод на
перед.пан.:2xUSB, мик., лин.вых.;1x80
вент.+возм.устан.3x80(или 1х80 и 1х120);4x5.25", 6x3.5"(2
внеш.); Г445xШ180xВ420; UL, TUV, CB, CE, Nemko
Колонки активные
Genius SP-F350, стерео, 10Вт(RMS).
Клавиатура
Logitech Media Keyboard, PS / 2, чёрная, мультимедийная
Мышь
Logitech M-UV96, чёрный оптический, 2-кнопочный,
скрол, USB
Монитор
21.5" Samsung SyncMaster 2233SN, широкоформатный
16:9, глянцевый черный, TFT, 170Г / 160В,
1000:1(DC50000:1), 300кд / м2, 5мс, 1920х1080-60Гц, вход
D-Sub;UL, FCC, CE
Принтер/сканер/копир
МФУ HP LaserJet M1120(A4, RAM 32Mb; принтер: GDI,
fpo 7 сек, до 19ppm, 600x600dpi(FastRes1200); копир: до
14cpm, 1-99 копий, масштабирование 25-400 %; сканер
планшетный, 1200dpi / 24bit; лотки 10+150 листов, USB
2.0HS) нагрузка до 5000 стр / месяц CB537A
Источник бесперебойного питания
PW 5115 500BА
Удлинитель с фильтром и предохр. 5 м (5 роз.)
Общее программное обеспечение
OEM Windows 7 Professional 32-bit Russian 1pk DVD
Office 2007 Win 32 Russian CD
Специальное программное обеспечение
NetLink Light TRACE MODE 6. Удаленная графическая
консоль. Русская версия
1
1
1
1
1
1
1
1
1
мени SIAD/SQL™ 6. Модуль включает сервер реального времени,
графическую консоль, сервер промышленной СУБД РВ SIAD/SQL,
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
сервер тревог, драйверы контроллеров и УСО, встроенные драйверы
счетчиков электроэнергии, OPC и DDE клиенты, DDE-сервер,
SQL/ODBC-драйвер. Продукт лицензируется на 1 ПК.
2.4.5. Выбор оборудования верхнего уровня
Верхний уровень системы обеспечивает выполнение функций
оперативно-диспетчерского управления и дистанционного контроля
технологического оборудования объекта автоматизации.
Рабочая станция оператора-технолога использует IBM PC
совместный персональный компьютер стандартного исполнения с
сетевым интерфейсом Ethernet. Спецификация приводится в табл. 2.6.
Рабочая станция оператора для защиты от внешних неблагоприятных
условий эксплуатации (пыль, влажность) может быть размещена в
специальном шкафу или в пульте и укомплектована защищенной
промышленной клавиатурой с манипулятором, например, фирмы
Texas Industrial Peripherals.
Поскольку в исходном задании условия эксплуатации не
оговаривались,
останавливаемся
на
стандартном
офисном
исполнении. Принтер служит для получения отчетных форм о работе
технологической линии. Блок бесперебойного питания позволяет
функционировать в нормальном режиме при кратковременных сбоях в
системе электропитания.
Станция
оператора-технолога
функционирует
под
управлением операционной системы Microsoft Windows 7 Professional.
На АРМ используется исполнительный модуль SCADAсистемы Trace Mode клиентского уровня NetLink Light TRACE
MODE 6. Служит для подключения к серверу TRACE MODE (в
нашем случае – к МРВ+). Позволяет создать удаленное рабочее место
оператора с возможностью мониторинга и супервизорного
управления. Продукт лицензируется на 1 ПК.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3. ВЫПОЛНЕНИЕ ПРОЕКТА С ПОМОЩЬЮ SCADAСИСТЕМЫ TRACE MODE
3.1. Создание узла и базы каналов проекта
Необходимо открыть интегрированную систему разработки.
Для создания нового проекта следует нажать на кнопку
инструментальной панели.
После этого можно перейти к созданию структуры проекта.
Она включает в себя перечень узлов – операторских станций и
контроллеров, которые работают под управлением Trace Mode.
В нашем проекте создадим один узел – операторскую станцию
или АРМ оператора. Для этого необходимо произвести выбор слоя
конфигурирования узлов «Система» щелчком ЛК мыши. Далее с
помощью контекстного меню создаем узел МРВ (RTM) и присваиваем
ему имя «АРМ оператора» (рис. 3.1).
Рис. 3.1. Создание узлов
57
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Теперь перейдем к созданию базы каналов для узла.
Канал – базовое элементарное звено информационной
структуры проекта.
Для этого в разделе «Каналы» необходимо с помощью
контекстного меню создать группу, в которой будут размещены
каналы для данного проекта – «Водоподготовка» (рис. 3.2).
Рис. 3.2. Группы каналов
Далее в группе создадим каналы данного проекта (рис. 3.3).
Тип и назначение каналов указаны в табл. 3.1.
Для каналов Уровень_1 и Уровень_2 настраиваем атрибуты:
отмечаем галочкой использование границ и указываем ВП=4.
Для каналов Кран_1, Кран_2, Кран_3, Насос_1 указываем
значение на старте, равное 1, согласно условию задачи.
Для каналов Поток_1, Поток_2, Поток_3 указываем значение
на старте, равное 0.19, 0.14, 0.064 соответственно.
Для каналов Температура_1, Температура_2 указываем
значение на старте, равное 20, согласно условию задачи.
58
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.3. Создание каналов проекта
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
№
Имя
1
2
3
Уровень_1
Уровень_2
ДНВ
4
ДВВ
5
ДВН
6
ДНН
7
8
9
10
Кран_1
Кран_2
Кран_3
Поток_1
11
Поток_2
12
Поток_3
13
14
15
16
17
Насос_1
Температура_1
Температура_2
Тэн_1
Тэн_2
Таблица 3.1
Каналы проекта
Тип
Назначение
данных
FLOAT
Уровень в емкости С1
FLOAT
Уровень в емкости С2
HEX16
Датчик нижнего уровня
емкости С2
HEX16
Датчик верхнего уровня
емкости С2
HEX16
Датчик верхнего уровня
емкости С1
HEX16
Датчик нижнего уровня
емкости С1
HEX16
Состояние задвижки В1
HEX16
Состояние задвижки В2
HEX16
Состояние задвижки В3
FLOAT
Значение скорости потока
Q1
FLOAT
Значение скорости потока
Q2
FLOAT
Значение скорости потока
Q3
HEX16
Состояние насоса 1
FLOAT
Температура в емкости С1
FLOAT
Температура в емкости С2
HEX16
Состояние нагревателя H1
HEX16
Состояние нагревателя H2
3.2. Создание графического экрана АРМ
В
слое
«Библиотеки_компонентов»
в
разделе
«Пользовательская» открыть опцию «Библиотека». Сохраненный в
данной библиотеке объект «333» содержит в своем слое «Ресурсы»
необходимый для дальнейшей разработки набор графических
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
объектов (рис. 3.4) – изображения клапанов, емкостей, двигателей и
т.д.
Рис. 3.4. Библиотека графических объектов
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Далее создаем в слое «Ресурсы» группы, которые показаны на
рис. 3.5.
Рис. 3.5. Ресурсы проекта
Далее переносим требуемые нам графические объекты в слой
«Ресурсы текущего проекта» в ту или иную группу графических
объектов с помощью механизма drag-and-drop.
В группе «Задвижки» путем копирования–вставки создаем еще
2 вентиля. Далее заходим в редактор вентиля и, вызвав свойства
верхней его части, задаем следующие свойства (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Динамизация вентиля
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
При этом для привязки создаем дополнительный аргумент
(рис. 3.7).
Рис. 3.7. Привязка аргумента для вентиля
Данные действия выполняются для индикации состояния
положения вентиля. В нашем случае красный свет сигнализирует о
том, что вентиль закрыт, а зеленый – открыт. Для элементов Клапан 2
и Клапан 3 изменяем свойства аналогично элементу Клапан 1.
В
группе
«Анимация»
создаем
библиотеку
«Библиотека_Видеоклипов#1» и наполняем ее содержимым
…\Lib\Animation, используя кнопку
на панели инструментов.
Далее в слое «Шаблоны_экранов» создаем компонент
«Основной экран».
На созданном экране будут отображаться технологические
параметры процесса водоподготовки. В соответствии с техническим
заданием на проектирование необходимо назначить аргументы
шаблону экрана – щелчок ПК на созданном шаблоне экрана и выбор
из выпадающего списка пункта «Свойства», далее переход во вкладку
«Аргументы». С помощью иконки
создать новый аргумент (рис.
3.8). Далее следует кликнуть на поле «Привязка», при этом откроется
окно, показанное на рис. 3.9, где необходимо из дерева базы каналов
проекта выбрать соответствующий канал и атрибут – для каналов,
значение которых наблюдаем – «Реальное значение», для каналов,
значение которых задаем с экрана – «Входное значение» (таких
только три – Поток_1, Поток_2, Поток_3).
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.8. Создание атрибутов для экрана
Рис. 3.9. Привязка к базе каналов проекта
Для
перехода
к
непосредственному
созданию
и
редактированию содержимого экрана дважды нажать на нем ЛК
мыши.
С помощью графических объектов, сохраненных в ресурсных
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
библиотеках
и
вызываемых
с
помощью
иконки
панели
инструментов, а также графических элементов объемной графики
и текста
, создаем статическую часть мнемосхемы.
Общий вид мнемосхемы представлен на рис. 3.10.
Рис. 3.10. Общий вид графического экрана
Далее необходимо разместить на мнемосхеме динамические
элементы для наблюдения за технологическими параметрами и
управления технологическим процессом.
Организуем
динамическое изменение цвета крановых
задвижек в зависимости от ее состояния (открыта/закрыта). Для этого
открываем свойства графического объекта и привязываем к аргументу
соответствующий канал, используя как атрибут реальное значение –
Кран_1, Кран_2, Кран_3.
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для отображения состояния насоса (включен/выключен)
используем видеоклип и цветовой индикатор, который выполним в
виде сферы небольшого размера (рис. 3.11). В зависимости от
состояния насоса будет меняться цвет индикатора, а также
запускаться
видеоклип.
Для
этого
необходимо
сделать
соответствующие привязки (рис. 3.12 и 3.13).
Рис. 3.11. Отображение на мнемосхеме состояния насоса
Рис. 3.12. Привязка видеоклипа к каналу состояния насоса
66
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.13. Привязка элемента объемной графики к каналу
состояния насоса
Для изображения уровня воды в емкости выполнены разрезы в
виде многоугольников (рис. 3.14). Далее для них были созданы
динамические заливки (3.15).
Рис. 3.14. Отображение уровня в виде гистограммы
произвольной формы
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.15. Привязка элемента рисования к каналу уровня
воды в емкости
Кроме того, будем выводить цифровое значение уровня.
Для этого используем следующие элементы рисования:
прямоугольник, рамка и текст (рис. 3.16).
Текст привязывается к каналу уровня воды в емкости (рис.
3.17).
Рис. 3.16. Цифровое отображение уровня в емкости
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.17. Настройка атрибутов для элемента «текст» и его
привязка к каналу
Аналогичным образом осуществляем цифровое отображение
температуры воды в обеих емкостях (рис. 3.18).
Рис. 3.18. Цифровое отображение температуры
воды в емкости
Для изображения нагревателей используем элементы
рисования «труба» и «ломаная линия» (рис. 3.19). При этом
используем ломаную линию для отображения состояния нагревателей,
осуществив динамизацию и привязку к соответствующим каналам –
Тэн_1, Тэн_2 (рис. 3.20).
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.19. Отображение состояния нагревателя
Рис. 3.20. Настройка атрибутов для элемента «ломаная линия» и
привязка к каналу состояния нагревателя
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Для динамического отображения потоков в системе
используем видеоклипы, помещенные ранее в библиотеку ресурсов
проекта. С помощью видеоклипов были сделаны разрезы труб, а также
поток воды, наполняющий емкости (рис. 21).
Рис. 3.21. Отображение потоков с помощью видеоклипов
Аналогично видеоклипу насоса осуществляем требуемые
привязки к каналам, и видеоклипы будут работать в зависимости от
впередистоящей крановой задвижки.
Сигнализацию достижения определенных значений уровня (в
нашем случае это 1,5 м в емкости С1, а также полное опорожнение
обеих емкостей) выполним аналогично отображению состояния
насоса в виде цветового индикатора, который размещаем на
графических объектах емкостей (рис. 3.22).
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.22. Сигнализация достижения заданных значений уровня
Далее размещаем на экране с помощью иконки
три
графических элемента типа «ползунок» (рис. 3.23), которые будут
отображать и давать возможность изменять значения потоков через
точки контроля их расходомерами – перед входом (подача воды) в С1,
на выходе С1 (перекачка в С2) и на выходе из С2 (слив). Задаем им
следующие свойства (рис. 3.24). При этом атрибуты привязки для
каналов отличаются – для отображаемой величины – реальное
значение, а для задаваемой величины – входное значение.
Рис. 3.23. Отображение и регулирование скорости
движения воды в системе
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.24. Привязка и атрибуты для элемента типа «ползунок»
Изменение технологических параметров температуры и уровня
во времени дополнительно будем отображать на трендах.
Для этого мы, используя режим
, на панели инструментов
размещаем два тренда – один для отображения температуры, другой –
уровня в обеих емкостях. При этом переключение между трендами
будем осуществлять с помощью кнопок «Уровни» и «Температура»,
которые размещаем на экране. На кнопки назначаем действие –
показать/спрятать форму отображения – при этом указываем на
соответствующий тренд (рис. 3.25).
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.25. Отображение технологических параметров на трендах
Чтобы
получить
на
экране
график,
необходимо
сконфигурировать кривые на вкладке «Кривые» (рис. 3.26). Здесь мы
указываем привязку к каналу, цвет и другие атрибуты по
необходимости.
Рис. 3.26. Задание кривых для тренда
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Согласно требованиям к мнемосхемам HMI, нижняя часть
экрана обычно отводится для отображения экстренных сообщений
или алармов. В системе Trace Mode для этого служит графический
элемент «Отчет тревог», который мы размещаем на мнемосхеме (рис.
3.27).
Рис. 3.27. Отчет тревог
Для формирования отчета тревог необходимо внести
изменения в базу каналов проекта.
Во-первых, необходимо указать, что узел должен формировать
файл отчета тревог – для этого необходимо задать параметры на
одноименной закладке реквизитов узла (рис. 3.28).
Рис. 3.28. Настройка формирования отчета тревог для узла
Далее необходимо создать словари сообщений. Для этого в
дереве проекта для узла «АРМ оператора» создаем группу
«Словари_сообщений», а в ней четыре словаря. Словарь «Уровень»
для канала ДВН – сигнализация достижения требуемого значения
уровня в емкости С1 (1,5 м). Словарь «Уровни» для каналов
Уровень_1 и Уровень_2 (сообщение о переливе, если емкость
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
открытая сверху или повышении давления, если резервуар закрытый).
Словарь
«Температура»
для
каналов
«Температура_1»
«Температура_2»
для
вывода
сообщений
о
превышении
контролируемых границ. Словарь «Клапаны» для сообщений
открыта/закрыта от запорно-регулирующей арматуры.
Затем следует задать в реквизитах соответствующих каналов
границы, включить режим архивирования в «Отчет тревог», указать
используемый словарь сообщений. Например, окно реквизитов для
канала Кран_1 представлено на рис. 3.29.
Рис. 3.29. Настройка канала на формирование сообщений
в «Отчет тревог»
С помощью двух графических элементов «Текст» организуем
дополнительное оформление проекта – заголовок. А также,
используя кнопку
на панели инструментов, устанавливаем на
экране отображение текущей даты и времени, указав это в типе
привязки.
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3.3. Разработка управляющих алгоритмов и программ
Продолжая разработку проекта, необходимо создать шаблоны
программ, реализующие управляющие алгоритмы. Для этого в окне
навигатора проекта необходимо выбрать слой «Шаблоны_программ»
и с помощью контекстного меню создать компонент Программа#1
(рис. 3.30).
Рис. 3.30. Создание программы
3.3.1. FBD-диаграмма
Для разработки программ Trace Mode поддерживает языки
стандарта IEC 61131-3 по программированию контроллеров.
Язык функциональных блоков является языком визуального
программирования. Программа разрабатывается размещением
функциональных блоков с заданными функциями в поле
редактирования, настройкой их входов и выходов, а также их связи
между собой в диаграмму, реализующую требуемую функцию.
Элементарным звеном разработки программ на языке FBD
является функциональный блок, представляющий собой графическое
изображение вызова функций. Функциональный блок характеризуется
выполняемой функцией, номером, входами и выходами.
Функциональные блоки, встроенные в систему, сгруппированы в
несколько разделов. Назначение входов и выходов блока определяется
его
функцией.
Исключением
является
первый
вход
запуска/блокировки (RUN), который всегда управляет пересчетом
блока.
77
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сначала для компоненты «FBD-диаграмма» в окне редактора
шаблонов программ создадим «Аргументы». Для этого достаточно из
дерева проектов (базы каналов) перетащить требуемые каналы, указав
при этом атрибут привязки. Атрибуты, требующиеся нам для
разработки программы управления процессом водоподготовки,
представлены в табл. 3.2.
Таблица 3.2
Атрибуты FBD программы
Тип
Привязка
данных
1
2
3
4
Уровень_1_R IN
REAL
Уровень_1:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Уровень_2_R IN
REAL
Уровень_2:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДНВ_R
IN
UINT
ДНВ:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДВВ_R
IN
UINT
ДВВ:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДВН_R
IN
UINT
ДВН:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДНН_R
IN
UINT
ДНН:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Кран_1_R
IN
UINT
Кран_1:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Кран_2_R
IN
UINT
Кран_2:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Имя
Тип
78
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
Кран_3_R
2
IN
3
UINT
Поток_1_R
IN
REAL
Поток_2_R
IN
REAL
Поток_3_R
IN
REAL
Насос_1_R
IN
UINT
Уровень_1_In OUT REAL
Уровень_2_In OUT REAL
ДНН_In
OUT UINT
Кран_2_In
OUT UINT
Насос_1_In
OUT UINT
Кран_1_In
OUT UINT
ДВН_In
OUT UINT
Продолжение табл. 3.2
4
Кран_3:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Поток_1:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Поток_2:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Поток_3:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Насос_1:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Уровень_1:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Уровень_2:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДНН:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Кран_2:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Насос_1:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Кран_1:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДВН:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
79
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1
Кран_3_In
2
OU
T
3
UINT
ДНВ_In
OU
T
UINT
Температура_1_
In
OU
T
REA
L
Температура_2_
In
OU
T
REA
L
Тэн_1_In
OU
T
UINT
Тэн_2_In
OU
T
UINT
Тэн_1_R
IN
UINT
Тэн_2_R
IN
UINT
Температура_1_
R
IN
REA
L
Температура_2_
R
IN
REA
L
Окончание табл. 3.2
4
Кран_3:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
ДНВ:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Температура_1:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Температура_2:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Тэн_1:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Тэн_2:Входное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Тэн_1:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Тэн_2:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Температура_1:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Температура_2:Реальное значение
(Система.АРМ
оператора.Каналы.Водоподготовка)
Следующим шагом создадим переменную в пункте
«Глобальные переменные». Эта переменная выступает в качестве
номера этапа технологического процесса (у нас их три – наполнение
С1, перекачка воды из С1 в С2, слив С2) (рис. 3.31).
80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.31. Создание глобальной переменной
Далее приступаем к созданию шаблона программы, указав
предварительно в диалоговом окне язык программирования FBD (рис.
3.32).
Рис. 3.32. Выбор языка программирования
В открывшемся окне редактора программ выбираем кнопку
на панели инструментов для доступа к библиотекам
функциональных блоков. Далее, выбирая необходимые блоки,
81
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
перетаскиваем их в рабочее поле редактора, при этом определяем
внутренние связи между входами и выходами блоков, а также
назначаем привязки к аргументам.
Программу представим в виде следующих частей:
- формирование значений уровня воды в обеих емкостях;
сигнализация
и
формирование
номера
этапа
технологического процесса;
- формирование управляющих сигналов на крановые задвижки
и насос;
- имитирующая программа для контроля и регулирования
температуры воды.
Рассмотрим каждую часть.
На рис. 3.33 представлен фрагмент программы, отвечающий за
формирование значений уровня воды в обеих емкостях.
Значение уровня воды в емкости С1 в любой момент времени
определяется текущим значением уровня, потоком воды
наполняющим емкость (канал Поток_1 с положительным знаком), и
потоком, перекачивающим воду в емкость С2 (канал Поток_2 с
отрицательным знаком).
При этом поток воды, наполняющий емкость, возможен только
при открытой крановой задвижке В1 (Кран_1=1). Поток 2 возможен
только при наличии трех сигналов: «открыта крановая задвижка В2
(Кран_2=1)», «включен насос (Насос_1=1)» и «емкость С1 не пуста
(ДНН_1=0)».
Управляемые таким образом логикой сигналы двух потоков
суммируются с текущим значением уровня и передаются в аргумент,
который связан с входным значением уровня в емкости С1
(Уровень_1_In). Для выборки аргумента используем схему,
заменяющую отрицательное значение уровня на нулевое (блок,
реализующий функцию выбора максимального значения, на второй
вход которого подается 0).
82
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.33. Формирование значений уровня воды в обеих емкостях
По аналогичной схеме формируется значение уровня в
емкости С2. Значение уровня воды в емкости С2 в любой момент
времени определяется текущим значением уровня, потоком воды из
емкости С1 (сформированный и описанный выше поток с
положительным знаком) и потоком слива воды из емкости С2 (канал
Поток_3 с отрицательным знаком).
Логические условия для потока, наполняющего емкость С2,
остались те же – только при наличии трех сигналов: открыта крановая
задвижка В2 (Кран_2=1)», «включен насос (Насос_1=1)» и «емкость
С1 не пуста (ДНН_1=0)». Поток воды из емкости С2 возможен только
при открытой крановой задвижке В3 (Кран_3=1).
Управляемые таким образом логикой, сигналы двух потоков
суммируются с текущим значением уровня С2 и передаются в
83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
аргумент, который связан с входным значением уровня в емкости С2
(Уровень_2_In).
Для выборки аргумента используем ту же схему,
заменяющую отрицательное значение уровня на нулевое (блок,
реализующий функцию выбора максимального значения на второй
вход которого подается 0).
Таким образом, для реализации этой части программы мы
использовали следующие функциональные блоки:
- инверсия – реализует логическую функцию НЕ;
- логическое умножение четырех элементов (выход равен 1,
если все входы одновременно отличны от 0);
- инверсия знака (меняет знак значения на входе);
- сложение четырех элементов;
- выбор из двух (отправляет на выход один из двух входных
сигналов в зависимости от значения номера);
- выбор максимального значения.
На рис. 3.34 представлен фрагмент программы, отвечающий за
сигнализацию и формирование номера этапа технологического процесса.
Если уровень в емкости С1 меньше 1,5 м, то это – первый
этап процесса и значение 0 присваивается глобальной переменной
GVAR_000, в которой хранится значение номера этапа техпроцесса.
При достижении уровня в емкости С1 значения 1,5 м
начинается второй этап (GVAR_000 становится равной 1), и
одновременно формируется сигнал ДВН. Второй этап продолжается,
пока уровень в емкости С1 не достигнет значения минимальной
отметки в 0,005 – это приводит к переходу на третий этап
(GVAR_000 становится равной 2), и формируется сигнал ДНН.
Третий этап продолжается, пока уровень в С2 не достигнет
значения минимальной отметки в 0,005 – это приводит к
циклическому переходу снова на первый этап (GVAR_000
становится равной 0), и формируется сигнал ДНВ.
84
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.34. Сигнализация и формирование номера этапа
технологического процесса
Таким образом, для реализации этой части программы мы
использовали следующие функциональные блоки:
- больше или равно;
- меньше или равно;
- выбор из двух;
- пересылка;
- выбор из трех.
На рис. 3.35 представлен фрагмент программы, отвечающий
за формирование управляющих сигналов на крановые задвижки и
насос.
В этой части программы в зависимости от значения
глобальной переменной номера этапа технологического процесса
изменяются состояния задвижек (открыта/закрыта) и насоса
(включен/выключен).
85
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.35. Формирование управляющих сигналов
на крановые задвижки
Для реализации этой части программы мы использовали
следующие функциональные блоки:
- пересылка;
- выбор из трех.
На рис. 3.36 представлен фрагмент программы, отвечающий за
контроль и регулирование температуры воды в емкости С1.
Поскольку требования в задании на разработку относительно этой
части системы отсутствуют, то она носит имитирующий характер.
Будем считать, что нагреватель в емкости С1 включается (на
вход Тэн_1 подается значение 1) при достижении уровня в 0,3 м
(когда электроды окажутся покрыты водой) и отключается
соответственно при снижении уровня ниже этой отметки. При
включении нагревателя температура с начального значения в 20ºС
начинает постепенно возрастать (на 1ºС за цикл пересчета), но не
выше 60ºС (достигнув этого значения, она поддерживается на этом
уровне). После выключения нагревателя значение температуры также
постепенно начинает снижаться с той же скоростью, но не ниже 20ºС.
При написании этого фрагмента мы воспользовались
функциональным блоком упаковки битов для получения
словосостояния
86
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.36. Контроль и регулирование температуры воды
в емкости С1
(флагами в нем являются: состояние нагревателя, достижение
температуры 20ºС и достижение температуры 60ºС), по которому в
дальнейшем осуществляется мультиплексирование для формирования
значения в канале температуры.
Таким образом, для реализации этой части программы мы
использовали следующие функциональные блоки:
- больше или равно;
- меньше или равно;
- равенство;
- инверсия;
- логическое умножение;
- вычитание;
- сложение;
- упаковка битов;
- выбор из семи.
87
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Фрагмент программы, отвечающий за контроль и
регулирование температуры воды в емкости С2, аналогичен
рассмотренному.
3.3.2. ST-программа
Алгоритм задания аргументов и переменных аналогичен FBDдиаграмме, кроме того, что здесь использованы три локальных
переменных, назначение которых – значения состояния крановых
задвижек на этапах технологического процесса. В диалоговом окне
выбора языка программирования следует указать «ST-программа».
Программный код с комментариями выглядит следующим
образом:
PROGRAM
VAR_INPUT Уровень_1_R : REAL; END_VAR
VAR_INPUT Уровень_2_R : REAL; END_VAR
VAR_OUTPUT Уровень_1_In : REAL; END_VAR
VAR_OUTPUT Уровень_2_In : REAL; END_VAR
VAR_INPUT ДНВ_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT ДВВ_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT ДВН_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT ДНН_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT Кран_1_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT Кран_2_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT Кран_3_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT Поток_1_R : REAL; END_VAR
VAR_INPUT Поток_2_R : REAL; END_VAR
VAR_INPUT Поток_3_R : REAL; END_VAR
VAR_INPUT Насос_1_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT Температура_1_R : REAL; END_VAR
VAR_INPUT Температура_2_R : REAL; END_VAR
VAR_INPUT Тэн_1_R : UINT; END_VAR
VAR_INPUT Тэн_2_R : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT ДНН_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT Кран_1_In : UINT; END_VAR
88
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
VAR_OUTPUT Кран_2_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT Кран_3_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT ДВН_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT ДНВ_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT Тэн_1_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT Тэн_2_In : UINT; END_VAR
VAR_OUTPUT Температура_1_In : REAL; END_VAR
VAR_OUTPUT Температура_2_In : REAL; END_VAR
VAR_OUTPUT Насос_1_In : UINT; END_VAR
VAR Кран_1_Этапы : ARRAY OF BOOL[ 0 .. 2 ] :=
1,0,0; END_VAR
VAR Кран_2_Этапы : ARRAY OF BOOL[ 0 .. 2 ] :=
1,1,0; END_VAR
VAR Кран_3_Этапы : ARRAY OF BOOL[ 0 .. 2 ] :=
1,0,1; END_VAR
// формирование номера этапа техпроцесса
if GVAR_000==0 then
if Уровень_1_R<=1.5 then // первый этап
GVAR_000:=0;
elsif Уровень_1_R>1.5 then // второй этап
GVAR_000:=1;
end_if;
end_if;
if GVAR_000==1 then
if Уровень_1_R>0.005 then // второй этап
GVAR_000:=1;
elsif Уровень_1_R<=0.005 then // третий этап
GVAR_000:=2;
end_if;
end_if;
if GVAR_000==2 then
if Уровень_2_R>0.005 then // третий этап
GVAR_000:=2;
89
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
elsif Уровень_2_R<=0.005 then // цикл - первый этап
GVAR_000:=0;
end_if;
end_if;
// формирование состояния исполнительных механизмов
Кран_1_In:=Кран_1_Этапы[GVAR_000];
Кран_2_In:=Кран_2_Этапы[GVAR_000];
Кран_3_In:=Кран_3_Этапы[GVAR_000];
Насос_1_In:=Кран_2_Этапы[GVAR_000];
// формирование значения уровня в емкостях
if GVAR_000==0 then // первый этап
Уровень_1_In:=Уровень_1_R+Поток_1_R-Поток_2_R;
// уровень в С1 - наполнение и перекачка
Уровень_2_In:=Уровень_2_R+Поток_2_R-Поток_3_R;
// уровень в С2 - наполнение и слив
end_if;
if GVAR_000==1 then // второй этап
Уровень_1_In:=Уровень_1_R-Поток_2_R; // уровень в
С1 - перекачка
Уровень_2_In:=Уровень_2_R+Поток_2_R; // уровень в
С2 - наполнение
end_if;
if GVAR_000==2 then
if Уровень_1_R<0 then // формируем нулевой
результат в С1
Уровень_1_In:=0;
end_if;
Уровень_2_In:=Уровень_2_R-Поток_3_R; // уровень в
С2 - слив
if Уровень_2_R<0 then // формируем нулевой
результат в С2
Уровень_2_In:=0;
end_if;
end_if;
// сигнализация
90
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
if Уровень_1_R<=0.005 then // достижение нижнего
уровня в С1
ДНН_In:=1;
else
ДНН_In:=0;
end_if;
if Уровень_1_R>=1.5 then // достижение требуемого
уровня в С1
ДВН_In:=1;
else
ДВН_In:=0;
end_if;
if Уровень_2_R<=0.005 then // достижение нижнего
уровня в С2
ДНВ_In:=1;
else
ДНВ_In:=0;
end_if;
// формирование значения температуры
if (GVAR_000<=2)and(Уровень_1_R>=0.3) then
// состояние нагревателя 1
Тэн_1_In:=1;
else
Тэн_1_In:=0;
end_if;
if (GVAR_000<=3)and(Уровень_2_R>=0.3) then
// состояние нагревателя 2
Тэн_2_In:=1;
else
Тэн_2_In:=0;
end_if;
if (Тэн_1_R==1)and(Температура_1_R<60) then
// увеличение температуры в С1
Температура_1_In:=Температура_1_R+1;
91
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
elsif
(Тэн_1_R==1)and(Температура_1_R>=60)
then
Температура_1_In:=60; // максимальный нагрев
end_if;
then
//
if
(Тэн_1_R==0)and(Температура_1_R>20)
уменьшение температуры в С1
Температура_1_In:=Температура_1_R-1;
elsif (Тэн_1_R==0)and(Температура_1_R<=20)
then
Температура_1_In:=20;
//
температура
окружающей среды
end_if;
if
(Тэн_2_R==1)and(Температура_2_R<60)
then
//
увеличение температуры в С2
Температура_2_In:=Температура_2_R+1;
elsif (Тэн_2_R==1)and(Температура_2_R>=60)
then
Температура_2_In:=60; // максимальный нагрев
end_if;
if
(Тэн_2_R==0)and(Температура_2_R>20)
then
//
уменьшение температуры в С2
Температура_2_In:=Температура_2_R-1;
elsif (Тэн_2_R==0)and(Температура_2_R<=20)
then
Температура_2_In:=20;
//
температура
окружающей среды
end_if;
END_PROGRAM
3.4. Настройка узла и запуск в режиме реального времени
На данном этапе необходимо выделить ЛК шаблон экрана и,
удерживая ЛК, перетащить его в группу узла «АРМ-оператора».
92
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 3.38. Проект автоматизированной системы управления процессом
водоподготовки в режиме реального времени
Далее следует произвести такое же действие с программой.
При этом мы привязываем к АРМ одновременно только одну – ST или
FBD (обе программы работают аналогично и имеют одинаковые
привязки).
Завершающим шагом будет настройка частоты опроса узла
проекта. Для этого открываем в режиме редактирования узел «АРМ
93
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
оператора» и применяем настройки для пересчета (рис. 3.37), приняв
за единицу времени 10⋅0,01=0,1 с.
Рис. 3.37. Настройка параметров пересчета для узла
Это сделано для того, чтобы процесс на экране протекал более
динамично. Однако побочным эффектом от выбора такого режима
пересчета являются несколько отличающиеся значения наблюдаемых
параметров уровня от значений, рассчитанных в п. 2.1.
Теперь мы имеем возможность сохранить наш проект для
монитора реального времени с помощью кнопки
на панели
инструментов.
Для запуска проекта в режиме реального времени открываем
сохраненный проект (узел «АРМ оператора») в МРВ Trace Mode
(файл rtc.exe).
Мнемосхема проекта в режиме реального времени
представлена на рис. 3.38.
94
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В процессе выполнения курсового проекта студенты
знакомятся с основными принципами технологии SCADA-систем,
получают навыки работы в интегрированной среде разработки Trace
Mode 6. Данная среда является удобным средством проектирования
специального программного обеспечения АСУТП, которое служит
для построения мнемосхем технологических объектов, отображения
мгновенных значений величин и параметров, архивирования
технологической информации, построения временных трендов
изменения параметров, определения, обработки и ведения архива
аварийных событий.
SCADA-система Trace Mode позволяет создать графический
экран оператора, на котором схематически показаны отдельные
элементы
автоматизируемого
технологического
процесса
водоподготовки, их взаимодействие, а также текущие значения
контролируемых и регулируемых параметров процесса.
Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого
уровня автоматизации в решении задач разработки систем
управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения
информации.
Проекты, разработанные на базе Trace Mode, в настоящее
время успешно применяются в энергетике, металлургии, атомной,
нефтяной, газовой, химической, космической и других отраслях
промышленности, а также в коммунальном и сельском хозяйстве.
95
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ЛИТЕРАТУРА
1. ANSI/ISA-5.1-2009 – Instrumentation Symbols and Identification.
2. Анашкин, А.С. Техническое и программное обеспечение
распределенных систем управления: учебное пособие для вузов /
А.С. Анашкин, Э.Д. Кадыров, В.Г. Харазов; общ. ред. В.Г. Харазова.
– СПб. : Иван Федоров, 2004. – 366 с.
А.В.
Системы
управления
химико3. Беспалов,
технологическими процессами: учебник / А.В. Беспалов. – М.:
Академкнига, 2007. – 307 с.
4. Герасимов, А.В. SCADA-система Trace Mode 6: учебное
пособие / А.В. Герасимов, А.С. Титовцев. – Казань: КНИТУ, 2011. –
128 с.
5. ГОСТ 10704-91. Трубы стальные электросварные
прямошовные.
6. ГОСТ 21.404-85. Система проектной документации.
Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные
приборов и средств автоматизации в схемах.
34.003-90.
Информационная
технология.
7. ГОСТ
Автоматизированные системы. Термины и определения.
8. Нестеров, А.Л. Проектирование АСУТП: в 2 кн. Кн. 1./
А.Л. Нестеров. – СПб.: ДЕАН, 2006. – 556 c.
9. Нестеров, А.Л. Проектирование АСУТП: в 2 кн. Кн. 2./
А.Л. Нестеров. – СПб.: ДЕАН, 2009. – 944 с.
10. Справочник инженера по контрольно-измерительным
приборам и автоматике/ под ред. А.В. Калиниченко. – М.: Инфраинженерия, 2008. – 576 с.
11. Федоров, Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП:
проектирование и разработка: учебно-практическое пособие /
Ю. Н. Федоров. – М.: Инфра-инженерия, 2008. – 928 с.
12.
Федоров,
Ю.Н.
Основы
построения
АСУТП
взрывоопасных производств: в 2 т. Т.1. / Ю.Н. Федоров. – М.: Синтег
2006. – 720 с.
13.
Федоров,
Ю.Н.
Основы
построения
АСУТП
взрывоопасных производств: в 2 т. Т.2 / Ю.Н. Федоров. – М.: Синтег,
2006. – 632 с.
14. Харазов, В.Г. Интегрированные системы управления
технологическими процессами/ В.Г. Харазов. – СПб.: Профессия,
2009. – 592 с.
96
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРИЛОЖЕНИЕ
Варианты заданий курсового проекта
Q1
Q2
вход
В1
С1
С2
T1
T2
h1
h2
Н1
Н2
Насос
В3
В2
Q3
Технологическая схема: С1 – сосуд 1; С2 – сосуд 2;
В1 – вентиль 1; В2 – вентиль 2; В3 – вентиль 3;
Н1 – нагреватель 1; Н2 – нагреватель 2; Q1 – расходомер
на входе в первый сосуд; Q2 – расходомер на входе
во второй сосуд; Q3 – расходомер на выходе
из второго сосуда; Т1 – термометр 1; Т2 – термометр 2;
h1 – уровень воды в первом сосуде; h2 – уровень воды
во втором сосуде
Внутренний диаметр сосудов (рисунок) – 1 м. Высота сосудов
– 4 м. Мощность нагревателей задается пользователем, исходя из
удобства визуализации процесса.
Начальное состояние системы – оба сосуда пустые, все
вентили закрыты, нагреватели отключены, температура воды 20°С.
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
1 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 –100 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С1 в С2.
Расход через Q2 – 150 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос,
закрывается В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через
Q3 – 50 л/c.
д) После достижения h2=1 м закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
2 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 –100
л/с. Расход через Q2 – 50 л/с. (В случае превышения h1 3,5 м В1
закрывается, в случае опустения С1 вентиль В1 открывается).
в) После достижения h2=2 м отключается насос,
закрываются В2 и В1, открывается В3 и идет слив из С2. Расход
через Q3 – 50 л/c.
г) После достижения h2=1 м закрывается В3.
д) Повторяются пункты (а-г) до момента выхода из
программы.
3 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 –100 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=80°C выключается Н1,
открывается В2, включается насос и идет перекачивание всей
воды из С2 в С1. Расход через Q2 – 150 л/с.
98
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
д) После перекачивания отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 50 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
4 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2, идет перекачка из С1 в
С2, идет слив из С2. Расход через Q1 –150 л/с, расход через Q2 –
100 л/с, расход через Q3 – 50 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1. Перекачка и
слив продолжаются.
г) После опустения обоих сосудов вновь открывается В1.
д) Повторяются пункты (б-г) до момента выхода из
программы.
5 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 –100 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1.
Расход через Q2 – 120 л/с.
г) После достижения h2=2,5 м отключается насос,
закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=70°C выключается Н2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 90 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
99
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 150 л/с.
в) После достижения h1=3,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1.
Расход через Q1 – 100 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос,
закрывается В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через
Q3 – 60 л/c.
д) После полного слива закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
7 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 100 л/с.
в) После заполнения С1 до конца закрывается В1,
включается Н1.
г) После достижения T1=50°C выключается Н1,
открываются В2 и В3, включается насос и идет перекачивание
всей воды из С2 в С1 и одновременно слив из С2. Расход через Q2
– 150 л/с. Расход через Q3 – 50 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается
В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
8 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 100
л/с. Расход через Q2 – 40 л/с.
100
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) После достижения h1=2 м закрывается В1.
г) После полного перекачивания воды из С1 в С2
отключается насос, закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=70°C выключается Н2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 90 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
9 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 150
л/с. Расход через Q2 – 40 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, отключается
насос, закрывается В2, включаются Н1 и Н2.
г) После достижения T2=70°C выключается Н2. После
достижения T1=70°C выключается Н1.
д) Открываются В2 и В3, включается насос. Расход через
Q2 – 150 л/c. Расход через Q3 – 90 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
10 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 100 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=90°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С1 в С2
и слив из С2. Расход через Q2 – 150 л/с. Расход через Q3 – 50 л/с.
101
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
д) После полного перекачивания из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
11 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2, идет
слив из С2. Расход через Q1 – 150 л/с, расход через Q2 – 100 л/с,
расход через Q3 – 50 л/с.
в) После достижения h1=1,5 м закрываются В1 и В3.
Перекачка продолжается.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3.
д) После полного слива из С2 закрывается С3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
12 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 150 л/с, расход через Q2 – 100 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1, открывается В3.
Перекачка продолжается и начинается слив из С2. Расход через Q3 –
70 л/c.
г) После того, как С1 опустел, отключается насос, закрывается
В2.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
13 вариант
102
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 150 л/с, расход через Q2 – 100 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1. Перекачка
продолжается.
г) После того, как С1 опустел, отключается насос, закрывается
В2, открывается В3. Расход через Q3 – 70 л/c.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
14 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 90 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С1 в С2. Расход через
Q2 – 120 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 60 л/c.
д) После достижения h2=1 м закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
15 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 90 л/с.
Расход через Q2 – 60 л/с (в случае превышения h1 3,5 м В1
закрывается, в случае опустения С1 вентиль В1 открывается).
в) После достижения h2=2 м отключается насос, закрываются
В2 и В1, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 70 л/c.
г) После достижения h2=1 м закрывается В3.
103
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
д) Повторяются пункты (а-г) до момента выхода из
программы.
16 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=70°C выключается Н1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1.
Расход через Q2 – 160 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 60 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
17 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2, идет перекачка из С1 в С2,
идет слив из С2. Расход через Q1 – 160 л/с, расход через Q2 – 90 л/с,
расход через Q3 – 40 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1. Перекачка и
слив продолжаются.
г) После того, как оба сосуда опустели, вновь открывается
В1.
д) Повторяются пункты (б-г) до момента выхода из
программы.
18 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 90 л/с.
104
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход
через Q2 – 110 л/с.
г) После достижения h2=2,5 м отключается насос,
закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=70°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 80 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
19 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 140 л/с.
в) После достижения h1=3,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход
через Q1 – 110 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 60 л/c.
д) После полного слива закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
20 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После заполнения С1 до конца закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=50°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в
С1 и одновременно слив из С2. Расход через Q2 – 140 л/с. Расход
через Q3 – 70 л/с.
105
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
д) После перекачивания отключается насос, закрывается
В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
21 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 110
л/с. Расход через Q2 – 45 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1.
г) После полного перекачивания воды из С1 в С2
отключается насос, закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=70°C выключается Н2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 100 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
22 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 160
л/с. Расход через Q2 – 50 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, отключается
насос, закрывается В2, включаются Н1 и Н2.
г) После достижения T2=60°C выключается Н2, После
достижения T1=60°C выключается Н1.
д) Открываются В2 и В3, включается насос. Расход через
Q2 – 160 л/c. Расход через Q3 – 110 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
106
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 100 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=70°C выключается Н1,
открываются В2 и В3, включается насос и идет перекачивание
всей воды из С1 в С2 и слив из С2. Расход через Q2 – 140 л/с.
Расход через Q3 – 60 л/с.
д) После полного перекачивания из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
24 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2,
идет слив из С2. Расход через Q1 – 140 л/с, расход через Q2 – 90
л/с, расход через Q3 – 60 л/с.
в) После достижения h1=1,5 м закрываются В1 и В3.
Перекачка продолжается.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3.
д) После полного слива из С2 закрывается С3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
107
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 160 л/с, расход через Q2 – 90 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1, открывается В3.
Перекачка продолжается и начинается слив из С2. Расход через Q3 –
70 л/c.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
26 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 160 л/с, расход через Q2 – 90 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1. Перекачка
продолжается.
г) После того, как
С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3. Расход через Q3 – 80 л/c.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
27 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 90 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С1 в С2. Расход через
Q2 – 200 л/с.
108
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 80 л/c.
д) После достижения h2=1 м закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
28 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 120 л/с.
Расход через Q2 – 80 л/с (в случае превышения h1 3,5 м В1
закрывается, в случае опустения С1 вентиль В1 открывается).
в) После достижения h2=2 м отключается насос, закрываются
В2 и В1, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 90 л/c.
г) После достижения h2=1 м закрывается В3.
д) Повторяются пункты (а-г) до момента выхода из
программы.
29 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=50°C выключается Н1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1.
Расход через Q2 – 170 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 90 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
109
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2, идет перекачка из С1 в С2,
идет слив из С2. Расход через Q1 – 160 л/с, расход через Q2 – 120 л/с,
расход через Q3 – 90 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1. Перекачка и слив
продолжаются.
г) После того, как оба сосуда опустели, вновь открывается В1.
д) Повторяются пункты (б-г) до момента выхода из
программы.
31 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход через
Q2 – 140 л/с.
г) После достижения h2=2,5 м отключается насос, закрывается
В2, включается Н2.
д) После достижения T2=50°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 100 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
32 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 180 л/с.
в) После достижения h1=3,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход
через Q1 – 130 л/с.
110
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 100 л/c.
д) После полного слива закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
33 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После заполнения С1 до конца закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=40°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1
и одновременно слив из С2. Расход через Q2 – 160 л/с. Расход через
Q3 – 70 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
34 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 110 л/с.
Расход через Q2 – 50 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1.
г) После полного перекачивания воды из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=80°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 100 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
111
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
35 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 160 л/с.
Расход через Q2 – 70 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, отключается
насос, закрывается В2, включаются Н1 и Н2.
г) После достижения T2=50°C выключается Н2. После
достижения T1=50°C выключается Н1.
д) Открываются В2 и В3, включается насос. Расход через Q2 –
160 л/c. Расход через Q3 – 100 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
36 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=80°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С1 в С2
и слив из С2. Расход через Q2 – 180 л/с. Расход через Q3 – 90 л/с.
д) После полного перекачивания из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
37 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2, идет
слив из С2. Расход через Q1 – 160 л/с, расход через Q2 – 110 л/с,
расход через Q3 – 60 л/с.
112
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) После достижения h1=1,5 м закрываются В1 и В3.
Перекачка продолжается.
г) После того, как С1 опустел, отключается насос, закрывается
В2, открывается В3.
д) После полного слива из С2 закрывается С3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
38 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 140 л/с, расход через Q2 – 90 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1, открывается В3.
Перекачка продолжается и начинается слив из С2. Расход через Q3 –
80 л/c.
г) После того, как С1 опустел, отключается насос, закрывается
В2.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
39 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 150 л/с, расход через Q2 – 100 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1. Перекачка
продолжается.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3. Расход через Q3 – 70 л/c.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из программы.
113
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
40 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 –115 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С1 в С2. Расход через
Q2 – 140 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 40 л/c.
д) После достижения h2=1 м закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из программы.
41 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 120 л/с.
Расход через Q2 – 40 л/с (в случае превышения h1 3,5 м В1
закрывается, в случае, когда если опустел С1, вентиль В1
открывается).
в) После достижения h2=2 м отключается насос, закрываются
В2 и В1, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 60 л/c.
г) После достижения h2=1 м закрывается В3.
д) Повторяются пункты (а-г) до момента выхода из
программы.
42 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=80°C выключается Н1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1.
Расход через Q2 – 140 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 80 л/c.
114
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
43 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2, идет перекачка из С1 в С2,
идет слив из С2. Расход через Q1 – 180 л/с, расход через Q2 – 120 л/с,
расход через Q3 – 60 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1. Перекачка и слив
продолжаются.
г) После того, как оба сосуда опустели, вновь открывается В1.
д) Повторяются пункты (б-г) до момента выхода из
программы.
44 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход через
Q2 – 130 л/с.
г) После достижения h2=2,5 м отключается насос, закрывается
В2, включается Н2.
д) После достижения T2=60°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 100 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
115
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
45 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 170 л/с.
в) После достижения h1=3,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход
через Q1 – 140 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 90 л/c.
д) После полного слива закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
46 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 130 л/с.
в) После заполнения С1 до конца закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=50°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1
и одновременно слив из С2. Расход через Q2 – 160 л/с. Расход через
Q3 – 60 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
47 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 110 л/с.
Расход через Q2 – 50 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1.
116
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) После полного перекачивания воды из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=90°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 80 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
48 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 160 л/с.
Расход через Q2 – 50 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, отключается
насос, закрывается В2, включаются Н1 и Н2.
г) После достижения T2=90°C выключается Н2, После
достижения T1=90°C выключается Н1.
д) Открываются В2 и В3, включается насос. Расход через Q2 –
160 л/c. Расход через Q3 – 100 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
49 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=70°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С1 в С2
и слив из С2. Расход через Q2 – 190 л/с. Расход через Q3 – 100 л/с.
д) После полного перекачивания из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
117
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
50 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2, идет
слив из С2. Расход через Q1 – 190 л/с, расход через Q2 – 110 л/с,
расход через Q3 – 60 л/с.
в) После достижения h1=1,5 м закрываются В1 и В3.
Перекачка продолжается.
г) После того как С1 опустел, отключается насос, закрывается
В2, открывается В3.
д) После полного слива из С2 закрывается С3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
51 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 190 л/с, расход через Q2 – 110 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1, открывается В3.
Перекачка продолжается и начинается слив из С2. Расход через Q3 –
80 л/c.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 140 л/с, расход через Q2 – 110 л/с.
в) После достижения h2=2 м закрывается В1. Перекачка
продолжается.
г) После того, как С1 опустел, отключается насос, закрывается
В2, открывается В3. Расход через Q3 – 100 л/c.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
53 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 200 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С1 в С2. Расход через
Q2 – 120 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 70 л/c.
д) После достижения h2=1 м закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
54 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 100 л/с.
Расход через Q2 – 60 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, отключается
насос, закрывается В2, включаются Н1 и Н2.
119
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) После достижения T2=90°C выключается Н2. После
достижения T1=70°C выключается Н1.
д) Открываются В2 и В3, включается насос. Расход через Q2 –
130 л/c. Расход через Q3 – 70 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
55 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=80°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С1 в С2
и слив из С2. Расход через Q2 – 140 л/с. Расход через Q3 – 70 л/с.
д) После полного перекачивания из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
56 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2, идет
слив из С2. Расход через Q1 – 100 л/с, расход через Q2 – 80 л/с, расход
через Q3 –70 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрываются В1 и В3. Перекачка
продолжается.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3.
д) После полного слива из С2 закрывается С3.
120
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
57 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 50 л/с, расход через Q2 – 120 л/с.
в) После достижения h2=2,5 м закрывается В1, открывается
В3. Перекачка продолжается и начинается слив из С2. Расход через
Q3 – 60 л/c.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
58 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинает заполняться С1, идет перекачка из С1 в С2. Расход
через Q1 – 130 л/с, расход через Q2 – 90 л/с.
в) После достижения h2=2,5 м закрывается В1. Перекачка
продолжается.
г) После того, как С1 опустеет, отключается насос,
закрывается В2, открывается В3. Расход через Q3 – 60 л/c.
д) После полного слива из С2 закрывается B3.
е) Повторяются пункты (б-д) до момента выхода из
программы.
59 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 100 л/с.
121
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) После достижения h1=3,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С1 в С2. Расход
через Q2 – 120 л/с.
г) После достижения h2=2,5 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 50 л/c.
д) После достижения h2=1 м закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
60 вариант
а) Открываются В1 и В2. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 120 л/с.
Расход через Q2 – 70 л/с (в случае превышения h1 3,5 м В1
закрывается, в случае опустошения С1 вентиль В1 открывается).
в) После достижения h2=2 м отключается насос, закрываются
В2 и В1, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 60 л/c.
г) После достижения h2=1 м закрывается В3.
д) Повторяются пункты (а-г) до момента выхода из
программы.
61 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, включается Н1.
г) После достижения T1=80°C выключается Н1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1.
Расход через Q2 – 150 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2,
открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 70 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
122
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
62 вариант
а) Открываются В1, В2 и В3. Включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2, идет перекачка из С1 в С2,
идет слив из С2. Расход через Q1 – 140 л/с, расход через Q2 – 80 л/с,
расход через Q3 – 50 л/с.
в) После достижения h1=2,5 м закрывается В1. Перекачка и
слив продолжаются.
г) После того, как оба сосуда опустеют, вновь открывается В1.
д) Повторяются пункты (б-г) до момента выхода из
программы.
63 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход через
Q2 – 90 л/с.
г) После достижения h2=3,5 м отключается насос, закрывается
В2, включается Н2.
г) После достижения T2=50°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 60 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
64 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После достижения h1=2,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход
через Q1 – 100 л/с.
123
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
г) После достижения h2=3 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 50 л/c.
д) После полного слива закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
65 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 110 л/с.
в) После заполнения С1 до конца закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=60°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С1 в С2
и одновременно – слив из С2. Расход через Q2 – 130 л/с. Расход через
Q3 – 60 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
66 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 100 л/с.
Расход через Q2 – 40 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1.
г) После полного перекачивания воды из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=50°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 90 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
124
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
67 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
в) После достижения h1=3,5 м закрывается В1, открывается
В2, включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход
через Q2 – 130 л/с.
г) После достижения h2=2 м отключается насос, закрывается
В2, включается Н2.
д) После достижения T2=70°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 110 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
68 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 160 л/с.
в) После достижения h1=3 м закрывается В1, открывается В2,
включается насос и идет перекачивание воды из С2 в С1. Расход через
Q1 – 130 л/с.
г) После достижения h2=2,5 м отключается насос, закрывается
В2, открывается В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 80 л/c.
д) После полного слива закрывается В3.
е) Повторяются пункты (а-д) до момента выхода из
программы.
69 вариант
а) Открывается В1.
б) Начинает заполняться С1. Расход через Q1 – 120 л/с.
125
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) После заполнения С1 до конца закрывается В1, включается
Н1.
г) После достижения T1=70°C выключается Н1, открываются
В2 и В3, включается насос и идет перекачивание всей воды из С2 в С1
и одновременно – слив из С2. Расход через Q2 – 150 л/с. Расход через
Q3 – 50 л/с.
д) После перекачивания отключается насос, закрывается В2.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
70 вариант
а) Открываются В1 и В2, включается насос.
б) Начинают заполняться С1 и С2. Расход через Q1 – 100 л/с.
Расход через Q2 – 30 л/с.
в) После достижения h1=2 м закрывается В1.
г) После полного перекачивания воды из С1 в С2 отключается
насос, закрывается В2, включается Н2.
д) После достижения T2=70°C выключается Н2, открывается
В3 и идет слив из С2. Расход через Q3 – 70 л/c.
е) После полного слива воды закрывается В3.
ж) Повторяются пункты (а-е) до момента выхода из
программы.
126
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
СОДЕРЖАНИЕ
Введение …………………………………………………………...
Задание на проектирование……………………………………….
Требования к содержанию проекта ………………………………
1 Современные технологии проектирования АСУТП
с использованием SCADA-систем ……………………………….
1.1 Общие понятия о SCADA-системах …………………………
1.2 Общие сведения о SCADA-системе Trace Mode ……………
2 Проектирование АСУТП и расчет технологических
параметров …………………………………………………………
2.1 Расчет времени технологического процесса ………………...
2.2 Расчет и выбор трубопроводов ………………………………
2.3 Функциональная схема автоматизации ………………………
2.4 Выбор средств автоматизации и общая схема
АСУТП………………………………………………………………
2.4.1. Общая схема АСУТП18 ……………………………………
2.4.2 Выбор оборудования и средств автоматизации нижнего
уровня ………………………………………………………………
2.4.2.1 Измерение расхода ………………………………………...
2.4.2.2 Измерение температуры ………………………………….
2.4.2.3 Измерение уровня ………………………………………...
2.4.2.4 Индикация по месту ………………………………………
2.4.2.5 Запорно-регулирующая арматура …………………….....
2.4.2.6 Насосное оборудование и управление двигателем ……..
2.4.3 Определение сигналов ввода/вывода ………………………
2.4.4 Выбор оборудования контроллерного уровня ……………
2.4.5 Выбор оборудования верхнего уровня ……………………
3 Выполнение проекта с помощью SCADA системы Trace Mode
3.1 Создание узла и базы каналов проекта ………………………
3.2 Создание графического экрана АРМ …………………………
3.3 Разработка управляющих алгоритмов и программ …………
3.3.1 FBD-диаграмма ………………………………………………
3.3.2 ST-программа ………………………………………………..
3.4 Настройка узла и запуск в режиме реального времени …….
Заключение …………………………………………………………
Литература ………………………………………………………….
Приложение ………………………………………………………...
127
3
4
5
7
7
9
13
13
15
17
19
19
22
23
33
34
36
37
38
45
47
54
57
57
60
77
77
88
92
95
96
97
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ
А. В. Герасимов, А. С. Титовцев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУТП
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ
SCADA-СИСТЕМ
Редактор Е.И. Шевченко
Подписано в печать 9.07.2014
Бумага офсетная
Печать Riso
8,0 уч.-изд. л.
Тираж 70 экз.
Формат 60×84 1/16
7,44 усл. печ. л
Заказ 96 «С» 94
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Офсетная лаборатория Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К.Маркса, 68
128