Содержание статьи
Автоматизированные системы управления на базе Промышленных логических контроллерах (ПЛК) и SCADA широко применяются повсеместно в промышленности от больших металлургических и нефтеобрабатывающих производств, ЖКХ до небольших обрабатывающих станков.
В настоящей статье мы познакомим с составом, принципом и порядком работы программного обеспечения на примере системы автоматизированного управления технологическим процессом (АСУ ТП) центральной компрессорной станции, включающей в себя турбокомпрессорный агрегат типа К-250 (К-500).
Ниже рассмотрим пример Системы Автоматизированного Управления Компрессорной Станцией (САУК)
Назначение системы
Программное обеспечение системы автоматизации компрессорных установок предназначено для
- сбора и обработки информации о состоянии агрегатов, масляных выключателей и систем возбуждения;
- исполнения полуавтоматического пуска и останова;
- автоматизированного регулирования производительностью агрегатов;
- обеспечения безаварийной работы агрегатов компрессорной станции;
- отображения информации о состоянии агрегата на экране монитора;
- формирования и накопления архивов данных в реальном масштабе времени о состоянии оборудования, подготовки отчётов и вывода их на печать.
Работа с программой управления
Начало работы с программой
При запуске программы, появляется экран, представленный на рисунке 1
Большую часть экрана занимает мнемосхема агрегата с изображёнными датчиками. В верхней части экрана расположено основное меню, предназначенное для переключения между окнами программы посредством нажатия соответствующих кнопок.
В основном меню находятся следующие кнопки:
- Графики – вызывает окно отображения изменений параметров агрегата в виде графиков;
- Уставки – вызывает окно отображения и изменения уставок;
- Пересменок – вызывает окно смены оператора АРМ;
- Параметры агрегата – вызывает окно состояния всего агрегата (показания датчиков, состояние заслонок, время работы агрегата);
- Сообщения агрегата – вызывает окно с журналом сообщений по агрегату;
- Управление станцией – вызывает окно по управлению компрессорным агрегатом (пуск, останов, смена режима работы);
- Настройка интерфейса – вызов окна настроек интерфейса программы;
- К5, К6 – переключает параметры агрегата соответственно для пятого и шестого;
- Параметры агрегатов – вызывает окно параметров шестого и пятого агрегатов.
Окно «Графики»
Данное окно предназначено для отображения значений параметров агрегата в графическом виде (Тренды). Типичный вид окна представлен на рисунке 2.
Окно позволяет отображать до 8-ми графиков одновременно. Каждый график рисуется отдельным цветом. При этом для каждого графика в правой части окна пишется расшифровка отображаемого параметра.
Выбор графиков производится нажатием на кнопку «Выбрать графики». При этом появляется окно, представленное на рисунке 3.
Все параметры разделены по смыслу для более лёгкого их поиска. В этом окне можно выбрать группу отображаемых параметров для графиков и нажать кнопку «Выбрать». Также существуют наборы уже предустановленных параметров, которые можно просмотреть и выбрать, нажав на кнопку «Загруз.».
В случае если не происходит отображения параметров для выбора, следует нажать кнопку «Опросить WinCC» и дождаться окончания опроса, после чего параметры будут доступны.
Имеется возможность выключить (включить) отображения конкретных графиков путём нажатия на кнопку «Выключить» («Включить») рядом с названием графика. Кнопка при этом будет менять надпись и цвет для лучшей сигнализации о состоянии графика.
Имеется возможность изменить шкалу отображения величины с жёстко фиксированными пределами на шкалу с плавающими пределами и обратно, путём нажатия на кнопку «АВТО» («ЖЁСТК»). Шкала с плавающими пределами означает, что верхний и нижний предел шкалы будут выбираться исходя из максимального минимального значения величины на интервале, с целью наибольшего использования пространства графика. Следует заметить, что после перехода от шкалы с плавающими пределами к жёсткой шкале, пределы остаются теми же которые были на момент перехода. Для установки стандартных пределов можно перевыбрать графики (для этого достаточно нажать кнопку «Выбрать графики», а затем сразу «Выбрать»).
Для остановки (продолжения) автоматического обновления графиков следует нажать кнопку «Старт» («Стоп») в правой верхней части окна.
Окно предоставляет возможность просмотреть график изменения величины за любой промежуток времени. Для этого следует установить желаемые границы времени в полях
«Начальное время» и «Конечное время», а затем нажать кнопку «Границы времени». После этого на графике выставится желаемый промежуток времени. Стоит отметить, что если не была выполнена остановка обновления графиков, то графики будут продолжать обновляться в получившемся масштабе временной оси. Кроме того, имеются кнопки быстрого выбора времени «1 час», «4 часа», «8 часов», которые удобно использовать для слежения за недавним изменением параметров.
Для анализа формы графика предназначены два инструмента – «Визирная линия» и «Масштабирование». Инструмент «Визирная линия» представляет собой вертикальную линию, которую можно перемещать влево и вправо с помощью мыши. При этом в нижней части экрана будут отображаться точные значения величин в точке пересечения визирной линии с графиками данных величин. Инструмент «Масштабирование» предназначен для увеличения любой прямоугольной области графика. Вызвать инструмент можно путём нажатия на изображение лупы в ряду кнопок непосредственно над графиком. Для отмены режима масштабирования следует повторно нажать на изображение лупы. Следует отметить, что при использовании инструмента масштабирования, автоматически прекращается обновление графиков.
После приведения графиков к желаемому виду можно их распечатать, нажав на кнопку «Печать отчёта» (кнопка с изображением принтера в ряду кнопок над графиками). Следует отметить, что распечатать график можно только тогда, когда отключено его обновление.
Закрытие окна производится нажатием на кнопку «Закрыть».
Окно «Уставки»
Данное окно предназначено для просмотра и изменения уставок и ограничений, влияющих на работу агрегата. Типичный вид окна представлен на рисунке 4.
К уставкам относятся предельно допустимые значения параметров, граничные значения параметров, значения параметров для включения задвижек, режим работы противопомпажной защиты и т.д.
Все уставки разделены на группы по смыслу. Переключение между группами осуществляется нажатием на кнопки «Масляный контур», «Воздушный контур», «Контур охлаждения», «Синхронный двигатель и редуктор» в правой верхней части окна.
Уставки представлены в виде параметра и границ, определяющих его значение.
Изменить уставку можно путём нажатия на её текущее значение. При этом появляется маленькое окно для ввода нового значения уставки, вид которого представлен на рисунке 5.
Ввод нового значения осуществляется «мышью» следующим образом. Нажатием на цифру в нужном разряде можно выбрать шаг изменения величины. При этом текущий разряд подсвечивается серым фоном. Непосредственное изменение величины осуществляется кнопками со стрелками вверх(для увеличения) и вниз(для уменьшения). Таким образом можно выставить желаемое новое значение величины. При вводе работает также естественное ограничение для вводимой величины, так, например, ограничение тока статора не может быть меньше нуля и больше 305, при этом значение 305 выходит за границы возможного изменения величины и фактически означает, что данное ограничение не учитывается. Для установки нового значения требуется нажать на кнопку «Принять», для отмены изменения — на кнопку «Отмена».
Для перестраховки от возможности случайного нажатия на кнопку «Принять», следом появляется ещё одно окно с запросом на подтверждение изменения уставки, вид которого приведён на рисунке 6.
Здесь опять же требуется нажатие кнопки «Да» для подтверждения изменения, либо кнопки «Нет» для отказа от изменения.
Кроме уставок с численным значением, существуют уставки с изменением состояния, например изменения режима работы противопомпажной защиты. Изменение этих уставок происходит путём нажатия на кнопки с соответствующими надписями.
Окно «Сообщения агрегата»
Окно предназначено для вывода всех сообщений агрегата (информационные, предупреждения, аварии). Вид окна представлен на рисунке 7.
Большую часть экрана занимает журнал сообщений, в котором содержаться все сообщения, выдаваемые агрегатом, причём более свежие сообщения находятся ниже по списку.
Журнал сообщений может находиться в режиме слежения за последними сообщениями или в режиме свободного просмотра журнала. Переключение между этими режимами осуществляется нажатием на кнопку «Вкл/Откл автопрокрутку» (левая верхняя кнопка в ряду кнопок непосредственно над журналом). Также журнал можно переключать из режима отслеживания активных сообщений (аварий, предупреждений) в режим просмотра архива сообщений нажатиями на кнопки «Текущие сообщения» и «Сообщения в архиве».
В журнале сообщений не может одновременно отображаться больше 1000 сообщений, поэтому для удобства просмотра введена возможность фильтрации. Фильтрация сообщений возможна по промежутку времени (заданием начального и конечного времени, аналогично заданию в окне «Графики»). Также возможна фильтрация по типу сообщения: авария, предупреждения, информационные, сообщения по помпажу – выставляются галочками в правой верхней части окна. Одновременно допускается выбор нескольких критериев фильтрации (например можно отфильтровать аварии и предупреждения за определённый промежуток времени). В дополнение можно ввести конкретную строк поиска. Включение/отключение фильтрации осуществляется нажатием кнопок «Фильтровать» и «Отменить фильтр».
Сформированный журнал (те сообщения, которые отображаются непосредственно в окне) можно распечатать, нажав на кнопку «Подготовить отчёт» (кнопка с изображением принтера в ряду кнопок непосредственно над журналом сообщений). Также для удобства использования предусмотрены кнопки для распечатки всех сообщений за последний час и смену (последние 8 часов).
Кроме прочего, в правой нижней части окна есть кнопка «Сброс аварийных сообщений на панели оператора», предназначена для сброса сообщений после аварии, вызывающей останов агрегата.
Окно «Параметры агрегата»
Окно предназначено для просмотра всех параметров состояния агрегата в табличном виде. Вид окна представлен на рисунке 8.
В таблице представлены значения всех параметров с расшифровкой, представлены параметры состояния вспомогательных устройств (масляного выключателя, задвижки нагнетания и т.д.), а также статистическая информация (количество запусков агрегата, моточасы и т.д.). В окне предоставлена возможность распечатать отчёт текущих значений параметров или параметров за последние 4 часа (данные выбираются в первую минуту часа), нажатием на соответствующую кнопку.
Окно «Управление станцией»
Окно предназначено для управления основными параметрами компрессорного агрегата – давления воздуха на выходе компрессора, а также уставками нечувствительности и максимальным отклонением давления. Вид окна представлен на рисунке 9.
Основную часть окна занимает информация по агрегату, необходимая для контроля при пуске. Представлена информация по состоянию пускового маслонасоса, положению задвижек холодной воды, нагнетания, масляному выключателю, противопомпажного клапана, дроссельной заслонки и т.д. Для дроссельной заслонки и противопомпажного клапана представлено также численное выражение текущего положения. Для каждого шага пуска, работы и останова выводится информация в текстовом поле в левой части окна.
Управление агрегатом производится в правой части окна, путём нажатия кнопок «ПУСК», «СТОП», «Закрыть ДЗ», «Открыть ДЗ», «Регулятор давления», «Режим управления». Для защиты от случайного нажатия существует переключатель «Разрешение на работу кнопок управления». Кнопки работают только в режиме удалённого управления.
В правой части окна представлены значения уставок на выходное давление воздуха. Задать эти уставки можно здесь же, нажав на кнопку «Задать уставки по давлению». При этом появится окно, представленное на рисунке 10.
Это окно предоставляет возможность выставить уставки грубо, передвигая ползунки (двигая сам ползунок), или точно (нажимая стрелки вверх и вниз). Для сохранения выбранных уставок надо нажать кнопку «Принять изменённые значения», для отмены изменений надо нажать «Выход без изменения сохранений».
Окно «Пересменок»
Окно предназначено для управления доступом к АРМ. Вид окна представлен на рисунке 11.
Вход осуществляется по вводу логина (имени) и пароля. Текст вводится в соответствующие поля и завершается нажатием клавиши «Ввод» («Enter») на клавиатуре. После ввода логина и пароля, следует нажать кнопку «Смену принял». Кнопка «Смену сдал» предназначена для завершения работы оператора в программе.
В зависимости от принадлежности оператора к той или иной группе пользователей меняется доступ к различных возможностям программы. Так, например, машинист не может изменять уставки по температуре, давлению масла, воды и т.д.
При отсутствии зарегистрированного оператора в системе, возможен доступ только к окну «Пересменок». Невозможно даже квитировать предупредительные и аварийные сообщения.
Сигнализация предупреждений и аварий
В программе предусмотрены различные пути сигнализации о возникновении предупреждения и аварии. При возникновении предупреждения или аварии случаются следующие события:
1) В левой части основного меню возникает мигающее сообщение «Активное предупреждение» или «Активная авария», сигнализирующие о том, что имеет место предупреждение или авария, но без уточнений;
2) Раздаётся резкий звуковой сигнал для привлечения внимания оператора;
3) На экране появляется окно с расшифровкой аварии и кнопкой квитирования для оператора. Окно можно скрыть, только нажав на кнопку квитирования. По цвету фона сообщения явно виден характер сообщения. Примеры окон представлены на рисунке 12
4) Информация о возникновении предупреждения или аварии, квитировании события и завершении события заносится в журнал сообщений (окно «Сообщения агрегата»).
5) Информацию об активных в данный момент предупреждениях и авариях можно также посмотреть, нажав на одну из кнопок в правой части основного меню (около часов) с изображением предупреждающих сигналов, при этом возникнет одно из окон, представленных ниже на рисунках 13, 14.
Предупреждения и аварии разделены на группы по смыслу. Активные предупреждения и аварии выделяются цветом.
Примечание: Кроме предупреждений и аварий существуют информационные сообщения, которые также заносятся в журнал, не требуют квитирования, но так же могут вызывать всплывающее окно, которое можно скрыть, либо нажав на кнопку подтверждения, либо подождав небольшое (около 5 сек) время. Окно информационного сообщения представлено на рисунке 15
В случае возникновения нескольких предупреждений, аварий или информационных событий, для каждого из них не создаётся своё окно. Они используют общее окно, в котором после квитирования одного сообщения появляется другое
Окно «Групповое управление агрегатами»
Окно Рис.16 предназначено для возможности группового управления агрегатами.
Включение и исключение агрегата в групповой режим осуществляется с помощью установки «галочки» «Работа в группе».
Кнопка «Задать уставки группы» — открывает окно задания уставок для группового режима управления агрегатами Рис. 10.
Кнопка «Задать уставки агрегата №5» — открывает окно задания уставок агрегата №5 Рис.10.
Кнопка «Задать уставки агрегата №6» — открывает окно задания уставок агрегата №6 Рис.10. Приоритет равный 1 является максимальным приоритетом, 6 – минимальный приоритет.
Кнопка «Задать приоритеты» — открывает окно задания приоритетов.
Кнопка «Отключить групповой режим»/»Включить групповой режим» — включает или выключает групповой режим агрегатов. Кнопка «Включить групповой режим» активна, если хотя бы один привод находится в режиме «Работа в группе» (установлена галочка «Работа в группе»).
Для каждого агрегата предусмотрены кнопки:
«Максимальная производительность агрегата», «Регулятор давления», «Минимальная производительность агрегата». Кнопки активны, если отключен групповой режим или у агрегата отключена галочка «Работа в группе».
Повторное нажатие кнопок отключает включенный режим.
Если включен режим «Максимальная производительность агрегата», то соответствующая кнопка становится бирюзовой.
Если включен режим «Минимальная производительность агрегата», то соответствующая кнопка становится оранжевой.
Если включен режим «Максимальная производительность агрегата», то соответствующая кнопка становится желтой.
Принцип работы агрегатов в групповом режиме
При включении группового режима (нажатие кнопки «Включить групповой режим»). Становятся неактивными кнопки «Задать приоритеты», «Работа в группе».
Затем агрегат с максимальным приоритетом (из всех включенных агрегатов в групповой режим работы) устанавливается в режим работы «Регулятор давления» (кнопка этого агрегата будет подсвечиваться зеленым цветом). У остальных агрегатов, включенных в групповой режим управления, будут сброшены режимы «Регулятор давления».
Если давление воздуха магистрали установленного для группового режима будет меньше давления в магистрали минус допустимое отклонение и дроссельная заслонка агрегата работающего в режиме «Регулятор давления» и включенного в групповой режим находится в положении 90 градусов. То агрегат, который находится в режиме «Регулятор давления» и включенного в групповой режим, переводится в режим «Максимальный режим управления». Среди оставшихся агрегатов включенных в групповой режим работы, находится агрегат с максимальным приоритетом и положение задвижки которого не находится в состоянии 90 градуса. Устанавливается, у найденного агрегата режим работы «Регулятор давления».
Если давление воздуха в магистрали установленного для группового режима будет больше нормального давления в магистрали плюс допустимое отклонение и дроссельная заслонка агрегата работающего в режиме «Регулятор давления» и включенного в групповой режим находится в положение 22 градуса. То агрегат, который находится в режиме «Регулятор давления» и включенного в групповой режим, переводится в режим «Минимальный режим управления». Среди оставшихся агрегатов включенных в групповой режим работы, находится агрегат с максимальным приоритетом и положение задвижки которого не находится в состоянии 22 градуса. Устанавливается, у найденного агрегата режим работы «Регулятор давления».
Заключение
Программирование промышленных контроллеров и SCADA является важной составляющей в сфере промышленной автоматизации.
Наша команда специалистов имеет большой опыт в области проектирования АСУ ТП и готовы реализовать:
- Разработку проекта АСУ ТП;
- Изготовление и поставка шкафов автоматики и управления различных технологических процессов и оборудования;
- Программирование промышленных контроллеров ОВЕН, SIEMENS, Schneider Electric, EKF, ONI, Allen Bradley и других производителей в сфере промышленной автоматизации;
- Программирование SCADA систем MasterSCADA, WinCC;
- Настройка оборудования и системы АСУ ТП на объекте.
