Модернизация системы управления измерительной установки УИ «МЕРА 40-8-400».

Техническое задание 2
Содержание 4
Введение 5
1. Технологический раздел 6
1.1 Описание технологического процесса на УИ «МЕРА 40-8-400» 7
1.2 Назначение УИ «МЕРА 40-8-400» 10
1.3 Недостатки работы существующей системы измерения УИ «МЕРА 40-8-400». 10
2 Проектный раздел 12
2.1 Разработка структурной схемы автоматизации 12
2.2 Система контроля и управления установкой измерительной 12
2.3Разработка функциональной схемы 13
2.4 Противоаварийная защита измерительной установки 19
3. Специальный раздел 22
3.1 Станция управления «ТК 16L.10» 22
3.2 Порядок работы оператора с интерфейсом контроллера 22
3.3 Программа контроля и управления УИ «МЕРА 40-8-400» Инструментальная система программирования промышленных контроллеров 35
3.4 Программирование контроллера 37
3.5 Алгоритм сигнализации и управления УИ 39
Заключение 47
Библиографическое описание 49

Включение ПЭВМ производится в следующем порядке:
Включается источник бесперебойного питания;
Дождаться окончания теста источника бесперебойного питания (зеленый индикатор горит ровным светом);
Включается монитор и системный блок.
Выключение:
Системный блок выключается кратковременным нажатием на кнопку питания;
Выключается монитор нажатием на кнопку питания;
Выключается источник бесперебойного питания.
Аварийное выключение:
Системный блок выключается нажатием на кнопку питания длительностью не менее 3 с;
Выключается монитор нажатием на кнопку питания;
Выключается источник бесперебойного питания.
 3.3 Программа контроля и управления УИ «МЕРА 40-8-400» Инструментальная система программирования промышленных контроллеров
В состав прикладного программного обеспечения входит Программный комплекс.
Программный комплекс функционирует под управлением операционной системы и реализован с применением графического интерфейса пользователя (GUI).
В состав Программного комплекса входят перечисленные ниже компоненты:
• Базовое программное обеспечение изделия (ядро, группа драйверов);
• Система Телескоп+4.
Базовое программное обеспечение изделия устанавливается на предприятии-изготовителе. Новые версии базового ПО устройства предоставляются Заказчику на сайте компании ЗАО «НПФ Прорыв».
Общая архитектура системы
Рисунок 7 Архитектура системы, верхний уровень
Рисунок 8 Архитектура системы, нижний уровень
3.4 Программирование контроллера

Приложение Программа конфигурации TK16L/E-422 предназначено для установки параметров конфигурации устройств типа ТК16L/E-422. Устройства типа ТК16L/E-422 - контроллеры промышленного назначения, разработка ЗАО «НПФ Прорыв». Программная часть контроллеров работает под управлением ОС Windows CE 5.0. Сборка образа ОС и разработка драйверов всех устройств контроллера выполнена специалистами ЗАО «НПФ Прорыв». [7]
Для выполнения параметрирования устройства типа ТК16L должны быть физически подключены к той же сети Ethernet, что и компьютер. Кроме того, маска подсети устройств должна совпадать с маской подсети компьютера, на котором запущено приложение Программа конфигурации TK16L/E-422.
В программе конфигурации можно также выполнить обновление базового ПО контроллера или загрузку новой версии базового ПО. TK16L.exe - основной модуль базового ПО контроллера, поставляется вместе с контроллером. Базовое ПО контроллера может быть дополнено модулями специальных функций, которые разрабатываются специалистами «НПФ Прорыв» или сторонними разработчиками. Модули специальных функций отвечают за обмен данными с подключенным оборудованием (счетчики, modbus устройства и пр.). Например, с помощью таких модулей могут решаться вопросы разделения портов, как собственных так и удаленных, если в архитектуре системы используется каскадирование по IP.
В следующей таблице приведены требования к компьютеру, на котором устанавливается программа [6].
Таблица 9. Требования к компьютеру
Требования Процессор Объем оперативной памяти, не менее Объем жесткого диска, не менее Дисплей, не менее Минимальные Intel Pentium 400 Мгц или аналогичный 96 Mb 500b 800 x 600, 256 цветов Рекомендуемые Intel Pentium Dual-core (1 Ghz) и выше 256 Mb 1Gb 1024 x 768 высокое к ачество цветопередачи, 32-bit Требования к ПО
1. На рабочих местах пользователей должна быть установлена одна из перечисленныхниже операционных систем:
Windows Server 2003
Windows Server 2008
Windows ХР SP 3
Windows Vista SP 1
Windows 7
2. На рабочих местах пользователей должен быть установлен компонент:
• .NET Framework 2.0 (и выше)


3.5 Алгоритм сигнализации и управления УИ
Настройка ТК16L
Окно Настройки ТК16L предназначено для изменения параметров конфигурации в памяти контроллера.
Замечание
Категорически не рекомендуется выполнять изменение параметров конфигурации контроллера при установленной технологической перемычке.
Для отображения окна Настройки ТК16L выполните следующие действия.
Выберите контроллер на панели оборудования.
Выберите элемент Управление для данного контроллера.
Нажмите кнопку Настройка ТК16L на контрольной панели.
Нажмите кнопку OK в диалоговом окне, если необходимо выполнить загрузку параметров, хранящихся в памяти контроллера. Если нет необходимости загрузки параметров, нажмите кнопку Отмена.
Дождитесь сообщения о выполнении команды загрузки параметров, если была инициализирована процедура загрузки, нажмите кнопку OK.
32
Программа конфигурации TK16L/E-422 Руководство пользователя
Рис 30. Окно Настройки ТК16L
Поля:
Перегрузить контроллер после закачивания настроек – поле контроля. Если флаг в поле контроля установлен (рекомендуется), то после изменения параметров настройки и сохранения их в памяти контроллера, автоматически выполняется перезагрузка контроллера.
Тип настройки – тип настройки имеет отношение к устройству, каналу связи, подключенным устройствам и пр. и определяет совокупность параметров настройки. Выберите тип настройки в выпадающем списке.
Имя файла настройки – имя xml-файла, в котором будут сохранены параметры настройки.
Параметр – тип параметра настройки. Список типов параметров настройки формируется в зависимости от выбранного типа настройки.
• Значение – значение параметра настройки.Кнопки:
По умолчанию - установить по умолчанию значения текущих настроек контроллера.
Изменить - переход в окно редактирования выбранного параметра настройки. Вид окна редактирования значения параметра зависит от типа выбранного параметра. Как правило, в окне редактирования необходимо ввести только значение параметра.
Рис 31. Окно Редактирование
Скачать – считать значения параметров настройки из памяти контроллера и установить данные значения параметров в программе конфигурации.
Сохранить – считать значения параметров настройки из программы конфигурации сохранить данные значения параметров в памяти контроллера.
Отмена – отмена выполненных изменений.
Таблица 5. TK16L
Параметр Описание Трассировать в файл Вывод трассировочной информации в файл. Используется для диагностики работы программы. Трассировать через TCP Вывод трассировочной информации через TCP. Трассировать в кэш Вывод трассировочной информации в кэш. Этот тип вывода менее требователен к мощности процессора, но данные диагностики теряются при перезагрузке контроллера. Временная зона Установка временной зоны контроллера. Таймаут сброса контроллера, Мин. Установка времени ожидания (в минутах) до сброса контроллера при отсутствии подключениий по сокету. Длина буфера команд, Кб Установка длины буфера команд (в килобайтах). Буфер команд используется для сохранения команд при отсутствии подключения. Размер журнала событий контроллера, дней Установка максимального количества дней для хранения информации в журнале событий контроллера. Максимальный размер пакета данных, байт Установка максимального размера пакета данных. Пакет данных объединяет несколько команд. Если превышен максимальный размер, то пакет данных передается по частям.
Скрипты устройств ТК16L предназначены для локального автоматизированного управления, взаимодействия контроллера с внешними устройствами, взаимодействия контроллера с системой Телескоп+
Приложение Редактор скриптов фактически представляет собой текстовый редактор с особенностями, специфичными для удобной разработки скриптов для устройств типа ТК16L
Приложение предназначено для выполнения следующих операций:
. Ввод и редактирование кода;
. Проверка синтаксиса;
. Пошаговая отладка;
. Развертывание скрипта на контроллере;
. Развертывание программы-обработчика скриптов на контроллере.
Приложение Редактор скриптов имеет простой интуитивно понятный интерфейс. В редакторе реализуются
такие особенности редактирования текста, такие как специфичная подсветка строк скрипта, свертка и
развертка текстов программного кода и пр.
Разработка скриптов ведется в отдельных модулях в рамках проекта. Например, можно создать проект для
работы с Modbus устройствами, удаленными портами, системой Телескоп+ и пр.
using System; using System.IO.Ports; using System.Threading; using Proryv.Script;
///////////////////////////////////////////////
// Пример взаимодействия с Modbus устройством по линии RS-485/RS-232
class TestModbus
{
public static void Main()
{ Output.WriteLine("Test Modbus");
// Удаленный порт:
// IP адрес - текущий (можно указывать IP адрес любого другого контроллера TK16L),
// TCP порт - определяет номер линии
// (1000 - 1 линия RS-485, 2000 - 2 линия RS-485, 3000 - 3 линия RS-485, 4000 - 4 линия RS-485,
// 9000 - 1 линия RS-232, 8000 - 2 линия RS-232)
RemotePort remotePort = new RemotePort("127.0.0.1", 3000);
// Протокол Modbus
// remotePort - удаленный порт
// Output - системный экземпляр класса для вывода сообщений
Modbus modbus = new Modbus(remotePort, Output);
// Параметры порта:
// BaudRate - скорость COM порта, бит/сек
// DataBits - кол-во битов данных
// Stopbits - кол-во стоп-битов (StopBits.None, StopBits.One, StopBits.Two, StopBits.OnePointFive)
// Parity - четность (Parity.None, Parity.Odd, Parity.Even, Parity.Mark, Parity.Space)
// ReadTimeoutInterval - таймаут чтения (межсимвольный), мс
// ReadTimeoutMultiplier - таймаут чтения (множитель), мс
// ReadTimeoutConstant - таймаут чтения (константа), мс
remotePort.BaudRate = 9600;
remotePort.DataBits = 8;
remotePort.Stopbits = StopBits.One;
remotePort.Parity = Parity.None;
remotePort.ReadTimeoutInterval = 4;
remotePort.ReadTimeoutMultiplier = 0;
remotePort.ReadTimeoutConstant = 500;
// Чтение Modbus регистров:
// deviceAddress - Modbus адрес устройства
// itemAddress - массив читаемых Modbus регистров
// itemValue - массив значений читаемых Modbus регистров
// 0 - начальный индекс читаемых регистров в списках
// itemAddress.Length - кол-во читаемых регистров
UInt16 deviceAddress = 3;
UInt16[] itemAddress = { 40001, 40002 };
UInt16[] itemValue = new UInt16[itemAddress.Length];
if (modbus.Read(deviceAddress, itemAddress, itemValue, 0, itemAddress.Length) == false)
{
Output.WriteLine("Read - Fail");
remotePort.Dispose();
return; }
Output.WriteLine(string.Format("Read - OK, ItemValues=({0})", ArrayToStr(itemValue, 0, itemValue.Length)));
// Запись Modbus регистров
// deviceAddress - Modbus адрес устройства
// itemAddress - массив записываемых Modbus регистров
// itemValue - массив значений записываемых Modbus регистров
// 0 - начальный индекс записываемых регистров в списках
// itemAddress.Length - кол-во записываемых регистров
if (modbus.Write(deviceAddress, itemAddress, itemValue, 0, itemAddress.Length) == false)
{
Output.WriteLine("Write - Fail");
remotePort.Dispose();
return; }
Output.WriteLine(string.Format("Write - OK, ItemValues=({0})", ArrayToStr(itemValue, 0, itemValue.Length)));
remotePort.Dispose();
Output.WriteLine("Test RemotePort Complete"); }
/////////////////////////////////////////////// // Строковое представление массива байт private static string ArrayToStr(UInt16[] array, int index, int count) { string result = string.Empty; if (array == null) return result; for (int i = index; i < index + count; i++) { if (i >= array.Length) break; if (i > 0) result = result + ", "; result = result + array[i].ToString("X4"); }
return result; } }
В результате работы вышеуказанной программы реализуется работа системы автоматического управления установкой. Становится возможной безопасная эксплуатация оборудования

Заключение
Целью данной работы является повышение эффективности работы измерительной установки «МЕРА 40-8-400» Советского месторождения.
за счет проведения модернизации автоматизированной системы управления.
В работе описаны характеристики технических средств автоматизации. рассмотрены функции системы контроля и управления. В ходе достижения этой цели были получены навыки анализа и подбора номенклатуры средств измерения.
На основании проведенного анализа был предложен план внедрения системы контроля и управления измерительной установки, позволяющей произвести максимальную автоматизацию технологического процесса.
Предложенная система противоаварийной защиты измерительной установки позволяет проводить безопасную эксплуатацию оборудования, согласно требованиям безопасности производства.
Предлагаемая к эксплуатации станция управления ТК 16L.10 позволяет эффективно вести управление технологическим процессом. Подсчитанные параметры ПИД-регулятора позволяют вести процесс в пределах регламентируемых значений контролируемых параметров.
Программное обеспечение контроллера обеспечивает надежную работу и позволяет избежать сбоев в системе.
После окончания проекта стала ясна важность последовательного выполнения всех этапов: от подробнейшего анализа предметной области до тестирования программы. Только так можно создать по-настоящему эффективное решение автоматизации.
Применение системы автоматизации позволяет:
Осуществить высокоточное дистанционное измерение уровня и давления жидких сред,
Существенно сократить время, затрачиваемое на пуск установки в ручном режиме без применения средств управления и автоматизировать работу обслуживающего персонала установки,
Проводить детальный контроль движения продуктов в системе,
Отображать результаты измерения и вычисления параметров на контроллере ТК 16L.10,
Проводить контроль и установить автоматическую защиту от перелива топлива,
Реализовать нормативные требования экологической и пожарной безопасности,
Сигнализировать наличие превышения задымленности в помещении установки,
Проводить метрологическую поверку без демонтажа оборудования,
Использовать полученные данные измерений в комплексных системах учета, хранения и епродуктов, организовать глобальные корпоративные распределённые системы учёта,
Предложенный проект модернизации измерительной установки отвечает всем требованиям необходимым для работы. Цель дипломной работы была достигнута и позволила сформировать представления об этапах проектирования систем автоматизации.
Библиографическое описание
Чекрыжов С. Автоматизация типовых процессов химических производств Учебное пособие. - Кохтла-Ярве: 2007. - 151 стр.
Иванова Г.В. Автоматизация технологических процессов основных химических производств СПб, Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), 2003 г. - 134 с.
Рукин В.Л., Коробейникова У.Ю. Системы управления химико-технологическими процессами СПб.: СПбГТИ(ТУ), 2010. - 136 с.
Дятлова Е.П., Сафонова М.Р. Проектирование автоматизированных систем управления технологическими процессами ЦБП
Ремизова О.А., Рудакова И.В. Системы управления химико-технологическими процессами
Лапшенков Г.И., Полоцкий Л. М - Автоматизация производственных процессов в химической промышленностиТехнические средства и лабораторные работы. - Изд. 3-е, перераб. и доп.— М.: Химия, 1988. - 288 с: ил. ISBN 5-7245-0007-8
Миронов В.М., Беляев В.М. Основы автоматизированного проектирования химических производств Учебное пособие для студентов очного и заочного обучения по специальности 170500 – «Машины и аппараты химических производств». – Томск, ТПУ, 2001. – 169 с.
Бельдеева Л.Н. Технологические измерения на предприятиях химической промышленности. В 2-х частяхУчебное пособие /Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. -. Барнаул: изд-во АлтГТУ, 2002. - (73+76) с
1
49