Рисунок 12- Установка датчика биения вала
2.4 Выводы по второй главе
Во второй главе разработана структурная схема системы. Решено
применить четыре уровня иерархии, а именно, полевой уровень –датчики и
приводы исполнительных механизмов, уровень контроллеров, сетевой
уровень и верхний уровень – сервер системы с установленным ПО SCADA, с
подключенными АРМ.
На основе обследования и изучения опыта эксплуатации агрегатов ряда
ГЭС определены основные неисправности агрегатов и их признаки. Это
позволило составить причинно-следственные алгоритмы определения
начинающихся неисправностей гидроагрегата.
Для получения информации о гидроагрегате, решено применить
датчики вибрации ИВП-05-0,8/200, датчик биения вала ВК316ОС, датчик
биения зеркальной поверхности диска подпятника ВК316ОС и датчик
оборотов ротора ВК-317.
65
ГЛАВА 3. ОПИСАНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Выбор оборудования для систем регулирования
Схема внешних соединений устройств проектируемой системы
приведена в приложении Г. Проведем выбор компонентов системы.
3.1.1 Контроллер SIMATIC S7-400Н
Контроллер SIMATIC S7-400Н выполняет основные функции по сбору
данных, их обработке согласно заданным алгоритмам, формированию
управляющих воздействий и дальнейшей передаче информации.
CPU 417-4H – наиболее мощный центральный процессор для систем
автоматизации SIMATIC S7-400H (рисунок 13). Он позволяет создавать
резервированные системы автоматизации S7-400H, а при дополнении F
runtime лицензией – системы противоаварийной защиты S7-400F/FH.
Рисунок 13 – Центральный процессор CPU 417H
CPU 417-4H характеризуется следующими показателями:
66
высокопроизводительный процессор - время выполнения двоичных
операций не превышает 0.018 мкс;
быстродействующее RAM для выполнения секций программы
пользователя объемом 30 Мбайт (по 15 Мбайт для программ и данных);
до 131072 дискретных или до 8192 аналоговых входов- выходов;
встроенный MPI интерфейс позволяет создавать простейшие сетевые
решения с подключением до 32 станций и скоростью обмена данными до 12
Мбит/с.
Одновременная поддержка до 44 соединений с MPI станциями или
станциями, подключенными к внутренней коммуникационной шине (С-
шине) контроллера.
Для питания систем автоматизации SIMATIC S7-400 используется блок
питания PS405 (рисунок 14) с выходным током 20 А, входным напряжением
24/48/60 В DC.
Рисунок 14 - используется блок питания PS405
На фронтальных панелях модулей расположены:
светодиоды индикации внутренних отказов, наличия выходных
напряжений =5 В и =24 В, а также нормального состояния батареи;
67
кнопка подтверждения отказа;
выключатель питания контроллера;
отсек для установки буферной батареи;
переключатель проверки батареи;
переключатель выбора уровня входного напряжения (отсутствует в
модулях с широким диапазоном входных напряжений);
съемный соединитель для подключения кабеля питания.
Коммуникационный процессор CP 443-1 (рисунок 15) обеспечивает
возможность подключения программируемых контроллеров SIMATIC S7-400
к сети Industrial Ethernet. Он оснащен встроенным микропроцессором и
выполняет автономное управление сетевым обменом данными, разгружая от
этих задач центральный процессор контроллера. С помощью CP 443-1 может
устанавливаться связь:
с программаторами, компьютерами, системами человеко-машинного
интерфейса;
с другими системами автоматизации SIMATIC S7;
с программируемыми контроллерами SIMATIC S5.
Рисунок 15 – Коммуникационный процессор CP 443-1
68
Коммуникационный процессор CP 443-1 характеризуется следующими
показателями:
компактное исполнение;
пластиковый корпус с размещенными на фронтальной панели 15-
полюсным гнездом соединителя D-типа с автоматическим переключением
между интерфейсами AUI- и ITP, гнездом RJ45 для подключения к сети
Industrial Ethernet с использованием технологии FastConnect;
автоматическое определение скорости передачи данных в сети и
автоматическая настройка на эту скорость;
простота монтажа: CP 443-1 устанавливается в монтажную стойку
S7-400 и подключается к внутренней шине контроллера через один разъем.
Модуль может устанавливаться на любое свободное посадочное место
монтажной стойки;
работа с естественным охлаждением без использования буферной
батареи;
возможность установки в стойки расширения, подключаемыми через
интерфейсные модули, способные поддерживать обмен данными через С-
шину контроллера;
замена коммуникационного процессора без повторного
конфигурирования системы.
3.1.2 Станция распределенного ввода-вывода ET200M
Основной станцией для построения систем распределенного ввода-
вывода SIMATIC PCS 7 является станция SIMATIC ET 200M. Станция
позволяет использовать в своем составе широкую гамму сигнальных,
функциональных и коммуникационных модулей программируемого
контроллера SIMATIC S7-300, а также целый ряд модулей,
спроектированных специально для ET 200M.
Система децентрализованной периферии ET200M (рисунок 16)
предназначена для решения проблемы электромагнитных помех, наносящих
69
ущерб надежности работы системы ивозникающих в связи со значительным
удалением автоматизированной системы от вводов- выводов.
Рисунок 16 – Станция распределенного ввода-вывода ET200M
Модульные станции систем распределенного ввода-вывода ET200M
отличаются следующими характеристиками:
поддержка функций стандартного ведомого устройства PROFIBUS
DP V1;
использование сигнальных, функциональных и коммуникационных
модулей программируемых контроллеров S7-300;
применение станции для решения практически любых задач
автоматического управления;
работа в сетях PROFIBUS DP, поддерживающих изохронный режим,
при комплектации соответствующим набором модулей;
работа с модулями Ex-исполнения и HART модулями;
работа с F-модулями ввода-вывода и поддержка профиля PROFIsafe;
обмен данными с ведущим DP устройством со скоростью до 12
Мбит/с;
наличие интерфейсных модулей с встроенным электрическим (RS
485) или оптическим интерфейсом для подключения к сети PROFIBUS DP;
70
поддержка конфигураций с активными шинными соединителями,
позволяющих выполнять «горячую» замену модулей без отключения
станции;
широкая поддержка технологии CiR (Configuration in Run).
В состав станций распределенного ввода/вывода САУ ГА входят
следующие компоненты:
резервированный набор ET200M, состоящий из двух IM153-2 HF и
одного шинного модуля IM/IM, для подключения станции к резервированной
системе автоматизации SIMATIC S7-400H;
активный шинный модуль ET200M с поддержкой функций "горячей"
замены для установки двух модулей;
модули ввода аналоговых и дискретных сигналов SM 331, SM 321;
модули вывода аналоговых и дискретных сигналов SM 332, SM 322.
Для подключения к резервированной сети PROFIBUS DP используется
специальный комплект, включающий в свой состав два интерфейсных
модуля IM 153-2 HF и один активный шинный соединитель BM IM/IM.
Интерфейсный модуль IM 153-2 используется в качестве головного
модуля станции ET 200M. К одному интерфейсному модулю (обычному или
резервированному) можно подключать до 8 сигнальных, коммуникационных
и функциональных модулей. Интерфейсный модуль IM 153-2 (High Feature)
обладает следующими характеристиками:
интерфейс RS 485;
поддержка стандарта DP V1;
"горячая" замена модулей;
использование функциональных (FM) и коммуникационных (СР)
модулей;
синхронизация времени через PROFIBUS, присвоение отметок
времени входным сигналам;
71
работа в резервированных сетях (Redundancy, S7-400H, S7-400FH,
S5-155H).
Модули ввода аналоговых сигналов SIMATIC S7-300 SM 331
предназначены для аналого-цифрового преобразования входных аналоговых
сигналов контроллера и формирования цифровых величин, используемых
центральным процессором в процессе выполнения программы. К модулям
могут подключаться датчики с унифицированными сигналами напряжения и
силы тока, термопары, датчики сопротивления и термометры сопротивления.
Модули выпускаются в пластиковых корпусах. На лицевых панелях
расположены:
зеленые светодиоды, индицирующие состояние входных цепей;
красный светодиод индикации и ошибок;
разъем для установки фронтального соединителя, закрытый
защитной крышкой;
паз на защитной крышке для установки этикетки с маркировкой
внешних цепей.
3.1.3 Панель оператора MP 277
Для местной визуализации информации в системе применяется
операторская панель MP277.
Многофункциональные панели серии SIMATIC MP 277 (рисунок 17)
используются в любых системах автоматизации, где требуется операторский
контроль и управление машинами и агрегатами непосредственно на месте.
Операционная система Windows CE обеспечивает выполнение основных
условий, необходимых для эксплуатации панелей в жестких промышленных
условиях. Способность работать без жесткого диска и вентиляции означает,
что панели можно использовать там, где высокий уровень вибрации и
степень запыленности накладывают ограничения на эксплуатацию ПК.
Короткий интервал времени включения питания означает, что
72
многофункциональные панели практически сразу после включения готовы к
работе.
Панель имеет следующие особенности:
сенсорный экран (аналоговый/резистивный);
64 k цветов;
компактный дизайн с небольшой глубиной монтажа;
лицевая сторона устойчива к воздействию различных масел, жиров и
обычных моющих средств;
разъемы для подключения питания постоянного тока 24 В.
Рисунок 17 – Операторская панель MР277
В помещении ЦПУ установлены два рабочих места АРМ 1 и АРМ 2,
причем оба рабочих места являются абсолютно идентичными и
равнозначными, то есть могут быть взаимозаменяемыми. Компьютеры
рабочих мест АРМ 1 и АРМ 2 подключены к серверу САУ ГА. Каждое
рабочее место оператора оснащено:
двумя цветными жидкокристаллическими мониторами FUJITSU-
SIEMENS с размерами экрана 22 дюймов;
73
клавиатурой;
манипулятором типа мышь.
АРМ 1 и АРМ 2 отображают информацию по гидроагрегату №2.
Сервер САУ ГА построен на SIMATIC RACK PC 647B в 19" формате
(4 HU), который оптимально подходит для задач, требующих
высокопроизводительных промышленных ПК, установленных в 19" стойки.
Для локального администрирования сервера САУ ГА используется
локальная консоль SMK 880/980-17PB, 17" TFT 1280 x 1024, установленная в
шкафу САУ ГА.
Операторская панель (ОП) SIEMENS MP-277 10” Touch, системы
автоматизированного управления гидроагрегатом №2 Угличской ГЭС,
используется в проекте в качестве резервного средства оперативного
управления и отображения информации. На панели может отображаться
текущая информация и производиться настройка системы.
Проект WinCC flexible для демонстрационной панели MP 277
разработан на основе различных методических материалов и поэтому
содержит наглядный, понятный и удобный интерфейс, который позволяет
наблюдать за ходом технологического процесса пользователю без
специализированной подготовки.
Операторская панель предназначена для отображения информации об
объекте автоматизации в текстовом, числовом и графическом виде.
Структура мнемосхем представлена на рисунке 18.
74