Система сбора и визуализации котла №1 цеха ТЭЦ
| Начат: 07(июль) 2012г Завершён: 08(август) 2012г Расположение: г.Днепродзержинск, котлоагрегат "ТП-35–39 М №1" Заказчик:  ПАО «ЕВРАЗ БАГЛЕЙКОКС»,  Денис АученковУчастники: ООО НИП "ДІЯ", Роман СавоченкоОписание: Замена ранее созданной системы диспетчеризации котла и ПЛК №1, по причине её неподдерживаемости и общего критического состояния, на окружение с OpenSCADA. |  |
Объект автоматизации
Объектом выполнения работ выступает коксохимическое производство г.Днепродзержинск ПАО «ЕВРАЗ БАГЛЕЙКОКС», в составе которого содержится котлоагрегат "ТП-35–39 М №1" с повышением производительности до 50 т/ч. Данный котлоаграгат работает на коксовом газе (основной) и природном (вспомогательный). Производимый котлоагрегатом пар используется для ряда технологических и энергетических целей.
На котле №1 в 2003 году фирмой АО НТП "Укрпромэнерго" была установлена система централизованной диспетчеризации в составе ПЛК сбора технологических параметров и АРМ-оператора. ПЛК выполнен на основе промышленного персонального компьютера (Industrial PC) PCA-6753 фирмы Advantech. АРМ-операторы выполнен на офисном ПК. К моменту данной работы у эксплуатации возникли серьёзные проблемы с работой и поддержкой АРМ-оператора, а именно проблемы с общей "замусоренностью" операционной системы (MS Windows® 2000) и программы визуализации, запуск которой мог продолжаться часами. При этом восстановление с резервной копии не помогало и нужна была установка с начала, для чего не было дистрибутива среды визуализации. Кроме того эксплуатация жаловалась на полную закрытость и отсутствия инструментария редактирования конфигурации ПЛК и среды визуализации, что нужно для решения вопросов технологических изменений.
ПЛК, построенный на плате индустриального ПК PCA-6753, и ряд модулей расширения на ISA-шине суммарно имеют следующие характеристики:
| 2: CPU (PCA-6753) | |
| Центральный процессор: | Мало-потребляющий NS GXm-200 МГц (безвентиляторный) |
| Оперативная память: | 64 МБ DIMM SDRAM |
| Постоянная память: | SSD DiskOnChip® 2000 (16MB, DOS), IDE (40 pin, UDMA 33) |
| Видео подсистема: | CX5530 VGA/LCD и 18-бит LCD TFT |
| Аудио подсистема: | нет |
| Интерфейсы/порты: | 10/100Mbps Ethernet (RTL-8139); RS-232 + RS-232/422/485 последовательные порты; 2 x USB 1.1 (хост), IR порт; LPT; Floppy |
| Источник питания: | +5VDC ±10% @ 1.54A |
| Рабочие условия: | 0 ... 60°C |
| Платы расширения | |
| 4,6: DIO-144 | 144DIO (ICP DAS) |
| 7: PCL-745 | 2 x RS-422/485 (Advantech) |
| 8: ACL-8113 | 32AI (ADLink) |
Суммарно ПЛК содержит четыре последовательных порта, к которым подключены:
- АРМ-оператора — опрос данных ПЛК из АРМ;
- группа регуляторов "MiniTerm400" — реально опрос не работал и цепь интерфейса была разорвана, поскольку разработчикам исходной системы не удалось запустить обмен с ними по токовой петле.
- блок сигнализации БС332С — опрос вроде шёл, но явно этого не было видно;
- пара температурных блоков TM5103 — были просто подключены, но не опрашивались поскольку подключались после сдачи системы, а доступа к ней нет.
Программное окружение ПЛК выполнено на операционной системе DOS, в виде некоторой задачи опроса и предоставления данных на ARM.
АРМ-оператора построен на офисном ПК, класса Pentium 3 с оперативной памятью 256Мб. Программное окружение основано на операционной системе "MS Windows® 2000" и среды визуализации, написанной прямо в RAD Boralnd Delphi или C++ Builder.
Система диспетчеризации
В процессе работы была получена исходная конфигурация ПЛК и АРМ-оператора, из которых сформирована результирующая таблица параметров, их свойства и назначения на физические каналы.
На основе существующей архитектуры и оборудования была создана система диспетчеризации с архитектурой, изображённой на рисунке 1.
Рис. 1. Структурная схема АСУ ТП.
На структурной диаграмме отчётливо видно оборудование:
- АРМ-оператора — компьютер класса Pentium 4 3000.
- Панельный ПК (PPC-L126) — врезан в шкаф контролера.
- ПЛК (PCL-745) — в шкафу контроллера.
- ACL-8113(аналог PCL-813) — Аналоговые входные каналы (0-23).
- ExtMx — внешний мультиплексор расширения каналов на 2*8, на основе модулей гальванической развязки.
- DIO-144 — два модуля дискретных сигналов входа-выхода, суммарно 288 каналов. Каналы 21-23 порта 1 зарезервированы для мультиплексора ExtMx, порт 1 целиком выходной.
- TM5103 — блоки термометров (по 8 в каждом).
- БС332С — Блок сигнализации, не является серийным прибором и документация по нему, а так-же описание протокола обмена, полностью отсутствуют. Как следствие установка связи с ним невозможна. Заказчику предложено взять реально-используемые сигналы (около 6) прямо на входы платы DIO-144 контроллера.
- MiniTerm 400 — локальные приборы регуляторов, опрос микропроцессорных регуляторов МИНИТЕРМ 400 по интерфейсу не осуществлялся поскольку разработчикам исходной системы не удалось запустить обмен с ними по токовой петле, которая к тому-же разорвана. Также не удалось добиться ответа по интерфейсу с переданным заказчиком прибором МИНИТЕРМ 400.
ПЛК
Состав модулей ПЛК был фактически сохранён, кроме модуля "PCL-745", который был удалён за ненадобностью.
В качестве среды исполнения контроллера использована система OpenSCADA. Для добавления поддержки работы с платами фирмы Advantech в системе OpenSCADA был добавлен модуль DAQ.Comedi, использующий набор драйверов DAQ-плат Comedi. Для поддержки работы с ISA-платами фирмы "ICP DAS" к существующему модулю DAQ.ICP_DAS были добавлены заголовки структур управляющих запросов к модулям устройств в ядре Linux и непосредственная реализация поддержки этих плат.
Результирующее окружение контроллера строилось на основе прошивки, согласно руководству здесь: http://wiki.oscada.org/Using/PLC#h802-2. К этой прошивке были отдельно собраны модули ядра Linux для платы ACL-8113 и DIO-144.
АРМ-оператора
Автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора выполнено на основе персонального компьютера P4-3000 и сенсорной панели PPC-L126 фирмы Advantech. Сенсорная панель врезана в шкаф контроллера.
Сенсорная панель PPC-L126 имеет следующие основные характеристики:
| Центральный процессор: | VIA Eden 667 MHz |
| Оперативная память: | Два 168-pin DIMM сокет (128 МБ) |
| Постоянная память: | CompactFlash типа I/II, IDE (44 pin, UDMA 33/66/100) |
| Видео подсистема: | VIA Savage4 2D/3D/Video, сенсорный экран 12.1", фронтальная панель: IP65/NEMA4 |
| Аудио подсистема: | AC97 Ver. 2.0 |
| Интерфейсы/порты: | 10/100Mbps Ethernet (RTL-8139); 3 x RS-232 + RS-232/422/485 последовательные порты; 2 x USB 1.1 (хост); PS/2 клавиатура и мышь; LPT |
| Источник питания: | 19VDC @ 3.3A |
| Рабочие условия: | 0 ... 40°C |
Панельный ПК имеет достаточно скромные, по современным меркам, ресурсы. Поэтому была осуществлена оптимизация рабочего окружения. В целом на панельном ПК отдельное внимание уделялось:
- производительности носителя данных — в качестве хранилища данных использован IDE жёсткого диска, который обеспечивает 10 МБ/c, что больше чем на доступных CompactFlash;
- настройке и калибровке сенсорного экрана;
- отключению всех лишних сервисов;
- использованию рабочего окружения стола — TDE, как менее ресурсоёмкого, но более развитого; в резерве доступен IceWM;
- сборке OpenSCADA без библиотек Phonon и WebKit, которые достаточно ресурсоёмки.
На ПК АРМ-оператора установка производилась прямо с установочного диска, подготовленного специально для данного объекта, без специфических настроек.
Алгоритмы
Интерфейс пользователя
Результаты
Выполнена работа, документация, диск