Библиографическое описание:

Мкртычян П. С. Автоматизация и диспетчеризация систем вентиляции [Текст] // Технические науки: теория и практика: материалы Междунар. науч. конф. (г. Чита, апрель 2012 г.). — Чита: Издательство Молодой ученый, 2012. — С. 28-30.

В данной статье представлен опыт разработки и внедрения автоматизированных систем управления вентиляцией с использованием промышленной сети Profibus. Описываемые системы внедрены в существующую систему управления при расширении завода «Ниссан Мэнуфэкчуринг РУС» в Ленинградской области.

Современные производители систем автоматического управления (САУ) вентиляцией используют программируемые логические контроллеры (Segnetics, Siemens, Omron и др.) и промышленные сети для объединения нескольких систем и вывода информации на диспетчеризацию.

Автоматизированная система управления вентиляцией обеспечивает воздухообмен и необходимую температуру подаваемого воздуха для комфортной работы персонала. Функции системы: местное и дистанционное управления вентиляторами, нагревателями и другими исполнительными механизмами, участвующих в работе системы; звуковое оповещение обслуживающего персонала в случае возникновения аварийной ситуации; связь по сети между другими системами; возможность изменения уставок температуры; визуальный контроль над работой системы на экране диспетчера.

Для обеспечения необходимого воздухообмена в цехе предусмотрено пять приточно-вытяжных установок с газовыми горелками. Одна установка включает в себя приточный и вытяжной вентилятор; частотные преобразователи двигателей вентиляторов; теплообменник с газовой горелкой; приводы клапанов байпаса, притока и вытяжки; аварийные термостаты; датчики температуры. Алгоритм предусматривает два режима работы в зависимости от времени года. Эти режимы переключаются автоматически по датчику температуры наружного воздуха. В летний период система не производит регулирования температуры подаваемого воздуха в помещение. В зимний период управление происходит за счет регулирования положения клапанов, скорости вращения вентиляторов и работы газовой горелки. Мощность установки позволяет поддерживать температуру отличной на 50 градусов по Цельсию от уличной.

Каждой установкой управляет интерфейсный модуль ET200S с процессором. Интерфейсные модули позволяют децентрализовать управление задач, могут осуществлять полный и, при необходимости, независимый контроль над процессами, могут быть использованы как автономные процессоры. Интерфейсные модули соединены по сети Profibus с ведущим контроллером S7-400. Ведущий контроллер в свою очередь соединен с компьютером диспетчера по сети Ethernet. На компьютере с помощью SCADA-системы WinCC организованно рабочее место диспетчера. Рабочее место диспетчера включает в себя набор мнемосхем (окна на экране компьютера), на которых диспетчер может наблюдать и управлять установкой в дистанционном режиме, менять уставки температуры, подтверждать и сбрасывать аварийные сообщения. Если необходимо использовать несколько станций диспетчера, тогда необходимо использовать сервер. Клиенты считывают необходимую информацию с сервера по сети Ethernet, что позволяет работать параллельно нескольким диспетчерам с одной и той же установкой.

К каждому интерфейсному модулю подключена небольшая панель оператора, которая позволяет управлять отдельной установкой в местном режиме со щита управления.

Структурная схема сети описываемой САУ изображена на рисунке 1.

Рис. 1. Структурная схема сети.


Контроллер Siemens S7-400 и интерфейсные модули IM 151-7 CPU программируются с помощью программного обеспечения Siemens Simatic Step7. В Step7 есть возможность программирования на языках стандарта МЭК 61131-3 – FBD, LAD, STL, SCL. Данная САУ была реализована на языке STL.

Из-за большого количества автоматов, контакторов и массивных частотных преобразователей, управление вытяжными вентиляторами осуществляет интерфейсный модуль в отдельном щите управления. Для обеспечения синхронной работы приточных и вытяжных вентиляторов была реализована передача данных по сети. После запуска приточного вентилятора по сети передается пакет с битами состояния в соответствующий интерфейсный модуль. Так как скорость передачи высокая, то задержки между включением вентиляторов не случается.

Передача данных происходит через ведущее устройство по принципу masterslave с помощью специальных функций SFC14 и SFC15. В данном способе передачи данных за одну цикл обмена можно передать 6 байт информации, поэтому этот способ является неэффективным, но используется, чтобы сохранить единую иерархию старой и новой систем. В каждом ведомом ПЛК создаются два блока данных, один для приема, другой для передачи и соответствующие функция для приема и передачи. В ведущем контроллере создается по паре блоков данных для каждого ведомого устройства.

На рисунке 2 представлен исходный код функции обмена данными на языке STL. Специальная функция SFC14 принимает данные с адреса 24 (адрес ведущего устройства для передачи) и записывает их в свой массив принимающего блока данных. Специальная функция SFC15 отправляет данные по адресу 14 (адрес ведущего устройства для приема) c массива отправляющего блока данных.

Рис. 2. Листинг функции обмена данными на языке STL.

Другой способ передачи данных – SEND-RECEIVE более эффективен. За один цикл обмена можно передать большой объем информации, и осуществлять передачу между контроллерами в сети напрямую, не используя в качестве шлюза ведущий контроллер. Заключается в передаче телеграмм между контроллерами по глобальному адресу в конфигурации сети.

В WinCC есть несколько способов привязки тегов к мнемосхемам SCADA-системы. Автоматический способ очень удобен, когда в программе создаются массивные блоки данных под каждое устройство в отдельности. Таким образом, можно привязать сразу группу тегов. В данном случае небольшое кол-во информации, необходимой для вывода на диспетчеризацию, сделал бы этот способ неэффективным. Поэтому было принято решение привязать теги вручную. В данной SCADA-системе количество тегов достигает 1500. На рисунке 3 показана мнемосхема типичного экрана одной вентиляционной установки.

Рис. 3. Мнемосхема вентиляционной установки П1-В1.


Литература:

  1. Руководство SIEMENS SIMATIC ET200S интерфейсный модуль IM 151-7 CPU;

  2. Энциклопедия АСУ ТП (http://www.bookasutp.ru/);

  3. Hugh J. Automating Manufacturing Systems with PLCs. (Version 5.1, March 21, 2008).

  4. Парр Э. Программируемые контроллеры: руководство инженера. Пер. 3-го англ. изд. Б. И. Копылова. M.: Бином. Лаборатория знаний. 2007.

Основные термины: интерфейсный модуль, Структурная схема сети, языке stl, сети profibus, блока данных, сети ethernet, адрес ведущего устройства, управления вентиляцией, место диспетчера, функции обмена данными, передачи данных, промышленной сети profibus, систем управления вентиляцией, Похожая статья, интерфейсный модуль et200s, Рабочее место диспетчера, рабочее место диспетчера, способ передачи данных, Интерфейсные модули, вентиляционной установки

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle