METSO Automation, Финляндия - Тюменский государственный

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА
Кафедра Кибернетических систем
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по дисциплине «Автоматизированные информационно управляющие
системы» для студентов очного и заочного обучения специальности
220201 – Управление и информатика в технических системах
Тюмень 2006
Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного
нефтегазового университета
Составители: ассистент каф. КС Марголин А.М.,
ассистент каф. КС Костин В.Е.
 Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Тюменский государственный
нефтегазовый университет» , 2006
2
Содержание
1 Общая характеристика системы metsoDNA (METSO Automation, Финляндия)..................5
2 Особенности архитектуры АСУ ТП metsoDNA ......................................................................6
3 Аппаратное обеспечение АСУ ТП MetsoDNA ........................................................................7
4 Программное обеспечение АСУТП MetsoDNA ....................................................................10
4.1 Средства разработки .........................................................................................................10
4.1.1 Общая характеристика технической служебной программы GbCAD ..................10
4.1.2 Общая характеристика технической служебной программы FbCAD ...................12
4.2 Средства обработки информации ...................................................................................16
4.2.1 Средства анализа инфосервера .................................................................................16
4.2.2 Графика и отчеты инфосервера .................................................................................16
5 Аппаратная реализация системы ............................................................................................18
5.1 Устройство связи с объектом (УСО) ...............................................................................18
5.1.1 Карта аналогового ввода (AIU8) ...............................................................................19
5.1.2 Карта аналогового вывода (AOU4) ...........................................................................19
5.1.3 Карта двоичного ввода (BIU8) ..................................................................................20
5.1.4 Карта двоичного вывода (BOU8) ..............................................................................21
5.2 Станция управления технологическим процессом(PCS) ..............................................21
6 Лабораторные работы ..............................................................................................................22
6.1 Лабораторная работа №1. термины: SCADA, METSO DNA, GDCAD, FBCAD,; .......22
6.2 Лабораторная работа №2. Принципы построения экранов графического интерфейса
и программ (вставка модулей и блоков, изменение основных свойств блоков) ...............22
6.3 Лабораторная работа №3. Построение экранов HMI .....................................................22
6.4 Лабораторная работа №4. Построение FB-программ ....................................................28
6.5 Лабораторная работа №5. Сопряжение экранов HMI и FB-программ .........................29
Список литературы ......................................................................................................................30
3
ВВЕДЕНИЕ
Промышленное развитие во всем мире привело к тому, что в настоящее
время большинство технологических процессов немыслимо без средств
автоматизации. Сложность технологических процессов и большое
количество объектов автоматизации привели к необходимости системной и
комплексной автоматизации. Широкое распространение в нефтегазовой
промышленности получили SCADA системы на основе промышленных
контроллеров.
Вследствие этого, инженер – специалист по автоматизации, обязан
иметь навыки по работе со SCADA системами, включая нижний уровень
датчиков и исполнительных механизмов, средний уровень контролера и
сопрягающих устройств, а так же верхний уровень операторского
графического интерфейса.
4
1 Общая характеристика системы metsoDNA (METSO
Automation, Финляндия)
SCADA (Supervisory Control And Data Acquision) - диспетчерское
управление и сбор данных. Как следует из аббревиатуры SCADA система –
система для сбора, обработки данных и диспетчерского контроля и
управления технологическим процессом.
metsoDNA – динамическая сеть приложений. Пакет применяет
концепцию открытых технологий в распределённых системах управления
(РСУ). DNA объединяет в единую сеть всю деятельность по автоматизации и
информационному обеспечению, от эксплуатационного участка до офиса. В
данной сети в тесном взаимодействии работают приложения основанные на
разных алгоритмах, что позволяет осуществлять гибкую политику.
Основные особенности:
1. Непрерывное накопление и архивирование событий и аварийных
сигналов.
2. Сеть знаний.
3. Новый интерфейс оператора.
4. Открытость архитектуры.
5. Эффективность инженеринга и тех обслуживания.
6. Система управления ресурсами предприятия.
7. Встроенная система автоматизации.
8. Масштабируемость системы.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Функции пакета:
Функция полевого контроля.
Функция совместимости.
Функция управления.
Функция оператора.
Функция управления информационными ресурсами.
Функция инженеринга и тех обслуживания.
Функция управления базой знаний.
5
2 Особенности архитектуры АСУ ТП metsoDNA
metsoDNA - это распределенная автоматизированная система
управления
технологическим
процессом,
обладающая
мощными
возможностями автоматизации от базовых функций до управления
производством и качеством продукции.
Функции системы распределены по разным станциям, которые связаны
одна с другой посредством шинного интерфейса. Станции могут работать
независимо от остальной части системы. Так как оборудование системы
имеет модульную конструкцию, оно может изменяться и расширяться для
будущих приложений.
Система контроля и
управления построена по иерархическому
принципу и состоит из нижнего, среднего и верхнего уровня.
1)
нижний уровень – уровень датчиков, измерительных
преобразователей и исполнительных механизмов.
2)
средний уровень – уровень станций управления, таких как
станция управления технологическим процессом (PCS), станция
маршрутизатора (RTS), станция резервирования (BU), станция диагностики
(DIA), маршрутизатор данных Ethernet (EDR), станция логического
интерфейса (LIS) и некоторые другие.
3)
верхний уровень – уровень оперативного управления. В этот
уровень входят такие станции как станция оператора (OPS), станция
аварийной сигнализации (ALP), станция инжиниринга (EWS), и инфосервер
(IAS).
6
3 Аппаратное обеспечение АСУ ТП MetsoDNA
Система в целом решает следующие задачи:
 осуществляет сбор и обработку измерений от управляемого
технологического процесса;
 осуществляет сбор и обработку статусных данных от
технологических устройств ТП;
 осуществляет контроль и управление технологическим процессом;
 осуществляет
управление
одиночными
электродвигателем,
электромагнитными клапанами, моторными вентиляторами, а также
группой двигателей и клапанов и обеспечивает необходимую
взаимную блокировку;
 выполняет логические операции;
 выполняет управление последовательностями;
 выполняет обработку сигналов аварийной сигнализации высокой
разрешающей способности;
 осуществляет формирование отчетов;
 имеет интерфейсную связь с другими системами;
 обеспечивает обработку и управление внутренней связью в системе
и связи м/у операторами и технологическим процессом;
 осуществляется сопровождение документации.
Эти функции системы распределены по различным станциям,
соединенным друг с другом посредством шинного интерфейса. Система
MetsoDNA состоит из локальной сети, сформированной шиной
диспетчерской и шиной технологического процесса. С этой сетью связаны
станции, выполняющие различные функции:

Станция оператора – данный тип станции обслуживает
оператор, который управляет ТП. С ее помощью оператор принимает
информацию о ТП и вводит команды управления.
Основные системные характеристики диспетчерской:
1.
многофункциональный интерфейс пользователя – имеются
одинаковые интерфейсные средства для выполнения различных задач.
2.
мощные пользовательские служебные программы. Например,
программы формирования отчетов, программы воспроизведения и имитации
ТП, программы анализа и системной помощи, средства сбора архивных
данных.

Станция аварийной сигнализации. Собирает информацию о
событиях технологического процесса и передает ее оператору диспетчерской
и в долгосрочный архив аварийной сигнализации на информационный
сервер. Станция аварийной сигнализации сигнализирует, регистрирует и
7
формирует выходную информацию о событиях ТП и системы для
обеспечения работы пользователя.
События можно сгруппировать следующим образом:
1. по зонам ТП.
2. по типам событий.
3. по приоритету.
4. по пользователю.
5. по произвольно заданному критерию существования.

Станция
резервирования.
Любые
конфигурационные
изменения загружаются интерактивно на разные станции системы при
помощи станции резервирования, которая соединена с системной шиной.
Память на диске станции резервирования содержат конфигурацию каждой
станции связанной с шиной. В случае неисправностей функция
автоматического резервирования загрузит информацию на станцию, на
которой произошел сбой.

Станция диагностики. Предназначена для диагностики и
технического обслуживания.

Маршрутизатор
данных
Ethernet.
Используется
для
обеспечения
связи
между
приложениями
автоматизации
и
информационными
приложениями
без
каких-либо
конфигураций
приложения на станции маршрутизатора. Представляет собой 2- канальный
контроллер, соединяющий системную шину и шину Ethernet. Осуществляет
передачу информации м/у станциями, соединенными системной шиной и
станциями верхнего уровня.

Станция маршрутизатора. Связывает 4 технологические шины
вместе. Процедура маршрутизации связи получается автоматически.
Маршрутизатор связывает от 2-х до 4-х шин вместе максимально прозрачно,
что одни и те же принципы связи действуют м/у станциями, использующими
одинаковые или разные шины.

Станция инжиниринга. При помощи этой станции
производится программирование и редактирование функций системы, а
также алгоритмов системы регулирования и изменение графического
интерфейса станции оператора.

Станция управления информацией. Учитывает возможность
вычисления, хранения данных и возможности системы автоматизации.

Станция управления технологическим процессом. Обладает
мощными возможностями управления технологическим процессом, а также
8
средствами группового пуска и последовательного управления. На станции
имеются средства генерирования и обработки аварийной сигнализации от
оператора, имеется возможность сбора архивной информации. Станция
соединена с приборами технологического процесса посредством блоков
ввода/вывода.
Основные функции станции:
1. сбор и обработка данных измерений.
2. контроль и управление технологическим процессом.
3. управление одиночными электродвигателями и магнитными
клапанами, а также групповое управление.
4. обеспечение
соответствующей
взаимной
группировки
и
функциональной логики. Генерирование и обработка аварийной
сигнализации.
5. выполнение арифметических операций в форме выражений.
6. выполнение логических операций.
7. последовательное управление.
8. диагностика собственных модулей станции и эксплутационного
ввода/вывода.
9
4 Программное обеспечение АСУТП MetsoDNA
Система автоматизации MetsoDNA включает в себя ряд программных
продуктов для обеспечения разработки и отладки процессов управления.
Средства разработки:
1. Function Explorer – интерфейс в БД оборудования и
функциональных модулей.
2. FbCAD – система автоматизации проектирования. Программа для
разработки управляющих контуров.
3. SeqCAD – программа для программирования последовательности
запуска и остановок.
4. HvCAD – программа для построения дизайна системы.
5. Crystal Report – средство редактирования шаблонов отчетов.
6. Ftest – программа проверки функций управления.
7. TuneUp – программа настройки ПИД с функциями расширенного
анализа.
8. FieldBrowser – контроль клапанов и задвижек.
9. GDCAD – (графический дисплей) программа для создания
экранов оператора.
Средства обработки информации:
1. DNAhistorian – позволяет организовать непрерывное хранение
данных.
2. DNAalarm historian – осуществляется хранение сигнализации.
3. DNAsummary – для построения итоговых отчетов.
4. DNAtotal – осуществляется накопительный анализ информации.
5. DNAreplay – для воспроизведения ситуации.
6. DNALogReport – для построения отдельных отчетов.
4.1 Средства разработки
4.1.1 Общая характеристика технической служебной программы
GbCAD
Программа GDCAD – программа автоматизированного проектирования
графического дисплея. Используется на сервере инжиниринга или рабочей
станции сервера инжиниринга. Данная программа является эффективной
графической рабочей средой для разработки графических интерфейсов.
После запуска служебной программы GDCAD на видеомониторе
появляется база графических изображений. Кроме зоны построения
изображения имеются 2 меню, используемые в проектировании:
10
 Экранное меню, находящиеся у правого края дисплея
 Строка меню, расположенная в верхней части дисплея
Оба меню содержат почти одинаковые команды. Окно графической
программы состоит из нескольких областей. В верхней области находится
зона заголовка(4), в средней – зона проектирования (4), в правой –
экранное меню (2), в нижней – координаты указателя мыши (1) и
командная строка (5).
Рисунок 1 – Структура экрана GdCAD
В программе предусмотрено резервирование слоев под определенные
цели, основные из них следующие:
1. слой комментариев (comment) – для ввода инженером текстов
комментариев;
2. слой графического экрана (display) – зарезервирован для статической
графики;
3. слой трехмерной графики (display_shade) – зарезервирован для 3-х
мерных символов;
4. слой функциональных блоков (blocks) – резервируется для
функциональных блоков;
5. слой административной графики (admin) – зарезервирован для
административной части графического изображения;
6. слой окна (window) – зарезервирован для зоны изображения.
В программе используются различные функциональные блоки для
построения графического дисплея, ее можно применять для проектирования
статических графиков. Имеется возможность редактировать блоки и
формировать свои графические символы. Графическое изображение
одновременно являются приложением, загруженным в среду выполнения и
его графическим документом. Это обеспечивает автоматическое обновление
созданной документации после внесения изменений.
Функциональные блоки графического дисплея выбираются из меню по
их именам с помощью символов. После выбора функционального блока и его
размещения, необходимо заполнить для блока данные (ТЭГ и его
параметры), для этого используется командная строка.
11
После завершения формирования графического изображения,
необходимо произвести его проверку командой check. В том случае, если
графическое изображение или его функции содержат ошибки, то они
отображаются в форме списка.
4.1.2 Общая характеристика технической служебной программы
FbCAD
FbCAD – программа автоматизации проектирования функционального
блока. Она используется на сервере - инжиниринга или на рабочей станции
сервера – инжиниринга. Предназначена для построения схем
функциональных блоков, являющихся контурами управления, связанными с
контролем и мониторингом технологического процесса управляемого
системой MetsoDNA.
Схемы функциональных блоков состоят из функций, конфигураций,
которые содержат функции ввода/вывода и органы управления
мнемонической панели, а также рабочие функции. Схемы функциональных
блоков вместе с их функциями и конфигурациями хранятся в базе данных,
расположенной на сервере – инжиниринга.
Схема функционального блока созданная в программе FbCAD
одновременно является приложением загруженным в операционную среду
исполнении и его графическим документом. Это обеспечивает одновременно
состояние документации в приложении даже после внесения изменения.
После запуска служебной программы FbCAD, база схемы
функционального блока будет вызвана на монитор. Рабочая программа
состоит из 3-х зон и 2-хадминистративных частей. Зона левого края схемы
предназначена для внешних входов и входных функции. Зона внешних
выходов и выходов функций зарезервирована у правого края схемы. Сам
функциональный блок формируется в средней части. Все символы: порты,
точки данных, функциональные блоки, линии соединения, могут быть
расположены в любом месте зоны графического построения. На нижней
части экрана имеется командная строка.
12
Menu…
Рисунок 2 – Структура экрана FdCAD
1 – активная страница.
2 – координаты курсора мыши.
3 – экранное меню.
4 – командная строка.
5 – административная часть ФБ.
6 – место для построения блока.
7 – зона соединений внешних входов.
8 – зона соединений внешних выходов.
9 – административная часть непрерывного управления.
Функциональный блок аналоговых измерений.
АM – функциональный блок аналоговых измерений. Выполняет
сравнение аналоговых данных с пределом тревожной сигнализации и
установленной соответствующую тревожную сигнализацию. Можно задавать
пределы тревожной сигнализации: верхний предел, верхний крайний,
нижний, нижний крайний.
При сравнении тревожной сигнализации функциональный блок
включает сигнализацию немедленно, сразу же после нарушения предела
тревожной сигнализации. Отключает, когда сигнализация возвращается в
допустимые пределы. Отдельная входная тревожная сигнализация выдается
для ошибок, обнаруженных на входном сигнале.
Принцип функционирования блока: работа функционального блока
аналоговых измерений разделена на 2 части: проверка битов ошибок,
контроль нарушений пределов. Если входной сигнал превышает предел
тревожной сигнализации, то в «1» устанавливается соответствующие
13
выводы. В случае, если аналоговый сигнал превышает верхний предел
тревожной сигнализации, то в «1» устанавливается соответствующий выход
сигнализации верхнего предела. В случае, если аналоговый сигнал
превышает верхний и верхний крайний предел тревожной сигнализации, то в
«1» устанавливается оба выхода верхних тревожных сигнализаций.
Рисунок 3 – Функциональный блок аналоговых измерений
Функциональные блоки условной копии ССОХ
ФБ условной копии – позволяет осуществлять условное копирование
данных. Кроме того, требуемые биты ошибок могут быть маскированы или
же вся часть битов ошибок может быть скопирована как есть.
Принцип функционирования: если условное копирование истинно
(true), то блок считывает вход in на выход out без изменения. Если
ложь(false), то сохраняется предыдущее значение выхода, т.е. блок не
выполняет запись на выход.
Рисунок 4 – Функциональный блок условной копии
Функциональный блок аналоговой задержки
14
С помощью данного блока аналоговый сигнал может быть задержан на
требуемый период времени.
Принцип работы: ФБ задерживает входной сигнал in на время
определенное значение параметра td на выходе out. Время задержки
ограничено от tdmin до tdmax. Кроме того, время задержки ограничено
размером зарезервированного буфера.
Рисунок 5 – Функциональный блок аналоговой задержки
Функциональный блок ограничителя (lim)
ФБ ограничителя - позволяет ограничить диапазон измерения
аналоговых переменных.
Принцип работы: функциональный блок копирует входной сигнал in на
выход out без изменения, если значение входа находится в диапазоне между
нижним и верхним пределами, если значение выходит из диапазона, то на
выходе присваивается значение нарушенного предела.
Рисунок 6 – Функциональный блок ограничителя
15
4.2 Средства обработки информации
В основном, программные средства обработки информации
используются на инфосервере. Инфосервер предназначен для сбора,
хранения и предоставления в различных видах данных о процессе.
В свою очередь, средства обработки состоят из средств анализа и
средств работы с графикой и отчетами.
4.2.1 Средства анализа инфосервера
DNAalarm – предназначена для вывода на экран аварийных,
предупредительных сообщений и действий оператора. В настройках данной
программы указывается:
 Период времени, в течении которого были выведены аварийные
сообщения;
 Число выдаваемых сообщений;
 Зона ТП, источник;
 Тип выдаваемого сообщения: аварийное, предупредительное,
действие оператора;
 Приоритет сообщений.
DNAalarmBrowser – усеченная версия DNAalarm.
DNAdisturbanceViewer - для просмотра трендов аварийной остановки.
Количество сигналов, по которым могут быть доступны тренды аварийной
остановки существенно ограничены. Рекомендуемое количество - не более
10% от общего.
DNAloopBrowser – предназначен для анализа контура управления.
DNAmultivariate – предназначен для разработки и размещения
сложных моделей со многими переменными, связанными с другими
продуктами и услугами, позволяющие фиксировать и наблюдать за
процессом через единый интерфейс пользователя. Данный программный
продукт является средством ранней диагностики.
DNAspc – является средством статистического контроля процесса.
4.2.2 Графика и отчеты инфосервера
DNAсalc – позволяет пользователю разной квалификации определять
использовать и видеть результаты вычислений. Программа предоставляет
безопасное окружение для тестирования и вычислений типа что/если, а так
16
же безопасное окружение для совместного доступа к вычислениям в рамках
всей организации.
DNAlogReport - используется для генерации отчетов о процессе. Для
этого предварительно составляются формы отчетов, а затем они заполняются
данными от процесса за указанный промежуток времени.
DNAruntime - предоставляет статистику и тренды по времени работы
и числу запусков указанной единицы оборудования. Выдается время работы,
число запусков, время после последнего запуска.
DNAsummery – средства статистического анализа, создание отчетов.
Для каждого выбранного параметра указывается его среда, макс, мин,
среднеквадратическое отклонение.
DNAbusinessProcessExplorer – находится на самом верхнем уровне
иерархии. Является интерфейсом пользователя для работы с бизнес
процессом и организована в соответствии с теми функциями, которые
пользователь использует в данной организации.
DNAProcessExplorer – является наиболее мощным из набора средств
для анализа данных о процессе, используется для вывода на экран трендов.
DNAreplay
–
является
приложением,
работающим
под
DNAProcessExplorer, в котором можно организовать просмотр изменений
трендов исторических данных во времени.
IaLog – является приложение, в котором можно организовать просмотр
исторических данных во времени в форме таблицы.
IaMenu – предназначен для создания пользователем собственных
меню для запуска приложений по типу стандартного меню «Пуск» в
Windows.
17
5 Аппаратная реализация системы
Процессовая станция
(PCS)
switch
PIC
NCU
FBC
OPS
Шкаф карт I/O
PIC ... 0 1 ... 11
...
PIC ... 0 1 ... 11
Станция инженеринга
Станция логического
интерфейса (LIS)
...
Инфосервер
Маршрутизатор
Рисунок 7 – Аппаратная структура системы
OPS – станция оператора;
FBC – контроллер полевой шины;
NCU – блок сетевых подключений;
PIC – контроллер технологического интерфейса (управляет работой карт I/O).
5.1 Устройство связи с объектом (УСО)
Устройство связи с объектом выполняет функции сбора и
первоначальной обработки сигналов. УСО реализовано в виде шкафа с
платформами для карт ввода/вывода.
В каждом рэке расположены:
 Контроллер технологического интерфейса (PIC);
 Блок питания
 Карты ввода/вывода различных типов.
0
PCS
16
FBC
PIC NCU Пит. 0 1 2 ... 11
...
...
...
PIC NCU Пит. 0 1 2 ... 11
15
Рисунок 8 – Структура УСО
Контроллер
технологического интерфейса
соединяет
сервер
управления технологическим процессом (PCS) и устройства ввода/вывода.
18
5.1.1 Карта аналогового ввода (AIU8)
AIU8 (карта аналогового входа 8 канальная). Используется для
измерения аналоговых сигналов тока и напряжения. Блок обеспечивает
отдельное для каждого канала питание а также, ограничивает потребление
тока и контролирует напряжение питания. Выбор и нормализация диапазона
измерения производится программными средствами. Входные сигналы
проходят через аналоговый радиочастотный фильтр.
Принцип функционирования: процессор выполняет измерение с
интервалом 8,8мсек. Измеряемый токовый сигнал преобразуется в сигнал
напряжения на входном резисторе. После НЧ-фильтра сигнал преобразуется
в цифровую форму, т.е. поступает на АЦП. Если преобразованный сигнал
превышает 110% диапазона измерений, тогда выдается сигнал аварии
верхнего предела, если сигнал имеет предел ниже 10% - выдается аварийный
сигнал нижнего предела. Блок AIU8 формирует 4 канальных бита ошибок
B7
B6
B5
B4
12 бит (измеряемый сигнал)
B4=1 когда напряжение питания менее 17В;
B5=1 когда сигнал превышает 110% диапазона или сигнал на 10% ниже
нижнего предельного диапазона;
B6=B5=B4=1 если есть дефекты в ПЗУ, измерения не выполняются;
B7=1 если в качестве параметров настройки карты были использованы
величины установленные по умолчанию.
5.1.2 Карта аналогового вывода (AOU4)
AOU используется для выдачи аналоговых сигналов тока
напряжений на различные оконечные элементы управления
исполнительные механизмы и аналоговый контроллер.
и
и
Принцип работы:
Процессор управляют выходом по средством ЦАП. Каждый выход
снабжен фильтром для подавления помех ТП. Выходной сигнал обновляется
и тестируется с интенсивностью 10мсек. Выходное напряжение тестируется
путем считывания предыдущего и обновленного значения. Считанная
величина не должна отличаться более чем на 10%.
Е1
Е0
Т1
Т0
11
Выходной сигнал
19
Е1=1 в случае если используются установленные величины;
Е0, Т1 - вместе не используются;
Т1=0 если выходной ток, и сопротивление линии выходит за установленные
пределы, или если напряжение в линии выходит за установленные пределы;
Если Е0=1, Т1=Т0=1 – отказ ПЗУ.
5.1.3 Карта двоичного ввода (BIU8)
Блок двоичного ввода BIU8 используется для чтения контактных данных.
Функциональное описание:
Блок содержит 8 двоичных каналов, электрически изолированных
посредством реле. Процессор считывает состояние входных каналов с
интервалом 5мсек.
На способ интерпретации состояния влияют параметры t и Т для каждого
канала, которые задаются программно. Импульсы длительность которых
меньше параметра t игнорируется; если изменение состояния сохраняется
дольше времени определенного параметром t оно будет поддерживаться в
течении времени определенным значением параметра Т. Любое изменение
возникшее в течении интервала Т не будет приниматься.
Е1
Е0
Т1
Т0
STATE
X
9
0
Отметка времени
Е1=1 когда используется значение по умолчанию;
Е0=1 когда реальное время выдается на блок;
Т1=Т0=0 состояние сброса или отказа (Т1, Т0 сбрасываются  ч/з 1 сек после
старта программы)
STATE – показывает текущее состояние:
0 – не в эксплуатации
1 – в эксплуатации;
Отметка времени - 10 – разрядная указывает время последнего изменения
состояния.
20
5.1.4 Карта двоичного вывода (BOU8)
Блок двоичного вывода BOU8 – блок управляет индикаторными лампами,
магнитными клапанами, двигателями и т.д.
Е1
Е0
Т1
Т0
STATE
RES
9
0
Отметка времени
Е1=1 когда используется значение по умолчанию для всех каналов;
Е0=0 не используется;
Т1 – дополнительный бит для идентификации версии программного
обеспечения;
Т0 если один из нескольких выходов перегружен, то Т0=1;
Т0 выставляется для всех каналов при перегрузке;
RES – параметр разрешающей способности.
5.2 Станция управления технологическим процессом(PCS)
Производит непосредственное управление процессом. Состоит из
следующих модулей:
 Центральный процессорный блок (CPU);
 Контроллер полевой шины (FBC);
 Контроллер технологического интерфейса (PIC);
 Блок сетевого интерфейса (NCU).
FBC обеспечивает связь с УСО через полевую шину. Шина
подключается к блоку PIC в шкафу карт I/O. К каждой плате FBC возможно
подключение до 16 PIC. К каждому блоку CPU возможно подключение 4
плат FBC. Блок FBC работает как первичный узел полевой шины. PIC не
могут передавать сообщения в шину по своей инициативе, они могут лишь
отвечать на запросы FBC.
NCU осуществляет связь процессорной станции с верхним уровнем
системы управления посредством шины Ethernet.
CPU является основным компонентом станции управления, в нем
производятся все вычисления, связанные с управлением технологическим
процессом.
21
6 Лабораторные работы
6.1 Лабораторная работа №1. термины: SCADA, METSO DNA,
GDCAD, FBCAD,;
Цель работы: Познакомится с терминологией и интерфейсом системы
автоматического проектирования SCADA-системы METSO DNA.
Знать основные термины: SCADA, METSO DNA, GDCAD, FBCAD, и.т.д.
6.2 Лабораторная работа №2. Принципы построения экранов
графического интерфейса и программ (вставка модулей и блоков,
изменение основных свойств блоков)
Цель работы: Изучить принципы построения графических экранов в
специализированной программе GDCAD (уметь изменять размеры, цвет,
свойства графических объектов), также принципы построения программы
контроллера в среде FBCAD, с помощью языка функциональных блоков
(уметь сопрягать блоки и менять их свойства).
6.3 Лабораторная работа №3. Построение экранов HMI
Цель работы: Выработать навыки построения экранов графического
интерфейса. Построить экран, согласно варианту. Уметь изменить любой
атрибут, любого элемента.
Необходимо построить графический экран оператора согласно варианту.
Нефть следует обозначать коричневым цветом, газ – желтым, воду – синим.
Вариант 1 – рисунок 3.1.
Вариант 2 – рисунок 3.2.
Вариант 3 – рисунок 3.3.
Вариант 4 – рисунок 3.4.
Вариант 5 – рисунок 3.5.
22
Кл2
~
Кл1
нефть
~
СГ-1
газ
нефть
С-1
м
Зд1
газ
Кл3
~
вода
ЕГ-1
Кл4
~
Рисунок 3.1 – Схема сепарации нефти, газа, воды
23
вода
~
П-1
С-1/1
Кл1
нефть
Кл2
м
Зд1
~
~
~
Кл3
вода
С-1/2
Кл4
С-2
Кл5
~
Рисунок 3.2 – Схема сепарации нефти и воды
24
Зд3
м
Н-1
нефть
~
Е-1
Зд5
м Зд4
м
Кл1
м
Зд1
Н-2
Зд7
м
Зд2
Е-2
М
м Зд6
м
нефть
М
~
Н-3
Кл2
М
м Зд8
нефть
Рисунок 3.3 – Схема насосного блока
25
Кл2
~
газ
Кл1
м
Зд1
О-1
С-1
нефть
Кл3
~
С-2
Кл4
~
нефть
~
СГ-1
вода
Рисунок 3.4 – Схема сепарации нефти, газа, воды
26
Кл2
~
газ
Кл1
нефть
~
СГ-1
О-1
м
Зд1
нефть
С-1
Кл3
~
Е-1
м
Зд2
м
Зд3
Е-2
Рисунок 3.5 – Схема сепарации нефти, газа, воды
27
вода
6.4 Лабораторная работа №4. Построение FB-программ
Цель работы: Выработать навыки построения программ из функциональных
блоков. Построить Fb-программу согласно варианту. Уметь изменить любой
атрибут, любого элемента.
Вариант 1. Построить функциональную программу для показания
аналогового сигнала уровня с диапазоном изменения от 0 до 300 мм и
значением верхнего предела сигнализации равного 255.
Вариант 2. Построить функциональную программу для показания
аналогового сигнала давления с диапазоном изменения от 0 до 10 атмосфер
и значением нижнего крайнего предела сигнализации равного 1.
Вариант 3. Построить функциональную программу для ограничения
аналогового сигнала уровня с диапазоном изменения от 0 до 300 мм в
пределах от 100 до 250.
Вариант 4. Построить функциональную программу для управления
клапаном.
Вариант 5. Построить функциональную программу для управления
двигателем насоса насосом.
Вариант 6. Построить функциональную программу для ограничения
аналогового сигнала давления с диапазоном изменения от 0 до 30 атмосфер
от 0 до 25.
Вариант 7. Построить функциональную программу для задержки аналогового
сигнала давления с диапазоном изменения от 0 до 25 атмосфер.
Вариант 8. Построить функциональную программу для показания
аналогового сигнала перепада давления на фильтре с диапазоном изменения
от 0 до 1 атмосферы.
28
6.5 Лабораторная работа №5. Сопряжение экранов HMI и FBпрограмм
Цель работы: Выработать навык сопряжения графических экранов с
программой. Произвести сопряжение графического экрана и программы.
Произвести отладку.
Вариант 1. Создать графический экран сепаратора и функциональную
программу для показания уровня на мнемосхеме.
Вариант 2. Создать графический экран газосепаратора и функциональную
программу для показания давления на мнемосхеме.
Вариант 3. Создать графический экран сепаратора и функциональную
программу для управления клапаном на выходе сепаратора на мнемосхеме.
Вариант 4. Создать графический экран фильтра и функциональную
программу для показания перепада давления на фильтре на мнемосхеме.
Вариант 5. Создать графический экран насоса и функциональную программу
для управления двигателем насоса на мнемосхеме.
29
Список литературы
1. eMan.- Хельсинки: «Metso Automation», 1996 – электронный
справочник.
2. Справочное руководство по пакету «metsoDNA».
3. Методические указания «Использование средства для проектирования
операторских дисплеев GdCAD».- Тампаре, Финляндия: «Metso
Automation», 2000. – 346 с.
4. Методические указания «Использование средства для проектирования
функциональных блоков FbCAD».- Тампаре, Финляндия: «Metso
Automation», 2000. – 432 с.
30