|
|
Generalitati
Grupul Industrial IT System 800xA reprezinta evolutia si popularizarea colosala a coplexurilor Advant Master, Symphony, Freelance, SattLine. Primele versiuni/modele a complexului Industrial IT System 800xA sau raspandit din anul 2000.
Toate grupurile mentionate mai sus sunt raspandite, pe scara larga, in diferite domenii; o intrebuintare mai activa au gasit in domeniul metalurgic, energetic, industriei de celuloza si hartie, exploatarii si prelucrarii petrolului si gazelor. Varietatea mare a resurselor ce intra in componenta grupurilor, si variantele lor de executare permit utilizarea grupurilor pentru automatizarea sectoarelor de productie de diferita amploare, inclusiv procesul de productie total.
Grupurile Advant Master, Symphony, Freelance, SattLine raspandite din a doua jumatate a anilor 90 de catre firma ABB intr-o oarecare masura concureaza intre ele. Ideologia formata Industrial IT a creat posibilitatea de a le unifica intr-un singur sistem (System 800xA), de a mari substantial volumul acestui sistem, de a include in sistem deciziile moderne, de a raspandi sarcinile rezolvate in interiorul sau la toate nivelurile de control si dirijare a procesului de productie.
Nucleul ideologic al Industrial IT reprezinta un spatiu informational unic pentru toate nivelurile de dirijare a procesului de productie. El se bazeaza pe serverele caracteristicilor obiectelor (numite Aspect Servers, unde prin aspectul obiectului se subantelege descrierea lui sub un unghi de vedere). Ansamblul anumitor aspecte formeaza modelul informational al obietului. Serverele caracteristicilor-depozite pentru toate datele ce tin de starea procesului de productie: de la cantitatea curenta a indicilor masurabili pana la indicatorii de plan si evidenta. Orice date introduse in aceste servere se pot utiliza la orice tip de comanda cu orice nivel de dirijare, adica, se realizeaza principiul de introducere unitara a datelor pentru toate sarcinile de productie. Caracteristicile obiectelor se sorteaza dupa functii (control, comanda, protectie), dupa tipul si amplasarea utilajelor.
Toate produsele ABB tehnice si de program deja existente si cele ce se elaboreaza, se supun testarii si certificarii de corespundere a standardului de firma Industrial IT. Apartenenta la acest standard este confirmata prin sigila Industrial IT Enabled. In particular, aceasta sigla o au si: Advant, Symphony, Freelance, SattLine, MicroSCADA, SMS 510, REX REF. Grupul Industrial IT System 800xA integrat cu alte grupuri ÀÂÂ: sisteme Harmony, Melody, Infi 90.
Controllerele grupului sunt dotate cu mijloace de comunicarea al programului cu retele tipice si standarde industriale si de teren: Ethernet, Profibus DP/PA, Modbus RTU, Foundation Fieldbus, HART- protocol.
Structura de retea
Nivelul superior functioneaza in baza de arhitectura client-server, sursele sale tehnice sunt unite de catre reteaua informationala. Ea face legatura intre servere si statiile de lucru ale operatorilor, are iesire in reteaua corporativa a intreprinderii. In calitate de retea informationala se intrebuinteaza reteaua standard Ethernet cu protocol TCP/IP. Pentru protejarea tuturor surselor tehnice si de programare a sistemelor de automatizare, de agentii externi si accesul nesanctionat, iesirea retelei informationale pe Internet, a retelei corporative, orice alte surse si sisteme externe trebuie sa fie efectuate prin zidul antifoc de siguranţă contra incendiilor. Ultimul, reprezinta o sursa tehnica de program, care monitorizeaza accesul dintr-o retea in alta. El urmareste si monitorizeaza comunicatiile, depisteaza virusii, asigura accesul autorizat la retea.
Nivelul mediu de baza al retelei industriale. Exista doua posibilitati de legatura a regulatoarelor cu serverele:
-conform primei variante, reteaua industriala uneste intr-un sistem unic regulatoarele grupului si prin intermediul serverelor de legatura se conecteaza cu reteaua informationala;
-conform variantei a doua, (pentru sistemele de automatizare medii si mici), reteaua industriala conecteaza regulatoarele atat intre ele cat si cu serverele si statiile de lucru. In cazul dat, reteaua informatioanala poate lipsi.
Reteaua industriala se reorganizeaza la orice schimbare, de exemplu, la conectarea unor regulatoare noi. In calitate de retea industriala se utilizeaza Ethernet – protocol ÒÑÐ/IP (sau protocolul firmei ABB, care suporta cofiguratia rezervata a retelei –RNRP), viteza 100 Mbps. Reteaua se utilizeaza pentru conectarea regulatoarelor AC800M intre ele. La retea pot fi conectate pana la 48 regulatoare.
La nivelul inferior, de camp (conectarea la regulatoarele blocurilor portative de intrare/iesire, a mecanismelor de transmisie si a senzorilor intelectuali) se utilizeza retele standart:
• Fieldbus Foundation Í1 (FF Í1) Fieldbus Foundation HSE (FF HSE). FF HSE se bazeaza pe reteaua de mare viteza(Ethernet) cu viteza 100 Mbps si se integreaza cu H1;
• Profibus DP si ÐÀ ( PD cu viteza de transmitere a datelor pana la 12Mbps si PA cu viteza de transmitere a datelor pana la 31.25Kbps). Profibus DP, in general, se utilizeaza la legaturile cu blocurile de intrare/iesire sterse. Profibus ÐÀ se utilizeaza la conectarea regulatoarelor la dispozitivele intelectuale.
• HART- protocolul se utilizeaza pentru legatura dispozitivelor intelectuale cu blocurile de intrare/iesire prin canalul analog 4-20 mA.
In desenul de mai jos este prezentat un model structura de retea a sistemului, construita in baza grupului de studiat.
Controllerele
Controller-ul AC800M are o constructie de modul. El poate fi echipat cu diferite modificatii ale procesorului central: ÐÌ856, ÐÌ 860, ÐÌ861, ÐÌ861À, ÐÌ864À, ÐÌ865. Tipul procesorului - ÌÐÑ860, frecventa 48MHtz. In functia de sistem de operare se intrebuinteaza un sistem de operare tipic timpului real rigid- WxWorks. Particularitatile modificarilor separate ale regulatoarelor:
• ÐÌ 856. Volum RAM - 8 Ìb, volum ROM (Flash ROM) – 2 Mb, numarul canalelor de intrare/iesire-pana la 1536 canale discrete sau pana la 768 canale analogice.
• ÐÌ 860. Volum RAM - 8 Ìb, volum ROM (Flash ROM) – 2 Mb, numarul canalelor de intrare/iesire-pana la 1536 canale discrete sau pana la 768 canale analogice.
• ÐÌ 861. Volum RAM - 16 Ìb, volum ROM (Flash ROM) – 2 Mb, numarul canalelor de intrare/iesire-pana la 1536 canale discrete sau pana la 768 canale analogice. Configuratie rezervata cu functii marite.
• ÐÌ 861A. Volum RAM - 16 Ìb, volum ROM (Flash ROM) – 2 Mb, numarul canalelor de intrare/iesire-pana la 1536 canale discrete sau pana la 768 canale analogice. Configuratie rezervata cu functii marite.
• ÐÌ 864A. Frecventa procesorului 96 ÌHtz, Volum ROM –64Mb, volum RAM (Flash ROM) – 2 Mb, numarul canalelor de intrare/iesire-pana la 1536 canale discrete sau pana la 768 canale analogice. Configuratie rezervata cu functii marite.
• ÐÌ 865. Frecventa procesorului 96 ÌHtz, Volum ROM –64Mb, volum RAM (Flash ROM) – 2 Mb, numarul canalelor de intrare/iesire-pana la 1536 canale discrete sau pana la 768 canale analogice. Configuratie rezervata cu functii marite.
Toate procesoarele cu o configuratie de rezerva realizeaza comutarea automata (fara consecinte negative) de la procesorul de baza la cel de rezerva. Semnalele analogice si discrete, mentioante mai sus, se conecteaza prin magistrala de date a modulului (numarul maxim de blocuri intrare/iesire-96); la utilizarea retelei Profibus la regulatoare pot fi conectate pana la 372 de blocuri intrare/iesire.
Blocurile intrare/iesire
Controller-ul AC800M suporta un rand de familii de blocuri intrare/iesire. In primul rand astea sunt blocurile intrare/iesire S800, care intra direct in controller sau sunt conectate la el prin reteaua Profibus DP.
Familia blocurilor intrare/iesire S800:
• Blocul analog de intrare pentru 8 canale, categoria 12 biti, eroarea 0.2%, parametri: 0-20mA, 4-20mA, -10-+10V, izolatia galvanica de grup.
• Blocul analog de intrare pentru 4 canale, categoria 12 biti, eroarea 0.2%, parametri: -20-+20mA, -5-+5V, -10-+10V, izolatia galvanica individuala.
• Blocul de intrare de la termocupluri pentru 8 canale, categoria 14 biti, eroarea 0.2%.
• Blocul de intrare de la termometrele de rezistenta pentru 8 canale, categoria 15 biti, eroarea 0.1%.
• Blocul analog de intrare pentru 8 canale,categoria 12 biti, eroarea 0.2%, parametri: 0-20mA, 4-20mA, izolatia galvanica de grup, bariere de siguranta la scantei - incorporate.
• Blocul analog de intrare pentru 8 canale, categoria 12 biti, eroarea 0.2%, parametri: 0-20mA, 4-20mA, izolatia galvanica de grup,bariere de siguranta la scantei -incorporate si protocol HAKT.
• Blocul analog de iesire pentru 8 canale, categoria 12 biti, greseala/eroarea 0.2%, parametri: 0-20mA, 4-20mA, izolatia galvanica de grup.
• Blocul analog de iesire pentru 4 canale, categoria 12 biti, eroarea 0.2%, parametri: 0-20mA, 4-20mA, -5-+5V ,-10-+10V, izolatia galvanica individuala.
• Blocul analog de iesire pentru 8 canale, categoria 12 biti, eroarea 0.2%, parametri: 0-20mA, 4-20mA, izolatia galvanica de grup, bariere de siguranta la scantei -incorporate.
• Blocul analog de intrare pentru 8 canale, categoria 12 biti, eroarea 0.1%, parametri:0-20mA, 4-20mA, izolatia galvanica de grup, bariere de siguranta la scantei -incorporate si protocol HAKT.
• Blocurile discrete de intrare pentru 8 si 16 canale, tensiunea 24, 48, 120, 220V si 0.5A, 2A, cu izolatie galvanica de grup si individuala. Blocurile separate au marcaj de timp, controlul alimentarii si caderii de retea, bariere de siguranta la scantei –incorporate.
• Blocurile discrete de iesire pentru 4, 8 si 16 canale, tensiunea 24, 48, 220, 250V si 0.5A, 2A, cu izolatie galvanica de grup si individuala. Blocurile separate au incorporate bariere de siguranta la scantei, releul de iesire cu parametrii: 250V
Izolatiile galvanice individuala si de grup au o tensiune de proba -500V. Exista o diversitate economica a blocurilor de intrare/iesire de baza, a acestei familii-blocurile S800L, care nu au nici o functie suplimentara sau capacitate de a fi schimbate fara deconectare.
Caracteristici asemanatoare le au si blocurile de intrare/iesire din familia S900, care sunt utilizate in zone cu pericol de explozie. Blocurile de alimentare, montate in interiorul lor asigura o alimentare de protectie anti scantei a tuturor componentilor blocurilor intrare/iesire. Blocurile S900, deasemenea sunt conectate cu regulatoarele retelei de camp/teren Profibus DP. In lista blocurilor respective, unele exemplare suporta protocolul HART.
Prin intermediul unor module speciale de legatura cu regulatorul AC800M pot fi conectate blocurile de intrare/iesire si a altor familii ale firmei ABB; de exemplu, familia blocurilor de intrare/iesire S100, compusa din urmatoarele blocuri separate:
• Blocuri analogice de intrare/iesire pentru 32, 16, 8 si 4 canale, parametri: 0-10 V si 0-20 mA, categoria 8 si 12 biti.
• Blocurile de intrare de la termocupluri pentru 14 canale, categoria 12 biti, cu un bloc separat pentru compensarea sudurii reci.
• Blocurile de intrare de la termometrele de siguranta pentru 31 si 14 canale, categoria 12 biti.
• Blocurile discrete de intrare/iesire pentru 32 canale, tensiunea 24, 48, 110, 250V au curent de pana la 3A. Izolatia galvanica individuala sau de grup, e de la 250V pana la 500V.
• Blocurile de introducere a semnalelor de impuls pentru 28 si 12 canale, frecventa 10 GHtz, 40 GHtz, 80 GHtz.
Statiile de lucru ale operatorului
Nivelul superior al grupului este constituit din statiile de lucru ale operatorilor, statiile inginerilor si diferite tipuri de servere.
Statiile de lucru se impart in statiile operatorului si a clientilor care au acces la internetul. Clientii cu acces la internet au o afisare completa a informatiei actuale si a datelor din arhiva si utilizeaza acelasi control de acces ca si statiile operatorilor, dar au anumite limitari la functiile de comanda.
Statia inginerului indeplineste functiile de proiectare software a grupului si intretinerea lui.
Serverele grupului, la un calculator de lucru cu statia de lucru sau la calculatoare diferite (functie de marimea a sistemului de automatizare), sunt urmatoarele trei varietati:
• Serverele caracteristicilor (aspectelor) - contin baza de date a tuturor caracteristicilor posibile ale obiectului, incluzand semnificatiile curente a valorilor masurabile;
• Serverele de legatura - asigura accesul la datele regulatoarelor in timp real;
• Serverele anexelor - contin si asigura utilizarea pachetelor de program suplimentare aplicate (de exemplu, conducerea succesiva a procesului periodic, optimizarea functionarii aparaturii).
Pentru toate statiile si serverele enumerate se recomanda urmatoarele caracteristici tehnice ale calculatorului:
-procesor Pentium 4, frecventa de la 2 GHtz;
-memorie: RAM de la 2 Gb, HDD de la 18 Gb;
-SO - WINDOWS XP.
Configuratia grupului se face diferit, functie de marimea sistemului de automatizare sau a puterii necesare a grupului.
Pentru sistemele de automatizare mici, se recomanda un grup cu o singura statie de lucru, pe care este pozitionat SW-ul a tuturor aplicatiilor de la servere si clienti. Acest grup suporta pana la trei regulatoare, numarul de semnale intrare/iesire, la fiecare regulator sunt pana in 1000, numarul maxim de noduri la reteaua industriala -4, rezervarea nu este inclusa in aceasta configuratie.
Pentru sistemele de automatizare medii, se recomanda, un grup, de pana la cinci statii de lucru ale operatorului cu posibilitatea de a fi inlocuita, una din ele, cu statia inginerului, serverul caracteristicilor si serverul de legatura pot fi inlocuite, e posibil de utilizat serverul aplicatiilor. Acest grup suporta pana la cinci regulatoare, numarul de semnale intrare/iesire, la fiecare regulator sunt pana in 3000, numarul maxim de noduri la reteaua industriala -11, rezervarea este posibila, in aceasta configuratie.
Pentru sistemele de automatizare mari, se recomanda, un grup, de pana la douazeci de statii de lucru ale operatorului, pana la cincisprezece clienti (statii) cu acces prin intermediul internetului, pana la zece statii de inginer, un server de caracteristici si pana la patru servere de legatura, pana la noua servere ale aplicatiilor. Acest grup suporta pana la douasprezece controllere la un server de legatura, numarul de semnale intrare/iesire, la fiecare controller sunt pana in 3000, numarul maxim de noduri la reteaua industriala -50, numarul maxim de noduri la reteaua informationala -100 rezervarea in aceasta configuratie a retelei este posibila pentru retea, servere si aplicatii, iar pentru serverul caracteristicilor e posibil varianta de rezervare 2 din 3. Pentru aceasta configuratie este sistemul de operare al server-ului Windows 2003 Server.
Dinamica de lucru a grupului
Timpul de incarcare si de trecere in regim de lucru a server-ului de caracteristici: 3-5 min.
Ciclul interogarilor de la 100 ms pana la o ora (in lipsa mentionarii 500 msec).
Timpul de citire/inregistrare a variabililor : -1msec.
Timpul de improspatare a cadrelor ecranului statiei de lucru : -1sec.
Timpul de reactionare a controller-ului la semnalul de avarie, la un ciclu de 10 msec, cuprinde nu mai mult de 100 msec.
Timpul de reactionare la comanda operatorului: 1-2 sec (la fel si pentru confirmarea indeplinirii/executarii 2 – 3 sec).
Timpul de reconectare a retelei industriale de la magistrala de baza la cea de rezerva, daca prima este defecta, nu dureaza mai mult de o sec.
Timpul de reconectare a procesorului central al controller-ului de la cel de baza la cel de rezerva, daca primul este defect, este intre valorile 5-10 msec.
Inregistrarea datelor in rapoarte (protocoale) se mentine la o frecventa de 1 sec, la punerea marcajelor de timp cu permitere de 1msec. Dupa intreruperea alimentarii nu este nevoie de restartarea controller-ului, deoarece bateria lui interna asigura functionarea programei in controller pana la sase luni..
Sincronizarea dupa timp a tuturor surselor grupului, care prelucreaza datele in regim de timp real, are loc prin intermediul sursei externe OP8 sau a ceasurilor interne ale grupului. Afisarea marcajului de timp se efectueaza la un interval de 1 msec cu o precizie de 0.4msec.
Siguranta de functionare a grupului
Diagnosticarea functionarii controller-ului, a componentilor lui separati, blocurilor de intrare/iesire este efectuata in conditiile normale de testare. Fiecare bloc de intrare/iesire are pe panoul sau semnalizatorii de autodiagnosticare si, pe langa asta, transmite prin retele semnalele de diagnosticare la operator. Blocurile de iesire au o schema de garda pentru diagnosticarea comunicatiilor si in cazul pierderii legaturii, determina iesirile in valorile/datele definite din timp.
Toate retelele de teren/camp, controllerele, blocurile de intrare/iesire, serverele, statiile de lucru pot fi rezervate.
In controller, pot fi dublate, in regim de rezervare urgenta, procesorul central, memoria, modulele de legatura si alimentatoarele.
Conditiile mediului inconjurator
Temperatura mediului inconjurator, pentru controllere, este de 5-40 °Ñ si pentru blocurile de intrare/iesire 5-55°Ñ.
Umeditatea mediului inconjurator fara condensat 5-95%.
Vibratia la dulapurile controller-urilor 0.0375mm la 10-50GHtz, 0.5 g la 50-150 GHtz.
Lovitura 15g cu o durata de 11 sec.
Protectia de la gazele agresive: coroziunea pieselor din cupru la diferite utilaje tehnice ale grupului nu trebuie sa depaseasca 300 sau 1000 de angstromi, in timp de 28 zle.
Protectia de la praf si umeditate: la controller standardul este IP20; la dulapuri, in care sunt bagati controllerii, - IP54.
Descarcarea elecrostatica este de contact- 4KV, de aer -8KV.
Perturbatii radio: 10 V la 1 m.
Perturbatii magnetice: 30 A la 1 m
Nu este nevoie de ventilatie fortata in dulapurile controllerelor.
Software-ul grupului
Sursele de program pentru proiectare se impart in:
• Standarde (formeaza configuratia sistemului de proiectat, realizeaza in sistem software-ul si il testeaza).
• Speciale (le ofera ocazia, conceptorilor, sa dezvolte si sa modernizeze sistemul cu ajutorul limbajului nivelului superior).
Sursele de program, pentru proiectare, standard au urmatorii componenti:
• Limbajele tehnologice de programare a controllerelor dupa standardul IEC 61131.3. Se intrebuinteaza toata memoria limbajelor: Function Block Diagram (FBD), Ladder Diagram (LD), Structure Text (ST), Instruction List (IL), Sequential Flow Chart (SFC). Se aplica bibliotecile modulelor de comanda, mijloacele de testare a programelor elaborate si modelarea modului lor de lucru;
• Redactorul Control Builder, pentru elaborarea software-ului aplicabil;
• Configuratorul cadrelor grafice de pe display Graphic Builder, facut in baza de, Visual Basic, conceput pentru crearea videogramelor grafice si scrierea expresiilor logice. La el sunt anexate bibliotecile elementelor grafice si a primitivelor.
Mijloacele speciale de proiectare pentru creatori sunt constituite dintr-un set programe, concepute pentru dezvoltarea sistemului de caracteristici in server-ul caracteristicilor.
Sistemul de programare de baza a statiei de lucru suporta urmatoarele functii:
• Afisarea videogramelor grafice, cu suportul de componente ActiveX si posibilitatea includerii elementelor a producatorilor straini.
• Recunoasterea, afisarea, printarea si arhivarea mesajelor de avarie la nivelul controller-ului, mijloacelor de teren, programelor aplicate cu fixarea marcajului de timp. Trimiterea acestor mesaje pe email si in format de SMS pe adresele de pe Internet, la pagere, la telefoanele mobile. In baza de date se pastreaza pana la 30 000 mesaje;
• Afisarea, printarea si arhivarea trend-urilor si graficelor in coordonate H/U. In baza de date se pastreaza pana la 50 000 trend-uri;
• Crearea si trimiterea situatiilor in Excel;
• Afisarea grafica, pe ecranul monitorului, a schemei functionale a dirijarii succesive, realizata de grup in timpul de examinare (afisarea pasului curent al limbajului SFC si trecerea la fiecare pas nou);
• Asigurarea utilizarii a cateva monitoare la o statie de lucru;
• Operatii matematice cu oricare variabile prin intermediul limbajului Visual Basic;
• Protectie informatiei, care se realizeaza prin acordul diferitelor drepturi pentru fiecare utilizator (exemple: citirea, dirijarea, configurarea). Autentificarea utilizatorului se face in baza parolei (personala), iar in anumite cazuri sa fie confirmata cu semnatura lui electronica. Administratorul are posibilitatea sa urmareasca, cine din utilizatori se afla in retea si ce actiuni efectueaza;
• Sincronizarea tuturor mijloacelor grupului de prelucrare a datelor in timp real.
Grupul poate fi dotat cu seturi de programe cu nivel avansat de comanda:
• Batch Management - pachetul de gestiune succesiva in grup a proceselor (elaborarea graficelor de lucru a productiei de ciclu si in serie, a retelelor, formarea si realizarea functiilor de control si de dirijare a procesului periodic de productie;
• Asset Optimisation – pachetul de afisare a starii si diagnosticarea utilajului, mijloacelor de automatizare (incluzand si mijloacele grupului System 800õÀ), calibrarea dispozitivelor de masurare si control, arhivarea datelor de intretinere tehnica si a reparatiilor curente a utilajelor. Pachetul include programele de prognozare a situatiilor de avarie si prognozare a defectiunilor potentiale ale utilajelor.
Pe langa acestea, pentru diferite domenii industriale, grupul are pachete de program pentru expansiune. In cazul energeticii, se propun urmatoarele pachete:
• Corectia consumului de lichid si gaze dupa presiune si temperatura;
• Dirijarea mecanismelor de executie, a vanelor de reglare si a armaturii de inchidere de diferite tipuri;
• Dirijarea regimului de apa a grupului hidroenergetic (dirijarea nivelului de apa, modelarea matematica si calculul sarcinii optime a statiei);
• Integrarea dispozitivelor cu microprocesor a protectiei cu releu si dirijarea utilajelor electrotehnice.
Particularitati separate ale grupului
Trebuie de evidentiat urmatoarele particularitati ale grupului analizat:
• O ideologie, rationala si de perspectiva, a constructiei grupului in baza de – baza de date unica pentru toate nivelele de planificare si dirijare a productiei;
• Studiul detaliat al nivelului superior al grupului si a legaturilor cu mediul exterior;
• Intrebuintarea, pe scara larga, transparentei surselor tehnice si de program, ce se bazeaza, atat pe includerea in grup aproximativ a tuturor interfetelor raspandite - standard si de tip, cat si pe posibilitatea de a utiliza, in grup, practic toate retelele, de baza, industriale standard si de teren;
• Detalierea structurii grupului pentru sistemle de automatizare mari, mici si medii;
• Un diapazon mare de variante a retelelor industriale, controllerelor si blocurilor de intrare/iesire, care le asigura proiectantilor posibilitatea alegerii setului de mijloace necesare, astfel incat, sa corespunda cel mai bine cerintelor puse;
• Studiul amanuntit a sarcinilor de proiectare a software-ului aplicat.
|
 |
|
