Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Приведена общая информация о состоянии современных систем управления и методики их создания. Изучен рынок современных программных продуктов и различных версий SCADA –систем. Представлены основные возможности работы SCADA-систем, а также задачи которые данные систему решают на различных предприятиях. Рассмотрены вопросы разработки SCADA-системы в TRACE MODE 6.09 предназначенной для дистанционного управления планетарным смесителем, с возможностью отображения основных электрических параметров на мониторе компьютера. Описан способ подключения оборудования управляемого с помощью SCADA-системы через персональный компьютер.

Ключевые слова:
SCADA-система, планетарный смеситель, частотный преобразователь, выходные частоты, преобразование сигнала, сухие строительные смеси
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Создание современных систем управления базируется на разработке и применении адаптивных интеллектуальных систем, функционирование которых невозможно без использования развитой вычислительной сети, включающей персональные компьютеры (ПК), микроконтроллеры и широкий набор модулей ввода/вывода. Усложнение технологических процессов и производств ставит задачи создания распределенных иерархических систем (АСУТП) и их сквозного программирования, что объясняет появление новых компьютерных технологий для интегрированных систем, объединяющих все уровни производства. В качестве примера может быть названа SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition), предназначенная для проектирования и эксплуатации распределенных автоматизированных систем управления. SCADA-система предназначена для диспетчерского управления и сбора данных. Везде, где в режиме реального времени требуется осуществлять оперативное управление каким-либо процессом, SCADA-система является наиболее простым и доступным решением.[1] Однако в последних версиях её предназначение значительно расширилось. В частности, отечественная фирма-изготовитель AdAstra Research Group, LTD[2] выпустила 6-ю версию SCADA–системы TRACE MODE (ТРЕЙС МОУД), которая имеет мощные средства для создания распределенных иерархических АСУТП, включающих в себя до трех уровней иерархии: уровень контроллеров – нижний уровень; уровень операторских станций – верхний уровень; административный уровень. На рынке программных продуктов существует много версий SCADA-систем в основном зарубежных производителей, например Genesis фирмы Iconics, FactoryLink фирмы UnitedStatesDATDCo. (США), WinCC фирмы Siemens (Германия) и др.

SCADA-системы решают следующие задачи:

  • Обмен данными с «устройствами связи с объектом» (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода-вывода) в реальном времени через драйверы.
  • Обработка информации в реальном времени.
  • Логическое управление.
  • Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
  • Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
  • Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
  • Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
  • Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
  • Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т.д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

Все современные SCADA-системы позволяют создавать графический интерфейс, что облегчает диалог оператора с машиной. Среди SCADA–систем распространена векторная графика, что позволяет создавать отдельные графические объекты, производить различные операции над ними, обеспечивать динамичность изображения за счет масштабирования, перемещения, вращения, изменения цвета объектов, образующих изображение.

Modbus – открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP(Modbus TCP).

TRACE MODE содержит библиотеку бесплатных драйверов к более чем 2400 промышленным контроллерам (ПЛК), платам ввода-вывода и счетчикам электроэнергии и ресурсов. Эти драйверы доступны также и в бесплатной, базовой версии TRACE MODE. В TRACE MODE поддерживаются следующие стандартные протоколы:

Для вывода данных на экран, управления системой оператором необходимы объекты, такие как текст, стрелочный прибор, ползунок, кнопка, выключатель, тренд и так далее.

Для управления электродвигателем смесителя [3] была разработана автоматизированная система, предусматривающая возможность удаленного управления и мониторинга работы смесителя. Структура этой системы представлена на рис. 1.

 

Описание: Безымянный

Рис. 1.Структура системы управления электроприводом смесителя

 

 

Управление ПЧ можно осуществить с помощью промышленного протокола Modbus RTU и персонального компьютера.

Содержание доступных адресов показано ниже рис. 2.

 

Рис. 2. Содержание доступных адресов ПЧ

 

 

После того как осуществляется сброс всех настроек ПЧ на заводские, необходимо с помощью контрольной панели настроить  ПЧ типа VFD-E на работу с протоколом Modbus RTU.

Необходимо задать настройки следующих параметровпредставленных в табл. 1 [4].

 

Таблица 1

Настройки частотного преобразователя

Номер параметра

Установить значение

Описание

02.00

3

Первый источник задания выходной частоты. Значение 3 устанавливает задание частоты от интерфейса RS-485

02.01

3

Первый источник команд управления приводом. Значение 3 и 4 устанавливают управление от RS-485. При установке параметра равным 4 кнопка STOP на преобразователе перестает быть активной

02.10

0

Ноль – значение по умолчанию. В этом случае частотой управляет только первый сигнал, то есть RS-485

09.00

01

Коммуникационный адрес ПЧ. Должен быть уникальным на сети. Аналогичные настройки в MasterLink (в SCADA)

09.01

1

Скорость передачи данных. 1 – скорость 9600 бит/с.

Аналогичные настройки в MasterLink (в SCADA)

09.04

6

Устанавливает настройки протокола. Установка 6 – Modbus RTU, 8 бит данных, без контроля четности, 1 стоп-бит. Аналогичные настройки в MasterLink (в SCADA)

 

 

При создании проекта в Trace Mode создаются многочисленные каналы и аргументы. Весь обмен данными происходит через каналы. Связь между определенными значениями каналов, аргументами программы, экрана, осуществляется с помощью механизма, который называется привязкой. При создании программы или экрана необходимо создать аргументы.

Создание аргумента в Trace Mode, который отвечает за запуск двигателя представлено на рис. 3.

 

 

Рис. 3. Создание аргумента в Modbus RTU на запись

 

 

Для вывода данных на экран, управления системой оператором необходимы объекты, такие как текст, стрелочный прибор, ползунок, кнопка, выключатель, тренд и так далее. Создание кнопки пуск на экране оператора, которая отвечает за запуск представлено на рис. 4.

Управление смесителем осуществляется с персонального компьютера с использованием программного обеспечения SCADA TRACE MODE 6.09 фирмы ADASTRA. Для организации передачи и получения данных по средствам протокола связи Modbus-RTU используется преобразователь интерфейсов ICPDASI-7520. Он позволяет выполнять преобразование сигналов RS232 в сигналы RS485  и наоборот. На рис. 5 представлен рабочий экран оператора по управлению смесителем.

 

Рис. 4. Создание кнопки пуск на экране оператора

 

 

Рис. 5. Рабочий экран SCADA-системы

 

 

Описание функциональных возможностей SCADA-системы для управления смесителем:

Таблица с параметрами 1–8 на экране оператора, позволяет отслеживать численные значения: заданной частоты, фактической частоты, выходного тока, напряжение на шине DC, выходного напряжения, температуры IGBT-модуля, мощность и момент. Параметры 9–13 позволяют задавать требуемые значения для: частоты, максимальной частоты и напряжения, времени разгона и торможения. 14 – Блок  управления вывода значения на экран позволяет изменять значение, отображаемое на экране частотника. 15 – блок управления законом управления частотником позволяет выбрать требуемый закон управления частотником. 16 – Блок управления разгоном и торможением позволяет выбрать вид разгона и торможения. 17 – Блок управления пуск, реверс и торможение обеспечивает пуск, реверс и торможение электродвигателя. Приборы 18–19 наглядно отображают значение частоты и температуры IGBT-модуля. На графиках 20–21 видно изменения тока и напряжения во времени.

С помощью  панели оператора можно отследить основные  параметры смесителя, а так же осуществить пуск, реверс и остановку электродвигателя.

Используя SCADAсистему были проведены эксперименты с целью определения потребляемой мощности двигателем смесителя в. Управление двигателем осуществлялось непосредственно с компьютера через графический интерфейс рис. 6.

 

Рис. 6. Данные экспериментов на рабочем экране SCADA-системы

 

 

Были получены значения по которым построены графики:

– зависимости мощности от частоты при постоянном коэффициенте заполнения принятым за 60 %, рис. 7.

– зависимость мощности от коэффициента заполнения при постоянной частоте принятой 6ГЦ, рис. 8.

 

Рис. 7. Зависимости мощности от частоты при постоянном коэффициенте заполнения принятым за 60 %

 

Рис. 8. Зависимость мощности от коэффициента заполнения при постоянной частоте принятой 6ГЦ

 

 

В процессе создания SCADA-системы была изучена среда разработки Trace Mode 6.09. C её помощью выполнен опрос необходимых параметров смесителя через преобразователь частоты VFD-E, а также выполнены его настройки на необходимые оптимальные значения. В программе TraceMode создано место («экран») диспетчера управления смесителем планетарного типа.

Список литературы

1. Жидков В.А. Сравнительный анализ SCADA-систем, применяемых в диспетчерских службах Белгородской энергосистемы // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2012. №1. С. 185-189.

2. Электронныйресурс:http://www.adastra.ru/

3. Патент № RU 143424, B01F7/14, Планетарный смеситель / Анциферов С.И., Богданов В.С., Семернин А.Н., дата публ. 20.07.2014.

4. Руководство пользователя TraceMode. Версия 5.0. М.: AdAstra Research Group, Ltd. 2000. 814 c.


Войти или Создать
* Забыли пароль?