Назначение системы

.Повышение надежности Компрессоров и процессов:

·         предотвращение остановов процесса;

·         предотвращение помпажа и его последствий;

·         минимизация технологических возмущений;

·         упрощение пуска и останова компрессора.

.Повышение экономической эффективности Компрессоров и Процессов:

·      более высокая точность регулирования;

·      более эффективное распределение нагрузки между параллельно и последовательно работающими компрессорами;

·      сокращение рециркуляции или выброса в атмосферу.

·      повышения эффективности, надежности и экономичности работы КС.

 Структура системы и реализуемые функции

Система управления и противопомпажного регулирования поколения Series4  является специализированной иерархически распределенной управляющей системой, предназначенной для автоматизации КЦ и КС магистральных газопроводов и входящих в них ГПА. Система выполнена в трех уровнях:

ü  агрегатном;

ü  цеховом;

ü  станционном.

 

Агрегатный уровень

Агрегатный уровень управления для ГПА-Ц-16 включает в себя:

o  Контроллер GTCC – программно-аппаратный модуль регулирования ГПА, в состав которого входят программно-функциональные модули распределения нагрузки (PC), управления расходом топлива (GT), антипомпажного регулирования нагнетателя (AS);

o  датчики;

o  нормирующие преобразователи;

o  блок сопряжения со штатной САУ;

o  исполнительные механизмы – антипомпажный клапан MOKVELD, топливный регулирующий клапан.

 

Агрегатный уровень управления обеспечивает:

• Регулирование технологического  параметра - давления на выходе (степени сжатия) нагнетателя;
• Автоматическое предельное регулирование максимально допустимого давления, максимальной температуры продуктов сгорания, максимальных и минимальных допустимых оборотов.
• Противопомпажное регулирование нагнетателя на всех режимах работы  агрегата.
• Задание режима работы ГПА в соответствии с выходными сигналами от мастер-контроллера цеха (работа под управлением «мастера» цеха) либо по команде оператора.
• Участие в автоматическом пуске и останове ГПА;
• Автоматический ввод ГПА в «Магистраль» и вывод из нее на «Кольцо».
• Сохранение работоспособности  системы при  отказах датчиков  (стратегия "выживания") и горячее резервирование.
• Защита системы от ошибок оператора:

• при ручном управлении антипомпажным клапаном, в случае возникновения предпомпажной ситуации, управление клапаном переключается в автоматический режим и выводит агрегат  из аварийной ситуации;
• при ручном управлении топливным клапаном в случае нарушения одного из контролируемых максимальных ограничений, регулятор скорости переходит в автоматический режим и реализует режим ограничивающего регулирования.

 

          Цеховой уровень

Цеховой уровень управления включает в себя:

o   дублированный программно-аппаратный модуль регулирования параметров компрессорного цеха (мастер-контроллер А и мастер-контроллер В)

o  станция оператора КЦ (стол оператора);

o  датчики цехового уровня (Ps цеха, Pd цеха).

 

Цеховой уровень управления обеспечивает:

• Регулирование технологического  параметра - давления на выходе (степени сжатия) цеха.
• Распределение нагрузки между нагнетателями таким образом, что рабочие точки каждого нагнетателя приходят на  собственные линии настройки противопомпажных регуляторов одновременно в зависимости от местной или дистанционной уставки (задания) мастеру
• Автоматическое предельное регулирование максимально допустимого давления на выходе (степени сжатия) цеха.
• Противопомпажное регулирование нагнетателей (POC-алгоритм).
• Связь с системой верхнего уровня (станционный уровень).

 

 Станционный уровень

Станционный уровень управления включает в себя:

• дублированный программно-функциональный модуль регулирования КС в целом ( в составе программного обеспечения дублированного программно-аппаратного модуля (мастера) КЦ6)
• Станцию диспетчера КС (диспетчерский зал КС).

 

Станционный уровень управления обеспечивает:

·       поддержание заданного значения регулируемого параметра КС;

·       формирование структуры системы с гидравлическими связями внутри КС, если в зависимости от режима работы КС эти связи могут иметь различную конфигурацию;

·       распределение в заданном соотношении нагрузки между цехами КС.

            Система выполняет только  функции регулирования. Реализация  функций блокировок и защит, переключений кранов цеховой и агрегатной обвязки полностью сохраняется за штатными системами автоматики.

Управление технологическим режимом работы цеха и агрегатов, контроль, регистрация и протоколирование осуществляется с помощью  персонального компьютера.

 

СОСТАВ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ САР SERIES4

 

Система САР SERIES4 компрессорного цеха состоит из следующих основных аппаратных компонентов:

- Прикладных функциональных модулей AFM

- Шасси

- Устройств связи с объектом FTA

- Модулей питания PSM

- Коммуникационно-интерфейсных модулей (LSAM, DBAM)

- Блока сопряжения со штатной САУ

- Барьеры искробезопасности (STAHL)

- Преобразователи сигналов

- Блока индикации разрыва электропитания

- Станцию оператора КЦ (SHOIS)

 

Схема, иллюстрирующая архитектуру аппаратной части Системы приведена на рис.2.1 (С целью упрощения на схеме показаны не все принципиально возможные связи или соединения по входно-выходным сигналам с модулями главных процессоров MPM и модулями ввода-вывода IOM, входящими в отказоустойчивые комплекты).

 

Прикладные функциональные модули AFM (Aplication Function Module)

 

Модуль AFM является автономным устройством, пригодным для выполнения одной или большего числа функций управления турбинной установкой. В составе AFM предусмотрены все аппаратные средства и программное обеспечение, необходимое для реализации функций управления различными машинами.

Для построения AFM применяются различные сочетания аппаратных модулей следующих типов:

- модуль ввода-вывода IOM (Input/Output Modul)

- модуль расширения входов-выходов EIOM (Extantional IOM)

- Дочерние платы ввода-вывода DC (Daugter Card)

- Модуль главного процессора MPM (Main Processor Module)

 

 

Функции, реализуемые каждым AFM, определяются пакетом прикладных программ, который представляет собой программный модуль, загружаемый в аппаратную часть AFM и исполняемый ею. Каждый такой пакет прикладных программ служит для осуществления одной или нескольких функций регулирования.

 

№ приложения в конфигураторе	Обозначение	Наименование
0	FTOS ( Fault Tolerant Operating System)	Отказоустойчивая операционная система
1	GT (Gas Turbin)	Топливный регулятор
2	AS (Antisurge)	Антипомпажный регулятор
3	PC (Perfomence)	Регулятор распределения нагрузки

 

 1.1 Модуль ввода-вывода IOM

Модуль ввода-вывода IOM является главным аппаратным средством –платформой AFM, куда обычно загружается и где исполняется его прикладное программное обеспечение. В большинстве применений контуры регулирования полностью реализуются средствами IOM. Кроме того IOM производит предобработку входных сигналов и постобработку выходных сигналов и обменивается информацией с внешними устройствами операторского интерфейса.

Возможности модуля IOM по вводу-выводу аналоговых и дискретных сигналов реализуются посредством дочерних плат ввода-вывода. На IOM может быть установлено до двух дочерних плат, которые и определяют количество и виды входно-выходных каналов, которыми располагает данный IOM. Если входно-выходных каналов, обеспечиваемых установленными дочерними платами, недостаточно для выполнения поставленной задачи управления, то применяются дополнительные специальные модули - модули наращивания входов-выходов EIOM. Модуль IOM обменивается информацией с модулями EIOM по коммуникационным каналам, называемым в совокупности шиной ввода-вывода. В зависимости от инсталлированной версии операционной системы один IOM может работать с 1 - 8 платами EIOM. Модуль EIOM в нашем проекте САР Series4 отсутствует.

            Архитектура модуля IOM в базовом варианте иллюстрируется схемой, приведенной на Рис. 1.

Рис.1 Функциональная блок схема IOM

 

где:

MPM - модуль главного процессора;

ROM – постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);

RAM - оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), 128кб;

NVRAM – неразрушаемое (энергонезависимое) оперативное запоминающее устройство (ЭНОЗУ) емкостью 1 Мб;

OIM - модуль операторского интерфейса (данный модуль в нашем проекте САР Series4 отсутствует);

MPU - главное процессорное устройство (32 разрядный транспьютер T805A фирмы Inmos);

A/D - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

D\A - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);

FTA - устройство связи с объектом;

IOP - процессор ввода-вывода (32 разрядный процессор МС68332 Motorolla)

Порт А и порт В - обеспечивают цифровую последовательную связь по интерфейсу RS422/485 (позволяет соединить устройства на расстоянии 500м со скоростью передачи данных 38400 Кбод. Порты А и В имеют гальваническую развязку.  

Средства связи с членами группы - реализуются в вариантах с резервированием (такое резервирование в нашем проекте САР Series4 не реализовано);

В MPU выполняется:

1. системная часть функций модуля IOM (функции FTOS):

- Самодиагностику AFM (выявление неисправностей программного и технического обеспечения),

- Обеспечение резервирования на уровне модуля,

- Обеспечение работы звеньев межмодульной связи (между одинаковыми модулями в схеме резервирования, с модулем операторского интерфейса OIM, с модулем главного процессора MPM),

- Обеспечение работы средств последовательной связи

(по протоколам Modbus, CPI и OIS),

 

2. Обработка функций прикладных программных модулей

 

В IOP реализуются функции предобработки входных сигналов и постобработки выходных сигналов, функции обмена данными с периферийными устройствами.

 

 

На рис. 2  представлен модуль IOM без дочерних плат

Рис.2 Внешний вид модуля IOM

 

 

 

 Дочерние платы ввода-вывода

С модулями IOM и EIOM используются различные дочерние платы.

Термины "Пониженная плотность" и "Повышенная плотность" относятся к количеству и конструктивному решению схем входных-выходных каналов, расположенных на плате. Термины "Простая плата" и "Отказоустойчивая плата" относятся к наличию или отсутствию в составе платы переключающих реле отказоустойчивости (резервирования).

 

Существует четыре вида дочерних плат:

 

1.2.1 Дочерняя плата ввода-вывода DC-100

 

 Плата DC-100 - платы пониженной плотности, без резервирования (простая плата).

Она используется, в основном, с нерезервированным шасси модификации А (разработанной для Газпрома). При установке ее в шасси модификации В становится недоступным аналоговый канал № 12.

 На плате DC-100 имеются следующие средства ввода-вывода:

- Aналоговые входы: 14

- Дискретные входы: 5

- Aналоговые выходы: 4

 

Установка перемычек

 

Местоположение всех механических перемычек на платах различных модификаций (до модификации O включительно) показано на

рисунке, приведенном ниже. Значком ▼ указывается вывод № 1; синим цветом показаны установленные по умолчанию положения перемычек платы.

Перемычка JP25 служит для конфигурирования “реакции” аналоговых выходов на случай, если в связи с “катастрофическим” аппаратным или программным отказом произойдет перезапуск микропроцессора регулятора.

Если перемычка установлена в положение “Clear At Reset” (“Сбросить при перезапуске”), то в случае перезапуска соответствующие аналоговые выходные сигналы будут линейно сбрасываться от текущего значения до нуля.

Если перемычка установлена в положение “Hold Last Value” (“Сохранить последнее значение”), то в случае перезапуска соответствующие аналоговые выходные сигналы останутся неизменными.

 

По умолчанию плата поставляется с перемычкой JP25 установленной в положение “Clear At Reset” (в положение, при котором замкнуты выводы 1- 2). Положение “Hold Last Value” (положение, при котором замкнуты выводы 2 - 3) обычно не используется.

Дочерняя плата ввода-вывода DC-101

 

Плата DC-101 семейства Series 4 представляет собой дочернюю плату общего назначения, реализующую функцию ввода-вывода сигналов. Она используется в системах управления, в которых не предусматривается резервирование аппаратных средств. На плате имеются схемы:

            - частотные входы (FI) – 6

- дискретные входы (DI) – 9

- дискретные выходы (DO) - 8.

 

Существует два варианта платы DC-101, отличающиеся сочетаниями каналов

ввода-вывода. В нашем варианте проекта используется DC-101-2

Дискретные выходы (DO) имеют релейную развязку и при помощи перемычек могут

конфигурироваться либо на вариант с нормально разомкнутыми (NO), либо на вариант

с нормально замкнутыми (NC) контактами. По каждому каналу должна быть установлена

перемычка, определяющая тип контакта, и должно быть присвоено соответствующее

значение программному параметру sys_dgo_norm_closed. По умолчанию

дискретный выход конфигурируется перемычкой как реле NO-типа, а соответствующему

программному параметру присваивается значение “Closed” (“Замкнуто”). Перемычка

может быть установлена также в NC-положение, при этом соответствующему программному параметру должно быть присвоено значения “Open” (“Разомкнуто”).

 

1.2.3. Дочерняя плата ввода-вывода DC200

 

Плата DC-200 семейства Series 4 представляет собой дочернюю плату общего

назначения, реализующую функцию ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов.

Плата используется в системах управления, предусматривающих резервирование

аппаратных средств. Она реализует:

- 8 аналоговых входов (AI)

- 6 дискретных входов (DI)

- 2 аналоговых выхода (AO)

 

- 4 дискретных выхода (DO)

Рис.4 Внешний вид DC-200

 

1.2.4. Дочерняя плата ввода-вывода DC201

 

Дочерняя плата ввода-вывода Series 4 DC-201 представляет собой плату общего назначения, применяемую в системах с резервированным аппаратным обеспечением. Плата обеспечивает отказоустойчивость по выходам и оснащена схемами защиты, которые выполняют функцию обнаружения отказов устройств-приемников выходных сигналов платы (аналоговых и дискретных), а также латентных отказов (латентные отказы – это отказы резервирующих устройств, которые проявляются только тогда, когда резервное устройство становится активным).

Существуют 4 модификации платы DC-201, отличающихся сочетаниями каналов (Ch)

ввода-вывода. Под сигналы разных видов в разных модификациях платы выделены разные номера каналов.

В нашем варианте проекта используется DC-201-1, в которой реализовано:

            AI – 6

            DI – 6

            FI – 3

            AO- 2

            DO- 3

 

 

1.3. Модуль главного процессора MPM

 

Модуль главного процессора MPM является еще одним базовым аппаратным средством, на котором может исполняться прикладное программное обеспечение AFM.

MPM обычно используются в AFM двух типов:

- в AFM, которым не требуются входно-выходные сигналы и, следовательно, их обработка

(например, AFM, применяемые в качестве шлюзовых устройств в

коммуникационных подсистемах).

- в AFM типа модуля управления межмашинной связью МСС, которые координируют управляющие действия и обмен информации между подчиненными AFM, построенными на базе модулей IOM и выполняющими функции управления разными машинами (функции машинного управления).

Обычно MPM "отвечает" за большое количество функций информационного обмена и имеет следующие коммуникационные порты:

- два порта звеньев межмодульной связи для обмена информацией с модулями операторского интерфейса OIM,

- два порта звеньев межмодульной связи для обмена информацией с другими MPM, применяемыми в качестве резервных по отношению к данному MPM;

- порты звеньев межмодульной связи для прямого информационного обмена по принципу "точка - точка" с модулями ввода-вывода IOM (максимум восемью) - этот

вариант характеризуется очень высокой скоростью передачи данных;

- резервированная шина связи между AFM (IACB) для обмена информацией с другими AFM семейства Series 4;

- пара резервирующих друг друга портов последовательной связи для обмена информацией с хост-компьютерами, распределенными системами управления (DCS) или

другими интеллектуальными устройствами.

 

 

Архитектура модуля MPM в базовом варианте показана на Рис. 5.

Внешний вид модуля МРМ представлен на  Рис. 5

В модуль MPM отказоустойчивая операционная система FTOS которая выполняет следующие функции:

- Самодиагностику AFM (выявление неисправностей программного и технического обеспечения),

- Обеспечение резервирования на уровне модуля,

- Обеспечение работы звеньев межмодульной связи (между одинаковыми модулями в схеме резервирования, с модулем операторского интерфейса OIM, с модулем

ввода-вывода IOM),

- Обеспечение работы средств последовательной связи (по протоколам Modbus, CPI, IMCB и OIS),

- Обеспечение связи через шину межмодульной связи IACB (связь между двумя модулями главного процессора MPM).

 

 

2. Устройство связи с объектом FTA

 

Устройство связи с объектом FTA служат для подключения линий аналоговых, дискретных входных-выходных сигналов и частотных входных сигналов к модулям IOM (EIOM).

 

2.1 Устройство связи с объектом FTA-11

 

Типы каналов: Ненормируемые, аналоговые и дискретные входные и выходные

Число каналов: 12

Предохранители: В цепях питания модулей - 6.0 A.

Устройство связи с объектом FTA-11 может применяться для подключения полевых проводов всех технологических входных и выходных сигналов, не требующих нормирования. К этой категории относятся большая часть низковольтных дискретных входных и выходных сигналов, а также большую часть аналоговых входных и выходных

низковольтных и токовых сигналов.

 

 

Соединения

На FTA имеется четыре клеммных блока, которым подключаться полевые провода, и один клеммник питания для подключения проводов питания. Соединение FTA с шасси Series 4 осуществляется при помощи разъема DB25 (25-штырькового D-образного) и кабеля в котором количество проводов равно количеству выводов разъема.

Схема питания

Резервирующие друг друга блоки питания 24 В пост. тока, которые могут использоваться для запитывания полевых устройств, подсоединяются к соответствующим клеммам клеммника питания. Соответствующие два входа питания оснащены плавкими предохранителями (6.0 A) и имеют диодную гальваническую развязку. Требования относительно токопотребления определяются запитываемыми от данного FTA полевыми устройствами.

Входные и выходные схемы

По каждому входному и выходному каналу на FTA предусмотрено пять винтовых клемм:

n Signal + (“+” сигнала)

n Signal – (“-” сигнала)

n Shield (Экран)

n 24 VDC + (+ 24 В пост. тока)

n 24 VDC – (- 24 В пост. тока)

Клеммы “Signal +” и “Signal –” напрямую выведены на разъем DB25. Когда они

используются для подключения токового аналогового входного сигнала, в схему между

этими клеммами может быть включен 250-омный нагрузочный резистор. Делается

это путем установки соответствующей перемычки. (См. упрощенную схему FTA на

следующей странице.) Если необходимо обеспечить функцию грозозащиты канала, то вместо этой перемычки устанавливается специальный предохранитель (1/16А).

Клемма “Shield” при помощи соответствующих перемычек может быть соединена либо с

“землей” шасси системы Series 4, либо с шиной “24 VDC-” (общий провод 24В пост.

тока). Если требуется, то оба указанных соединения могут быть разорваны, и данная

клемма может быть соединена с внешним заземлением экранов. Делается это путем

удаления обеих перемычек и подсоединения внешней “земли” к клемме 1 или 2 клеммного блока J5.

 

Клеммы “24 VDC +” и “24 VDC –” подсоединяются к оснащенной предохранителями цепям питания 24 В пост. тока.

Рис 6. Упрощенная схема FTA-11

Перемычки

Перемычки JP1 и JP2 служат для организации заземления клемм Shield (“Экран”). Номера

перемычек, предназначенных для включения в схему каждого канала 250-омного, резистора и номера перемычек, предназначенных для подключения клеммы “Signal –” (общий провод сигналов) каждого канала к шине “-24 В пост. тока”.

 

Коммуникации

(В данном конспекте нет информации по IMCB и IACB шинам)

Типовая система Series 4 состоит из совокупности функционально-прикладных модулей AFM, которые в тесной кооперации выполняют функции управления несколькими турбомашинными агрегатами. Для того, чтобы такое "кооперативное" управление было возможно, каждый AFM должен обмениваться информацией со всеми другими модулями системы.

Аналогично, должны обмениваться информацией и отдельные модули, входящие в группы резервирования, когда речь идет о системах с двойным и тройным резервированием.

Наконец, AFM должны обмениваться информацией с внешними устройствами - такими, как модули операторского интерфейса OIM, распределенные системы управления (DCS) или другими системами верхнего уровня (хост-системами).

Для выполнения перечисленных требований по связи, в структуру AFM включены различные коммуникационные средства:

- Звенья межмодульной связи

- Порты последовательной связи

- Шина связи между AFM (IACB)

- Шина ввода-вывода

Каждый из перечисленных типов средств связи описывается

подробно в последующих разделах.

 

 Звенья межмодульной связи

 

Обмен информацией между различными аппаратными модулями Series 4 осуществляется при помощи трактов последовательной связи, именуемых звеньями межмодульной связи (Module Links), которые имеются на всех модулях главного процессора MPM и модулях ввода-вывода IOM, и используются, в основном, для:

- Обмена информацией между индивидуальными модулями, входящими в группы резервирования (в схемах, где отказоустойчивость обеспечивается путем

применения двух или трех идентичных устройств).

- Обмена технологической информацией между AFM на базе модулей ввода-вывода IOM, подсоединенных к общему модулю главного процессора MPM,

действующему в качестве контроллера межмашинной связи (МСС);

- Обмена управленческой информацией между местными и дистанционными модулями операторского интерфейса OIM и либо MPM, либо IOM.

Работая в полнодуплексном режиме, звенья межмодульной связи обеспечивают передачу данных со скоростью 10 Мбит в секунду. Все звенья межмодульной связи используют протокол информационного обмена Series 4 (S4).

 

Звенья связи между модулями MPM и IOM

 

Звено связи между модулем главного процессора MPM и модулем ввода-вывода IOM предназначено, главным образом, для передачи технологических данных от пакета прикладного программного обеспечения ASP, инсталлированного в одном модуле ввода-вывода IOM, пакету ASP, инсталлированному в другом модуле

ввода-вывода. К числу передаваемых таким образом технологических данных общего, коллективного пользования относятся входно-выходные переменные,

параметры базы данных, значения управляющих воздействий алгоритма развязки контуров автоматического регулирования и любая другая информация, которая

необходима не одному, а нескольким модулям ввода-вывода IOM.

 

 

Звенья связи с модулями OIM

 

Звенья связи модуля операторского интерфейса OIM используются для передачи конфигурационной информации и управляющих сигналов (например, сигналов запросов на переходы из одних режимов в другие) из модуля OIM в модуль главного процессора MPM и модуль ввода-вывода IOM. В наших проектах модуль IOM отсутствует.

 

Звенья связи между резервирующими модулями

 

Звенья связи между резервирующими модулями (Peer links) предназначены для обмена данными между модулями главного процессора MPM или между модулями

ввода-вывода IOM в группах, обеспечивающих отказоустойчивость при двойном или тройном резервировании. В состав передаваемой информации входят данные, связанные с обнаружением отказов и переключением на исправные устройства (в случае обнаружения неисправностей устройств, бывших основными).

 

Порты последовательной связи

При помощи портов последовательной связи система Series 4 может быть подключена к хост-компьютеру, распределенной системе управления (DCS) или другим устройствам, не входящим в семейство Series 4. Кроме того, последовательная связь может использоваться между двумя модулями главного процессора MPM, входящими в состав одной и той же системы Series 4, или между системой Series 4 и станцией операторского интерфейса OIS.

Каждый из модулей ввода-вывода IOM и модулей главного процессора MPM имеет по два порта последовательной связи, обозначаемых буквами A и B. Эти порты могут использоваться либо как независимые тракты связи, либо в качестве резервированной пары каналов обмена информацией.

Рассматриваемые последовательные порты могут быть сконфигурированы на работу по различным протоколам информационного обмена. Описание этих протоколов приводится в нижеследующих разделах.

 

Порты последовательной связи, поддерживающие протокол Modbus

 

На многих предприятиях имеются распределенные системы управления (DCS) или хост-компьютеры, которые служат для управления технологическими процессами

предприятия. Для того, чтобы организовать достаточно развитый пользовательский интерфейс в таких ситуациях, порты последовательной связи устройств Series 4 могут быть сконфигурированы на работу по протоколу Modbus

RTU.

 

Порты последовательной связи, поддерживающие протокол Series 4

 

Для обмена информацией между станцией операторского интерфейса OIS и системой Series 4 используется протокол Series 4. Этот протокол оптимизирован разработчиками с учетом типов и количества данных, подлежащих передаче

между OIS и AFM Series 4 в нормальном эксплуатационном режиме.

 

Порты последовательной связи, поддерживающие протокол CPI

 

Протокол CPI ("Взаимосвязь компьютерной периферии") предназначен для обмена информацией между логическим контроллером Series 4 и IBM-совместимым компьютером. При этом речь идет о создании или редактировании на

компьютере программы логического управления (т. н. "лестничной" логики), которая составляется на языке релейных схем.

Готовая программа релейной логики загружается в Логический контроллер (по принципу "сверху - вниз") через порт последовательной связи, работающий по протоколу CPI. В эксплуатационном режиме загруженная программа исполняется контроллером.

 

 Шина ввода-вывода

 

В тех случаях, когда системе требуется больше входов-выходов, чем дают две дочерние платы ввода-вывода, в нее включаются один или несколько модулей наращивания вводов-выводов EIOM. Эти модули соединяются с соответствующим модулем ввода-вывода IOM при помощи шины последовательной связи, которая

именуется шиной ввода-вывода (I/O Bus).

Эта шина обеспечивает передачу данных со скоростью 38,4 кбод по протоколу EIA RS-422/485. Рассматриваемые порты последовательной связи имеются на всех модулях IOM и EIOM. Шина ввода-вывода позволяет подключать к модулю

IOM до девяти модулей EIOM, благодаря чему количество входов-выходов в системе увеличивается за счет каналов модуля EIOM. Расстояние, на которое могут передаваться данные по описываемой шине, не превышает 1220 м.

 

 Модуль-адаптер “транспьютерное звено связи - порт

последовательной связи” (LSAM)

 

Для систем Series 4, требующих одного или двух дополнительных последовательных портов, разработан специальный модуль-адаптер “звено транспьютерной связи - порт последовательной связи” (LSAM), преобразующий протокол транспьютерной линии в протокол последовательного порта RS422/RS485. Последовательные порты, создаваемые модулями LSAM, могут использоваться для связи с любыми устройствами, работающими в соответствии с протоколом системы Series 4. Однако они не могут служить в качестве Modbus- и CPI-портов.

Модуль LSAM может использоваться в любой конфигурации (без резервирования или с двойным резервированием), которая предусматривается версией 5.0 и более

поздними версиями отказоустойчивой операционной системы (FTOS).

Существуют два способа подключения LSAM к функционально-прикладному модулю (AFM).

 

Первый состоит в том, что LSAM подключается к модулям IOM с задней стороны шасси. Второй способ предусматривает подключение LSAM к AFM (к модулям IOM или MPM) спереди. Оба способа проиллюстрированы на рисунке, приведенном ниже.

 

Два имеющихся на LSAM выходных последовательных порта RS422/RS485 могут

быть настроены на ту или иную скорость передачи данных, а именно на скорость 9600,

19200 или 38400 бит/с. При этом оба порта должны быть настроены на одну и ту же

скорость передачи данных.

Как показано на рисунке, для подключения входных портов – портов звеньев транспьютерной связи - и выходных последовательных портов модуль-адаптер

LSAM располагает соединителями нескольких типов.

Первый вариант: транспьютерные звенья связи (от портов Link 1 и Link 2, представленных соединителями J1 и J3) подключаются к соответствующей плате IOM или MPM спереди - через имеющийся там цилиндрический разъем.

Второй вариант: транспьютерные звенья подключаются от соединителей TB1 и TB3 или

соединителя J5 к плате дистанционного операторского интерфейса ROIM модуля IOM

или к дистанционным портам Link 4, имеющимся на шасси Series 4.

Последовательные выходы на внешние устройства могут быть подключены к

 

последовательному порту 1 и последовательному порту 2 - либо от соединителей J2 и J4, либо от соединителей TB4 и TB5.

Рабочие режимы

LSAM может функционировать в одном из двух эксплуатационных режимов или в режиме

 

самотестирования. Тот или иной режим работы модуля выбирается путем установки нескольких перемычек - соответствующая информация приводится в следующей таблице.

После изменения положений перемычек или переконфигурирования кабельных соединений следует нажать на кнопку (SW1) перезапуска LSAM с тем, чтобы новая конфигурация вступила в действие.

 

Режим 1: работа по схеме с двойным резервированием

Для работы в этом режиме порт Link 1 и порт Link 2 модуля-адаптера LSAM подключаются к транспьютерным звеньям связи дуплексных модулей IOM. При этом каждый порт передает данные в соответствующий IOM.

Если в целях обеспечения отказоустойчивости в паре модулей IOM, сконфигурированных на работу по схеме с двойным резервированием, произойдет переключение с одного IOM на другой, то на установление связи с новым активным модулем ввода-вывода модулю LSAM потребуется не более одной секунды.

Если LSAM теряет связь с резервным IOM, то прежде чем попытаться ее восстановить, он (LSAM) отрабатывает 6-секундную паузу. Это делается для того, чтобы избежать задержек в обмене данными с активным IOM. Если связь с резервным IOM будет отсутствовать и дальше, то LSAM будет каждые 6 секунд выдавать ответные

сообщения на сообщения-запросы станции операторского интерфейса OIS (эти ответные

сообщения будут содержать информацию наличии задержек по информационному обмену).

Для индикации нарушений и перезапуска собственного процессора при выполнении

соответствующего условия LSAM оснащен “сторожевым” таймером.

 

Режим 2: Работа по схеме без резервирования

В этом случае порт Link 1 модуля-адаптера LSAM подключается к транспьютерному звену

связи нерезервированного IOM. Порт Link 2 в целях обнаружения и устранения отказов может быть соединен с компьютером, исполняющим для этого специальную программу EIEIO.

При изменении аппаратной конфигурации -- переходе от резервированной к

нерезервированной схеме – соответствующие перемычки на LSAM должны быть

переконфигурированы для работы в режиме 2, для того, чтобы избежать задержек в процессе вышеупомянутого информационного обмена.

 

Режим 3: самотестирование

Последовательные порты 1 – 2 и порты Link 1–Link 2 могут быть протестированы путем

перехода в режим 3 внутреннего теста. Для этого нужно выполнить следующую процедуру:

Шаг 1: Установить перемычки JP18 – JP21 в положения, соответствующие режиму 3.

Шаг 2: Установить на все порты закольцовывающие перемычки (клемму Tx+ соединить с клеммой Rx+ и клемму Tx– соединить с клеммой Rx–).

Шаг 3: Нажать на кнопку перезапуска (SW1).

Шаг 4: Проанализировать светодиодные

индикаторы портов.

n Мигает индикатор зеленого цвета: порт

исправен

n Мигает индикатор красного цвета: порт

неисправен

Установка перемычек

При помощи механических перемычек  осуществляется конфигурирование режима работы модуля, конфигурирование его на загрузку в LSAM программного обеспечения, выбор скорости передачи данных для последовательных портов (следует указать, что оба последовательных порта должны быть настроены на одну и ту же скорость передачи данных) ит.д..

 Сведения о положении механических перемычек на LSAM приводятся в техническом. бюллетене DS4020_LSAM.pdf .

 

Светодиодные индикаторы

На LSAM имеются пятнадцать светодиодных индикаторов (СИД-индикаторов). Функция

каждого индикатора приводится в таблице в техническом. бюллетене DS4020_LSAM.pdf.

Во время работы по схеме с двойным резервированием оба порта звеньев транспьютерной связи модуля-адаптера LSAM передают данные в соответствующие модули IOM. Однако получает данные только порт, подключенный к активному IOM. Поэтому СИД-индикаторы звеньевого порта, который данные не получает, гореть не будут. Если связь по одному из звеньевых портов будет утрачена, то начнет мигать СИД-индикатор красного цвета этого звеньевого порта. Он будет продолжать мигать до тех пор, пока связь не будет восстановлена или пока оператор не воспользуется аппаратным переключателем перезапуска (SW1).

 

5.Модуль-адаптер Digiboard (DBAM)

 

Модуль-адаптер Digiboard (DBAM) семейства Series 4 используется в системах cо cтанциями операторского интерфейса (OIS), и служит для гальванической развязки и защиты каналов последовательной связи от помех, которые могут возникать в линиях связи как следствие переходных процессов.

 

Как показано на рисунке ниже, модуль DBAM помещается в линии последовательной связи, действующие по протоколам RS-485/422, между OIS и шасси регулятора Series 4 или другим устройством, работающим в соответствии с протоколом RS-422. Модуль DBAM является полностью автономным устройством и монтируется на стандартных рейках, соответствующих стандарту DIN 1 (EN 50 035) или DIN 3 (EN 50 022).

Данный модуль обеспечивает гальваническую двустороннюю развязку каждого канала, а также защиту этих соответствующих линий от возникающих при переходных процессах помех и всплесков мощностью до 600 Вт длительностью не более 1 мкс.

Модуль оснащен 25-штырьковыми разъемами (DB-25), которые соединяются на стороне OIS с 9-штырьковыми или 25-штырьковыми разъемами каналов последовательной связи.

Если каналы последовательной связи оснащены 9-штырьковыми разъемами DB-9, то

для подключения OIS к DBAM должен использоваться переходный кабель “DB-9 -

DB-25”) .

Провода коммуникационных сигналов, идущие от DBAM к регулятору Series 4 (или к другому устройству, работающему по протоколу RS-422), подключаются к винтовым клеммным блокам.

С тем, чтобы обеспечить соответствие DBAM различным уровням потребностей в средствах последовательной связи, разработаны две его модификации: DBAM 2-2 и DBAM 2-8.

Модификация DBAM 2-2

Модификация DBAM 2-2 используется в тех случаях, когда каналы последовательной связи оснащены не более, чем двумя разъемами DB-9 или DB-25. Модуль данной модификации обеспечивает защиту от помех и гальваническую развязку для двух последовательных портов RS-422, обменивающихся информацией с двумя

последовательными портами регулятора Series 4, или с другими устройствами, работающими по протоколу RS-422.

Для того, чтобы предотвратить “дрейф” той или иной коммуникационной линии в сторону до потенциала высокого уровня (что может иметь место при двусторонней гальванической развязке линии) каждая группа DBAM 2-2 оснащена резистором сопротивлением 1MОм, который обеспечивает “сток” на шину приборного заземления. Включение данного резистора реализуется при помощи двух

 

устанавливаемых на DBAM 2-2 механических перемычек, обозначения и описания функций которых приводятся в следующей таблице.

В следующей таблице приводятся номера действующих сигнальных выводов разъемовDBAM 2-2 (в таблице приводится информация по одному каналу).

 Модификация DBAM 2-8

 

Модификация DBAM 2-8 используется в тех случаях, когда для каналов последовательной связи предусмотрено до восьми разъемов DB-9 или DB-25.

 

Модуль данной модификации обеспечивает защиту от помех и гальваническую развязку до восьми портов RS-422 последовательных каналов, взаимодействующих с не более, чем восемью последовательными портами регуляторов Series 4, или с другими

 

устройствами, работающими по протоколу RS-422.

 

Для того, чтобы предотвратить “дрейф” той или иной коммуникационной линии в сторону потенциала высокого уровня (что может иметь место при двусторонней гальванической развязке линии) каждая группа DBAM 2-8 оснащена дополнительной клеммой для соединения линии с шиной приборного заземления.

 

 

 

В следующей таблице приводятся номера действующих сигнальных выводов разъемов DBAM 2-8 (в таблице приводится информация по одному каналу).

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ AGM

Преобразователи AGM фирмы AGM Electronics являются одноканальными модулями, сертифицированными на применение в системе управления Series 4. Они выполняют функцию  нормирования сигналов (нормирующие модули) обеспечивают

гальваническую развязку цепей. Модули нормирования термопарных сигналов и

сигналов термометров сопротивления (RTD) обеспечивают, кроме того, линеаризацию

входного сигнала.

По способу установки и монтажа разделяются на два типа: HPM (таблетка) и  DIN (коробочка)

Преобразователи для термометров сопротивлений  (каналы измерения температуры газа) устанавливаются вместе барьерами искробезопасности фирмы STAHL.

Преобразователи AGM предназначены для установки вне взрывоопасных зон, их корпуса устойчивы к пыли, воде, коррозии и вибрации.

 

 

Технические характеристики

 

Параметры	Преобразователь для термопары	Преобразователь для термосопротивления	Преобразователь сигнала	Трансмиттер-изолятор
Входной сигнал	Термопара ХА 0-1000гр.С	Терморезистор град. 50М, 100М, 100П	0-10VDC	4-20 mA
Выходной сигнал	4-20 mA	4-20 mA	4-20 mA	4-20 mA
Точность калибровки изготовителя	0,1%	0,1%	0,1%	0,1%
Электрическая изоляция вх/выхода	есть	есть	есть	есть
Температура окружающего воздуха	-20гр.С до +60гр.С	-20гр.С до +60гр.С	-20гр.С до +60гр.С	-20гр.С до +60гр.С

 

 БАРЬЕРЫ ИСКРОБЕЗОПАСНОСТИ  В ПАНЕЛИ ФИРМЫ STAHL

Первичные преобразователи (датчики) температуры газа на входе и выходе нагнетателей устанавливаются во взрывоопасных помещениях и снабжаются барьерами искробезопасности 9002/22-032-300-11 фирмы STAHL, которые обеспечивают искробезопасную  цепь в измерительном канале.

Барьеры искробезопасности  помещаются на панель А-885-АВ3-СС фирмы STAHL , допускающую установку до 8 барьерв или преобразователей для термометров сопротивления.

 

 МОДУЛИ ПИТАНИЯ

Для систем Series 4 выпускаются модули питания двух типов, ориентированные на типы применяемых в системе шасси:

- Модули системного питания (PSM) - для шасси MFC-типа.

- Модули питания одномашинный (SMPPS) - для шасси SMP-типа

Ниже следует описание этих модулей питания.

Модуль системного питания

Модуль системного питания (PSM) обеспечивает электропитание напряжением 24 В пост. тока для всех активных модулей системы Series 4 на базе

многофункциональных шасси MFC. PSM является автономным модулем, монтируемым в стойке, и не подлежит установке в шасси MFC. Имеются модификации PSM, рассчитанные на монтаж на панели или иной плоской

поверхности.

Резервирование питания обеспечивается за счет установки в стойку питания двух одинарных PSM (SPSM), образующих сдвоенный модуль питания (DPSM). Оба модуля питания SPSM независимо друг от друга подают питание на каждый

из модулей, размещенных в шасси. Благодаря этому в случае отказа любой из SPSM можно заменить без потери питания системы Series 4.

С целью дополнительного повышения надежности каждый из SPSM может запитываться от отдельного источника постоянного или переменного тока. Имеются различные модификации модуля питания, отличающиеся размерами и

параметрами входного питания.(220VAC/24VDC;220VDC/24VDC; 110VDC/24VDC)

Примечание:При изложении материала рассмотреть блок-схему питания системы, схему подключения блока питания.

Модуль питания одномашинный

Модуль питания одномашинный (SMPSM) обеспечивает питание - уровня 24 В (пост. тока) - шасси-одномашинной платформы (SMP). Модуль SMPSM может быть подключен к указанному шасси напрямую. Возможно также использование его как отдельного блока с монтажом на панели.

Рассматриваемый модуль отличается наличием двух изолированных в электрическом отношении выходов:

- главного, предназначенного для запитывания основной

шины шасси,

- вспомогательного, который предназначен для запитывания вторичной шины шасси или устройств, расположенных на объекте.

Если желательно обеспечить полное резервирование питания, включая резервирование источника внешнего питания (от которого запитываются

рассматриваемые модули питания), следует использовать два модуля SMPSM.

 

Блок индикации

 

Служит для организации контроля питания А и В для модулей FTA и питания Jordan по каждому агрегату и контроля питания А и В FTA цехового уровня.

О целостности эл. цепей +24VDCA; +24VDCB; -24VDC(общий) питания сигнализируют светящиеся светодиоды на блоке индикации и наличие сигнала «Нет разрыва питания» на соответствующих контактах группы реле конкретного агрегата (или цехового уровня), который подается в существующую схему сигнализации.

Разрыв эл. цепей +24VDCA; +24VDCB; -24VDC(общий) питания характеризуется отсутствием свечения светодиодов на блоке индикации и наличие сигнала «Есть  разрыв питания» на соответствующих контактах группы реле конкретного агрегата (или цехового уровня), который подается в существующую схему сигнализации.

Примечание:При изложении материала рассмотреть Схему сигнализации  разрыва питания. Блок индикации IRB-1.0A

 

 Блок реле BR-1.0

Предназначен для разделения контроллера SHMC и штатной САУ посредством «сухих» контактов. Например, передача в САУ сигнала «Исправность SHMC».

 

 Блок сопряжения

Обмен дискретными сигналами между штатной САУ и Series4 реализован через блок сопряжения, который служит для разделения систем штатной САУ и Series4 посредством «сухих» контактов.

Примечание:При изложении материала рассмотретьСтруктурную схемублока сопряжения (ГТН-16 с СРК Jordan).Работа со схемой на лабораторной работе.

 

Устройство коммутации PAM 3-2

 

Через данное устройство реализованы каналы передачи данных между FTA цехового уровня (мастеровых) и дублированными модулями   SHMC и каналы межмодульой связи  LINK с выводом их на LSAM (LINK1 и LINK2 модуля PAM на сдвоенный порт линии связи LINK1/ LINK2 модуля LSAM ).