Программное резервирование в установке очистки растворителя для производства каучука СКД-НД, ДССК

Заказчик:
ОАО "ВОРОНЕЖСИНТЕЗКАУЧУК", г. Воронеж.

Решение и характеристики системы автоматизации, общая структура системы:

АСУ ТП очистки растворителя является распределенной системой. Она строится на базе двух контроллеров SIMATIC S7-317-2DP, двух станций оператора SIMATIC RACK PC IL 40 S и 6 станций децентрализованной периферии ET 200M (состав сигналов ввода/вывода представлен в таблице). Общая структура системы автоматизации показана на рисунке 1. Связь между станциями распределенной периферии и двумя центральными контроллерами осуществляется по PROFIBUS, связь с двумя управляющими станциями оператора WinCC реализована по MPI. Особенностью спроектированной системы является использование программного резервирования для повышения надежности системы.

ТАБЛИЦА СИГНАЛОВ ВХОДОВ/ВЫХОДОВ АСУ ТП ОЧИСТКИ РАСТВОРИТЕЛЯ

Программное обеспечение разработано на языке STEP 7 SCL, STEP 7 STL, STEP 7 LAD. Визуализация процесса управления осуществлена в SIMATIC WinCC. Дополнительно использовались – пакет поддержки функций резервирования для стандартных систем автоматизации SIMATIC S7-300 SIMATIC S7 REDUNDANCY V1.2, программное обеспечение для CP 5613 (используется в станции оператора) SIMATIC NET S7-5613 V6.1, программное обеспечение для S7-коммуникаций. Отладка программы производилась с помощью S7 PLCSIM Simulating Modules.

Требования к системе автоматизации:

АСУ ТП очистки растворителя в производстве каучука СКД-НД, ДССК отвечает следующим требованиям:

• Соответствует магистрально-модульному принципу построения с сетевой организацией обмена информацией между устройствами и имеет распределенное программное обеспечение и базу данных, доступную (с заданными ограничениями) всем абонентам промышленной сети.
• АСУТП является 3-х уровневой. Под 3-х уровневой системой понимается система, в которой все реализуемые задачи программно и аппаратно разделяются на три уровня. 1-ый или «нижний» уровень реализует задачи сбора данных процесса, их предварительной обработки и передачи на средний уровень системы, а также выдачу управляющих воздействий на объекты полевого уровня. 2-ой или «средний» уровень реализует задачи непосредственного управления объектом. 3-ий или «верхний» уровень реализует задачи интерфейса оператора.
• «Нижний уровень» системы управления аппаратно состоит из дублированной станции управления (2 контроллера CPU 317-2DP) и станций распределенной периферии (ввода/вывода сигналов ЕТ200М), количество которых определялось в соответствии с таблицей на основании технического задания.

Сроки реализации проекта, затраты, результаты внедрения:

• срок реализации:                          6 месяцев;
• расходы на аппаратуру:               85000 €;
• расходы на инжиниринг:               24000 €.
• Год ввода в эксплуатацию:           2005.

Испытания разработанной системы показали, что максимальная длительность всего цикла управления процессом очистки растворителя не превышает 100 мс. Время переключения при аварии согласно алгоритму программного резервирования составляет около 1 с (по требованиям противоаварийной защиты и сигнализации (ПАЗиС) это время составляет 4 с).

Экономический эффект от использования программного резервирования по сравнению с аппаратным на базе контроллеров  S7 400-H  уже на этапе проектирования составил 30 % при полном соблюдении требований ПАЗиС в части времени переключения на резервную станцию управления. Необходимо отметить, что спроектированная система автоматизации обладает большим потенциалом по дальнейшей модернизации. Программные ресурсы контроллеров задействованы примерно на четверть от имеющегося потенциала. Количество передаваемых данных можно оптимизировать за счет сведения в один блок данных уставок 23 используемых регуляторов. Расходы на аппаратуру удалось уменьшить путем сопряжения уже имеющихся датчиков и управляющих механизмов с модулями входов/выходов дискетных и аналоговых величин системы управления.