Опубликовано на Яндекс.Дзен
Содержание
1. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
2. ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
3.1 Меры безопасности, обеспечивающие защиту обслуживающего персонала
3.2 Правила безопасности, которые необходимо соблюдать при монтаже и эксплуатации ПТК
4. ОПИСАНИЕ ИЗДЕЛИЯ И ПРИНЦИПОВ ЕГО РАБОТЫ
4.1 Назначение
4.2 Условия окружающей среды
4.3 Состав изделия и принципы его работы
4.3.1 Структура ПТК
4.3.2 Состав ПТК
4.3.3 Функциональное назначение оборудования
4.3.4 Состав технологических контроллеров
4.3.5 Запасные части, поставляемые с ПТК
4.4 Технические характеристики
4.4.1 Общие сведения
4.4.2 Характеристики ПТК в целом
4.4.3 Основные параметры и характеристики измерительных каналов ПТК (аналоговые входы и выходы)
4.4.4 Основные параметры и характеристики каналов ввода/вывода дискретных сигналов
4.4.5 Основные параметры и характеристики подсистемы коммуникаций
4.4.6 Конструктивное исполнение ПТК
4.4.7 Сведения об электропитании ПТК и потребляемой мощности
4.4.8 Показатели надежности
4.5 Устройство и работа ПТК
4.5.1 Контроллеры технологические (контроллеры функциональных узлов (КФУ))
4.5.2 Система электропитания, коммуникаций и сервера БД
4.5.3 АРМ инженера АСУ ТП (инженерная станция)
5. ПОДГОТОВКА К РАБОТЕ
6. СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ, ИНСТРУМЕНТ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ
7. ПОВЕРКА И КАЛИБРОВКА ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ КАНАЛОВ
8. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
9. ХРАНЕНИЕ
10. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ
11. ТАРА И УПАКОВКА
ПРИЛОЖЕНИЕ. СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТРУКТУРНАЯ
Общие сведения
Настоящее руководство по эксплуатации (РЭ) содержит сведения о назначении, составе, принципе действия и конструкции программно-технического комплекса «TORNADO» («ТОРНАДО») (далее по тексту - ПТК), выпускаемого по ТУ 4252-001-50756329-01, его технические характеристики, а также другие сведения, необходимые для правильной эксплуатации комплекса.
Комплект поставки ПТК включает эксплуатационную документацию в составе настоящего руководства по эксплуатации, формуляра на ПТК и методики поверки (калибровки) измерительных каналов ПТК.
При проведении всех операций в процессе эксплуатации изделия в составе обслуживающего персонала должны быть:
• инженер-электроник;
• инженер-программист.
Обслуживающий персонал должен изучить эксплуатационную и другую техническую документацию на ПТК, при необходимости пройти специальную подготовку на предприятии-изготовителе ПТК «TORNADO».
Настоящее РЭ распространяется на все модификации ПТК, которые отличаются используемыми контроллерами:
• «TORNADO-M» - контроллеры на базе MIF-модулей;
• «TORNADO-V» - контроллеры на базе VME-систем;
• «TORNADO-I» - контроллеры на базе CXM-систем;
• «TORNADO-S» - контроллеры на базе PLC “SMART-IO”.
На рис.1 представлена фотография ПТК, состоящего из шкафов технологических контроллеров и АРМ обслуживающего персонала.
Нормативные ссылки
Настоящее РЭ создано на основании требований ГОСТ 2.601 и ГОСТ Р 51288. В настоящем РЭ использованы ссылки на следующие стандарты:
Определения, обозначения и сокращения
В настоящем РЭ применяют следующие термины:
- эксплуатационные документы (ЭД): По ГОСТ 2.601;
- руководство по эксплуатации (РЭ): По ГОСТ 2.601;
- формуляр (ФО): По ГОСТ 2.601;
- ведомость эксплуатационных документов (ВЭ): По ГОСТ 2.601;
- класс защиты прибора: По ГОСТ 26104;
- техническое обслуживание (ТО): Комплекс операций или операция по поддержанию работоспособности или исправности прибора при использовании его оп назначению, хранении и транспортировании;
- запасная часть: Составная часть прибора, предназначенная для замены находившейся в эксплуатации такой же части с целью поддержания работоспособности или восстановления исправности прибора;
- хранение: Содержание используемого оп назначению прибора в заданном состоянии в отведенном для его размещения месте с обеспечением сохранности в течение заданного срока;
- транспортирование: Перемещение прибора в заданном состоянии с применением, при необходимости, транспортных и грузоподъемных средств, начинающееся с погрузки и кончающееся разгрузкой на месте назначения;
- структурная схема: По ГОСТ 2.701;
- поверка: Полный комплекс операций с целью определения значений погрешностей и, если необходимо, других метрологических характеристик прибора. После поверки и возможной настройки остаточные погрешности могут быть зафиксированы с целью внесения поправок, если потребуется;
- программное управление: Косвенный метод установления режимов работы прибора с панели управления в диалоговом режиме с внутренним запоминающим устройством программного оборудования прибора.
В документе используются следующие сокращения: ПТК - программно-технический комплекс. АРМ - автоматизированное рабочее место. БД - база данных.
ИБП - источник бесперебойного питания. ПО - программное обеспечение. КФУ - контроллер функциональных узлов (технологический контроллер).
Требования безопасности
Меры безопасности, обеспечивающие защиту обслуживающего персонала
По способу защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током технические средства ПТК соответствуют классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0 (раздел 2 «Классы электротехнических изделий по способу защиты человека от поражения электрическим током»).
Корпуса шкафов технологических контроллеров имеют элементы для заземления диаметром не менее 4 мм и знаки защитного заземления по ГОСТ 26104. В сборных шкафах в качестве заземляющего элемента используется медная шина сечением не менее 75 мм(2), снабженная конструктивными элементами для подключения заземляющих проводов всех компонентов шкафа.
Сопротивление между заземляющим болтом и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью технических средств ПТК, которая может оказаться под напряжением более 42 В, не превышает 0,5 Ом.
Изоляция электрических гальванически разделенных цепей питания и входных сигналов ПТК между собой и корпусом шкафа выдерживает в течение 1 минуты действие испытательного напряжения переменного тока сети электроснабжения общего назначения с эффективным значением, равным 500 В (при номинальном напряжении цепи до 36 В), 1500 В (при номинальном напряжении цепи от 36 до 220 В) в рабочих условиях применения.
Минимальное электрическое сопротивление изоляции гальванически разделенных цепей питания и входных/выходных сигналов ПТК между собой и корпусом шкафа соответствует следующим значениям:
• 20 МОм - в нормальных условиях;
• 10 МОм - при верхних значениях рабочего диапазона температур;
• 2 МОм - при верхнем значении относительной влажности.
Источники вторичного электропитания технологических контроллеров имеют световую индикацию включения напряжения питания.
Все внешние части изделий, находящиеся под напряжением, превышающим 36 В по отношению к корпусу, защищены от случайных прикосновений к ним во время работы.
Требования безопасности средств вычислительной техники соответствуют ГОСТ 21552.
Металлические части компьютеров, доступные для прикосновения к ним обслуживающего персонала, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции и не имеющие других видов защиты, имеют защитное заземление по ГОСТ 12.1.030. На видном месте этих изделий предусмотрены устройства для подключения защитного заземления или зануления.На АРМах и серверах в области, доступной оператору, используются напряжения класса СНН (до 42 В).
Корректированный уровень звуковой мощности, создаваемой при работе компьютеров и другого активного сетевого оборудования, по ГОСТ 26329 не более 55 дБ, за исключением принтеров и внешних электромеханических устройств.
Уровень создаваемых работающими компьютерами электромагнитных полей не превышает норм установленных СанПИН 2.2.2.542-96, ГОСТ 12.1.045 по ЭСП, ГОСТ 12.1.002 по ЭПМ промышленной частоты, ГОСТ 12.1.006 по ЭПМ радиочастот.
Уровень электромагнитных помех, создаваемый работающим компьютерами и другим активным сетевым оборудованием, не превышает норм, установленных ГОСТ 29216 для технических средств класса В.
Общие требования пожарной безопасности обеспечиваются путем использования негорючих материалов для изготовления корпусов технических средств ПТК и наличием защиты электропитания от коротких замыканий.
Правила безопасности, которые необходимо соблюдать при монтаже и эксплуатации ПТК
При эксплуатации ПТК необходимо соблюдать «Правила эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».
При выполнении работ по монтажу следует учитывать следующие виды опасности:
• пожароопасность;
• электроопасность;
• опасность травмирования при транспортировке.
При эксплуатации ПТК необходимо учитывать возможность возникновения следующих видов опасности:
• пожароопасность;
• электроопасность.
Работы по монтажу и эксплуатации технических средств ПТК разрешается выполнять лицам, обученным правилам пожарной безопасности, и имеющим квалификацию не ниже третьей группы с допуском к эксплуатации электроустановок напряжением до 1000 В.
Монтаж должен выполняться в соответствии с ПУЭ, ПЭЭП, СНиП 3.05.06-85. Безопасность производства монтажных работ обеспечивается в соответствии со СНиП 111-4-80.
Все работы по монтажу шкафов технологических контроллеров и монтажу кабельных присоединений должны производиться при полностью снятом напряжении.
При прокладке и монтаже оптоволоконного кабеля следует руководствоваться требованиями «Руководства по строительству линейных сооружений местных сетей связи» 1996 г., ВСН 116-93, рекомендациями Руководства МЭС-Т Международного Союза электросвязи «Конструкции, прокладка, соединение и защита оптических кабелей связи», 1994 г.
Шкафы технологических контроллеров должны быть заземлены проводом сечением не менее 4 мм(2). Шкафы электропитания заземляются проводом сечением не менее 6 мм(2). Заземляющий провод крепится к шине заземления.
При работе с оптическим интерфейсом следует избегать прямого попадания оптического излучения в глаза.
Описание изделия и принципов его работы
Назначение
Программно-технический комплекс «TORNADO» ТУ 4252-001-50756329-01 предназначен для создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) на промышленных объектах энергетики, нефтяной и газовой промышленности, перерабатывающих отраслей, транспорта, коммунального хозяйства и других.
ПТК соответствует требованиям ГОСТ Р 50377, ГОСТ Р 51318.22, Р 51318.24 и имеет сертификат соответствия № РОСС RU.ME24.B00475, выданный 23 октября 2001 г. Органом по сертификации электрооборудования Новосибирского ЦСМ РОСС RU.0001.11ME24.
ПТК зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений под № 22154-01 и допущен к применению в Российской Федерации (Сертификат Госстандарта РФ об утверждении типа средств измерений RU.C.34.004.A № 11234 от 07.12.2001 г.).
ПТК не предназначен для работы во взрывоопасных зонах.
ПТК является программируемым устройством и относится к проблемно-ориентированным изделиям с переменным составом функциональных блоков, необходимых для создания требуемых конфигураций каналов ввода-вывода и реализации конкретных функций и задач.
ПТК является проектно-компонуемым изделием, состоящим из базовой и компонуемой части. Состав компонуемой части определяется специфическими потребностями создаваемой на базе ПТК автоматизированной системы.
ПТК состоит из технических средств и программного обеспечения.
ПТК выпускается в четырех модификациях, отличающихся используемыми контроллерами:
• «TORNADO-M» - контроллеры на базе MIF-модулей;
• «TORNADO-V» - контроллеры на базе VME-систем;
• «TORNADO-I» - контроллеры на базе CXM-систем;
• «TORNADO-S» - контроллеры на базе PLC “SMART-IO”.
ПТК является средством измерения и подлежит калибровке или поверке в части измерительных каналов при выпуске из производства, а также в процессе эксплуатации.
Условия окружающей среды
По устойчивости к климатическим воздействиям ПТК соответствует исполнению УХЛ категории 4.2 по ГОСТ 15150, но с диапазоном рабочих температур от 0°С до +70°С.
По устойчивости к воздействию атмосферного давления ПТК выполнен по группе Р1, по стойкости к механическим воздействиям ПТК выполнен в вибропрочном исполнении N2,виброустойчивом исполнении L3 по ГОСТ 12997. По защищенности от воздействия окружающей среды ПТК соответствует степени защиты от проникновения воды, пыли и посторонних твердых частиц, выбираемой из числа установленных ГОСТ 14254.
Модули ввода/вывода, входящие в состав ПТК, сохраняют работоспособность при воздействии температуры окружающего воздуха от 0°С до плюс 70°С. Возможно использование в ПТК технических средств, сохраняющих работоспособность при температуре окружающего воздуха от минус 40°С до плюс 85°С (имеющих расширенный диапазон рабочих температур).
Технологические контроллеры и их компоненты, входящие в состав ПТК, сохраняют работоспособность при воздействии относительной влажности окружающего воздуха до 95% без конденсации влаги. Существуют варианты исполнения компонентов технологических контроллеров, сохраняющих работоспособность при конденсации влаги.
Шкафы технологических контроллеров обеспечивают степень защиты от проникновения воды, пыли и посторонних твердых частиц не ниже IP55 по ГОСТ 14254.
Компьютеры и другое активное сетевое оборудование, входящие в состав ПТК, должны эксплуатироваться в закрытых отапливаемых помещениях со стабильными климатическими условиями согласно категории О4.1 по ГОСТ 15150.
Компьютеры и другое активное сетевое оборудование, входящие в состав ПТК, сохраняют работоспособность при температуре от плюс 1°С до плюс 40°С, относительной влажности воздуха от 10 до 90% при температуре плюс 30°С (без конденсации влаги).
Компьютеры и другое активное сетевое оборудование, входящие в состав ПТК, без нарушения работоспособности выдерживают кратковременные (3-5 с) статические вертикальные нагрузки на корпус до 0,25 кг/см(2) при суммарной нагрузке до 80 кг, за исключением декоративных элементов из пластмассы, загрузочных (приемных) узлов встроенных устройств со сменяемыми элементами (типа CDD, MODD и др.), интерфейсных разъемов и разъемов питания.
Устойчивость ПТК к электростатическим разрядам, к динамическим изменениям напряжения сети электропитания, к микросекундным импульсным помехам большой энергии по цепям электропитания удовлетворяет требованиям ГОСТ Р 50839 п. 4.2, ГОСТ Р 51318.24 Р.8 с критерием качества функционирования А.
Квазипиковые и средние значения напряжения, силы тока и напряженности поля импульсных радиопомех, создаваемых ПТК, удовлетворяют требованиям ГОСТ Р 51318.22 Р.5, Р.6 для оборудования класса В.
Состав изделия и принципы его работы
Структура ПТК
Технические и программные средства ПТК распределены по трем уровням:
• верхний уровень - серверы и операторские станции автоматизированных рабочих мест (АРМ), реализованные на стандартных средствах вычислительной техники, совместимых с IBM PC, под управлением операционной системы Windows NT, Windows 2000;
• нижний уровень - технологические контроллеры;
• сетевой уровень - устройства, с помощью которых осуществляется взаимодействием технологических контроллеров, серверов и АРМов.
Состав ПТК
В состав комплекта входят технические средства (оборудование), программное обеспечение и эксплуатационная документация.
Комплектность поставляемого оборудования определяется «Спецификацией на технические средства ПТК» либо по спецификации заказа. В общем случае в состав поставляемого оборудования входят:
а) технологические контроллеры или контроллеры функциональных узлов (КФУ),
содержащие:
• крейты контроллеров с электронными модулями;
• блоки полевых интерфейсов (БПИ);
• шкафное оборудование для размещения крейтов, БПИ и других компонентов технологических контроллеров.
б) коммуникационное, серверное оборудование и система электропитания, содержащие:
• технические средства сетей Ethernet, Profibus и других в соответствии с проектными решениями;
• источники бесперебойного питания компьютеров и коммуникационного оборудования;
• шкафное оборудование для размещения серверов, сетевых устройств, источников бесперебойного питания и др.
в) персональные компьютеры автоматизированных рабочих мест (АРМ), серверов баз
данных (БД), серверов приложений, а также оборудование для их установки и размещения.
Программное обеспечение (ПО) ПТК включает в себя:
• ПО отображения информации;
• ПО сбора и хранения информации;
• ПО передачи информации;
• ПО контроля за технологическими процессами и управления технологическим оборудованием.
Для отображения информации используется система InTouch™ фирмы Wonderware, являющаяся объектно-ориентированным интерфейсом "человек - машина" (MMI). InTouch имеет в своем составе программные инструменты для создания графических элементов (видеокадры), описания их поведения, программные сетевые интерфейсы.
Сервер Приложений, служащий для регистрации и хранения оперативных данных и интерфейса между подсистемой отображения информации и ПО технологических контроллеров, реализован с использованием пакета LabView фирмы National Instruments на объектно-ориентированном графическом языке.
Сбор и хранение архивной информации, а также ее обработка (например, получение отчетов) осуществляется в базах данных, построенных с использованием SQL-сервера фирмы Microsoft.
ПО передачи информации для минимизации накладных расходов при передаче данных по сети реализовано на языках высокого уровня типа С++.
ПО контроля за технологическими процессами и управления агрегатами и механизмами реализовано на технологических языках программирования стандарта IEC 1131-3 в среде разработки IsaGRAF.
Функциональное назначение оборудования
Электронные модули технологических контроллеров предназначены для:
• преобразования сигналов от датчиков физических величин в цифровую форму;
• цифровой обработки сигналов;
• хранения мгновенной базы данных (значений) сигналов;
• отправки измеренных значений сигналов на АРМы, серверы и другие контроллеры;
• получения команд;
• выдачи управляющих воздействий на контролируемое оборудование по заданному алгоритму.
Блоки полевых интерфейсов (БПИ) служат для:
• подключения сигнальных кабелей от датчиков технологических параметров;
• первичного преобразования (нормирования) сигналов;
• индикации состояния дискретных сигналов,
• подачи электропитания на датчики (только БПИ FCUR, FIN220 и TFIN220).
Компьютеры АРМ предназначены для :
• отображения состояния технологического оборудования;
• сигнализации о событиях в системе (световой и звуковой);
• взаимодействия с оперативным и обслуживающим персоналом;
• ведения Оперативной Базы Данных (ОБД)*;
• функционирования программ сервера приложений*;
• обслуживания автоматизированной системы;
• модернизации автоматизированной системы;
• хранения параметров конфигурации автоматизированной системы*;
• записи архивов на долговременные носители информации;
• распечатки отчетов и других документов.
Примечание. Функции, помеченные *, реализуются программами сервера приложений, который может быть установлен как на АРМ, так и на отдельном компьютере.
Сервер баз данных служит для:
• хранения параметров конфигурации системы;
• хранения архива сигнализации;
• подготовки отчетов;
• хранения архива отчетов.
Совмещение сервера БД с АРМ или сервером приложений не рекомендуется.
Коммуникационное оборудование служит для:
• объединения компьютеров АРМ, серверов и контроллеров (дублированной) сетью Ethernet, Profibus и др.;
• связи с локальной сетью объекта.
Источники бесперебойного питания (ИБП) служат для питания компьютеров АРМ, сервера БД и коммуникационного оборудования. ИБП обеспечивают работу оборудования при кратковременном пропадании питающего напряжения в сети.
Технологические контроллеры также обеспечиваются системой гарантированного электропитания.
Состав технологических контроллеров
Технологические контроллеры ПТК состоят из базовой части и модулей ввода/вывода.
В базовую часть входят процессорное устройство, запоминающие устройства, крейты и модули-носители. Состав и характеристики базовой части для четырех модификаций ПТК приведены в таблице 1.
Модули ввода/вывода составляют проектно-компонуемую часть подсистемы нижнего уровня. Тип и количество модулей ввода/вывода определяется требованиями конкретной системы, для которой поставляется (разрабатывается) ПТК.
В ПТК «TORNADO-S» используются модули ввода/вывода семейства «Smart I/O» (номенклатура модулей приведена в таблице 2). В ПТК «TORNADO-I», «TORNADO-V» и «TORNADO-M» используются модули ввода/вывода семейства ModPack (номенклатура модулей приведена в таблице 3).
Таблица 1
Таблица 2
Таблица 3
Ниже приведен пример технической спецификации технологического контроллера или иначе контроллера функциональных узлов (КФУ).
Запасные части, поставляемые с ПТК
Состав комплекта ЗИП определяется на этапе заключения договора на поставку ПТК. Размер комплекта ЗИП составляет 2 - 5 % от основного комплекта ПТК. В комплект ЗИП включается не менее одной единицы каждого наименования составных частей ПТК (процессорных устройств, модулей-носителей, модулей ввода/вывода, источников питания, сетевого оборудования, компьютеров и т.д.)
Технические характеристики
Общие сведения
В данном разделе приведены технические характеристики ПТК в целом и его составных частей. Гарантированными являются технические характеристики, приведенные с допусками или предельными значениями. Значения величин без допусков являются справочными.
Характеристики ПТК в целом
Время готовности ПТК к работе после подачи питания на технологические контроллеры не превышает 2 минут.
Время сохранения информации в энергонезависимом ОЗУ при отключении сетевого питания составляет 168±1 часов.
Основные параметры и характеристики измерительных каналов ПТК
(аналоговые входы и выходы)
Параметры и характеристики измерительных модулей ПТК «TORNADO-I, V, M» приведены в таблице 4.1.
Параметры и характеристики измерительных модулей ПТК «TORNADO-S» приведены в таблице 4.2.
Таблица 4.1. Основные параметры и характеристики измерительных модулей в составе ПТК «TORNADO-M, V, I» (аналоговые входы и выходы)
Примечания:
* Устанавливается программно один диапазон измерения для всех 8 каналов.
** Параметры канала компенсации температуры холодного спая:
схема соединения - 4-хпроводная;
ток возбуждения - 200 ... 240 мкА;
диапазон измерения - 0 ... 170 Ом;
предел основной абсолютной погрешности - 0,03 Ом;
нелинейность - 0,01%;
температурный коэффициент - 3 ррт/1°С;
входное сопротивление - 100 МОм.
Таблица 4.2. Основные параметры и характеристики измерительных модулей в составе ПТК «TORNADO-S» (аналоговые входы и выходы)
Основные параметры и характеристики каналов ввода/вывода дискретных сигналов
ПТК обеспечивает ввод и вывод дискретных сигналов. Типы каналов приведены в таблице 5.
Таблица 5
Параметры каналов ввода дискретных сигналов ПТК приведены в таблице 6.
Таблица 6
Параметры каналов вывода дискретных сигналов ПТК приведены в таблице 7.
Таблица 7
Основные параметры и характеристики подсистемы коммуникаций
Подсистема коммуникаций (сетевой уровень) является проектно-компонуемой. Тип сети, используемой для построения распределенной системы, определяется при заказе ПТК и выбирается из следующего перечня:
• Ethernet;
• ProfiBus;
• CANBus;
• последовательный интерфейс (RS232/RS422/RS485/токовая петля).
Характеристики сети Ethernet (стандарт IEEE 802.3):
скорость передачи данных - 10/100 Мбит/с;
• тип кабеля - неэкранированная витая пара категории 5, экранированная витая пара категории 5, промышленная витая пара категории 5, оптоволоконный кабель;
• топология сети - радиальная;
• коммуникационные устройства - сетевые интерфейсы Ethernet на процессорных модулях контроллеров «TORNADO-x», концентраторы и коммутаторы Ethernet;
• способ доступа к среде передачи - множественный доступ с контролем несущей и детектированием коллизий (CSMA/CD);
• максимальная длина пакета - 1500 байт.
Характеристики сети Profibus:
• скорость передачи данных - до 12 Мбит/с;
• тип кабеля - экранированная витая пара с волновым сопротивлением 120 Ом, оптоволоконный кабель;
• топология сети - радиальная, шинная;
• способ доступа к среде - маркерный доступ;
• коммуникационные устройства - сетевые интерфейсы Profibus на процессорных модулях, конверторы среды передачи (для оптоволоконных кабелей), повторители.
Характеристики сети CAN:
• скорость передачи данных - до 1 Мбит/с;
• тип кабеля - экранированная витая пара, неэкранированная витая пара;
• топология сети - шинная;
• способ доступа к среде - неразрушающий приоритетный доступ;
• коммуникационные устройства - сетевой интерфейс СAN процессорного модуля MIF, мезонинная плата PB-TCAN.
Параметры последовательного интерфейса:
• скорость передачи данных - до 38400 бит/с;
• топология - «точка-точка», «точка-многоточка»;
• электрический интерфейс - RS232/RS422/RS485/токовая петля;
• коммуникационные устройства - последовательные порты процессорных модулей контроллеров «TORNADO-х», мезонинная плата PB-SIO4.
В зависимости от типа ПТК и типа используемой сети применяются коммуникационные интерфейсные модули, приведенные в таблице 8.
Таблица 8
Для ПТК ТORNADO-V и ТORNADO-M возможно дублирование сетевых средств. В качестве базового протокола сетевого и межсетевого обмена используется протокол TCP/IP (UDP/IP).
Конструктивное исполнение ПТК
Модули ввода/вывода устанавливаются на модули-носители, которые собираются в крейты. В ПТК используются 19‘’ крейты стандарта «Евромеханика» формата 3U и 6U. Крейты устанавливаются в шкафы технологических контроллеров. Типы и характеристики используемых шкафов определяются конкретными требованиями к системе и специфицируются при заказе.
В шкафы технологических контроллеров встраиваются блоки полевых интерфейсов (БПИ), которые обеспечивают подключение кабелей от первичных датчиков к модулям УСО контроллера без промежуточных преобразователей. Для подключения кабелей в БПИ используются безвинтовые подпружиненные клеммы типа «WAGO», нечувствительные к вибрации и не требующие обслуживания.
Габаритные размеры шкафов: от малых настенных 300х200х200 мм до больших напольных 800х800х2000 мм.
Виды исполнения используемых шкафов:
• одно- и двухдверные;
• с односторонним и двухсторонним обслуживанием;
• с металлическими и прозрачными дверями;
• по способу ввода внешних кабелей: снизу, сверху, сбоку.
Степень защиты от внешних воздействий, обеспечиваемая шкафами технологических контроллеров, от IP20 до IP65 по ГОСТ 14254.
Масса одного собранного шкафа с габаритными размерами 800х800х2000 мм определяется степенью его заполнения модулями, БПИ и другими компонентами и не превышает 200 кг.
Конструкция технологических контроллеров обеспечивает взаимозаменяемость однотипных модулей.
Сведения об электропитании ПТК и потребляемой мощности
Электрическое питание технических средств ПТК как верхнего, так и нижнего уровня осуществляется от трехпроводной (с проводом заземления) однофазной сети переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Допускаются плавные и скачкообразные отклонения электропитания для всего оборудования, кроме АРМ:
• по напряжению - от минус 15 до плюс 10% от номинального значения (от 187 до 242 В);
• по частоте - от минус 1 до плюс 1% от номинального значения (от 49,5 до 50,5 Гц)
Потребляемая мощность ПТК складывается из потребляемой мощности устройств верхнего уровня (компьютеров, принтеров и др.) и потребляемой мощности шкафов технологических контроллеров, шкафов питания, кросс-шкафов. Максимальное значение потребляемой мощности определяется составом и объемом технических средств ПТК.
Номинальная потребляемая мощность компьютера от сети первичного электропитания не более 350 Вт (не считая принтеров и других электромеханических устройств).
Номинальная потребляемая мощность шкафа технологических контроллеров с габаритными размерами 800х800х2000 мм не более 300 ВА.
Показатели надежности
Среднее время наработки на отказ технологических контроллеров, входящих в состав ПТК, с учетом технического обслуживания, регламентированного инструкцией по эксплуатации, составляет не менее:
• для систем с применением резервирования 150000 часов;
• для систем без резервирования 50000 часов.
Среднее время восстановления работоспособного состояния технологических контроллеров, входящих в состав ПТК, составляет не более 1 часа.
Средний срок службы технологических контроллеров, входящих в состав ПТК, не менее 10 лет.
Среднее время наработки на отказ устройств верхнего уровня ПТК (АРМы, сервера) с учетом соблюдения правил эксплуатации, регламентированных инструкциями, составляет не менее 14000 часов.
Значение коэффициента готовности ПТК не менее 0,996, а для систем с применением резервирования - не менее 0,99999.
Устройство и работа ПТК
Контроллеры технологические (контроллеры функциональных узлов (КФУ)) КФУ конструктивно выполняется в виде одного или нескольких шкафов. В каждом шкафу КФУ содержится:
•крейт, в который в зависимости от модификации ПТК устанавливаются модули-носители с субмодулями ввода/вывода, модуль микропроцессора, модуль, выполняющий функции информационной связи между составными частями ПТК и другое оборудование;
•блоки полевых интерфейсов (БПИ);
•распределенная система электропитания;
•сервисное оборудование;
•вспомогательное оборудование.
Назначение и принцип действия крейтов, модулей-носителей, субмодулей ввода/вывода и БПИ описаны в разделе 4.3 настоящего РЭ и в прилагаемых документах к комплекту эксплуатационной документации на ПТК.
Распределенная система электропитания шкафа КФУ включает в себя:
• систему электропитания контроллера напряжением 5 В постоянного тока;
• систему электропитания БПИ напряжением 24 В постоянного тока;
• систему электропитания БПИ FIN220 напряжением 230 В / 220 В постоянного тока.
Электропитание каждого из крейтов контроллера осуществляется от двух источников вторичного электропитания с выходным напряжением 5 В. Два источника в крейте работают параллельно, при этом мощности каждого из этих источников достаточно, чтобы питать крейт контроллера, если другой источник выйдет из строя. Один источник подключается к электросети 220 В постоянного тока аккумуляторной батареи. Другой источник подключается к питающей электросети 220 В переменного тока. Тем самым обеспечивается повышенная надежность работы контроллера в случаях аварий в системе электропитания. Автоматы источников питания системной части расположены в блоке выключателей, который, как правило, находится в верхней части шкафа КФУ на лицевой стороне.
Для электропитания оптронных преобразователей, обмоток выходных реле и датчиков используется напряжение 24 В постоянного тока. В шкафах КФУ имеется по два независимых источника вторичного электропитания с выходным напряжением 24 В. Конструктивно источники располагаются в крейтах шкафов. Источники электропитания БПИ одного шкафа работают параллельно. Мощности каждого из этих источников достаточно для обеспечения электропитанием преобразователей и датчиков. Один источник подключается к питающей электросети 220 В постоянного тока аккумуляторной батареи. Другой источник подключается к питающей электросети 220 В переменного тока. Автоматы этих источников расположены в блоке выключателей, который находится в верхней части шкафа КФУ на лицевой стороне.
Для питания датчиков дискретных сигналов типа “сухой контакт”, подключаемых к БПИ FIN220 используется дополнительный источник питания, который подключается к двум питающим электросетям: к электросети напряжения 220 В постоянного тока аккумуляторной батареи, и к электросети напряжения 220 В переменного тока. Питание датчиков дискретных сигналов осуществляется напряжением 230 В / 220 В постоянного тока, при этом используется мощность питающей сети переменного тока. В случае исчезновения или снижения напряжения питающей электросети переменного тока ниже порогового, питание датчиков дискретных сигналов происходит за счёт аккумуляторной батареи.
Предусмотрен общий для всех источников вторичного электропитания, расположенных в одном шкафу, выключатель - FA1. Он находится в крайней левой позиции блока выключателей.
Сервисное оборудование
К сервисному оборудованию относятся лампы освещения и электрическая розетка. Лампы освещения находятся в верхней части шкафов КФУ, на лицевой и задней сторонах. В корпуса ламп встроены выключатели. При закрытии дверей шкафа лампы освещения выключаются автоматически концевым выключателем «контроля состояния двери (откр/закр)». Сервисная электророзетка расположена в правой части блока выключателей.
Вспомогательное оборудование включает в себя кабельные короба, монтажные рейки и скобы, предназначенные для монтажа кабелей.
Более подробные сведения об устройстве КФУ, распределенной системе электропитания, сервисном и вспомогательном оборудовании приводятся в эксплуатационной документации по проектам, которая содержит Руководство по эксплуатации на каждый технологический контроллер, электрические схемы, электромонтажные чертежи и другие документы в соответствии с ведомостью ЭД и КД на проект.
Система электропитания, коммуникаций и сервера БД
Система электропитания коммуникационного и компьютерного оборудования предназначена для обеспечения этого оборудования кондиционным бесперебойным электропитанием.
Электрическая схема организации питания компьютерного и коммуникационного оборудования приведена на Схеме электрической общей. Система электропитания состоит из двух источников бесперебойного питания (ИБП) и коммутационного оборудования. Выходы ИБП образуют две независимые линии стабилизированного бесперебойного питания переменного напряжения 220 В, каждая из которых запитывает один из дублированных элементов ПТК. Схема коммутации позволяет вывести из работы любой из ИБП, при этом все подключенное оборудование запитывается от второго ИБП. Емкость локальных батарей ИБП обеспечивает автономную работу подключенного к ним оборудования в течение не менее 20 мин. Каждый из ИБП имеет встроенную микропроцессорную систему контроля и диагностики, контролирующую основные параметры работы ИБП. Дополнительно в каждом из ИБП установлены модули SNMP-адаптеров, позволяющих удаленно контролировать ИБП в автоматическом режиме (через прикладные программы АСУ ТП).
Коммуникационное оборудование, образующее дублированную сеть Ethernet
К коммуникационному оборудованию относятся коммутаторы Ethernet,распределительные коробки Ethernet и кабели связи Ethernet.
Для объединения АРМов, Серверов и контроллеров в единую систему используется сеть Ethernet/Fast Ethernet.
Сеть выполнена по технологии "коммутируемый Ethernet" и
работает на скорости 10/100 Мбит/сек. Все оперативные станции и серверы подключены на скорости 100 Мбит/сек, контроллеры на скорости 10 или 100 Мбит/сек (определяется на этапе проектирования).
Сеть выполняется дублированной и строится на двух независимых коммутаторах Ethernet, имеющих необходимое количество портов и обеспечивающих необходимую пропускную способность. Коммутаторы предоставляют возможность мониторинга и диагностики состояния подключенных сетевых портов.
Топология сетевых кабельных связей - звезда. Медные кабельные сетевые связи выполняются в специальном помехозащищенном исполнении типа "промышленная витая пара" (Industrial Twisted Pair). Для связи с удаленными объектами предлагается использование многомодового оптоволоконного кабеля внешней прокладки. Для преобразования из медного кабеля в оптоволоконный используются оптические конверторы.
Компьютеры дублированного сервера Баз Данных
В ПТК предусмотрены два системных компьютерных блока, образующих дублированный сервер Баз Данных и обеспечивающих надежное функционирование конфигурационной базы данных и базы данных истории. База Данных Конфигурации содержит информацию о настройке технических средств, входящих в состав ПТК.
Эта информация используется для включения АСУ ТП в работу, восстановление конфигурации после ремонтных работ, и в случае расширения системы. База Данных Истории служит для накопления информации об изменениях параметров технологического процесса.
Эта информация позволяет сформировать отчёты о протекании технологического процесса, действиях проводимых оператором АРМ. Также на основании информации, накапливаемой в Базе Данных Истории, строятся графики изменения тех или иных технологических параметров. База Данных Истории позволяет сохранять информацию о контролируемом процессе в течение полугода.
АРМ инженера АСУ ТП (инженерная станция)
В состав ПТК «TORNADO» входит АРМ инженера АСУ ТП. С этого АРМ осуществляется:
• конфигурирование параметров и характеристик АСУ ТП;
• настройка программно-технического комплекса (ПТК);
• восстановление системы после аварийных ситуаций;
• диагностика и тестирование ПТК;
• регламентные работы;
• создание резервных копий программного обеспечения и баз данных;
• формирование отчетов о течении технологического процесса;
внесение изменений в программы технологических контроллеров и в программы визуализации.
Функции АРМ инженера АСУ ТП, касающиеся автоматизированной системы в целом, описываются в эксплуатационной документации на АСУ ТП.
Подготовка к работе
Порядок включения и выключения технологических контроллеров, системы электропитания, коммуникационного оборудования, серверов БД, сервера приложений и АРМ обслуживающего персонала описывается в эксплуатационной документации по проектам, выпускаемой в соответствии с Ведомостью ЭД.
Средства измерений, инструмент и принадлежности
Сведения о приборах и оборудовании, необходимых для поверки (калибровки)измерительных каналов ПТК, приведены в таблице 9.
Таблица 9
Поверка и калибровка измерительных каналов
Измерительные каналы ПТК, используемые в сферах, подлежащих государственному метрологическому надзору и контролю, подлежат первичной поверке до ввода их в эксплуатацию и периодической поверке в процессе эксплуатации.
Измерительные каналы ПТК, используемые в сферах, не подлежащих государственному метрологическому надзору и контролю, подлежат первичной калибровке до ввода их в эксплуатацию и периодической калибровке в процессе эксплуатации.
Межповерочный (межкалибровочный) интервал - 2 года.
Поверка измерительных каналов АСУ ТП на базе ПТК и измерительных каналов ПТК выполняется в соответствии с методиками:
«4252-001-50756329-01 МП Измерительные каналы АСУ ТП на базе комплекса программно-технического «TORNADO» («ТОРНАДО»). Методика поверки и калибровки»;
«4252-001-50756329-02 МП Измерительные каналы комплекса программно-технического «TORNADO» («ТОРНАДО»). Методика поверки и калибровки».
Методики согласованы ВНИИМС.
Техническое обслуживание
Сведения о необходимых регламентных работах, возможных неисправностях контроллеров и методах их устранения, инструкции по замене модулей, информация о методах восстановления программного обеспечения после аварийных ситуаций приводятся в эксплуатационной документации по проектам.
Хранение
Условия хранения технических средств ПТК в упаковке предприятия-изготовителя у поставщика и потребителя должны соответствовать категории 2 по ГОСТ 15150.
Гарантийный срок хранения 6 месяцев (началом исчисления срока считать дату упаковки ПТК).
Транспортирование
При транспортировании упакованных в соответствии с ТУ 4252-001-50756329-01 технических средств ПТК должны соблюдаться условия в части воздействия механических факторов С по ГОСТ 23170, со следующими ограничениями:
• не допускается перевозка в неотапливаемых и негерметизированных отсеках самолетов;
• исключается транспортирование в открытых транспортных средствах.
Транспортирование речным и морским видами транспорта должны быть оговорены потребителем при заказе ПТК. Транспортирование ПТК водным транспортом должно осуществляться в трюмах судов.
При транспортировании должны соблюдаться правила перевозок, действующие на каждом виде транспорта.
Размещение и крепление в транспортном средстве упакованных частей ПТК должны обеспечивать их устойчивое положение, исключать возможность ударов друг о друга, а также о стенки транспортных средств.
Условия транспортирования в части воздействия климатических и механических факторов должны соответствовать ниже перечисленным:
а) Технологические контроллеры и их компоненты, входящие в состав ПТК, в транспортной таре выдерживают воздействие температуры окружающего воздуха от минус 50 °С до плюс 70 °С.
б) Технологические контроллеры и его компоненты, входящие в состав ПТК, в транспортной таре выдерживают воздействие относительной влажности окружающего воздуха 95% при температуре плюс 35 °С (без конденсации влаги).
в) Технологические контроллеры и его компоненты, входящие в состав ПТК, в транспортной таре выдерживают воздействие механико-динамических нагрузок по ГОСТ 12997, действующих в направлении, обозначенном на таре манипуляционным знаком по ГОСТ 14192 «Верх, не кантовать», а именно вибрации по группе N2.
г) Компьютеры и другое активное сетевое оборудование, входящие в состав ПТК, в упаковке фирмы-изготовителя выдерживают воздействие температуры окружающего воздуха от минус 20 °С до плюс 60 °С.
д) Компьютеры и другое активное сетевое оборудование, входящие в состав ПТК, в упаковке фирмы-изготовителя выдерживают воздействие относительной влажности окружающего воздуха 10 - 92% при температуре плюс 30 °С (без конденсации влаги).
е) Компьютеры и другое активное сетевое оборудование, входящие в состав ПТК, при транспортировании в упаковке фирмы-изготовителя выдерживают предельные нагрузки с пиковым ударным ускорением - не более 147 м/с(2) при длительности действия ударного ускорения - 5 -10 с.
Тара и упаковка
Упаковка ПТК соответствует требованиям ГОСТ 12997, ГОСТ 23170 и обеспечивает сохранность технических средств ПТК при выполнении погрузочно-разгрузочных работ, транспортировании в закрытых транспортных средствах, необходимую защиту от воздействия внешних факторов, а также при хранении у поставщика и потребителя в складских условиях в пределах гарантийного срока хранения.
Шкафы технологических контроллеров в сборе (с установленными модулями-носителями, блоками полевых интерфейсов) упаковываются в упаковку предприятия-изготовителя шкафного оборудования, а затем в транспортную тару по ГОСТ 24634 - деревянные ящики, обтянутые по торцам стальной упаковочной лентой.
Цоколи шкафов и кабельное оборудование для транспортирования демонтируются и упаковываться отдельно: цоколи шкафов в упаковку предприятия-изготовителя шкафного оборудования, кабели в картонные коробки.
Компьютеры АРМ и серверов, источники бесперебойного питания и другое активное сетевое оборудование для транспортирования демонтируются и упаковываются в упаковку предприятия-изготовителя этих средств.
Упаковка технических средств ПТК содержит средства амортизации по ГОСТ 23170: оберточную бумагу, картон, пенопласт.
При упаковке технических средств ПТК предприятием-изготовителем составляется упаковочный лист, один экземпляр которого вкладывают внутрь тары.
Упаковочный лист содержит следующие сведения:
• номер упаковочного листа;
• наименование и код упакованного технического средства;
• дату упаковки;
• вид транспортной тары;
• номер места и количество мест;
• масса брутто/нетто и габаритные размеры, объем грузового места;
• место нахождения технической документации.
ПТК "TORNADO". Схема электрическая структурная
АРМ - автоматизированное рабочее место;
СК - стандартная клавиатура;
ЛВС - локальная вычислительная сеть.
БД - база данных
Примечание : территориально дублированный сервер БД расположен в шкафу системы электропитания и коммуникаций
Изготовитель:
Опубликовано на Яндекс.Дзен
