SCADA-система как инструмент проектирования АСУ ТП

Касьянова Екатерина Николаевна 

студентка 2 курса, кафедры «Промышленная автоматика»,

филиала ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау

E-mail: ntljava_2010@mail.ru

Васильева Наталья Геннадьевна

научный руководитель, ассистент кафедры «Промышленная автоматика»,

филиала ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный авиационный технический университет» в г. Кумертау

Современное производство не может обойтись без автоматизации. Системы автоматического управления технологическими процессами (АСУТП) повышают производительность труда, обеспечивают безопасность производства, увеличивают выход продукции, снижают процент брака, экономят ресурсы и позволяют на 10–15 лет продлить срок службы технологического оборудования. Но главное – АСУТП гарантируют качество выпускаемой продукции, а ведь именно оно определяет, насколько конкурентоспособным будет товар на рынке.

В качестве систем получивших наибольшее распространение при разработке АСУ ТП предприятия выступают SCADA-системы. Они являются неотъемлемой частью современных автоматизированных систем управления процессами или как ее еще называют средой визуализации. Система SCADA реализует все основные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, а так же передачи данных и команд системе контроля и управления.

SCADA-система состоит из инструментального и исполнительного комплексов. Инструментальный комплекс предназначен для разработки конкретного программного обеспечения автоматизированных рабочих мест технолога, оператора, диспетчера и т.д. исполнительный комплекс реализует разработанное программное обеспечение в определенной операционной среде.

SCADA-системы представляют следующие основные возможности:

• предлагает кнопки, поворотные регуляторы и другие органы управления обеспечивая возможность управления технологическим процессом;
• предлагает набор различных индикаторов, графиков обеспечивая возможность индикации информации о процессе;
• предоставляет возможность создания различного рода отчетов, архивов;
• предлагает упрощенный язык для создания алгоритмов, что дает возможность создания АСУ ТП технологам, у которых нет опыта программирования на языках высокого уровня;
• предлагает средства для документирования разрабатываемых алгоритмов и технологических процессов;
• драйвера к оборудованию, обеспечивающие ввод, вывод аналоговых и дискретных сигналов;
• сетевые функции, позволяющие проводить обмен данными между вычислительными машинами, подключенными к одной сети, публиковать отчеты в сети или управлять процессом с удаленного компьютера через интернет [2].

Наверное, нет такой отрасли промышленности в России, в которой не была бы внедрена SCADA – система TRACE MODE. Однако на многих предприятиях по-прежнему вся ответственность за наблюдением параметров технологического процесса, архивирования данных, принятия решений в нештатных ситуациях возлагается на профессионализм и субъективизм лиц принимающих решение. Не исключение является цех нанесения гальванопокрытий на ОАО «КумАПП». Попробуем спроектировать АСУ ТП нанесения гальванического покрытия: анодного оксидирования с помощью SCADA-системы TRACE MODE.

Преимущества АСУ ТП очевидны, однако эти системы весьма недешевы, так что далеко не все предприятия могут позволить себе подобную "роскошь". Как модернизировать производство и не потратить при этом целого состояния? Такая задача стоит перед каждым руководителем. В этой статье будет предложен один из путей ее решения с использованием SCADA-системы TRACE MODE.

Анодное оксидирование – один из основных методов защиты алюминия и его сплавов от коррозии. Наряду с высокими защитными свойствами анодная пленка обладает так же высокими адгезионными свойствами, благодаря чему она является хорошей основой для лакокрасочных покрытий.

Физико-механические свойства анодных покрытий зависят от большого количества технологических параметров: температуры, уровня и рН раствора, кислотности и температуры электролита, плотности тока, длительности технологического процесса.

Технологический процесс анодного оксидирования состоит из следующих операций:

• травления;
• промывки в теплой воде;
• осветления;
• промывки в холодной проточной воде;
• анодирования;
• промывки в холодной проточной воде;
• промывке в горячей воде;
• наполнения анодной пленки.

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, обеспечить динамичность изображения за счет масштабирования, перемещения, вращения, изменения цвета объектов, образующих изображение.

Графическая среда TRACE MODE предлагает инструменты для создания таких графических примитивов, как линия, ломаные, кривые, прямоугольники, плоские фигуры, объёмные фигуры, а так же различные кнопки, тренды, выключатели, приборы для отображения значения величины, регулятор в виде ползунка, диаграммы. Ряд графических примитивов дает возможность настроить свойства динамического изображения, что позволяет сделать изображение динамическим (заливка, контур и т.д.). Многие объекты позволяют настроить выполнение того или иного действия при нажатии или отпускании левой клавиши мыши. Многие графические объекты, позволяют изменять цвет заполнения замкнутой фигуры в зависимости от принадлежности параметра к тому или иному диапазону [1]. Результаты использования вышеуказанных инструментов для создания АСУ ТП нанесения гальванопокрытий представлены на рисунке1.

Рисунок 1- Вид графического экрана АРМ оператора

Сочетание динамического и статического изображения позволяет получить на экране интуитивно понятное изображение технологического процесса. Мнемосхема изображенная на рисунке 2 содержит статическое изображение и динамическое.

Статическое изображение представлено трубами, насосами, емкостями. Динамическое изображение представлено разрезом емкости, который позволяет показать уровень жидкости, находящейся в нем.

Рисунок 2 – Мнемосхема ванны промывки

В качестве объекта выбрана ванна промывки, так как эта операция

промывки, так как повторяется не менее четырех раз в течение технологического процесса, к тому же величина уровня в ванне может изменять в результате испарения (промывка в теплой воде), выноса жидкости на поверхности деталей.

Динамику изменения технологического параметра во времени удобно представить в виде зависимости изменения данного параметра во времени. По этой причине в SCADA-системах нашли широкое распространение объекты, которые позволяют представить изменение определённого параметра во времени. Такие объекты называют трендами. Тренд реального времени отображает в реальном времени изменение параметра. Как правило, тренды содержат полосу прокрутки, что позволяет вернуться «назад», и посмотреть что происходило ранее на производстве или вернуться в «текущее время». Тренд для отображения уровня жидкости представлен на рисунке 3.

Рисунок 3 – Тренд, отображающий уровень жидкости.

На многих производствах необходимо контролировать тот или иной параметр для исключения аварий, выхода из строя оборудования. SCADA- системы позволяют контролировать значения параметров производственного процесса. Однако только контроля параметров не достаточно, необходимо во многих случаях сообщать оператору об аварийной ситуации, близости значения параметра к аварийному значению, вести учет всех имевших место аварийных ситуаций. Все современные SCADA- системы, в том числе и TRACE MODE позволяют работать с тревогами и событиями.

Система позволяет настроить аналоговые тревоги, задавая различные диапазоны значений контролируемого параметра. В рассматриваемой системе при достижении жидкости уровня АВУ включается аварийная сигнализация. Для ее имитации применен видеоклип lamp_alarm_red0.

К тому же TRACE MODE позволяет установить соответствие между событием или тревогой и категорией. Категория отображает степень важности для пользователя сообщения. Вариант настройки категорий приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Вариант настройки категорий словаря сообщений

Тревоги и события могут отражаться с помощью специального объекта – отчета тревог или отчета о состоянии производства [3]. Информация о событии или тревоге может сохраняться в текстовом файле, называемом отчетом тревог (рисунок 5).

Рисунок 5 – Вариант отчета тревог

SCADA- система как инструмент проектирования АСУ ТП обладает следующими преимуществами:

• 
  быстрота разработки проекта; легкость освоения;

• 
  поддерживаемые средства коммуникации;

• 
  наличие функций для сложной обработки данных; степень открытости для разработчика (поддержка COM и ActiveX для подключения программных модулей пользователя, а также OPC, ODBC, OLE DB);

• 
  качество технической документации (полнота, ясность изложения, количество ошибок);

• 
  наличие режима эмуляции оборудования для отладки;

• 
  наличие внутренних графических редакторов, позволяющих отказаться от применения внешних редакторов типа CorelDraw или Photoshop;

• 
  поддержка типовых графических форматов файлов;

• 
  качество технической поддержки (время реакции на вопросы пользователей, наличие "горячей линии" технической поддержки).

Список литературы:

1. 
   Ефимов И. П., Солуянов Д. А.SCADA – система Trace Mode. Ульяновск: УлГТУ, 2010г. – 158 с.

2. 
   Лопатин А. Г., Киреев П. А. Методика разработки систем управления на базе SCADA – системы Trace mode: Учебно-методическое пособие / РХТУ им. Менделеева Д. И., Новомосковский ин-т Новомосковск, 2007. – 112 с.

3. 
   Пьявченко Т. А. Проектирование АСУ ТП в SCADA – системе. Учебное пособие по техническим дисциплинам «Автоматизированные информационно-управляющие системы» и «Интегрированные системы проектирования и управления». Таганрог: изд-во ТРТУ. 2007.–78 с.