DCS архитектурасына терең үңілу: Honeywell Experion PKS пен Emerson Ovation зауыттық интеграция үшін кездеседі
Электр станцияларын үздіксіз жұмыс істететін архитектура
Таратылған басқару жүйесі (DCS) зауыттың бүкіл аумағындағы мыңдаған алаң құрылғыларын үйлестіреді. Дискретті партиялық басқаруға арналған PLC-лерден айырмашылығы, DCS үздіксіз циклдерді операторлық станциялар, инженерлік серверлер және артық контроллерлермен біріктіріп басқарады. Электр энергиясын өндіру саласында екі платформа басым: Honeywell Experion PKS және Emerson Ovation.
Біріншіден, Honeywell Experion PKS C300 контроллерін пайдаланады, ол детерминистік Control Execution Environment (CEE) жүйесінде жұмыс істейді. Ол контроллер жұбына 800-ге дейін I/O нүктесін 50 мс сканерлеу жылдамдығымен қолдайды. Екіншіден, Emerson Ovation OCR1100 контроллерін пайдаланады, ол турбина басқару, қазандықты басқару және зауыттың қосалқы жүйелері үшін оңтайландырылған. Екі платформа да 1:1 контроллер артықшылығын және үзіліссіз ауысуды қамтамасыз етеді.
Сонымен қатар, заманауи DCS архитектуралары мұрағаттық fieldbus желілерін біріктіруі тиіс. Profibus DP Еуропалық турбина пакеттерінде кең таралған. EtherNet/IP Солтүстік Америкадағы мотор басқару орталықтарында басым. Мәселе – бұл протоколдарды шлюз модульдері арқылы қосқанда, турбина қорғау циклінің уақыт талаптарын бұзбайтын кешігуді болдырмау.
Honeywell Experion PKS жүйесінде Profibus DP конфигурациясы
Experion PKS Series 8 I/O отбасын және Profibus DP шлюз модулі (CC-PBDP01) пайдаланады, ол Honeywell I/O Link пен Profibus DP сегментін байланыстырады. Әр шлюз сегментке 125 құл құрылғыны 12 Мбит/с дейінгі жылдамдықпен қолдайды. Төмендегі алаңды іске қосу процедурасын орындаңыз:
1-қадам: Әр Profibus құл құрылғысының GSD (Generic Station Description) файлын Experion Configuration Studio-ға импорттаңыз. Profibus DP конфигурация қойындысына өтіп, Import GSD функциясын пайдаланыңыз. GSD файлы құлдың циклдік деректер құрылымын, диагностикалық байттарды және қолдау көрсетілетін жылдамдықтарды анықтайды.
2-қадам: Әр құл құрылғыға бірегей Profibus станция мекенжайын (0–125) тағайындаңыз. 0 мекенжайы Profibus мастеріне арналған. 126 мекенжайы жаңа құлдарға әдепкі. Тірі желіге қосар алдында мекенжайды өзгертіңіз.
3-қадам: CC-PBDP01 шлюзінің watchdog уақытын орнатыңыз. Бастапқы мән ретінде 200 мс қойыңыз. Бұл параметр шлюздің құлдан жауап күту уақытын басқарады, одан кейін байланыс жоғалғаны туралы хабарланады. Турбина дірілін бақылаушылар 50 мс немесе одан аз уақытты талап етеді.
4-қадам: Profibus құл деректерін Experion C300 контроллер нүктелеріне сәйкестендіріңіз. Quick Builder құралын пайдаланып, әр Profibus циклдік деректер ұяшығына SCADA нүктелерін жасаңыз. Инженерлік бірлік ауқымын, дабыл шектерін және өлі аймақты Quick Builder-де орнатып, контроллерге жүктеңіз.
5-қадам: Profibus DP сегментін екі ұшында белсенді терминалдық резисторлармен аяқтаңыз. Автобус кернеуін өлшеңіз: 3-ші және 8-ші пиндер арасында тыныштықта 5 В тұрақты ток болуы тиіс. 4 В-тан төмен кернеу терминатордың жоқтығын немесе кабельдің ақауын білдіреді.
Дегенмен, жиі кездесетін қате – GSD файл нұсқасының сәйкес келмеуі. Егер алаң құрылғысының микробағдарламасы жаңартылған, бірақ GSD файлы қайта импортталмаған болса, Experion шлюзі қате байт ұзындығы бойынша циклдік деректер сұрауларын жібереді. Бұл шлюз модулінде тұрақты Конфигурация Қатесі LED-ін тудырады. Кез келген микробағдарлама жаңартудан кейін GSD нұсқаларын құрылғының атау тақтасына сәйкес тексеріңіз.
Emerson Ovation жүйесінде EtherNet/IP интеграциясы
Emerson Ovation дәстүрлі түрде контроллер мен I/O арасындағы байланыс үшін Ovation I/O автобусты пайдаланған. Қазіргі Ovation жүйелері EtherNet/IP арқылы үшінші тарап құрылғыларын Ovation Ethernet Gateway (OEG) арқылы біріктіреді. Бұл шлюз EtherNet/IP имплицитті (1-сынып) хабарламаларын Ovation-ның түпнұсқа peer-to-peer протоколына түрлендіреді.
Біріншіден, OEG модулін Ovation Developer Studio-да конфигурациялаңыз. Ovation басқару желісінде (әдетте 192.168.x.x желісі) бірегей IP мекенжайын тағайындаңыз. OEG-ны Адаптер режимінде орнатыңыз. Бұл сыртқы EtherNet/IP сканерлеріне Ovation контроллер нүктелерін оқу және жазуға мүмкіндік береді.
Екіншіден, EtherNet/IP жинақтау инстанцияларын анықтаңыз. Шығыс жинақтау инстанциясы 100 сканерден Ovation-ға деректерді тасымалдайды. Кіріс жинақтау инстанциясы 101 Ovation-нан сканерге деректерді жібереді. Әр жинақтау 496 байтқа дейінгі циклдік деректерді Ovation нүктелеріне сәйкестендіреді.
Осылайша, типтік деректер ағыны: EtherNet/IP арқылы Allen-Bradley PowerFlex 755 VFD мотор тогы (параметр 3) және жылдамдық кері байланысын (параметр 2) OEG-ға жібереді. OEG бұл мәндерді Ovation аналогтық шығыс нүктелері A001 және A002-ге сәйкестендіреді. Ovation турбина контроллері бұл нүктелерді әр 100 мс сайын оқып, бу кіріс клапанын PID басқару циклымен реттейді.
Контроллер артықшылығы: үзіліссіз ауысуды қамтамасыз ету
Experion PKS C300 және Ovation OCR1100 контроллерлері 1:1 ыстық резервтік артықшылықты пайдаланады. Негізгі және қосалқы контроллерлер арнайы артықшылық сілтемесі арқылы синхрондау деректерін алмастырады. Бұл сілтеме қолданба логикасы күйін, I/O деректер кестелерін және диагностикалық есептегіштерді әр сканерлеу циклінде жібереді.
Ауыстыру келесі үш жағдайда іске қосылады:
- Аппараттық Watchdog таймауты: Негізгі контроллер watchdog таймерін 3 сканерлеу циклінде жаңартпаса, қосалқы контроллер дереу негізгі рөлді қабылдайды. Ауыстыру Ovation жүйелерінде 50 мс-тан, Experion C300-де 100 мс-тан аз уақыт алады.
- Қуат көзінің істен шығуы: Әр контроллер тірегіндегі арнайы қуат мониторі 24В қорек көзіндегі кернеудің 18.5 В-тан төмендеуін анықтайды. Бұл процессор толық қуат жоғалтпас бұрын тірек деңгейінде ауыстыруды іске қосады.
- Қолмен команда: Операторлар инженерлік станциядан ауыстыруды мәжбүрлей алады. Бұл алдын алу техникалық қызмет көрсету кезінде пайдалы. Алдымен Experion Control Builder немесе Ovation Developer Studio арқылы Толық синхрондау командасын орындап, қосалқы контроллерді синхрондаңыз.
Біріншіден, Experion Station дисплейінде синхрондау күйін тексеріңіз. C300 контроллерінің бетінде синхрондау аяқталған кезде жасыл «SYNC» көрсетіледі. Сары «SYNCING» индикаторы қосалқы контроллердің қолданба деректерін әлі көшіріп жатқанын білдіреді. Индикатор сары болғанда ауыстыруды мәжбүрлемеңіз. Екіншіден, Ovation жүйелерінде Diagnostic Display арқылы артықшылық денсаулық битін (Drop 0, Bit 5) бақылаңыз. 0 мәні қосалқы контроллердің негізгісін қадағаламауын білдіреді. Контроллер аппаратын жөндеуге кіріспес бұрын артықшылық сілтеме кабелін тексеріңіз.
Сонымен қатар, әр зауыттың тоқтау кезінде артықшылық ауыстыруды тексеріңіз. Ресми ауыстыру тестілеу процедурасын әзірлеңіз. Негізгі контроллерді тоқтату үшін контроллер кілтін тіректен шығарып, барлық цикл шығыстары соңғы мәнді ұстап тұратынын немесе қауіпсіз күйге ауысатынын растаңыз. Оператор станциясының дабыл журналы ауыстыру оқиғасын уақыт белгісі мен контроллердің сериялы нөмірімен тіркейтінін тексеріңіз.
Қорытынды және іс-әрекетке кеңес
DCS архитектурасының үздік болуы протоколдарды біріктіру шеберлігі мен операциялық тәртіптілікті біріктіруді талап етеді. Honeywell Experion PKS CC-PBDP01 шлюзі арқылы Profibus DP байланысын детерминистік watchdog уақытымен қамтамасыз етеді. Emerson Ovation OEG модулі арқылы EtherNet/IP-ны жинақтау негізіндегі деректер сәйкестендіруімен байланыстырады. Контроллер артықшылығы электр энергиясын өндіруде міндетті қауіпсіздік талабы болып табылады.
Әр техникалық қызмет көрсету алдында синхрондау күйін тексеріңіз. Әр тоқтау циклінде бақылаулы тоқтату жағдайында ауыстыруды сынаңыз. GSD файлдарын алаң құрылғысының микробағдарламасы нұсқаларымен сәйкестендіріңіз. Шлюз watchdog уақыттарын циклдің маңыздылығына қарай орнатыңыз. Соңында, әр IP мекенжайы, Profibus станция мекенжайы және шлюз модулі ұяшығы нөмірін құжаттайтын DCS желі диаграммасын жасаңыз. Бұл диаграмманы басып шығарып, әр DCS шкафының ішіне іліп қойыңыз. Контроллер түнгі 3-те істен шыққанда, сіздің құжаттамаңыз бірнеше сағаттық іздеуді үнемдеп, турбина тоқтауын болдырмайды.
Автор: Ван Цзяньго — электр станцияларын автоматтандыру, DCS архитектурасы, fieldbus интеграциясы және басқару жүйесінің артықшылығы саласында 10 жылдан астам тәжірибесі бар өнеркәсіптік автоматтандыру инженері.
