Ru En

Видеографические регистраторы и промышленные контроллеры. Построение АСУ на регистраторах

Рассматривается возможность применения видеографических (безбумажных) регистраторов вместо программируемых логических контроллеров (ПЛК) при построении информационных автоматизированных систем или информационно- управляющих с небольшим числом каналов управления.
В настоящее время невозможно представить современную промышленность без автоматизированных систем. Понятие АСУ ТП прочно вошло в словарный запас сотрудников отделов КИП и аналогичных подразделений.
Современная качественная АСУ ТП должна отвечать всем основным нормативным документам, выполнять свои основные функции, иметь системы противоаварийной защиты, автоматизированные измерительные системы. Проектировщики АСУ должны отлично знать теорию автоматического управления и аппаратную часть. Малейшая ошибка при выборе оборудования может повлечь либо аппаратный переизбыток и, как следствие, повышение стоимости и снижение надежности, либо систему, не выполняющую свои основные функции.
Все вышесказанное говорит о том, что автоматизация должна производиться силами высококвалифицированных специалистов проектных бюро или инжиниринговых компаний. Однако, не все предприятия могут позволить себе оплачивать услуги сторонних проектировщиков.
Большинство проектов автоматизированных систем в своей основе имеют программируемый логический контроллер – ПЛК. Современные ПЛК позволяют решать широкий спектр задач и гибко конфигурировать систему. Но есть небольшая сложность – для работы с ПЛК нужны подготовленные специалисты. Программирование ПЛК требует знания, как аппаратной части конкретного контроллера, так и языков программирования. Решить задачу внедрения ПЛК на производство могут либо инжиниринговые компании, либо специальные подразделения на самом предприятии.
Таким образом, встает вопрос, как можно решить проблему автоматизации без значительных затрат и опытных специалистов? Есть ли недорогая и, самое главное, простая при конфигурировании и обслуживании замена контроллерам?
Все зависит от требуемых задач. Относительно простую информационную АСУ ТП можно построить на основе многоканального видеографического регистратора, имеющего элементы сигнализации и/или управления. В качестве примера рассмотрим возможности
видеографического (безбумажного) регистратора ЭЛМЕТРО-ВиЭР (ООО «Элметро Групп», Россия). Конфигурирование и обслуживание этих приборов не требует специальной подготовки персонала. Главная и, возможно, самая сложная задача – это знать, что требуется от нашей системы. Грамотная постановка вопроса и написание технического задания – залог успеха при построении АСУ на основе регистраторов.
Попробуем сравнить регистратор и контроллер. Что может быть в них общего?
Первые логические контроллеры представляли собой шкафы с набором соединённых между собой реле и контактов. Эта схема задавалась жёстко на этапе проектирования и не могла быть изменена далее. В основе современных логических контроллеров лежит микропроцессор. Числовые операции реализуются наравне с логическими, но в большинстве приложений по прежнему преобладают логические команды.
Программируемый логический контроллер, ПЛК – микропроцессорное устройство, предназначенное для управления технологическими процессами в промышленности и другими сложными технологическими объектами. Принцип работы ПЛК заключается в сборе сигналов от датчиков и их обработке по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства.
Таким образом, несмотря на эволюцию ПЛК, их основные задачи не изменились, чего не скажешь о регистраторах.
Изначально регистраторы были бумажными, т.е. собираемая ими информация отображалась на бумажной ленте. Сбор данных – это было единственным назначением приборов такого типа. С развитием полупроводниковых технологий развивались и все электронные приборы. Видеографические регистраторы с процессорным управлением пришли на замену устаревшим бумажным аналоговым регистраторам. А это значит, что у современных ПЛК и регистраторов родственная электронная начинка.
Наличие микропроцессорного сердца позволяет расширять возможности регистраторов до уровня, ограниченного возможностями самого процессора и фантазией разработчиков.
Упомянутый выше регистратор ЭЛМЕТРО-ВиЭР имеет универсальные аналоговые входы, способные снимать практически любые сигналы, будь то напряжение, ток или сопротивление. Кроме того он способен измерять температуру с помощью пирометров, термопар или термосопротивлений. Благодаря наличию дискретных входов может воспринимать такие сигналы, как «сухой контакт», «потенциальный вход» и др.
Большое количество выходных реле позволяет управлять исполнительными механизмами и строить систему сигнализации.
Если мы говорим о АСУ ТП, то, естественно, возникает вопрос: а как подключить регистратор к существующей или планируемой на предприятии SCADA-системе? Наличие открытого протокола Modbus позволяет интегрировать регистраторы компании «Элметро» в АСУ ТП, а это, в свою очередь, обеспечивает оперативный и простой доступ к измерениям, конфигурированию, управлению. Кроме того, предусмотрен свой OPC- сервер, поставляемый в комплекте с программным обеспечением с регистраторами. Наличие интерфейсов RS485, RS232, Ethernet обеспечивает беспрепятственное подключение к компьютерам.
Для расширения функциональных возможностей регистраторов предусмотрена математическая обработка данных. То есть регистратор может отображать и использовать для управления, как непосредственный результат измерения, так и значения, являющиеся функциями входных аналоговых и дискретных сигналов. Причем задавать можно достаточно сложные математические функции, в которых может присутствовать помимо обычной арифметики еще и тригонометрия, логика и т.д. Самый простой пример применения подобных возможностей – это вычисление разности показаний датчиков или определение объема по уровню в емкости сложной формы.
Кроме того, математические возможности регистратора ЭЛМЕТРО-ВиЭР можно использовать для определения ложного измерения какого либо параметра при выходе из строя первичного преобразователя (датчика). То есть в любой точке измерения, которая наиболее важна в нашем технологическом процессе, можно снимать параметры с использованием двух датчиков. Вторичный прибор, а именно ЭЛМЕТРО-ВиЭР, настраивается таким образом, что ВиЭР будет постоянно «следить» за разностью показаний между датчиками, и при этом регистрировать все показания. При возможном выходе из строя одного из датчиков, разность показаний между датчиками достигнет заданного значения, в результате чего регистратор выдаст сообщение об ошибке.
Обеспечение автономной работы регистратора может осуществляться благодаря встроенному расписанию. Подобные функции позволяют программировать определенные действия с привязкой к реальному времени с различной периодичностью. Т.е. без вмешательства оператора регистратор может вести запись только в рабочее время, а так же включать (выключать) исполнительные механизмы в определенно заданное время или в зависимости от входных сигналов.
Очень часто, при возникновении нештатных ситуаций, есть необходимость последовательного блокирования исполнительных механизмов или управления временной последовательностью технологических операций. Данные условия могут выполняться благодаря программированию временных интервалов для совершения определенных
действий. В безбумажном самописце ЭЛМЕТРО-ВиЭР такое возможно с помощью «Таймеров», которые настраиваются при конфигурировании прибора.
Расширение функциональных возможностей обеспечивается за счет сумматоров, осуществляющих интегрирование расхода нарастающим итогом, и счетчиков, подсчитывающих количество событий за определенные интервалы времени. Данные функции можно использовать, например, для формирования отчетов по потреблению ресурсов или подсчета технологических циклов за смену.
Гальванически изолированные аналоговые каналы исключают возникновение паразитных токовых петель и снимают ограничения по встраиванию регистратора в существующую систему сбора данных. Высокая частота опроса позволяет применять регистраторы в системах с быстроменяющимися процессами.
Одной из уникальных возможностей регистраторов ЭЛМЕТРО является вычисление расхода сред в соответствии с ГОСТ 8.586.(1-5)-2005 и приведение его к нормальным условиям. То есть ВиЭР может работать как вычислитель расхода, корректор газа.


Узел учета ресурсов по перепаду давления на основе видеографического регистратора ЭЛМЕТРО-ВиЭР объединяет в себе преимущества вычислителей и регистраторов: архивирование и оперативный просмотр динамики потребления ресурсов на цветном дисплее, журнал событий (срабатывание уставок по расходу, давлению...), суммирование (интегрирование) расхода...


К регистратору подключаются датчики с выходными аналоговыми и/или дискретными сигналами. Прибор обрабатывает полученные данные, записывает их в энергонезависимую внутреннюю память и, если есть необходимость, передает данные на верхний уровень АСУ ТП или сервисный ПК. При возникновении нештатных ситуаций (например, отклонение уровня измеряемого параметра от заданных норм или некорректный расход энергоресурсов) срабатывает система сигнализации и/или происходит блокирование исполнительных механизмов.
При совместной работе регистратора с регуляторами можно получить полноценную систему управления.


Регуляторы (например, ЭЛМЕТРО-ТеИР) принимают выходные сигналы датчиков и управляют исполнительными механизмами. Одновременно с управлением с помощью токовых выходов регуляторов сигналы передаются на регистратор, который фиксирует все процессы системы.
Таким образом, мы видим, что при решении задач автоматизации можно ограничиться относительно недорогими и простыми решениями. Все зависит от поставленных задач. Конечно, нельзя воспринимать данную статью как руководство к действию и пытаться повсюду использовать регистраторы вместо контроллеров. Это невозможно и не нужно. Регистраторы, несмотря ни на что, в первую очередь предназначены для сбора и хранения информации. Поэтому многие заключения в этой статье подлежат обсуждению, и, надеюсь, информация для размышления преподнесена.