Процесс АСУТП

Для предоставления данных в виде схемы с отмеченным на ней оборудованием, датчиками и запорно-управляющей арматурой, применяются различные интерфейсы АСУТП. Фактически, их главная задача-обеспечить визуализацию тех. процесса с прозрачным и понятным интерфейсом управления. Также немаловажным фактором является способность системы выводить информацию о достижении сигнализирующих и критических значений по определенным позициям, с комментарием по произошедшему отклонению.

Вариантов и производителей систем множество, таких как Yokogawa, Masoneilan, Honeywell, Bailey и др. Каждая из компаний занимается предоставлением как программного обеспечения, так и аппаратурной поддержкой в виде приборов КИП и запорно-регулирующей арматуры, а также станций управления, однако в основном всё данное оборудование работает по HART-протоколу, что позволяет компоновать системы АСУТП и КИПиА комплектующими различных производителей.

Пример внешнего вида операционной клавиатуры производства компании Yokogawa. Данная станция позволяет осуществлять быстрое переключение между рабочими окнами, внесение корректирующих параметров и др.

Также данные системы поддерживают возможность управления процессом мышью непосредственно с экрана станции, выводя при нажатии на позицию прибора или запорно-регулирующей арматуры либо насоса поле для введения данных.

Рассмотрим Ведение тех. процессов в современных АСУТП на примере системы CENTUM VP от компании Yokogawa

Системные окна

Окно верхней рабочей панели

Окно верхней рабочей панели содержит информацию о наличии сигнализации на производственном объекте.

Почти все кнопки верхней рабочей панели присутствуют на функциональной клавиатуре оператора. Главным образом, они используются для вызова информационных и системных окон.

Панель работы с окнами

Панель работы с окнами вызывается с панели обзора нажатием соответствующей кнопки.

Монитор сообщений

Бывают случаи, когда возникает необходимость просмотреть все сообщения за некоторый промежуток времени независимо от их классификации. Для этого в системе существует специальное окно, отображенное на рисунке ниже. Если рядом с текстом сообщения имеется индикатор, значит оно еще не прочитано. После квитирования списка все индикаторы удаляются.

Исторический архив

Исторический архив представляет собой список всех сообщений, генерируемых системой управления. Сообщения располагаются в хронологическом порядке. При нажатии на соответствующую кнопку панели работы с окнами, на экран выводится окно, предназначенное для просмотра и печати этого списка сообщений. Архив достаточно большой, поэтому часть информации хранится на жестком диске рабочей станции в упакованном виде. В связи с этим, при перелистывании сообщений назад по времени, начиная с какого-то момента возможны задержки при отображении очередной страницы сообщений. Общий вид окна исторического архива представлен на рисунке ниже.

Пользовательские окна

Окно настройки прибора

Окно настройки прибора предназначено для установки изменения параметров функционального блока и содержит подробную информацию о состоянии данного блока. Окно настройки имеет любой прибор системы: регулятор, индикатор, отсекатель, электрозадвижка. В случае регулятора окно настройки включает в себя область, в которую выведены тренды (графики изменения во времени) величин PV, SV и MV соответственно голубого, белого и сиреневого цвета. В правой части окна настройки всегда находится лицевая панель данного прибора. Над полем трендов расположена область цифровой информации настроечных параметров прибора. В правом нижнем углу окна имеется индикатор горизонтального и вертикального масштабов трендов. Окно настройки PID-регулятора представлено на рисунке ниже.

В верхней части окна находится ряд икон для изменения формы трендов, переключения режимов функционального блока, назначения и снятия рабочих меток и т.д.

Основные статусы и соответствующий им цвет метки позиции:

NR (зелёный) – нормальный статус, т.е. отсутствие тревоги;

AOF (синий) – состояние отключения тревоги;

LO/HI (красный) – превышен нижний / верхний допустимый предел параметра;

LL/HH (красный) – превышен крайний нижний / крайний верхний допустимый предел параметра;

IOP/OOP (красный) – разрыв в измерительной цепи или выход параметра за пределы измерения;

MLO/MHI (желтый) – значение MV регулятора достигло нижней / верхней границы диапазона допустимого изменения;

DV (желтый) – превышена допустимая разность между значениями PV и SV;

VEL (желтый) – превышена допустимая скорость изменения параметра.

SH – верхний предел шкалы для величины PV.

SL – нижний предел шкалы для величины PV.

PV – значение величины измеряемого и регулируемого параметра.

SV – задание для регулятора.

MV – значение величины управляющего воздействия (выход с регулятора) на клапан. Измеряется или в единицах PV, или в процентах от 0 до 100.

DV – разность между значениями PV и SV.

SUM – результат интегрирования PV по времени. Используется только для суммирования расхода.

OPHI/OPLO – положение верхнего / нижнего индекса шкалы величины MV. Индексы устанавливаются оператором для удобства запоминания нужных значений MV.

MH/ML – верхний / нижний допустимые пределы изменения величин MV. Эти пределы не нарушаются регулятором в процессе регулирования, но могут быть преодолены при нажатии оператором клавиши подтверждения.

PH/PL – верхний / нижний допустимый предел параметра PV.

HH/LL – крайний верхний / крайний нижний допустимый предел параметра PV.

VL – предел допустимой скорости изменения параметра PV. Обычно этот предел превышается в случае нарушения работы промежуточных элементов в линии обработки сигнала. При этом регулятор переходит в аварийный статус VEL.

DL – предел допустимого отклонения параметра PV от задания SV. При нарушении регулятором этого предела регулятор переходит в аварийный статус DV.

P – предел пропорциональности регулятора.

I – время интегрирования регулятора.

D – время дифференцирования регулятора.

MSH/MSL – верхний / нижний предел шкалы для величины MV. Обычно задаются пределы от 0 до 100 %.

GW – диапазон нелинейности. Используется, когда величиной PV является PH или другой аналогичный параметр.

DB – зона нечувствительности регулятора. При наличии высокочастотных колебаний величины PV (например, в случае регулирования расхода) значение уставки DB выбирают отличным от нуля, таким образом, чтобы в пределах заданного диапазона оказались только шумовые колебания PV. При нахождении величины PV в пределах зоны нечувствительности регулятор не производит обновления величины MV.

SVH/SVL – верхний и нижний пределы шкалы величины SV. В большинстве случаев совпадают с SH и SL соответственно.

MODE – режим работы регулятора. Основные режимы:

MAN (ручной);

AUT (автоматический);

CAS (каскадный);

PRD (режим прямого регулирования).

ALRM – статус (состояние) тревоги. В зависимости от статуса тревоги изменяется цвет МЕТКИ ПОЗИЦИИ, на каком бы окне она не находилась.

Поле для отображения трендов регулировочных параметров имеют только окна настройки регуляторов. Новые значения величин PV, SV и MV появляются на тренде каждую секунду. Максимальное количество точек на тренде составляет две тысячи восемьсот восемьдесят, что соответствует времени сорок восемь минут.

Общие принципы работы с панелями управления приборами

Как уже отмечалось, панели управления занимают самый низкий уровень в иерархии окон и являются стандартным средством для наблюдения и управления отдельными единицами оборудования, такими как клапан или насос. Их вызов обычно осуществляется с мнемосхемы нажатием левой кнопки мыши на изображении данного объекта. На рисунке ниже приведен пример панели управления задвижкой.

При выборе ручного режима управления пользователь самостоятельно задает необходимое положение задвижки, при автоматическом режиме управления управление происходит через систему АСУТП на основании показаний одного прибора, к которому привязано управление, а при каскадном режиме управления степень открытия регулируется по показаниям нескольких датчиков, для которых заданы требуемые параметры тех. процесса.

Тренды

Для наблюдения за тенденцией изменения параметров во времени и сохранения информации о параметрах с возможностью её последующего представления в графической форме предназначена функция регистрации трендов. Трендом называется графическое изображение изменения величины параметров с течением времени, представленная на экране HIS в координатной плоскости, горизонтальной осью которой является шкала времени, вертикальной – шкала параметра.

Основным элементом окна трендовой группы является координатное поле трендов, на котором находятся восемь графиков разного цвета, определяемого номером позиции в данной группе. В зависимости от критичности параметра и необходимой частоты обновления тренда он может отображать информацию в реальном времени, с периодом 1 секунду, и более.

Обозначение АСУТП, Принципы построения АСУТП