Készítette: Dr. Füvesi Viktor

Átírás

1 Készítette: Dr. Füvesi Viktor

2 Dr. Füvesi Viktor ME AFKI Alkalmazott Földtudományi Kutatóintézet Műszerfejlesztési és Informatikai Osztály Tel.: /25-12 Web: fuvesi.afki.hu

3 Aláírás feltétele o Gyakorlaton való részvétel o 2 db Zh elégséges megírása Pontozás (előre láthatólag) 1: 0p 26p 2: 27p 32p 3: 33p 38p 4: 39p 44p 5: 45p 50p Időpontja: 6. és 12. hét Pótlás: 14. héten Megajánlott gyakorlati jegy o Zh-k eredménye o Gyakorlaton készített jegyzőkönyv eredménye

4 Előadás o Irányítórendszerek fajtái, felépítése, jellemzői o DAC és ADC o Digitális jelfeldolgozás alapjai o Intelligens távadók felépítése, működési elveik o Terepi buszrendszerek HART, FF, Profibus DP, Profibus PA Gyakorlat o Ismerkedés Siemens távadókkal és panelokkal o Egyéni feladat elkészítése Gyűjtőmunka

5 1950- Pneumatikus Elektronikus Analóg Hibrid Digitális 0,2 1 bar ma 4-20 ma SMART FIELDBUS HART Protokoll alapú Pneumatikus Elektromechanikus Gyújtószikramentes - Intrinsic Safety Helyi beállítások Távvezérelt beállítás Protokollfüggő Interoperabilitás

6 o Pneumatikus irányító rendszerek o Elektronikus irányító rendszerek Analóg irányítástechnika Digitális irányítástechnika PLC vezérlések PC vezérlések DDC SCADA DCS FCS PCS

7 Történelem és a fejlődés mérföldkövei Igény oldal Mindenütt vizuális információ igény (TV hatás) Elektronikus adatarchiválási igény Az ipar megújításának igénye Az öreg rendszerek megújítása Kényelem szerepe Gyakorlati oldal Mikroprocesszorok és számítógépek elterjedése Kommunikációs rendszerek elterjedése Intelligens műszerek megjelenése Olcsó HW ár A korszerű technológia ára (high technology) egyre kisebb

8 Először a 19. század végén alkalmazták Ki-be vezérlők Jel és jeltovábbítás Be- és kimenti tartomány 3-15 psi; bar Alkalmazható vezetékhossz m Vezérlés feladatai Folyamat vizsgált mennyiségeinek mérése Szenzorok, jeladó (transzmitter), jelátalakító (transducers) Vezérlési feladatok PID, fuzzy logika, stb. Kiment képzés pneumatikus, hidraulikus, elektromos, mágneses Előnyök: Veszélyes környezet Szelepek Speciális alkalmazások Hátrányok: Magas telepítési költségek Költséges karbantartás Dinamikus válasz hiánya

9 Analóg vezérlők megjelenése on-off és PID vezérlők Jel és jeltovábbítás Be- és kimeneti tartomány 4-20 ma Áthidalható távolság km-es nagyságrend Típus Fogadó vezérlők kijelzés, recording, miniature Direct-connected controllers blind, kijelzés, terepi mounting Vezérlési módok Kézi Proporcionális Integráló Differenciáló Előny: Alacsony telepítési költség Alacsony karbantartási költségek Dinamikus válasz Hátrány: Veszélyes környezetben nem használhatók Szelepek Speciális alkalmazás

10 Digitális vezérlők lelke Mikroprocesszorok Jel és jeltovábbítás Be- és kimeneti tartomány 4-20 ma, RS-422, RS-485, Fieldbusok Működési távolság up to km Típusai Helyi vezérlők kompakt digitális vezérlők Konfigurálható távoli elérésű vezérlők SCADA és DCS rendszerek része Vezérlési módok Előnyök: kifinomult vezérlési módszerek Digitális információk az operátoroknak Konfigurálható kézi, arányos, integráló, differenciáló Fejlett vezérlési rendszerek Hátrány: drága bonyolult betanítás szükséges

11 Mikroprocesszor alapú univerzális vezérlőberendezések, amelyek gépek, berendezések, gyártástechnológiai készülékek rugalmas irányítására alkalmasak. Olyan programozható elektronikus vezérlések, melyek csak logikai műveleteket tudnak végezni, vagyis a logikai műveleteket, döntéseket ez a rendszer végzi el. Illesztő egység Programozókészülék RT óra Belső sínrendszer Illesztő egység Kezelőkozol (pl. PC) μp ROM memória RAM memória Tápegység 230 AC Digitális bemenetek Digitális kimenetek Analóg bemenet Analóg kimenet Kétállapotú jeleket fogad U bemenet pl. 24 V DC, 230 V AC Bemenetek száma: 8 vagy n x 8 Kétállapotú jeleket ad ki Kontaktus, tranzisztor, kimenetek stb. Kimenetek száma: 8 vagy n x 8 Analóg jelet fogad U bemenet pl V DC Bemenetek száma: 1 vagy 2, 4 Analóg jelet ad ki U kimenet pl V DC Kimenetek száma: 1 vagy 2, 4

12 A programozható vezérlők alapfeladatai: A bemenetek állapotának beolvasása. A vezérlési algoritmus végrehajtása, az aktuális adatokkal. Az eredmény kivitele a kimentekre. Típusai (felépítés szerint) Kompakt Kis helyigény Ipari tokozás Kis mértékben módosítható a hardver Moduláris Kisebb egységekből épül fel Jól konfigurálható Összetettebb feladatok megoldására

13 Hardverjellemzők: Kompakt kialakítás: fix számú bemenet, kimenet Moduláris kialakítás: változtatható számú be- és kimenet, bővíthető A digitális be- és kimenetek típusa, száma, Az analóg be- és kimenetek típusa száma (ha van), A program memória nagysága A működési (program végrehajtásidő), stb. A szoftverjellemzők, azaz a vezérlővel megvalósítható alapfeladatok: logikai műveletek (ÉS, VAGY, Kizáró-vagy, Negálás, stb.) számlálási feladatok, időzítések kezelése a programozási nyelv (létradiagram, funkcióblokk, stb.). programozást támogató környezet (programfejlesztő készülék)

14 Előnyök: Megbízhatóság, üzembiztosság Ellenálló szerkezeti kialakítás Tárolt program könnyen módosítható Kisebb karbantartási költség Egyszerű üzembehelyezés Gyors működés Hátrány: Szaktudást igényel

15 DDC Direct Digital Control Közvetlen digitális vezérlés SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition Systems Felügyeleti vezérlő és adatgyűjtő rendszer DCS Distributed Control System Elosztott folyamatirányító rendszer FCS Field Control System Terepi vezérlő rendszer

16 A számítógépes folyamatirányítás megjelenése A hagyományos folyamatirányító rendszerek legfontosabb jellemzői: analóg jeltovábbítás ma jel, digitális jelek - külön vezetéken irányítás a központi műszerszobából, központi adatfeldolgozás, szabályozás, alarm, trend és egyéb funkciók a központból. Szabályozó, vezérlő és felhasználói interfész Központi műszerszoba Technológia Terepi eszközök Távadók, beavatkozók

17 Terepi eszközök Szabályozó, vezérlő és felhasználói interfész Központi műszerszoba Technológia CPU RAM EPROM XTAL CPU RAM EPROM XTAL Beavatkozó Távadó

18 Feladatai jelek összegyűjtése a terepi eszközöktől, érzékelőktől, beavatkozóktól PLC-ék segítségével Információk kezelése, feldolgozása Adatbázis létrehozása Felügyeli a folyamatot Kiszolgálja adatokkal a kezelő személyzetet MMI - Man Machine Interface HMI - Human Machine Interface RTU - Remote Terminal Unit MTU - Master Terminal Unit OPC OLE for Process Control (Object linking and embending) DBMS Database Management System RTU HMI. OPC szoftverek Server RTU PLC DBMS PC

19 SCADA rendszer begyűjti az áramlás és szint adatokat és elküldi a munkaponti értéket a PLC-hez Áramlási adatok Adatbázis Kommunikációs busz Adatok a szivattyú vezérléséhez Áramlásmérő Szint adatok Adatok a szelep vezérléséhez Szivattyú PLC1 összehasonlítja mért áramlásértéket a munkapontival és változtatja a szivattyú sebességét ions/industrial_networks/scada.shtml Szintérzékelő Szelep PLC2 összehasonlítja mért szintértéket a munkapontival és igény szerint változtat az áramlás nagyságán a szeleppozíció módosításával

20 Megjelennek az intelligens egységek DCS - Osztott intelligenciájú irányítórendszer A korszerű, részlegesen elosztott folyamatirányító rendszerek: megjelenik néhány szabályozó, vezérlő kártya, az intelligens egységek bent kerülnek elhelyezésre, nagyobb a megbízhatóság, könnyebb a kezelés. Szabályozók, vezérlők, I/O modulok Felhasználói felület DCS konzol Központi műszerszoba Technológia Terepi eszközök Távadók, beavatkozók

21 Távadó Egy paraméter mérése Digitális kijelzés, analóg távadás Vezetékes csatlakozás (1 pár) DCS Analóg-digitális átalakítás PID algoritmus futtatás Digitális-analóg átalakítás Jel fogadás távadótól Jel kiadás végrehajtó elemre Számítási feladatatok Beavatkozó egység Egy analóg jel kezelése Pozicionálás Vezetékes csatlakozás (1 pár)

22 Első generáció Központi számítógép Central computer Helyi vezérlő egység Local Control Unit LCU Tulajdonságok: Analóg I/O száma max. 32 csatorna Digitális I/O száma max. 256 Távolság: max. 300 m Point to point kapcsolat

23 Második generáció (Csillag struktúra) Central Computer -1 Central Computer -2 LCU 3 LCU 4 LCU n Tulajdonságok LCU 1 LCU 2 LCU 2 LCU 4 LCU n PLC-ék kapcsolódnak a rendszerhez Egynél több számítógép Sophisticated software Összetett rendszer

24 Valós rendszer Server Plant Information Network DCS Network Gateway PLC R I/O Field Network

25 Controllers Control File, Control Station, etc. Workstation operator, engineering, programming Networks control, information Programs operating, HMI, MMI (IFIX), PI, Advanced control, Operator & Engineer Interface Distributed Control System Local Area Network Gateway Mainframe PLC Control Subsystem I/O Database Manager Gateway I/O

26 Új rendszerek Gyártó ABB Termék Advant Industrial IT Yokogawa Centum 2000 Rosemount Honeywell Plant Web Plant Scape Open Field Régi rendszerek Gyártó Termék Westinghouse WDPF Leeds & Northrup MAX1000 Toshiba TOSDIC CIE Siemens Simatic

27 Honeywell PC (Maintenance) MIS Host Information Management Network PC (Engineering) Local Control Network Gateway PLC Serial Links Universal Station FSM Universal Control Network Global User Station Network Interface Module High Performance Process Manager Remote I/O Global User Station Data Hiway Gateway Hiway Gateway Advanced Operator Station FieldBus Technology

28 Fisher-Rosemount Corporate Computer PC Workstatio n Ethernet Universal Station Operator Workplace Peerway Ethernet Gateway Control Files Interface to Intelligent Devices PLC ISP Fieldbus Support Remote I/O FieldBus Technology

29 A terepi buszrendszer Mik az előzmények? az igényoldal nagyon elszemtelenedett mikroprocesszorok elterjedése, hálózat, SW technológia, számítógépgyártók marketing stratégiája. Felhasználói felület DCS konzol Központi műszerszoba Technológia Terepi eszközök Távadók, beavatkozók, szabályozók, alarm, trend

30 Szabályozás a terepen Távadók DCS Beavatkozó egység Több paraméter mérése Teljesen digitális távadás PID algoritmus az eszközben Hálózati kommunikáció Jel fogadás távadótól Jel kiadás végrehajtó elemre Számítási feladatatok Digitális jel kezelése Pozicionálás PID algoritmus az eszközben Hálózati kommunikáció

31 H1 Ethernet Operator stations COROS Engineering station PROFIBUS SIMOREG Switches PLCs Three main parts: SIMATIC PLC family COROS MMI SINEC (Siemens Network Communication) SINEC S1- MS sensor bus SINEC L2- Profibus - SINEC H1- Ethernet IEEE Software: Windows Control Centre -WinCC

32 DeltaV rendszer HUB Control Network HUB DeltaV-1 DeltaV-2 DeltaV-3 DeltaV-n Three main parts: Workstation: Pentium PC with Windows NT, 2000 Control I/O wall mountable packing Network: Ethernet LAN with TCP/IP

33 PS CU AI AO DI DO FF PB AS-i PS Power Supply FF Foundation Fieldbus CU Control Unit PB Profibus AI Analog Input AS-i Actuator-Sensor interface AO Analog Output DI Digital Input DO Digital Output

34 Teljes struktúra Information ManagementNetwork Vállalati Információs Rendszer Irányítástechnikai Rendszer DCS Bus Fisher! Fieldbus Terepi Irányítás Sensorbus N N N