Частотное регулирование скорости вращения двигателей позволяет осуществлять безударное старт-стопное управление мешалкой с постоянным моментом на валу, что очень важно при перемешивании взрывоопасных компонентов. Система управления обеспечивает два режима работы частотного преобразователя: местный и дистанционный. В местном режиме все команды управления задаются с пульта преобразователя.

Рисунок 1.4 - Шкаф вычислительный

Пульт имеет набор функциональных клавиш, позволяющих задавать требуемые параметры разгона и торможения, запоминать их, задавать установки и наблюдать на жидкокристаллическом индикаторе контролируемые параметры: ток нагрузки, частоту, напряжение и потребляемую мощность в цепях управления. Для дистанционного управления приводами используется интерфейс Я8-485, позволяющий задавать все необходимые параметры управления с удаленного пульта оператора, расположенного вне взрывоопасной зоны.

Весь комплекс технических средств системы управления размещен в 2 шкафах размером 600x800x2200 мм, которым требуется помещение площадью всего 12 квадратных метров (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 - Модули УСО в шкафу преобразователей

Рисунок 1.6 - Размещение комплекса технических средств системы в двух шкафах

4. Программное обеспечение

Система обеспечивает обработку сигналов, перечень которых приведен в таблице 1.2.

Программное обеспечение разработано с использованием пакета Genie, позволившего в короткие сроки создать удобный интерфейс оператора, а также алгоритмы управления и регистрации событий.

Для визуального наблюдения за состоянием технологического оборудования и значениями контролируемых параметров используется мнемосхема, индицируемая на экране монитора (рисунок 1.7). На мнемосхеме в реальном масштабе времени отображается динамика технологического процесса, а использование объемных изображений элементов мнемосхемы, максимально приближенных к виду реальных конструкций технологического оборудования, облегчает работу оператора и обеспечивает хорошее восприятие им фактического состояния управляемого в дистанционном режиме оборудования.

Таблица 1.2 - Характеристики обрабатываемых сигналов

Сигнал	Количество	Характеристика	Назначение
Дискретный входной	132	3-32 В	От датчиков положения
Дискретный выходной	48	24-280 В/3 А (перем.) 5-60 В/3 А (пост.)	На исполнительные механизмы
Аналоговый входной	16	-10. +10 В (2 кОм)	От датчиков температуры, давления, вакуума
Аналоговый выходной	6	По напряжению: - 10. +10 В, по току: 0-5 мА (2 кОм)	На управление электродвигателями мешалки и водила

Выбранная частота выполнения задач контроля и управления 2 Гц обеспечивает необходимое время для реакции системы управления на нештатные ситуации, своевременного их анализа и предотвращения аварий.

Логика управляющей программы обеспечивает анализ 20 различных блокировок, не позволяющих даже неподготовленному оператору выполнить какую-либо запрещенную операцию.

Виртуальная панель управления, также индицируемая на экране монитора, обеспечивает быструю обучаемость оператора и простоту формирования команд управления оборудованием в дистанционном режиме. На рисунке 1.7 показана мнемосхема с виртуальной панелью управления для операции смешения. Здесь представлено одно из промежуточных состояний оборудования:

¾ тележка с чашей зафиксированы на позиции, о чем свидетельствуют зеленые треугольники перед колесами тележки (когда тележка не зафиксирована, цвет треугольников красный);

¾ из 9 необходимых условий процесса смешения выполнены 7, о чем свидетельствуют зеленые квадратные транспаранты слева от позиции (если транспарант красный, то соответствующее условие для выполнения операции не выполнено;

¾ для того чтобы узнать, какое именно условие не выполнено, достаточно навести указатель мыши на транспарант и щелкнуть клавишей управления, в результате в верхней части мнемосхемы высветится расшифровка необходимого условия, например, "давление в гидросистеме ниже нормы";

¾ наиболее важные для данной операции параметры индицируются на виртуальной панели; в верхней части правого активного окна видно, что в текущий момент времени температура смеси равна 25,3°С, подводящей воды 25,9°С, отводящей воды 25. ГС, давление в гидросистеме 42,3 МПа, приводы мешалки и водила остановлены (о чем свидетельствуют как переключатель "АG. ON-РL. ОN", так и красный цвет самой надписи "SТОР"); по положениям остальных переключателей "F1Х-ING", "СLАМРS", "ТRАУ", "GАТЕ" легко определить истинное состояние оборудования (в данном случае никаких активных действий не производится, так как все переключатели находятся в положении "SТОР"). Практический опыт работы по управлению установкой показал, что даже неподготовленный оператор после 3-4 часов работы вполне удовлетворительно справляется с виртуальной панелью управления, которая на первый взгляд кажется не очень понятной.

Полный перечень параметров и их значения регистрируются системой управления и запоминаются в специальном файле. После окончания операции и процесса в целом по команде оператора на принтер выводится протокол работы системы, в котором фиксируются все управляющие сигналы, формируемые системой по командам оператора, и информационные сигналы, поступающие с объекта управления. Протокол ведется в реальном масштабе времени, что позволяет при необходимости (например, в случае аварии) восстановить картину всего процесса с указанием времени конкретных событий.

Рисунок 1.7 - Мнемосхема технологического процесса

5. Надежность и безопасность

Высокая степень автоматизации дистанционного управления оборудованием, расположенным во взрывоопасной зоне, достигается за счет использования современных технических и программных средств, а требуемая высокая надежность обеспечивается не только за счет искробезопасных цепей и взрывозащищенных элементов автоматики, но и за счет использования "холодного" резервирования основных элементов системы управления и контроля, а также сочетания дистанционного и местного режимов управления оборудованием.

Способ "холодного" (а не "горячего") резервирования выбран потому, что, с одной стороны, последовательность выполнения операций управления исполнительными механизмами при взрывоопасных технологических процессах всегда строго регламентирована, а с другой стороны, временные интервалы между отдельными операциями работы технологического оборудования достаточно большие - 10-20 минут. Такие большие, с точки зрения быстродействия системы управления,

паузы между отдельными операциями необходимы для взрывоопасных технологий, и их логическое назначение заключается в том, чтобы система управления при работе в дистанционном режиме могла выработать адекватные решения по устранению предаварийных ситуаций (если такие возникают на каком-либо из циклов), либо сам оператор успел принять такие решения.

Программная логика дистанционного управления процессом построена таким образом, что при возникновении предаварийной ситуации система доводит выполняемую операцию до безопасного состояния (в худшем случае просто останавливает текущий процесс) и передает управление оператору, извещая его при этом звуковым сигналом и мигающим транспарантом красного цвета на мнемосхеме. Далее оператор самостоятельно принимает решение о продолжении процесса. Если возникшая ситуация может быть устранена дистанционно за счет повторения незавершенной операции, то управление процессом продолжается в прежнем режиме с точки останова; в противном случае процесс доводится до завершения операции в режиме местного управления. После этого либо неработоспособный блок заменяется на резервный в течение указанного времени, либо весь технологический процесс завершается с локального пульта управления.

Заключение

Установка получения промышленных взрывчатых веществ внедрена в ФНПЦ "Алтай", и её эксплуатационные характеристики соответствуют самым жестким требованиям взрывоопасного производства. Установка тиражируется в трех различных по производительности модификациях. Применение современных высоконадёжных средств автоматизации при создании системы управления установкой не только сократило время и финансовые затраты на проектные, монтажные и пусконаладочные работы, но и привело к почти двукратному увеличению производительности установки, существенному росту безопасности производства и улучшению условий работы обслуживающего персонала.