В качестве микропроцессорного контроллера подсистемы выберем контроллер ЭК-2000 фирмы “ЭМИКОН”. Этот выбор обоснован рядом причин:

Облегчение эксплуатации однотипностью оборудования. В существующей системе уже эксплуатируется 8 контроллеров этой фирмы.

Экономическая целесообразность. Приведенные в таблицах 4-6 данные наглядно показывают преимущества контроллеров ЭМИКОН: при аналогичных технических параметрах они в 2 раза дешевле. Цены на контролеры приведены в долларах США (без учета НДС). Цены на контроллеры фирм OMRON (Япония) и SIEMENS (Германия) включают в себя упаковку, транспортные расходы, таможенные пошлины, услуги по таможенной очистке (т.е. цены со склада в Москве).

Возможность органично встроить подсистему в уже существующею систему визуализации и управления.

Возможность дальнейшего наращивания и развития подсистемы.

Возможность получения оперативной помощи. Присутствие дилера в Старом Осколе в лице фирмы АВЕРС.

Таблица 4

Стоимость контроллера фирмы SIEMENS

Название устройства и программных средств	Тип устройства и программных средств	Кол-во	Цена USD	Стоимость USD
Базовый комплект, включающий центральный модуль, блоки питания, каркасы и межблочные устройства связи	VR1 ER2 PS405 PS407 CPU414-1 FM460-1 IM461-1 Terminator for IM461-1 BACK-VP Battery	1 1 1 1 1 1 1 1 2	697 290 552 523 2294 337 337 55 9	697 290 552 523 2294 337 337 55 18
Модуль ввода аналоговых сигналов	SM431	1	523	523
Модуль ввода дискретных сигналов	SM421	1	250	250
Модуль вывода дискретных сигналов	SM422	1	366	366
Сетевой модуль	CP443-5	1	1155	1155
Графическая панель оператора	OP-25	1	1684	1684
ИТОГО стоимость контроллера:	9081
Средство программирования панели оператора	6AV9620-1AA07-1ABO	1	958	958
Средство программирования контроллера	6ES7800-OAC00-7BAO 6ES7798-OACO1-OXAO	1 1	105 70	105 70
ИТОГО стоимость программно-технического комплекса:	10214
Упаковка, транспортировка, таможенные операции (18%):	1839
ИТОГО стоимость контроллера со склада в Москве (USD):	12053

Таблица 5

Стоимость контроллера фирмы ЭМИКОН

Название устройства и программных средств	Тип устройства и программных средств	Кол-во	Цена USD	Стоимость USD
Базовый комплект, включающий центральный модуль, блоки питания, каркасы и межблочные устройства связи	CPU-03A CIM-485I CIM-232NI OS-188 PU-01A SU-06 CC-14-01	1 1 1 1 1 1 1	394 73 23 50 286 268 195	394 73 23 50 286 268 195
Модуль быстрых счетчиков	QC-01A	2	295	590
Блок сопряжения с тензометрическими датчиками	СТF-03	4	250	1000
Модуль аналогового вывода	AO-01B	1	449	449
Модуль ввода/вывода дискретных сигналов	DIO-03A	1	240	240
Сетевой модуль	C-02A	1	480	480
Графическая панель оператора	CP10G-04-0045 MD03R-02-0045	1 2	641 457	641 914
ИТОГО стоимость контроллера:	5603
Средство программирования панели оператора	UniWIN	1	300	300
Средство программирования контроллера	CONT-Designer	1	300	300
ИТОГО стоимость контроллера со склада в Москве (USD):	6203

Таблица 6

Стоимость контроллера фирмы OMRON

Название устройства и программных средств	Тип устройства и программных средств	Кол-во	Цена USD	Стоимость USD
Базовый комплект, включающий центральный модуль, блоки питания, каркасы и межблочные устройства связи	CVM1-CPU11-EV2 CVM1-BC-103 CVM1-PA208 CVM1-BI064 CV500-CN312	1 1 2 1 1	1349 358 315 249 249	1349 358 630 249 249
Название устройства и программных средств	Тип устройства и программных средств	Кол-во	Цена USD	Стоимость USD
Модуль ввода аналоговых сигналов	C500-AD501	1	1421	1421
Модуль ввода дискретных сигналов	3G2A5-ID218	1	232	232
Модуль вывода дискретных сигналов	3G2A5-OC224	1	429	429
Сетевой модуль	CV500-SLR21	1	1969	1969
Графическая панель оператора	NT600S-ST121-EV3	1	1554	1554
ИТОГО стоимость контроллера:	8440
Средство программирования панели оператора	NT-ZJ3AT1-EV1	1	387	387
Средство программирования контроллера	S4SWIN-V3.1	1	373	373
ИТОГО стоимость программно-технического комплекса:	9200
Упаковка, транспортировка, таможенные операции (18%):	1656
ИТОГО стоимость контроллера со склада в Москве (USD):	10856

Контроллеры серии ЭК-2000 предназначены для использования в автоматизированных системах управления технологическими процессами, в которых предъявляются повышенные требования к надежности, к защите систем управления от воздействия пыли, брызг, агрессивных сред, к работоспособности в широком диапазоне температур и при воздействии вибрации.

Контроллер представляет собой изделие, комплектуемое проектным путем из компоновочных изделий и модулей.

Состав контроллера:

Блок системный

Каркас компоновочный СС-08-01

Модуль центрального процессорного устройства CPU-03A

Модуль питания PU-01A

Модули связи с объектом до 8 модулей

Панель кроссовая до 600 клемм

Панель оператора UniOP

Технические характеристики CPU-03A:

Тип процессораN80C188EB20

Тактовая частота процессора, МГц20

объем памяти программ операционной системы, Кбайт32

объем памяти программ пользователя, Кбайт128

Объем энергонезависимой памяти данных, Кбайт128

Количество уровней прерываний11

Количество энергонезависимых таймеров/календарей1

Количество последовательных каналов2

Тип интерфейсаRS-232C, RS-485

Количество адресуемых модулей связи с объектом12

Количество семисегментных знакосинтезирующих индикаторов отображения1

Ток потребления от системного источника питания, мА, не более200

Технические характеристики PU-01A:

Входное напряжение, В+19...+35 В

Максимальный входной ток1,8 А

Выходные вторичные напряжения:

системное питание цифровых цепей+5 В 5 %, 3 А

питание аналоговых цепей модулей15 В 5 % , 0,3 A

Напряжение электрической изоляции500 В

Выбор конфигурации контроллера обуславливается необходимостью наличия в нем определенного количества каналов ввода/вывода и каналов сетевого обмена.

Для считывания сигналов с тахогенераторов необходимо 8 входов счетчиков, а для считывания сигналов состояния конвейеров 8 дискретных входов. Это все имеется в модуле быстрых счетчиков QC-01A.

Технические характеристики модуля QC-01A:

Количество входных каналов измерения частоты8

Количество каналов ввода дискретных сигналов8

Максимальная частота входного сигнала, кГц500

Минимальная длительность входного импульса, мкс1

Длительность интервала измерения (задается программно), сек0,1/1

Номинальное напряжение входного импульсного сигнала, В24

Номинальное напряжение входного дискретного сигнала, В24

Задержка входного дискретного сигнала, мс20

Номинальный входной ток, мА10

Напряжение электрической изоляции входных и системных цепей, В3000

Ток потребления от системного источника питания, мА, не более100

Для измерения сигнала с весовых датчиков используем тензометрический преобразователь СТF-03, служащий для питания и преобразования сигналов тензометрических датчиков мостового типа в частоту. Датчики подключаются к блоку по стандартной шести проводной схеме. Выходные частотные сигналы преобразователя подаются на счетные входы модуля QC-01.

Технические характеристики преобразователя СТF-03:

Номинальное напряжение питания блока, В24

Защита от подачи напряжения питания обратной полярностиимеется

Число каналов преобразования2

Номинальное напряжение питания датчиков, В10

Рабочий диапазон измеряемого напряжения, мВ0...30

Рабочий диапазон выходной частоты, Гц16400...64800

Погрешность преобразования, %, не более0,1

Номинальная амплитуда выходных пара фазных импульсов, В12

Скважность импульсов выходной частоты2

Для определения направления движения материалов в сторону ЭСПЦ или отгрузки необходимо 4 дискретных входа, через которые будет получаться информация о положении течек. Также необходимо 12 дискретных выходов для передачи информации в АСУ “ЭНЕРГО” и АСУ “ЭСПЦ 2” на период пока система визуализации не будет подключена к глобальной сети ОЭМК, и 4 дискретных выхода на предупредительную сигнализацию об отсутствии материала на ленте конвейера. Вышеперечисленные сигналы могут быть обработаны модулем DIO-01A.

Технические характеристики модуля DIO-03A:

Количество входов16

Количество групп входов2

Напряжение внешнего источника питания постоянного тока, Uвн, В24 20 %

Минимальное напряжение на входе, соответствующее состоянию "выключено", В0,8 Uвн

Максимальное напряжение на входе, соответствующее состоянию "включено", В0,2 Uвн

Номинальный входной ток, мА5

Максимальный входной ток, мА20

Задержка входного сигнала, мс15 ... 20

Напряжение опто-электрической изоляции, В1500

Количество выходов16

Количество групп выходов2

Напряжение внешнего источника питания постоянного тока, В24 20 %

Максимальный ток нагрузки одного выхода, А2

Максимальный выходной ток на одну группу, А5

Максимальный выходной ток по всем каналам, А10

Ток срабатывания за щиты по группе, А6

Время срабатывания защиты, мкС10

Сопротивление открытого ключа, Ом, не более0,25

Ток утечки выхода в состоянии "выключено", мА, не более1

Напряжение опто-электрической изоляции, В1500

Ток потребления от системного источника питания, мА, не более100

Для сетевого обмена подсистемы с системой визуализации используем модуль C-02A.

Технические характеристики модуля C-02A:

Протоколы обмена (канальный уровень) MODBUS , SDLC

Протоколы 1-го уровня (физические)RS-485 , RS-232

Количество каналов RS-4852

Скорость обмена по каналам RS-485, Мбоддо 2

Количество каналов RS-2322

Скорость обмена по каналам RS-232 , бод9600

Напряжение гальванической изоляции для каналов RS-485 , В1500

Для регистрации производительности конвейерных весов самопишущими приборами на печах металлизации, где не существует система визуализации необходимо 4 аналоговых выхода, реализованных в модуле AO-01B.

Технические характеристики модуля AO-01B:

Количество изолированных от системного питания каналов вывода 4

Диапазоны выходных сигналов, мA

Однополярных0...+5

0...+10

0...+20

+1...+5

+4...+20

Двуполярных-5...+5

-10...+10

-20...+20

Время преобразования, мкс, не более30

Разрядность цифро-аналогового преобразования, бит12

Суммарная погрешность преобразования %, не более0,15

Гальваническая развязка между системной и пользовательской частью модуля, В, не менее500

1.7.2 Выбор панели оператора

Панели оператора серии UniOP фирмы “EXOR ELECTRONIC R&D” широко используются в качестве устройств отображения в микропроцессорных системах на базе контроллеров фирмы “ЭМИКОН”, а также контроллеров ведущих мировых фирм: Allen-Bradley, ABB, AEG Modicon, GE Fanuc, Hitachi, Matsuhita/Aromat, Mitsubishi, Omron, SAIA, Siemens Simatic и другие. Они позволяют осуществить эффективную систему сопряжения с оператором в условиях, когда к средству отображения предъявляются требования малой стоимости и габаритов, но в тоже время должны обеспечиваться простота и надежность эксплуатации в промышленных условиях, и наиболее полное представление информации.

В панелях предусмотрено регулирование яркости и контрастности, что позволяет использовать их практически в любых условиях освещения.

В отличие от других операторских панелей, требующих записи программой контроллера содержимого отображаемых параметров в специальные регистры, UniOP может непосредственно запрашивать внутренние переменные контроллера. Могут выдаваться данные любых 800 дисплейных страниц (ограничено только размером памяти) в нескольких форматах, таких как дата, время, десятичный, двоичный, шестнадцатеричный, с плавающей запятой и в виде вертикальных и горизонтальных барграфов.

В UniOP возможно преобразование отображаемых данных, так что необработанные данные процесса могут быть более выразительными и наглядными. Также возможно отображение графической информации.

Клавишная панель имеет сменные надписи, позволяющие адаптировать UniOP к любым потребностям. Удобно расположенная цифровая клавиатура позволяет легко вводить необходимые данные, при этом UniOP может проверять достоверность значений вводимых данных.

UniOP может контролировать и отображать до 1024 аварийных сообщений. Для каждой аварийной ситуации могут быть определены и немедленно выданы на дисплей UniOP соответствующие сообщения.

Благодаря 1024-уровневой системе прерываний всегда отображаются самые важные сообщения. Чтобы не потерять информацию о самых важных сообщениях, может быть задан режим обязательного подтверждения оператором. Последние 100 аварийных ситуаций, переданных контроллером, сохраняются во внутреннем списке аварийных ситуаций. Этот список можно просмотреть на экране или распечатать на принтере.

8-ми уровневый пароль защищает основные элементы системы от несанкционированного доступа, включая подтверждение аварийного сообщения, установку часов, распечатку списка аварийных событий, отображение страницы, ввод данных.

Возможно сетевое подключение панелей UniOP (сети UniNet, PROFIBUS, MODBUS DeviceNet, CANopen, K-M Suconet K).

Основные характеристики панелей UniOP:

пылебрызгозащищенное исполнение (IP-65);

клавиатура с тактильными мембранными клавишами;

светодиодные индикаторы состояния;

сменные надписи на клавишах;

один канал RS-232 (19200 бит/с) для подключения к компьютеру;

один канал RS-232/RS-485/”токовая петля 20 мА” для подключения к контроллеру;

часы и календарь реального времени, поддерживаемые резервным питанием;

пользовательское ОЗУ, поддерживаемое резервным питанием (32 Кб для панелей типа CP, 96 Кб для панелей типа МКD);

дополнительная память (до 128 Кб для панелей типа MKD);

256 уровней приоритета аварийных сообщений;

запоминание списка аварийных сообщений;

защита на основе 8-уровнего пароля;

печать сообщений, списка аварийных сообщений, списка аварийных ситуаций на принтере;

отображение стандартного набора символов ASCII;

рабочие условия эксплуатации:

температура окружающего воздуха от 0 до +50 °С

(от 30 до +50 С в специальном исполнении);

относительная влажность воздуха 95 %;

питание от внешнего источника +24 В (0,5 А).

Для отображения технологической информации в подсистеме необходимо 3 панели оператора: одна непосредственно у контроллера, обладающая свойствами «сервера», для получения информации от контроллера, ее отображения и передаче двум другим панелям «клиентам» установленным на пульте управления 3,4 печами металлизации и пульте управления транспортом.

В качестве панели «сервера» выберем панель UniOP типа CP10G-04-0045 с техническими характеристиками:

Графический жидкокристаллический дисплей

120х32точек

4 линии по 20 символов

Пленочная клавиатура

12 функциональных клавиш

цифровые клавиши

клавиши управления курсором

Порты

PLC

PC/Printer

Сетевой порт

В качестве панели «клиент» выберем панель UniOP типа MD03R-02-0045 с техническими характеристиками:

Жидкокристаллический дисплей

2 линии по 20 символов

Пленочная клавиатура

9 функциональных клавиш

клавиши управления курсором

Порты

PLC/PC

Сетевой порт

1.7.3 Требования к инженерной станции

Для программирования контроллера ЭК-2000 и панели оператора UniOP необходима инженерная станция, удовлетворяющая следующим требованиям: IBM PC AT 386 или выше, размер ОЗУ - 4 Мбайт или более (размер свободной XMS-памяти - не менее 3 Мбайт), MS-DOS версии 5.00 или выше, WINDOWS 3.11 или выше.

1.8 Состав системных программных средств

В состав системных программных средств входят:

операционная система WINDOWS-NT 4.0;

операционная система MS-DOS 6.22;

операционная система WINDOWS 3.11;

операционная система реального времени ЭК-ОС.

Операционные системы WINDOWS-NT 4.0, MS-DOS 6.22, WINDOWS 3.11 являются программными продуктами фирмы Microsoft. WINDOWS-NT 4.0 установлена на станциях оператора - технолога и необходима для нормального функционирования SCADA-системы TRACE MODE. MS-DOS 6.22 и WINDOWS 3.11 устанавливаются на инженерной станции и предназначены для нормального функционирования средств программирования контроллера ЭК-2000 и панелей оператора UniOP.

Операционная система реального времени ЭК-ОС является программным продуктом фирмы ЭМИКОН и предназначена для нормального функционирования прикладных программ написанных на языке CONT в контроллерах ЭК-2000.

Функционально операционная система состоит из инициализации, диагностики, обработки аппаратных прерываний, обработки программных прерываний, выполнения программы пользователя.

Инициализация происходит после сброса процессора и включает в себя следующие обязательные действия:

- инициализация регистров процессора;

- инициализация устройства выбора кристалла;

- инициализация устройства портов ввода/вывода;

- инициализация устройства последовательного интерфейса;

- инициализация устройства таймеров/счетчиков;

- инициализация контроллера индикации-клавиатуры;

- инициализация устройства управления прерываниями;

- инициализация переменных.

Диагностика включает в себя проверку работоспособности процессора, внешних устройств ввода-вывода и памяти центрального модуля. Если во время диагностики центрального модуля обнаруживается какая-либо неисправность, ОС формирует соответствующий код ошибки и приостанавливает свою дальнейшую работу. Код ошибки выводится на панель индикации.

Возникновение прерывания (аппаратного или программного) приводит к передаче управления на новый адрес. Таблица на 256 входов, содержащая адресные указатели на обработчики прерываний, находится в памяти. Каждый вход в этой таблице содержит 32-битовый адрес обработчика прерывания.

Обработка аппаратных прерываний выполняется обработчиками аппаратных прерываний, которые являются частью операционной системы. Обработка программных прерываний выполняется программой пользователя.

1.9 Прикладное программное обеспечение

В состав прикладного программного обеспечения входят:

инструментальный программный комплекс TRACE MODE;

интегрированная система UniOP-Designer;

интегрированная система CONT-Designer;

прикладная программа подсистемы учета готовой продукции.

1.9.1 Инструментальный программный комплекс TRACE MODE

TRACE MODE является программным продуктом фирмы ADASRTA и предназначен для разработки, настройки и запуска в реальном времени автоматизированных систем управления технологическими процессами. Все программы, входящие в TRACE MODE, делятся на три группы:

* инструментальная система разработки АСУ;

* система реального времени (runtime);

* вспомогательные программы.

Инструментальная система разработки АСУ включает в себя четыре редактора. В этих редакторах осуществляется разработка математической основы АСУ и графических экранных фрагментов для представления данных о состоянии автоматизируемого технологического процесса и управления им. Система разработки TRACE MODE включает в себя следующие редакторы:

* редактор базы каналов;

* редактор графических примитивов;

* редактор рисунка;

* редактор представления данных.

Кроме того, в систему разработки также входит Редактор установки МРВ. В этой программе система настраивается для запуска в реальном времени.

1.9.2 Интегрированная система UniOP-Designer

Интегрированная система UniOP-Designer предназначена для разработки средств визуализации и управления технологическими процессами реализуемых на панелях оператора UniOP.

UniOP-Designer представляет собой интегрированную среду состоящею из графического редактора экранов, редактора цифровых и динамических полей, редактора макросов клавиатуры, редактор реакции панели на различные ситуации возникающие в технологическом процессе. С помощью этих редакторов разрабатываются проект с экранными формами отображения, алгоритмами управления этими формами, алгоритмами управления технологическим процессом. Разработанный проект загружаются в панель UniOP.

1.9.3 Интегрированная система CONT-Designer

Интегрированная система CONT-Designer разработана и реализована фирмой ЭМИКОН и предназначена для разработки прикладного программного обеспечения контроллеров серии ЭК-2000. Она включает в себя пользовательский язык программирования Turbo-CONT, библиотеку прикладных функций, набор сервисных программ, а также интегрированную среду, содержащую текстовый редактор, транслятор языка программирования и систему отладки.

Turbo-CONT является проблемно-ориентированным текстовым языком высокого уровня, то есть содержит специальные операторы и структуры данных, отражающие специфику задач управления технологическими процессами.

Для задания конфигурации контроллера, описания переменных и символических констант в интегрированной среде используется сервисная программа "Конфигуратор". Она значительно упрощает этот процесс, снижает временные затраты и исключает вероятность допущения ряда ошибок.

Функциональные возможности CONT-Designer значительно расширяются благодаря включению набора библиотек, содержащих объектные коды наиболее часто используемых в технологических программах стандартных функций и драйверов.

Транслятор языка Turbo-CONT, а также редактор исходных текстов и система отладки объединены в единую интегрированную среду, что заметно упрощает и ускоряет процесс создания прикладных программ. Для ускорения написания исходного текста программы в редакторе предусмотрена возможность работы с шаблонами.

Соединение ПЭВМ с контроллером при загрузке и отладке программы может быть двухточечным и осуществляться через последовательный интерфейс RS-232, а также сетевым. В последнем случае связь осуществляется по интерфейсу RS-485 через специальные сетевые модули и к ПЭВМ может быть подключено несколько контроллеров, удаленных от нее на значительное расстояние.

При отладке программы пользователю доступны такие стандартные возможности, как исполнение в непрерывном и пошаговом режимах, с остановом на контрольных точках; отображение и модификация переменных. Отображение значений выбранных переменных возможно во всех режимах исполнения программы, в том числе и в непрерывном.

1.9.4 Прикладная программа подсистемы учета готовой продукции

Прикладная программа подсистемы учета готовой продукции написана на языке Turbo-CONT и предназначена для реализации поставленной задачи. Текст программы приведен в приложении.

Программа состоит из четырех функционально связанных частей:

Инициализация.

Ядро программы.

Подпрограммы обработки прерываний.

Процедуры, вызываемые ядром программы.

Структура программы представлена на рисунке 19.

1.9.4.1 Инициализация

Инициализация является стартовой частью программы и выполняется только один раз после включения контроллера или после его перезапуска. В этой части программы происходят следующие действия:

Инициализация сетевого модуля драйвером D3C02 и разрешение прерывания от этого модуля для организации сетевого обмена.

Инициализация модулей счетчиков функцией FINIQC01 для подсчета импульсов приходящих от тахогенераторов и драйвером DQC01_A для измерения частоты преобразователей сигналов тензометрических датчиков.

Инициализация часов драйвером D3RTC для реализации часов с реальным масштабом времени.

Инициализация фильтров функцией INI_FTR для фильтрации значений веса.

Инициализация буферов необходимых для выполнения процедур тарирования и юстирования.

Инициализация прерываний по таймерам необходимым для фильтрации значений веса, чтения значений тахогенераторов, функционирования процедур динамического тарирования и юстирования.

Инициализация таймеров необходимых для организации импульсных выходов.

1.9.4.2 Ядро программы

Ядро программы выполняется после инициализации в бесконечном цикле. Оно в процессе выполнения вызывает необходимые процедуры и прерывается по инициативе операционной системы на обработку прерываний. Ядро программы выполняет следующие действия:

Деблокирует дискретные выходы и сбрасывает флаги защиты, сигнализирующие о наличии короткого замыкания на выходе, если таковое имеются.

Если взведен флаг установки часов, производит установку текущих даты и времени.

Пересылает значение веса в кодах АЦП в параметр веса.

Если флаг фильтрации взведен, пересылает фильтрованное значение веса в параметр брутто. Иначе пересылает в него параметр веса.

Проверяет регистры флагов тарирования, юстирования и если они не равны нулю, вызывает соответствующую процедуру тарирования, юстирования.

Рассчитывает статический и динамический вес нетто в кодах АЦП и масштабирует их в реальные единицы веса.

Проверяет наличие массы на весовом столе и выдает дискетный сигнал «конвейер пустой» при ее отсутствии.

Рассчитывает скорость конвейера, выражаемую в миллиметрах за секунду, его производительность в граммах за час, количества материала пошедшего по конвейеру за одну секунду в граммах.

Причиной вызывающей необходимость расчета в этих единицах измерения является выполнение математических операций в целочисленном формате, а также необходимость выполнения расчетов с точностью не более 0,001 %. Для получения этой точности разработаны функции математических операций использующих в качестве входных и выходных значений параметры в 32-х разрядном двоичном формате.

Масштабирует производительность конвейера в коды ЦАП и пересылает их модулю аналогового вывода. Аналоговый сигнал с модуля подается на самопишущий прибор, регистрирующий производительность конвейера в тоннах за час.

Если ручной счетчик не запущен и если значение времени счета больше ноля, взводит флаг запуска ручного счетчика, обнуляет ручной счетчик, рассчитывает число необходимых измерений.

Если ручной счетчик запущен, производит сложение содержимого ручного счетчика с количеством материала прошедшего по конвейеру за секунду, уменьшает количество измерений на единицу. Если количество измерений равно нолю, сбрасывает флаг работы ручного счетчика и обнуляет время счета.

Если на экран панели оператора вызвана страница настройки весов, блокируется работа счетчика материала, технологического счетчика, импульсного счетчика.

Иначе производится увеличение счетчика материала, технологического счетчика, импульсного счетчика на количество материала прошедшего по конвейеру за одну секунду. Если таймер импульсов равен нолю и если содержимое импульсного счетчика больше 10 килограмм, из импульсно счетчика вычитается 10 килограмм и перезапускается таймер импульсов.

Если таймер импульса больше 0,1 секунды, включается дискретный выход импульсов. Иначе дискретный выход выключается.

Если минуты встроенных часов равны нолю и если флаг часа равен нолю, значение счетчика материала пересылается в регистр количества материала за предыдущий час, увеличивается содержимое счетчиков количества материала за смену, за сутки, за месяц на значение счетчика материала, обнуляется счетчик материала, взводится флаг часа.

Иначе сбрасывается флаг часа.

Если часы встроенных часов равны 8 и если флаг смены 1 равен нолю, значение счетчика материала за смену пересылается в регистр количества материала за предыдущую смену, обнуляется счетчик материала за смену, взводится флаг смены 1.

Иначе сбрасывается флаг смены 1.

Если часы встроенных часов равны 20 и если флаг смены 2 равен нолю, значение счетчика материала за смену пересылается в регистр количества материала за предыдущую смену, значение счетчика материала за сутки пересылается в регистр количества материала за предыдущие сутки, обнуляется счетчик материала за смену, обнуляется счетчик материала за сутки, взводится флаг смены 2.

Иначе сбрасывается флаг смены 2.

Вызов процедуры обработки счетчика за месяц если:

месяц равен 1, а число 31

месяц равен 2, а число 29 в високосный год или 28 в остальные

месяц равен 3, а число 31

месяц равен 4, а число 30

месяц равен 5, а число 31

месяц равен 6, а число 30

месяц равен 7, а число 31

месяц равен 8, а число 31

месяц равен 9, а число 30

месяц равен 10, а число 31

месяц равен 11, а число 30

месяц равен 12, а число 31

Переход на начало выполнения ядра программы.

1.9.4.3 Подпрограммы обработки прерываний

Выполнение ядра программы периодически прерывается обработчиком прерываний. При возникновении ситуации определенной прерыванием операционная система останавливает выполнение ядра программы и вызывает подпрограмму обработки этого прерывания. Таких подпрограмм в прикладной программе четыре:

Подпрограмма фильтрации сигналов поступающих с тензометрических датчиков. Она вызывается через интервалы времени равные 0,1 секунде. Эта подпрограмма выполняет следующие действия:

Если параметр время фильтра больше или равен заданному, то вызывается функция фильтрации реализованная на принципе скользящего среднего. Она рассчитывает среднее значение параметра по 100 последним его значениям. Затем в параметр фильтра записывает 1.

Иначе параметр времени фильтра увеличивает на 1.

Перезапускается таймер фильтрации.

Выходит из подпрограммы.

Подпрограмма чтения значений тахогенераторов. Она вызывается через каждую секунду и выполняет следующие действия:

Считывает состояние конвейера и значение счетчика импульсов с тахогенератора.

Рассчитывает количество импульсов пришедших с тахогенератора как разность между измеренным и предыдущим измерением.

Пересылает значение текущего измерения в предыдущее.

Выходит из подпрограммы.

Подпрограмма динамического тарирования. Вызов этой подпрограммы операционной системой может быть разрешен или запрещен в процедуре тарирования. Если вызов подпрограммы разрешен, то она вызывается через равные промежутки времени соответствующие одной сотой значения времени полного оборота конвейерной ленты. Эта подпрограмма выполняет следующие действия:

Помещает очередное значение тару в буфер тарирования и рассчитывает среднее значение содержимого буфера.

Увеличивает параметр числа измерений на 1.

Перезапускает таймер тарирования.

Выходит из подпрограммы.

Подпрограмма динамического юстирования. Вызов этой подпрограммы операционной системой может быть разрешен или запрещен в процедуре юстирования. Если вызов подпрограммы разрешен, то она вызывается через равные промежутки времени соответствующие одной сотой значения времени полного оборота конвейерной ленты. Эта подпрограмма выполняет следующие действия:

Помещает очередное значение веса брутто в буфер юстирования и рассчитывает среднее значение содержимого буфера.

Увеличивает параметр числа измерений на 1.

Перезапускает таймер юстирования.

Выходит из подпрограммы.

1.9.4.4 Процедуры

Ядро программы может при необходимости вызывать процедуры. Этих процедур три:

Процедура тарирования выполняет следующие действия:

Если флаг статического тарирования равен 1- пересылает значение брутто в параметр тара статическая; сбрасывает флаг статического тарирования.

Если флаг динамического тарирования равен 1 - сбрасывает флаг конца тарирования; обнуляет число измерений веса, параметр калибровки, число измерений импульсов тахогенератора; загружает таймер тарирования одной сотой времени полного оборота ленты; разрешает прерывание по таймеру тарирования.

Иначе - при числе измерений веса равном 100 запоминает значение динамической тары, запрещает прерывание по таймеру тарирования, взводит флаг конца тарирования; пока число измерений импульсов тахогенератора меньше времени оборота увеличивает параметр калибровки на число импульсов пришедших с тахогенератора, увеличивает число измерений на 1.

Выход из процедуры.

Процедура юстирования выполняет следующие действия:

Если флаг статического юстирования равен 1- вычисляет значение динамической юстировки как разность между параметром брутто и тарой статической; сбрасывает флаг статического юстирования.

Если флаг динамического юстирования равен 1 - сбрасывает флаг конца юстирования; обнуляет число измерений веса; загружает таймер юстирования одной сотой времени полного оборота ленты; разрешает прерывание по таймеру юстирования.

Иначе - при числе измерений веса равном 100 расчитывает значение динамической юстировки как разность между динамическими брутто и тарой, запрещает прерывание по таймеру юстирования, взводит флаг конца юстирования.

Выход из процедуры.

Процедура счета материала за месяц выполняет следующие действия:

Если часы встроенных часов равны 20 и если флаг месяца равен нолю, значение счетчика материала за месяц пересылается в регистр количества материала за предыдущую месяц, обнуляется счетчик материала за месяц.

Иначе сбрасывается флаг месяц.

Выход из процедуры.

1.10 Визуализация подсистемы

Визуализация подсистемы осуществляется на двух уровнях среднем реализованном на трех панелях UniOP и верхнем встроенным в существующею систему визуализации.

1.10.1 Визуализации на среднем уровене

Панели UniOP объединены между собой в сеть UniNET. Одна из них является «сервером» и непосредственно подключена к контроллеру. Две других панели являются «клиентами» и обмениваются данными с контроллером через панель «сервер». Внешний вид панелей приведен на рисунке 20.

1.10.1.1 Панель UniOP «сервер»

Панель UniOP «сервер» предназначена для контроля работы и настройки весов. Она оснащена светодиодным индикатором в левом верхнем углу отображающим состояние линии связи панели оператора с контроллером. Дисплей имеет 4 знакосинтезирующих строки по 20 символов в каждой. Поле клавиатуры состоит из цифровых и функциональных клавиш.

Информация о состоянии весов представлена пятнадцатью дисплейными страницами. На странице 1 отображается текущая дата и время, Рис. 21. На ее можно вернутся из любой страницы нажатием клавиши

Страница 2 содержит перечень функциональных клавиш вызова страниц настройки весов, а также информация о количестве перезапускав контроллера и времени выполнения одного цикла программы (Рис. 22).



F1 переход на страницу настройки весов выгрузки окатышей из печи 1, поз. 12090.1;

F2 переход на страницу настройки весов выгрузки окатышей из печи 2, поз. 12090.2;

F3 переход на страницу настройки весов выгрузки окатышей из печи 3, поз. 12090.3;

F4 переход на страницу настройки весов выгрузки окатышей из печи 4, поз. 12090.4;

F5 переход на страницу настройки весов отгрузки окатышей в ЭСПЦ, поз. 12543;

F6 переход на страницу настройки весов отгрузки окатышей в ЭСПЦ, поз. 12544;

F7 переход на страницу настройки весов отгрузки мелочи в цех брикетирования, поз. 12545;

F8 переход на страницу настройки весов отгрузки брикетов в ЭСПЦ, поз. 12546.

Активизация функциональных клавиш происходит после ввода пароля. Для ввода пароля необходимо нажать на цифровой клавиатуре клавишу с цифрой 6. На дисплее высветится строка запроса пароля. Пароль вводится с цифровой клавиатуры и подтверждается нажатием клавиши Enter.

Страницы 4-8 идентичны и отображают текущею информацию о работе конвейерных весов, значении счетчиков. Их внешний вид представлен страницей 4 на рисунке 23.



Страницы 10-17 также идентичны и являются настроечными страницами. Они содержат полную информацию о настройке конвейерных весов и их функционировании. Внешний вид страниц представлен на рисунке 24 страницей 10.

Значения функциональных клавиш для страниц 10…17:

F1 запуск процедуры статического тарирования;

F2 запуск процедуры динамического тарирования;

F3 запуск процедуры статического юстирования;

F4 запуск процедуры динамического юстирования;

тригерная кнопка включения выключения фильтра.

Порядок ввода значений.

1. Нажать кнопку. Появится пульсирующее поле ввода.

2 Стрелками клавиатуры выбрать нужное поле.

3 Подтвердить выбор поля нажатием клавиши Enter. Появится в поле пульсирующий курсор.

4 Ввести значение с цифровой клавиатуры и подтвердить ввод нажатием клавиши Enter.

1.10.1.2. Панели UniOP «клиенты»

Панели UniOP «клиенты» предназначены для визуализации технологического процесса взвешивания и учета.

Панель UniOP-клиент1 отображает данные по 3 и 4 печам металлизации. Данные представлены 5-ю дисплейными страницами. После включения панели в работу на дисплейный экран выводится страница 1 внешний вид которой представлен на рисунке 25.

При нажатии клавиши F1 на дисплее появляется страница 2 с изображением часовых счетчиков. При отпускании клавиши F1 возвращается изображение страницы 1. Страница 2 изображена на Рис. 26.

Аналогично клавишами F2 и F4 вызываются страницы:

3 с данными за смену;

4 с данными за сутки;

5 с данными за месяц.

Внешний вид изображения идентичен странице 2. При отпускании этих клавиши возвращается изображение страницы 1.

При нажатии клавиши на дисплее отображается страница 6 с текущей датой и временем. При отпускании клавиши возвращается изображение страницы 1.

При нажатии клавиши на дисплее отображается страница 7 с изображением значения технологического счетчика печи 3. Внешний вид странице 7 изображен на рисунке 27.

Назначение клавиш при работе со страницей 7:

HELP осуществляет сброс значения технологического счетчика в 0;

и возвращают изображение первой страницы.

При нажатии клавиши на дисплее отображается страница 8 с изображением значения технологического счетчика печи 4. Внешний вид изображения и назначение функциональных клавиш аналогичны странице 7.

Панель UniOP-клиент2 отображает данные по транспортировке металлизованных окатышей и брикетов в ЭСПЦ, мелочи в цех брикетирования, металлизованных окатышей на отгрузку. Данные представлены 5-ю дисплейными страницами. После включения системы в работу на дисплейный экран выводится страница 1 с производительностью конвейеров (позиции 12543 и 12544 рис.28).

Функциональные клавиши панели:

прокрутка строк вверх,

прокрутка строк вниз,

и возвращают изображение первой страницы.

F1 вызывает изображение страницы 2, позиция весов 12543;

F2 вызывает изображение страницы 3 позиция весов 12544;

F3 вызывает изображение страницы 4 позиция весов 12545;

F4 вызывает изображение страницы 5 позиция весов 12546.

Внешний вид страниц 2 и 3 изображен на рисунке 29, а 4 и 5 на рисунке 30.

1.10.2. Визуализации на верхнем уровен

Визуализация на верхнем уровне представлена 9 экранами и множеством всплывающих окон, встроенных в существующею систему визуализации, реализованную в SCADA системе TRACE MODE. Каждые конвейерные весы представлены 2 экранами, экраном визуализации и управления технологическим процессом происходящим на весах, экран архивного графика производительности конвейера.

Экраны визуализации и управления имеют ряд идентичных полей и кнопок управления. В верхней части экрана находится 22 динамических поля сигнализации отображающих состояние основных агрегатов установки металлизации. Эти поля необходимы для оперативного отображения аварийных ситуаций на агрегатах установки металлизации в тот момент, когда оператор наблюдает за работой конвейерных весов. В нормальном состоянии агрегата поля окрашены в четный цвет и никак не выделяются. При возникновении предаварийной ситуации поле соответствующего агрегата окрашивается в желтый цвет, а аварийной в красный. Нажатие левой клавиши мыши в момент нахождения ее курсора в этом поле приводит к выводу всплывающего окна со списком позиций всех измеряемых параметров агрегата. Аварийные и предаварийные параметры в этом списке будут окрашены в соответствующий цвет. В случае ложного срабатывания или ликвидации аварийной ситуации сигнализация может быть квитирована нажатием кнопок «А» для аварийной и «W» предупредительной сигнализации. Кнопки квитирования находятся в левом нижнем углу экрана. Здесь же находятся кнопки перехода на 4 основных экрана, экранам архивов и трендов системы визуализации, а также значение текущей даты и времени. В левом верхнем углу экрана находятся кнопки перехода другие экраны конвейерных весов. В верхней половине экрана находится поле с графиком производительности конвейера. График отображает 5 часов работы конвейера, но на экране видны только 2 часа. Остальное изображение графика можно просмотреть с помощью полосы прокрутки находящейся под графиком. Там же находится поле с датой, временем и значением производительности, на которые указывает визир графика.

Остальная часть экрана отличается в зависимости от экрана конвейерных весов. Конвейерные весы по выгрузке металлизованного окатыша из печи (поз. 12090.1-12090.4) отображаются четырьмя экранами, внешний вид которых представлен на рисунке 31. В нижней половине экрана отображается несколько групп параметров:

текущие значения счетчиков массы выгруженного окатыша из печи за час, смену, сутки, месяц;

предыдущие значения счетчиков массы выгруженного окатыша из печи за час, смену, сутки, месяц;

текущее значение технологического счетчика выгруженного материала и кнопка его обнуления;

текущая производительность конвейера;

период и частота качания элементов разгрузочного устройства производящего выгрузку окатыша из печи и укладку его на ленту.

В левом верхнем углу экрана находится кнопка вызова всплывающего окна отображающего часовые значения счетчика за последние 24 часа работы печи. Внешний вид экрана с окном изображен на рисунке 32.

Конвейерные весы по транспортировке металлизованного окатыша на ЭСПЦ и Отгрузку (поз. 12543, 12544) отображаются 2 экранами, внешний вид которых приведен на рисунке 33. В нижней половине экрана отображается:

текущие значения счетчиков массы отгруженного окатыша на ЭСПЦ и Отгрузку за час, смену, сутки, месяц;

предыдущие их значения;

текущая производительность конвейера;

Конвейерные весы по транспортировке металлизованного окатыша в цех брикетирования и брикетов в ЭСПЦ (поз. 12545, 12546) отображаются 2 экранами, внешний вид которых приведен на рисунке 34. В нижней половине экрана отображается:

текущие значения счетчиков массы отгруженного окатыша в цех брикетирования и брикетов в ЭСПЦ за час, смену, сутки, месяц;

предыдущие их значения;

текущая производительность конвейера;



Экран архивных графиков аналогичен экранам трендов реального времени. Исключением являются: кнопка перехода на экран «Тревоги» и форма архивного тренда (Рис. 35).

Форма архивного тренда работает несколько иначе, чем форма тренда реального времени. Во-первых, визирные значения отображаются вертикально в правой части формы под кнопкой «Подробно». Количество выводимых кривых не ограничено. При большом количестве кривых в правой части появляется вертикальная полоска скроллинга, позволяющая просмотреть визирные значения, выходящие за пределы формы.

Чтобы переключить шкалу тренда, нужно в режиме реального времени нажать ЛК на кнопке «Подробно», затем в открывшемся окне выделить кривую. Шкала этой кривой будет установлена для тренда. Вид этого окна показан на рисунке 36.

Для управления видимостью кривых в начале строки описания каждой из них имеется специальное поле. Кривая будет видима, если для нее в этом поле установлен флаг.

В буфере тренда запоминаются изменения значений, а не временные срезы. Это позволяет отслеживать изменения параметров с наиболее высокой точностью, определяемой циклом их опроса.

Чтобы закрыть это окно, достаточно отжать кнопку «Подробно» или нажать на кнопку закрытия окна.

По умолчанию на графиках отображается кривая первого по списку сигнала базы каналов проекта. Для указания конкретных сигналов необходимо войти в диалог настройки графика и выбора кривых. Это делается щелчком правой кнопки мыши в поле графиков. Возникает следующий диалог (Рис. 37).



Во время работы с трендом может возникнуть необходимость уточнить значение кривой в некоторой точке. Для этой цели служит визир. Чтобы вывести на экран визир, нужно нажать ЛК в области построения графика. Перемещение визира производится нажатием ЛК на требуемой точке графика.

Для более точной установки визира можно изменить масштаб тренда. Изменение масштаба тренда реализуется по одновременному нажатию клавиш «Ctrl» и одной из стрелок (< и > для горизонтальной, ^ и v для вертикальной оси соответственно). Клавиши < и ^ увеличивают масштаб, а > и v - уменьшают. Значение, на которое указывает визир, отображается в поле под кнопкой «Подробно».

Возврат к исходному масштабу осуществляется командой «Восстановить пределы», которая содержится в списке, вызываемом по нажатию ПК в окне тренда.

Кроме того, в этом списке содержатся команды «Переход на время» и «Свойства». Команда Свойства выводит на экран диалог настройки тренда. Вторая команда позволяет перейти к области графика, в котором находятся значения в заданный период времени. При ее выполнении появляется окно выбора, приведенное на рисунке 38.

Чтобы добавить новую кривую, следует нажать кнопку «Добавить». Последующие нажатия на эту кнопку будут выводить в список кривые с теми же самыми атрибутами. Для редактирования атрибутов любой кривой ее нужно сначала выделить в списке.

Для редактирования атрибутов сразу нескольких кривых следует нажать ЛК на кнопке «Групповое редактирование». Далее, удерживая нажатой клавишу Shift, надо выделить требуемые кривые и сделать необходимые настройки.

Для каждой кривой с помощью полей «Min» и «Max» можно задать диапазон вывода ее значений. Этот диапазон можно также привязать к шкале канала, с которым связана данная кривая. Для этого надо установить флаг «Использовать шкалу». В последнем случае при работе в реальном времени диапазон вывода значений для этой кривой будет автоматически модифицироваться при изменении границ шкалы канала.

Выбор даты производится из меню, которое раскрывается при нажатии на стрелку рядом с левым окном. Чтобы установить время, нужно последовательно выделить каждое поле времени в правом окне и ввести требуемое значение с помощью клавиатуры или стрелок (Рис. 39).

1.11. Настройка весов

В сферу влияния ленточных весов входят 3 роликоопоры до весового стола, сам весовой стол, 3 роликоопоры после весового стола. Все ниже следующие указания относятся к этой сфере:

Биение роликов не должно превышать 0,2 мм.

Рекомендуется поднять роликоопоры и ролики весового стола на 5 - 10 мм по отношению к остальным роликам конвейера.

Разброс по высоте установки роликоопор не должен превышать 0,3 мм.

Роликоопоры должны быть соосны.

Каждые полгода требуется тщательно проверять ленточный конвейер и весы. Перед настройкой весов требуется выполнить следующие работы:

Очистка весового моста и роликоопор, входящих в зону влияния.

Проверка плавности хода и очистка роликов.

Проверка соосности.

Проверка устройства натяжения ленты.

Порядок настройки весов:

Проверить подготовку весов к настройке.

Произвести измерение длины ленты с точностью до сантиметра и длины моста с точностью до сантиметра.

Запустить конвейер

Произвести измерения время полного оборота ленты с точностью до сотых долей секунды.

Ввести пароль доступа к страницам настройки в панели UniOP.

Перейти с помощью клавиш F1…F8 к странице настройки соответствующих весов.

Ввести измеренные значения.

Нажать клавишу F2 - динамическое тарирование.

По истечении времени полного оборота ленты процесс динамического тарирования будет завершен. Одновременно будет произведена калибровка скорости движения ленты.

Установить контрольные грузы для юстировки на весовой стол.

Ввести значение веса контрольного груза.

Нажать клавишу F4 для запуска режима динамического юстирования.

По истечении времени полного оборота ленты процесс динамического юстирования будет завершен.

Нажать клавишу для выхода из страницы настройки.

Ввести пароль запрета доступа к страницам настройки.

В процессе эксплуатации необходимо следить за чистотой весового стола, а также не реже одного раза в месяц производить проверку настройки весов. Любая замена элементов весового стола, обводного ролика, с которым соединен тахогенератор, элементов устройства натяжения ленты, требует повторной настройки весов.

1.12. Дальнейшее развитие подсистемы

Представленная в дипломном проекте подсистема автоматизирует только часть весового хозяйства цеха металлизации. Но она построена так, что позволяет легко расширить ее. Однотипность конвейерных весов позволяет с небольшой доработкой применить разработанное алгоритмическое и программное обеспечение. Применение контроллера ЭК-2000 в качестве электронной базы весов позволит подключить их к сети подсистемы, а через ее и к системе визуализации с дальнейшим выходом в глобальную сеть комбината.

2. ОХРАНА ТРУДА

2.1. Основные понятия и термины

Охрана труда - это система законодательных актов и соответствующих им социально-экономических, технических, гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасность, сохранение здоровья и работоспособности человека в процессе труда.

Задача охраны труда - свести к минимальной вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда. Реальные производственные условия характеризуются, как правило, наличием некоторых опасностей и вредностей.

Производственная опасность - это возможность воздействия на работающих опасных и вредных факторов.

К опасным производственным факторам относятся такие, воздействие которых на работающего приводит к травме. К вредным производственным факторам относятся такие, воздействие которых на работающего приводит к заболеванию.

Техника безопасности - это система организационных и технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих опасных производственных факторов.

Производственная санитария включает в себя комплекс организационных, гигиенических и санитарно-технических мероприятий и средств, предотвращающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

2.2 Общие положения

Для работы на предприятиях черной металлургии допускаются лица не моложе 18 лет и прошедшие медицинское освидетельствование. Инженерно-технические работники и рабочие, вновь поступающие на работу, а также учащиеся и студенты, прибывшие на производственное обучение или практику, должны пройти вводный инструктаж в кабинете охраны труда.

Вводный инструктаж должен проводиться по программе, разработанной с учетом требований системы стандартов безопасности труда (ССБТ), всех особенностей производства и утвержденной главным инженером предприятия. О проведении вводного инструктажа должна быть сделана запись в журнале регистрации вводного инструктажа (личной карточке инструктажа). В журнале (карточке) расписывается лицо, прошедшее инструктаж, и лицо, проводившее его. Все рабочие, вновь принятые на работу, или переведенные из одного цеха в другой перед допуском к работе должны непосредственно на рабочем месте пройти первичный инструктаж по безопасным методам работы.

К самостоятельной работе у печей, металлургических агрегатов и машин, к обслуживанию и ремонту систем охлаждения печей, газо- и кислородопроводов, газового и кислородного оборудования, машин и механизмов и по производству газосварочных работ допускаются рабочие, прошедшие соответствующую подготовку, сдавшие экзамен и получившие удостоверение.

Рабочие не реже одного раза в квартал должны проходить повторный инструктаж по безопасным методам работы.

Внеплановый инструктаж рабочих должен проводиться в случаях:

ввода в действие новых или переработанных в установленном порядке инструкций по безопасности труда;

нарушения рабочими инструкций по безопасности труда;

перевода на временную работу, требующую дополнительных знаний;

перерыва в работе более 30 календарных дней.

Данные о проведении инструктажей (первичного, повторного, внепланового) должны заноситься в журнал регистрации инструктажа на рабочем месте. В журнале расписывается рабочий, прошедший инструктаж, и лицо, проводившее его, при этом указывается наименование или номер инструкции, по которой был проинструктирован рабочий.

Рабочие не реже одного раза в год должны проходить проверку знаний инструкций по безопасности труда в комиссиях, назначаемых начальником цеха. Результаты проверки должны оформляться протоколом и заноситься в журнал регистрации инструктажа на рабочем месте.