Системы противоаварийной защиты. Мажоритарная логика
Система ПАЗ предназначена для предупреждения аварий. При возникновении аварийных ситуаций системой ПАЗ осуществляется их индикация локализация во всех режимах работы установок. А также безопасная остановка или перевод технологического процесса в безопасное состояние как автоматически, так и по команде оператора.
Функции системы ПАЗ:
1) Контроль основных технологических параметров несколькими датчиками.
2) Автоматическое управление исполнительными механизмами с отключением технологически аварийных участков производства по соответствующим алгоритмам.
3) Включение сигнализации при возникновении аварийной ситуации
Используется 2 подхода к реализации системы ПАЗ:
1) На базе блоков экстренного остановления (релейные шкафы) с передачей управляющих команд по физическим линиям связи (применяется при построение системы ПАЗ где экстренная остановка не вызывает необратимых последствий)
2) На базе высоко надежных (с мажоритарной логикой обработки сигналов) программно- технических комплексов с использованием физической линий связи для передачи управляющих команд. (Вариант для технологических производств где экстренная остановка может вызвать необратимые процессы.
Мажоритарный элемент – это логическое устройство с нечетным числом входов м=2к+1 и одним выходом. Мажоритарный элемент может быть выполнен в виде отдельной микросхемы или собран из нескольких логических микросхем. Мажоритарный элемент выполняет принятие решения по большинству. Сравнивается сигналы и выбирается тот который совпал большие число раз (2 из 3, 3 из 5)На систему ПАЗ работают не связанные с каналом АСУ ТП датчики.
Д1, Д2, Д3 - три датчика три модуля (одинаковые)
М3 – расшифрован; К1, К2, К3 -ключи
Эта система имеет функцию диагностики каналов измерения. Она диагностирует обрыв и КЗ, неисправность плат ввода/вывода и недостоверность показаний. Для обеспечения искробезопасности, как правило, применяют барьеры искробезопасности HID 2072 и HID 2824. Программная диагностика каналов контроллеров осуществляется. Архитектура системы Tricon имеет обозначение TMR (Triple Modular Redundant) - тройное модульное резервирование. То есть каждый датчик обрабатывается тремя параллельными каналами (показания датчика обрабатываются), и на выходе осуществляется своя мажоритарная выборка (если 2 канала из 3, значит неисправен, то есть контроллер сам себя диагностирует) (это перед А,В,С). Кроме того, резервирование осуществляется и источников питания. К1, К2, К3 – 3 главных процессора. При этом каждый процессор обслуживает 1 канал контроллера. Эти 3 главных процессора работают независимо друг от друга, не имеют общих часов, стабилизаторов питания, и постоянно сравнивают результаты своей работы, то есть получаются 3 независимых системы, собранных в одну. Когда получим 2 сигнала из 3 о том, что пожар, должна сработать СПАЗи остановится производство (это сущность мажоритарной логики), но должна быть уверенность, что это не 2 канала неисправны. Поэтому тройное модульное резервирование позволяет избежать различных дополнительных расходов при простоях и т.д. В автоматизированных системах сигнал ПАЗ сначала выводится на экран оператора, и нужно подтвердить остановку производства. Локальные вещи могут автоматически срабатывать. Существует ложное срабатывание: ошибки 1-го и 2-го рода. Появление вероятности ложного срабатывания: чем сложнее система, тем больше вероятность ложного срабатывания.
11. Языки программирования по стандарту IEC 61131-3/
Контроллер конкретного производителя имеет в комплекте программное обеспечение, которое позволяет программировать данный контроллер для задач АСУ ТП технологического объекта управления.
Программное обеспечение контроллеров линейки одного производителя может осуществляться при помощи одного единого или нескольких различных пакетов программ производителя.
Единый пакет или несколько пакетов не представляют трудностей при их освоении, так как все они программируются на языках стандарта IEC 61131-3. Стандарт Международной электротехнической комиссии описывает пять языков программирования ПЛК:текстовый язык:IL (список инструкций);ST (структурированный текст);графический язык:LD (диаграммы лестничной логики);FBD (диаграммы функциональных блоков);язык графических схем:SFC (последовательные функциональные схемы).
1) Язык пользовательских функциональных схем (SequentialFunctionChart)SFC- это графический язык, предназначенный для описания последовательных операций. Внешне программа на SFCпохожа на блок схему алгоритма на которой отображены отдельные программные блоки (шаги), переходы между ними и условия по которым выполняются эти переходы.
2) Язык релейных диаграм (LadderDiagram)LD- графический язык программирования для булевых переменных, из которых составлены логические выражения, комбинирующие входы с выходами.
Представляет собой программную реализацию электрических схем на базе электронных реле. Программа на LDимеет наглядный интерфейс представляющий логические операции, как электрическую цепь с замкнутым и разомкнутыми контактами.
3) Язык функционально блочных диаграмм (FunctionalBlockDaigram)FBD- графический язык похожий на LD. В языке применяются функциональные блоки имеющие вид микросхем. Програмирование на FBDпредставляет собой размещение логических блоков (И, ИЛИ, НЕ, тригеров) и устанавливающий связи между ними. Программа исполняется контроллером слева на право и сверху вниз.
4) Список инструкций (InstructionflList)IL- текстовый язык низкого уровня. По синтаксису напоминает ассемблер. Этот язык был включен в стандарт для программирования контроллеров, обладающей низкой вычислительной мощью.
5) Структурированный текст (StructuredText)ST- текстовый структурированный язык высокого уровня, разработанный для процессов автоматизации. Этот язык в основном используется для создания сложных процедур которые не могут быть легко выражены при помощи графических языков. ПО структуре ближе всего к языку программирования паскаль. Удобен для написания больших программ и работы с аналоговыми сигналами.
Применение языков данного стандарта позволяет сократить количество ошибок. Унификация делает возможность многократного использования ПО.