От регистраторов к программируемым контроллерам. Выпускаемые модели и опыт применения видеографических регистраторов НПФ «Сенсорика»

В статье приведены основные характеристики видеографических регистраторов серии Ш932.9А, а также примеры построения различных систем автоматизации на их базе. Показаны преимущества данного решения.

ООО НПФ «Сенсорика», г. Екатеринбург

скачать pdf >>

Слово «регистратор» первоначально означало должностное ли­цо, составляющее список, или реестр (re­gist­rum – лат.), событий, имен и других данных. Когда появились приборы-регистраторы, их задача то­же состояла в фиксации (записывании) данных, но никак не в измерении или анализе. В свое время в промышленности бы­ли широко распространены различные регистраторы, сохранявшие значения, которые на них передавали измерительные приборы, и служившие только для этой це­ли. Позже бы­ли разработаны устройства, совмещающие функции измерения и регистрации, – логгеры. А в 1990‑х годах стали появляться приборы, которые вначале называли безбумажными регистраторами (по основной функции), а затем – видеографическими регистраторами (по ти­пу индикатора). Их особенностью является конструктивное объединение в одном корпусе достаточно мощного процессора с энергонезависимой памятью, графической панели отображения и встроенных блоков (модулей) ввода/вывода. Это да­ло основание некоторым производителям называть подобные устройства программируемыми контроллерами, хо­тя между этими двумя типами оборудования и есть разница. Ни­же мы ее покажем, как и то, что в некоторых проектах автоматизации регистраторы предпочтительней контроллеров.

Видеографические регистраторы (будем придерживаться традиционного названия) оказались очень удобны на практике при построении локальных систем автоматизации. В отличие от традиционных АСУ ТП с их отдельными модулями ввода/вывода и свободно программируемыми контроллерами (ПЛК), адаптация видеографического регистратора под конкретную задачу не требует специальных знаний и выполняется совсем недолго – максимум за 10–15 минут, в то время как для создания классической АСУ ТП на ба­зе ПЛК требуется многочасовая работа квалифицированного программиста. Преимущество использования видеографических регистраторов для построения АСУ ТП оценили специалисты КИП в различных отраслях промышленности.

Среди отечественных производителей видеографических регистраторов особое место занимает научно-производственная фирма (НПФ) «Сенсорика» (г. Екатеринбург). За 15 лет выпуска таких приборов на предприятии накоплен огромный опыт по их разработке и эксплуатации. Регистраторы выпускаются с классами точности 0,1 или 0,25 (в соответствии с заказом). У всех регистраторов серии Ш932 имеются универсальные измерительные входы с индивидуальной гальванической развязкой, которые конфигурируются индивидуально. Кроме то­го, регистраторы могут иметь входы для приема частотных, импульсных и цифровых сигналов. Информация отображается в ви­де графиков, гистограмм, таблиц. Пользователь имеет возможность самостоятельно разрабатывать и использовать мнемосхемы. Приборы обеспечивают регистрацию (архивирование) результатов измерения, формируя архивы во внутренней энергонезависимой памяти. В большинстве моделей также имеется транспортный USB-накопитель, который используется для оперативного переноса информации в ПК, и это помимо передачи информации по интерфейсам RS‑232 / RS‑485, Ether­net и др. Кроме физических каналов, результаты которых получаются путем измерения, в приборах есть математические каналы. Также регистраторы оснащены встроенными релейными и аналоговыми выходными каналами, которые можно использовать для сигнализации и управления (регулирования).

Видеографические регистраторы НПФ «Сенсорика» серии Ш932.9А (рис. 1, 2) обеспечивают ПИД-регулирование, в том числе каскадное и программное (30 программ по 100 шагов каждая). В комплект поставки входит прикладное ПО: программа-конфигуратор, ОРС-сервер, менеджер архива и др.

Рис. 1. Конструктивное исполнение видеографического регистратора Ш932.9А‑29.010 «Дискограф»: а – 29.010/3 (в габаритах КП1); б – 29.010/2 (в габаритах КСМ, КСП); в – 29.010/1 (в габаритах ДИСК 250)

Рис. 2. Внешний вид видеографических регистраторов с цветными дисплеями: а – Ш932.9А‑29.013/1 (дисплей 6,5 дюйма); б – Ш932.9А‑29.015/2 (дисплей 10,4 дюйма); в – Ш932.9А‑29.018/2 (дисплей 15 дюймов)

С точки зрения области применения эти регистраторы производятся в следующих исполнениях:
- общепромышленном;
- взрывобезопасном (с искробезопасными входами);
- для применения в атомной промышленности (с приемкой специализированными предприятиями Росатома);
- для систем ПАЗ (с дополнительной наработкой на заводе-изготовителе).

Если говорить о функциональных возможностях серии Ш932.9А, то можно выделить следующие основные модели:
- одноканальные Ш932.9А‑29.010 «Дискограф» с монохромным дисплеем 3,2 дюйма, цифровой и аналоговой (барграфической) индикацией. Выпускаются в трех конструктивных исполнениях: в габаритах механических регистраторов ДИСК 250, КСП/КСМ, КП1. Дополнительно имеют режим измерения температуры расплавов металла;
- малоканальные Ш932.9А‑29.015 имеют от 1 до 6 измерительных каналов, цветной дисплей размером 6,5 или 10,4 дюйма;
многоканальные регистраторы Ш932.9А‑29.013, Ш932.9А-29.016 имеют модульную структуру, позволяющую менять конфигурацию прибора в процессе эксплуатации (от двух до четырех сменных блоков ввода/вывода, соответственно 32 или 48 измерительных каналов), цветные дисплеи размером 6,5 или 10,4 дюйма, возможность подключения внешних модулей, приборов и датчиков по RS‑485;
- регистраторы Ш932.9А‑29.018 с сенсорными дисплеями 10,4 или 15 дюймов имеют 24 измерительных канала, отличаются повышенным быстродействием за счет параллельной обработки информации по измерительным каналам [1];
- регистраторы Ш932.9А‑29.019 с обычным или сенсорным дисплеем размером 10,4 дюйма имеют до 16 измерительных каналов. Обладают уменьшенной монтажной глубиной, что облегчает их монтаж в шкафах (щитах) с малой глубиной;
- распределенная система на ба­зе регистратора Ш932.9А‑29.016/1 и модулей ввода/вывода серии Ш932, установленных на DIN-рейку, обеспечивает до 64 каналов измерения.

Указанные конструктивные и функциональные возможности позволяют автоматизировать с помощью регистраторов серии Ш932.9А самые разные технологические процессы, в чем к настоящему времени накоплен большой опыт [2, 3]. На ба­зе данных регистраторов компания выпускает широкую линейку шкафов управления и контроля. Перечислим некоторые из решений.

Универсальные измерительные комплексы КИ-У предназначены для измерения и контроля параметров технологического процесса (уровня, разности уровней, температуры, давления и др.), а также сигнализации, противоаварийной защиты, регистрации и хранения данных измерения. Состоят из первичных измерительных преобразователей и шкафа управления, контроля и сигнализации (УКС) на ба­зе видеографического регистратора Ш932.9А‑29.016. Комплексы КИ-У сертифицированы в качестве СИ.

Система управления городской водоподготовки спроектирована для контроля и управления процессом доочистки во­ды городского водопровода. Обеспечивает управление оборудованием насосной станции и станции повторного использования во­ды, в том числе автоматическое поддержание заданного давления во­ды (с учетом интенсивности водопотребления в течение суток) и дозирования реагентов для очистки во­ды. Реализована на ба­зе видеографического регистратора Ш932.9А‑29.016 [4].

Шкаф управления кольцевой печью ШУ-КП с видеографическим регистратором серии Ш932.9А обеспечивает управление работой кольцевой многозонной пе­чи, которая используется для нагрева трубных заготовок. В каждой зо­не пе­чи система осуществляет контроль расхода и давления га­за, воздуха, температуры, а также общих параметров пе­чи. Управление выполняется в ви­де многоконтурного ПИД-регулирования, технологические параметры регистрируются и отображаются на дисплее прибора в ви­де окон мнемосхем. В комплект поставки входит АРМ оператора-технолога [5].

Комплект аппаратуры для контроля качества запрессовки железнодорожных колесных пар реализован на ба­зе видеографического регистратора Ш932.9А‑29.015/2 со специализированным ПО. Регистратор поставляется смонтированным в шкаф (настенного или напольного исполнения) в комплекте с датчиками давления и линейных перемещений, которые монтируются непосредственно на прессе. Диаграмма запрессовки в реальном масштабе времени отображается на дисплее и сохраняется в памяти прибора. Поставляемое в комплекте с прибором ПО позволяет провести анализ качества запрессовки, рассчитать величину усилия запрессовки и длину сопряжения, а также сохранить и распечатать диаграмму запрессовки в соответствии с нормативными документами РЖД [6].

Шкаф контроля параметров электродвигателя ШК-ЭНС разработан для контроля температуры и виброперемещения элементов конструкции электродвигателя, температуры охлаждающего воздуха, уровня масла, виброскорости, частоты вращения ва­ла. Выполнен на ба­зе видеографического регистратора Ш932.9А‑29.016 в ви­де шкафа напольного исполнения с габаритными размерами 600 × 800 × 400 мм и степенью защиты IP54. В шкафу установлены системы вентиляции, охлаждения и обогрева, рабочий температурный диапазон составляет –30…+50 °C. Шкафы ШК-ЭНС используются на водонасосных станциях каналов имени Москвы, Иртыш – Караганда, Волга – Дон и др.

Система управления объектами ЛПУ предназначена для контроля и управления всем комплексом оборудования ЛПУ магистрального газопровода, в том числе его вспомогательными системами (водоснабжение, канализация и т. п.). Представляет собой распределительную многоуровневую систему, средний уровень которой построен на ба­зе видеографических регистраторов серии Ш932.9А. Верхний уровень системы реализован на ПК с программой верхнего уровня, созданной с помощью Mas­ter­SCADA [7].

Взрывобезопасные системы контроля и управления. Практически все модели видеографических регистраторов серии Ш932.9А имеют взрывобезопасное исполнение (маркировка Exia и Exib). На приборы получен сертификат соответствия ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах». Это позволило разработать ряд систем для газоперерабатывающих и нефтехимических предприятий [8], в том числе:
- системы контроля, противоаварийной защиты и сигнализации воздушных и азотных компрессоров, которые эксплуатируются на АО «Невинномысский Азот» и других химических предприятиях;
- управление установками подготовки и переработки газового конденсата на предприятиях ООО «Газпром переработка»;
- системы управления узлами дозировки присадки МТБЭ при изготовлении бензина на нефтеперерабатывающем заводе (НПЗ);
- системы автоматизации НПЗ.

На Стрежевском НПЗ на ба­зе видеографических регистраторов серии Ш932.9А построены системы автоматизации для выполнения следующих задач: управления узлами дозировки присадок в бензин; сбора и регистрации информации от массомеров узлов учета; контроля температуры подшипников насосных агрегатов; регистрации уровня загазованности; управления работой вентиляторов АВО ВОЦ.

Из сказанного можно сделать два основных вывода:
- широкая номенклатура выпускаемых НПФ «Сенсорика» видеографических регистраторов позволяет заказчикам выбирать оптимальную модель для своих задач;
- с применением видеографических регистраторов серии Ш932.9А создаются и успешно эксплуатируются АСУ ТП в различных отраслях промышленности.

В заключение добавим, что регистраторы НПФ «Сенсорика» серии Ш932.9А сертифицированы в качестве средств измерения (СИ) и внесены в госреестры СИ России, Казахстана и Беларуси. Имеют сертификаты соответствия ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах», ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования», ТР ТС 20/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств», свидетельство об аттестации ПО.

Таблица 1. Сравнительные характеристики видеографических регистраторов серии Ш932.9А (увеличить изображение)

Литература

1. Кутрубас В. А. Новые видеографические регистраторы НПФ «Сенсорика» // Оборудование. Разработки. Технологии. 2017. № 4.
2. Пеннер Е. В., Тынкачев А. Р., Якунцев С. В. Опыт применения видеографических регистраторов серии Ш932.9А // ИСУП. 2021. № 2.
3. Кутуков К. И. Опыт практического использования видеографических регистраторов Ш932.9А в системах управления различных промышленных объектов // Автоматизация и IT в энергетике. 2015. № 11.
4. Автоматика должна быть экономной. Система контроля и управления процессом доочистки водопроводной воды // ТехСовет. 2016. № 8.
5. Верендеев А.С., Кутуков К. И. Применение видеографических регистраторов Ш932.9А для программного регулирования технологических процессов // ИСУП. 2011. № 2.
6. Кутуков К. И. Контроль качества запрессовки – основа безопасности // Вагоны и вагонное хозяйство. 2019. № 2.
7. Кутуков К. И., Сычева В. Е. Интеграция видеографических регистраторов Ш932.9А в различные АСУ ТП // Автоматизация в промышленности. 2013. № 6.
8. Бухнер А. В., Прошин П. В. Применение видеографических регистраторов Ш932.9А‑29.016 для управления локальными объектами // Автоматизация и IT в энергетике. 2013. № 4.

Опубликовано_в журнале ИСУП № 5(101)_2022

С. В. Якунцев, генеральный директор,
А. В. Бухнер, начальник отдела маркетинга,
ООО НПФ «Сенсорика», г. Екатеринбург,
тел.: +7 (343) 365‑8220,
e‑mail: mail@sensorika.ru,
сайт: sensorika.ru