Современный безбумажный самописец - свободно конфигурируемый, управляемый микропроцессором прибор для регистрации параметров, технологических процессов, а также для измерения, контроля, оценки и документирования измеренных данных.
Безбумажные регистраторы обеспечивают выполнение следующих функций:
- подключение 6-12 датчиков с выходными унифицированными сигналами или 36 датчиков посредством интерфейса полевой шины;
- формирование изображения для ЖК-дисплея. Оператор получает возможность отображать текущие значения в нескольких видах (цифровые значения, гистограммы или графики), формировать пользовательские группы каналов для быстрой навигации, отображать расчетные значения (с помощью математических каналов). Появляется возможность просмотра не только измеренных ранее значений, но и результата статистического анализа за произвольный период времени;
- встроенная FLASH-память для сохранения измеренных данных, возможность записи на компактную FLASH-карточку;
- обеспечение связи с системами верхнего уровня (АСУ ТП). Прибор может работать с операторскими панелями и компьютерами в распределенных системах управления. екущие данные, то есть аналоговые параметры и специальные данные прибора могут быть прочитаны посредством RS 232 (стандарт, передача данных на 15 м), RS 422/RS 485 (опция, передача данных на 1200 м) или Ethernet. Чтение данных происходит в ручном режиме или автоматически по программе. В качестве протокола передачи данных используется Modbus, который позволяет подключить до 24 внешних аналоговых и до 6 внешних цифровых входов. В исполнении с интерфейсом Profibus-DP можно подключить до 36 внешних аналоговых и до 6 внешних цифровых входов;
- встраивание в SCADA-системы;
- наличие в приборе релейных выходов позволяет использовать его для управления исполнительными механизмами или для аварийной сигнализации;
- управление с помощью сенсорного экрана или кнопок значительно упрощает процесс настройки прибора. Это имеет большое значение, если на установке возможна частая смена условий технологического процесса;
- журнал прибора фиксирует все события, произошедшие во время его работы – время включения, выключения, срабатывание уставок и реле, время изменения настроек и т.д.
- аналоговые выходы прибора могут ретранслировать измеренное значение на счетчик, регулятор и прочие устройства.
Достоинствами безбумажных регистраторов являются:
- сокращение приборного парка: бумажные самописцы выпускаются на меньшее количество точек контроля и измерения, чем электронные, один 16-канальный электронный регистратор заменяет шестнадцать 1-канальных бумажных самописцев;
- уменьшение в разы размеров щита управления;
- отсутствие механически движущихся частей, выключателей, переключателей, кнопок;
- минимизация расходных материалов (бумаги, чернил);
- сокращение затраты на эксплуатацию приборного парка самописцев.
Так, по расчетам аналитиков приборостроительного завода «ВИБРАТОР», затраты на содержание одного 16-канального электронного регистратора (в данном случае REGIGRAFа) меньше затрат на эксплуатацию одного 1-канального бумажного самописца в 4,3 раза (на протяжении года). Если при этом рассматривать нормативный срок эксплуатации электронного регистратора, который для REGIGRAFа составляет 10 лет, то показатели экономической эффективности его применения вместо бумажных самописцев таковы: срок окупаемости 16-канального прибора составит 11 месяцев, срок окупаемости 8-канального прибора – 19 месяцев; при этом также не следует забывать об экономии на эксплуатационном обслуживании прибора.
- возможность полной перенастройки электронного регистратора под новую задачу;
- сокращение времени на обработку результатов измерений, что происходит внутри электронного регистратора. В приборе могут быть рассчитаны значения по различным математическим зависимостям (в том числе и по достаточно сложным), которые могут отображаться на отдельном, специально выделенном, канале, а также быть переданы дальше в систему управления;
- простота интеграции в АСУТП объекта, включая передачу информации в цифровом виде по линиям связи;
- возможность обработки информации с использованием компьютерной техники и перенос данных на бумажный носитель.
Среди отечественных производителей безбумажных регистраторов следует отметить НПФ ” СЕНСОРИКА” г. Екатеринбург, ПЗ «Вибратор» г. Спб, ОАО «Элемер» г. Москва.
В настоящее время наметилась тенденция создания АСУТП при помощи видеографических регистраторов, которые оборудованы опциями управления и сигнализации. Электронные самописцы технологической информации обладают объемными архивами электронной памяти, файлы из которой можно извлечь и проанализировать практически мгновенно. Предполагается, что безбумажный регистратор со временем заменит логические программируемые контроллеры при создании систем автоматизации технологических процессов, а также комплексов, управляющих информационными потоками с использованием ограниченного числа каналов.
3.3.3 Реализация человеко-машинного интерфейса
В АСУ ТП необходимо обеспечить взаимодействие между человеком и программно-аппаратным комплексом. Обеспечение такого взаимодействия и есть задача человеко-машинного интерфейса (HMI, human machine interface).
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) - широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие оператора с управляемым технологическим процессом. В промышленных условиях ЧМИ реализуется
1. На базе специализированных рабочих станций оператора, устанавливаемых в центральной диспетчерской;
2. На базе панелей оператора локального управления, устанавливаемых непосредственно в цеху по близости к контролируемым технологическим объектам.
Иногда эти два варианта комбинируются, чтобы достичь наибольшей
гибкости управления.
Аппаратно рабочая станция оператора представляет собой персональный компьютер, в состав которого сходит несколько широкоэкранных мониторов, функциональная клавиатура и необходимые сетевые адаптеры для подключения к сетям верхнего уровня. Станция оператора несколько отличается от привычных для нас офисных компьютеров, прежде всего, своим исполнением и эксплуатационными характеристиками и более дорогостоящие. Системный блок может быть как настольного исполнения, так и для монтажа в 19" стойку. Чаще применяется второй вариант: системный блок монтируется в запираемую стойку для лучшей защищенности и предотвращения несанкционированного доступа.
На станции оператора устанавливается программный пакет визуализации технологического процесса (часто называемый SCADA). Программное обеспечение визуализации призвано выполнять следующие задачи:
1. Отображение технологической информации в удобной для человека графической форме в виде интерактивных мнемосхем;
2. Отображение аварийных сигнализаций технологического процесса; 3. Архивирование технологических данных;
4. Организация ручного управления процессом;
5. Контроль доступа и протоколирование действий оператора; 6. Автоматизированное составление отчетов за произвольный интервал времени (посменные отчеты, еженедельные, ежемесячные и т.д).
Панель оператора представляет собой компактное устройство с тактильно-чувствительным дисплеем или обычным дисплеем и кнопочной панелью управления и предназначена для осуществления ввода/вывода данных, отображения параметров и управления технологическими процессами в реальном времени. Все операторские панели разработаны для жестких промышленных условий с защитой IP65 по лицевой панели.
Для программирования операторских панелей применяются инструментальные системы класса SCADA, что позволяет организовать визуализацию и управления процессом аналогично операторским станциям.
Широкие функциональные и коммуникативные возможности позволяют встраивать панели оператора как в локальные системы управления, так и в более сложные системы с возможностью передачи данных по Ethernet.
Благодаря возможности визуализации самого технологического процесса и всех органов управления панели оператора становятся все более популярными, заменяя наборы кнопок и других органов управления.
Операторские панели различного размера и функциональных возможностей выпускают многие зарубежные и отечественные производители (ОАО «Овен», ОАО «Элемер», СИМЕНС).