РСУ и ПАЗ YOKOGAWA

CENTUM VP – распределённая система управления (РСУ) Yokogawa.
ProSafe-RS — система противоаварийной защиты (ПАЗ) Yokogawa.

• Заказ модулей для CENTUM VP Yokogawa и ProSafe-RS Yokogawa : 2154144@kip-postavka.ru - в заказе указать тип и наименование модуля по документу YOKOGAWA, количество
• обзор РСУ и ПАЗ CENTRUM VP обзор YOKOGAWA
• ProSafe -RS ПАЗ Yokogawa
• Функциональные блоки CENTRUM VP Yokogawa

История CENTUM

Системная архитектура CENTUM VP

Компоненты CENTUM VP

Интеграция CENTUM VP

Станция управления РСУ
CENTUM VP

Станция безопасности ПАЗ
ProSafe-RS

Клавиатура оператора

Домены

Домен — группа станций, подключенных к шине управления.
Максимальное количество станций в одном домене: 16 HIS + 48 FCS = 64.
В РСУ может быть до 16 доменов.

Имена станций

HISddss
FCSddss
dd: номер домена
ss: номер станции.

Проект и мульти-проект

В одном проекте может быть до 256 станций.

В одном проекте может быть до 100 000 пользовательских тегов и окон.
В одной станции может быть до 100 000 пользовательских тегов и окон.

В мульти-проекте может быть до 16 проектов.

Конфигурация станции управления

FCU - Field Control Unit - модуль управления;
NU - Node Unit - модуль узла расширения ввода-вывода;
ESB Bus - Extended Serial Backboard Bus - шина для соединения FCU и NU;
Optical ESB Bus - оптоволоконная шина для подключения узлов расширения;
FIO - Fieldnetwork I/O - система распределённого ввода-вывода;
N-IO - Network I/O - новая система распределённого ввода-вывода;

Дублированный блок управления

Duplexed FCU имеет дублированные модули CPU и блоки питания.
Коммуникационные модули тоже могут быть дублированы.

Типы станций управления

* N-IO - Network I/O - новейшая система I/O;
** RIO - старая система I/O.

FIO

FIO (Fieldnetwork I/O) - система распределённого ввода-вывода.

Конфигурация FIO

Дублированный блок узла расширения

Duplexed NU имеет дублированные блоки питания и интерфейсные модули шины ESB.

Изолированные модули ввода-вывода для FIO

Неизолированные модули ввода-вывода для FIO

N-IO

N-IO (Network I/O) - новая система распределённого ввода-вывода.

Конфигурация N-IO

Конфигурация N-IO отличается от конфигурации FIO тем, что к узлам NU добавляются узлы N-IO.

Блок N-IO

Один универсальный модуль входов-выходов

• 16 универсальных изолированных каналов ввода-вывода.
• Каждый канал может быть программно настроен на сигнал любого типа (AI/AO/DI/DO).
• Поддерживает протокол HART 7.
• Поддерживает дублирование (для пары модулей I/O).

Модель A2MMM843 Аналогово-цифровой модуль ввода-вывода, 16 изолированных каналов.

Адаптер

• Встроенный преобразователь сигнала.
• Дискретность: одна точка ввода-вывода (16 разных адаптеров на одной базовой плате).
• Различные типы DI и DO: сквозные, импульсные, релейные и др.

Базовая плата

• Поддерживает двойное резервирование.
• Три типа базовых плат:
• Под адаптеры.
• Под искробезопасные барьеры P&F.
• Под искробезопасные барьеры MTL.

Клеммный блок

• Pressure Clamp Terminal.
• Spring Clamp Terminal.

Узел N-IO

Блоки (N-IO Unit) объединяются в узлы (N-IO Node) по шине F-SB.
До 6 блоков N-IO подключаются к одному модулю интерфейса узла (Node Interface Unit).

Узлы N-IO подключаются к модулю управления FCU по шине N-ESB или Optical N-ESB.

Коммуникационные модули для N-IO/FIO

Высокая готовность станции управления

Готовность FCS на уровне 99,99999% (семь девяток!) обеспечивается за счёт технологии двойного резервирования.

*1: ERR - Error Correcting Code.

Технология двойного резервирования
Pair & Spare

Процессорный модуль

• В каждом из двух процессорных модулей дублированной станции управления имеется по два микропроцессора (MPU1 и MPU2), которые выполняют одни и те же вычисления. Компаратор сравнивает результаты этих вычислений и, если они совпадают, то модуль считается исправным, и результат отправляется в основную память и интерфейсные модули шины. Устройства памяти с ERR (Error-Correcting-Code) корректируют случайные битовые ошибки.
• Если результат вычислений MPU1 и MPU2 разный, то компаратор решает, что расчёт неправильный, и и активным становится резервный процессорный модуль.
• Таймер Watchdog контролирует работу активного процессорного модуля, и в случае обнаружения ошибки активным становится резервный процессорный модуль.
• Процессорный модуль, который находится в горячем резерве, выполняет те же вычисления, что и активный модуль. Поэтому он может мгновенно переключиться в активный режим.
• При обнаружении ошибки в вычислениях процессорный модуль выполняет самодиагностику и, если не обнаруживается аппаратных ошибок, то ошибка считается случайной, и модуль переходит в режим горячего резерва.
• Каждый процессорный модуль может подключаться к дублированной шине управления Vnet/IP.

N-ESB и ESB Bus

Процессорный модуль FFCS-C имеет две функции интерфейса: N-ESB и ESB Bus. Процессорный модуль FFCS-V имеет одну функцию интерфейса: ESB Bus. Если процессорный модуль дублируется, то используется интерфейс шины активного модуля. Если интерфейс шины выходит из строя, то управление принимает на себя резервный процессорный модуль со своим интерфейсом шины.

У модуля FFCS-C оба интерфейса шины (N-ESB и ESB Bus) являются дублированными. У модуля FFCS-V интефейс шины может быть дублированным или недублированным. В дублированной шине обе линии используются поочередно. Если одна линия отказывает, то вторая линия начинает работать непрерывно. Если неисправная линия восстанавливается, то она автоматически включается в работу. Если выявляется неисправность всех локальных узлов расширения, то эта ситуация рассматривается как неисправность шины.

Node N-IO

Узел N-IO имеет дублированные модули N-ESB и блоки питания. Коммуникационная шина, соединяющая интерфейсы шины узлов и блоки N-IO I/O, также является дублированной. Модули I/O, установленные в блоки N-IO I/O, могут быть дублированными или одиночными.

Блок узла
Node Unit (NU)

В блоке узла FFCS-C, модули интерфейса шины и блоки питания являются дублированными. Коммуникационная шина, соединяющая модули интерфейса шины и отдельные модули I/O, также является дублированной. В модуле узла FFCS-V, модули интерфейса шины, блоки питания и коммуникационные шины могут быть дублированными или одиночными

Программирование станции управления

Схемы управления

Программа станции управления (контроллера) разрабатывается в виде графических схем управления (Control Drawings), которые состоят из элементов 4-х типов:

• Function Block - функциональных блоков
• Data Link Block - блоков связи с данными: Process IO и Software IO
• Wiring - связей между блоками
• Text - текстовых элементов.

На одной станции управления может быть запрограммировано до 200 схем управления, на каждой схеме может быть использовано до 100 функциональных блоков.

Пример схемы управления

Схема автоматизации реактора:

Схема управления реактором:

Функциональные блоки

Логическая схема

Logic Chart – функциональный блок, который описывает отношения между 32 входами и 32 выходами в виде схем блокировок.

Объекты Logic Chart:

• Element - элементов (входные сигналы, логические операторы, выходные сигналы)
• Wiring - связей
• Text - текстовых объектов
• Switching View*.

* Switching View — объект, кликнув на который можно переключиться на окно редактирования или окно статуса другого Logic Chart в пределах одного Control Drawing.

Logic Chart реализованы в функциональных блоках LC64 и LC64-E.

Матрица решений

Sequence Table Block - функциональный блок, который описывает отношения между входами (условиями) и выходами (действиями) в виде таблицы ДА/НЕТ.

Матрица решений реализована в блоках ST16 и ST16E.

Например, см. правило 01 на рисунке:
если (C01=YES и C03=YES), то (A01=NO, A02=YES, A03=YES).

Режимы работы Sequence Table:

• Бесшаговый (Non-step Sequence Table): в каждом цикле программы выполняются все 32 правила матрицы (YES имеет преимущество перед NO)
• Шаговый (Step Sequence Table): в каждом цикле программы выполняется только правила нулевого шага Step 00.

В шаговом режиме на каждом шаге выполняется свой набор правил. Переход на следующий шаг происходит при выполнении всех операций на предудущем шаге.

Например:
Если (C01=YES), то (A01 присвоить YES и перейти на шаг А2)
если (C01=NO), то (A01 присвоить NO и перейти на шаг А3).

Блок лицевой панели

Faceplate Block - позволяет создать общую лицевую панель для нескольких функциональных блоков.

SFC Block

SFC (Sequential Function Chart) - графический язык программирования управляющих последовательностей.

Программа SFC пишется с помощью SFC блоков.

Для описания пошаговых действий может использоваться язык программирования SEBOL, Sequence Table или Logic Chart.

SEBOL

SEBOL (SEquence and Batch Oriented Language) - язык программирования для управления технологическими процессами.

Пошаговый самоучитель CENTUM VP. Урок 14
Функциональный блок SFC. Язык программирования SEBOL.

Система мониторинга клапанов

Valve Pattern Monitor - функциональный блок, который может одновременно мониторить до 512 клапанов трубопроводной системы.

Управление наливом нефтепродуктов

Off-Site Blocks - управляют процессом дозирования и смешивания при наливе нефтепродуктов.

Системные функциональные блоки

Системные функциональные блоки позволяют обрабатывать информацию:

• о загрузке системных ресурсов (CPU, сети, входов-выходов)
• SEBOL-ориентированную информацию.

Подробнее о функциональных блоках см. здесь.

Unit Instrument

Unit Instrument - блок управления непрерывным или рецептурным (Batch) процессом на технологической установке.

Для Unit Instrument объектом управления является технологическая установка, а не отдельные устройства или КИП, из которых она состоит.
Unit Procedure - цепочка технологических операций, выполняемых на технологической установке.

Операции программируются на языке SEBOL или SFC.
Unit, как и функциональные блоки, может иметь режим и статус, алармы и сообщения.

VP Batch

VP Batch состоит из трёх функций:

1. Управление рецептами (ПК)
2. Управление процессом (станция оператора)
3. Контроль установки (станция управления)

Recipe Procedure и Recipe Unit Procedure

Recipe Procedure (левая половина рисунка) отражает взаимосвязь между технологическими установками (Units), на каждой из которых выполняется своя собственная рецептурная процедура Recipe Unit Procedure (правая половина рисунка).

Recipe Operation Procedure

Recipe Operation Procedure - это цепочка операций на каждом шаге Recipe Unit Procedure.

Среда разработки CENTUM VP

Редакторы среды разработки

Среда исполнения CENTUM VP

Операторский интерфейс

Окна оператора для управления и мониторинга
технологических процессов

Статус технологических процессов
Graphic View

Тренды

Trend View показывает графики изменения процессных переменных во времени (переходные процессы).

Статус уставок функциональных блоков

Tuning View показывает настроечные параметры (уставки) и тренд прибора.

Лицевые инструментальные панели

Faceplate View показывает статус функциональных блоков в виде лицевых инструментальных панелей.

Консолидированное управление аварийными сообщениями

Consolidated Alarm Management (CAMS) for HIS - программное обеспечение для управления аварийными сообщениями и событиями. CAMS собирает сообщения из различных систем, сортирует, отбирает и передаёт заинтересованным лицам вместе с информацией о первопричине возникновения аварии и инструкциями по её локализации.

Сообщения оператору
Operator Guide View

Аварийные сообщения технологического процесса
Process Alarm View

Окно мониторинга сообщений

Message Monitor Window помогает отслеживать выбранные сообщения.

Иерархия окон управления и мониторинга

Иерархия графических окон (Window Hierarchy) помогает операторам быстро ориентироваться во всем многообразии окон графического операторского интерфейса:

Пошаговый самоучитель CENTUM VP. Урок 13 Иерархия окон CENTUM VP

Интерфейс системного администратора

Окна системного администратора

Обзор статуса системы

System Status Overview показывает детальный статус всех станций и коммуникационных устройств домена.

Окно системных аварийных сообщений

System Alarm View уведомляет оператора о неисправностях аппаратных средств и ошибках связи.

Окно настройки станции оператора

HIS Setup Window используется для отображения текущей информации о станции оператора и изменения рабочих настроек.

Обзор статуса станции управления

FCS Status Display View показывает конфигурацию и статус работы станции управления.

Отчёты

Отчёт о текущем статусе технологического процесса
Process Report View

Два типа отчётов о состоянии процесса:

• Tag Report
• I/O Report

Исторический отчёт о прошлых сообщениях
Historical Message Report Window

Сообщения

Аварийные сообщения функциональных блоков

Процессные аварийные сообщения

Process Alarm Message - уведомление операторов о ненормальном отклонении переменных (процесссной PV или выходной MV), обнаруживаемых функциональными блоками.

Системные аварийные сообщения

System Alarm Message - уведомление операторов о системном отклонении в станции управления FCS и функциональных блоках:

• Ошибки модулей ввода
• Ошибки модулей вывода
• Ошибки в пользовательских вычислительных блоках CALCU
• Ошибки One-Shot инициализации функциональных блоков в последовательном управлении.

Приоритетность аварийных сообщений

Rewarning - повторяющееся аварийное сообщение.
Аварийное сообщение будет выдаваться с заданной периодичностью (независимо от квитирования) для напоминания оператору о наличии неустранённой аварии.

Вывод аварийных сообщений для каждой группы приоритетности настраивается в Alarm Priority Builder:

• на экран
• на принтер
• в файл.

Иерархическая модель предприятия

Иерархическая модель предприятия (Plant Hierarchy) CENTUM VP охватывает 5 нижних уровней производства:

1. Project ► Site (завод)
2. Station ► Area (цех)
3. Control Drawing ► Cell (участок, линия)
4. Unit Instrunent ► Unit (установка)
5. Device ► Equipment (устройство, прибор).

Обзор иерархии предпрития

Использование иерархической модели предприятия

Фильтрация сообщений, мнемосхем, отчётов и функциональных блоков на основе иерархической модели предприятия позволяет оператору быстро находить источники аварийных ситуаций и оперативно принимать решения по их локализации.

Пошаговый самоучитель CENTUM VP. Урок 11 Иерархическая модель предприятия

Теги

Теги используются для идентификации элементов управления и функциональных блоков.
Имена тегов: системные или пользовательские.

Системные имена тегов

xxxx: номер элемента
dd: номер домена
aa: номер станции
yyy: номер элемента
mm: номер станции
u: номер модуля
s: номер слота/узла
cc: номер клеммы.

Вместо системных имён пользователь может давать тегам пользовательские имена (до 16 буквенно-цифровых символов, включая тире и нижнее подчеркивание).
Например:   PIC100

ВНИМАНИЕ! При использовании в General-Purpose Calculation Block или в SEBOL пользовательских имён с тире или начинающихся с цифры компиляция выполнится с ошибкой. Для тегов с такими именами необходимо использовать псеводнимы без тире и начинающиеся с буквы.

Иерархия имён тегов

Древовидная структура имён тегов позволяет оператору быстро открывать мнемосхемы и редакторы, связанные с интересующим устройством.

Пошаговый самоучитель CENTUM VP. Урок 12 Иерархия имён тегов

Пользовательские метки

Пользовательские метки (User-Defined Label) используются для наименования аналоговых входов-выходов и сообщений.

Формат

%%Mn...n
M: заглавная буква
n...n: буквы или цифры (13 символов).

Входы-выходы

Процессные входы-выходы

С помощью Process I/O станция управления обменивается данными с внешними полевыми устройствами.

Process Control Inputs/Outputs

Программные входы-выходы

Software I/O - это виртуальные входы-выходы для обмена данными внутри станции управления.

Software Inputs/Outputs

• Функциональные блоки CENTRUM VP Yokogawa
• Подробнее о входах-выходах см. здесь.
• ProSafe -RS ПАЗ Yokogawa
• Заказ модулей для CENTUM VP Yokogawa и ProSafe-RS Yokogawa : 2154144@kip-postavka.ru - в заказе указать тип и наименование модуля по документу YOKOGAWA, количество