Odtworzenie klasycznej blokady między dwoma zbiornikami w FBD na platformie CENTUM VP z wejściami poziomu HART i Foundation Fieldbus.
Przykład jest prosty. Produkcja rzadko taka bywa.
InstrumentationTools omówił program opróżniania dwóch zbiorników w postaci schematu bloków funkcyjnych (FBD): dwa analogowe wejścia poziomu, dwa cyfrowe wyjścia pomp oraz zasada pracy tylko jednej pompy naraz. Zbiornik pierwszy jest opróżniany powyżej 500 litrów, podczas gdy poziom w zbiorniku drugim pozostaje poniżej 400 litrów. Pompa pierwsza zatrzymuje się poniżej 300 litrów, a następnie role się zmieniają. Logika jest przejrzysta i łatwa w diagnostyce. FBD było dobrym wyborem autora i zgadzam się z tym.
Jednak ten przykład zakłada idealne sygnały poziomu i sprawne pompy. Rzeczywiste obszary mieszania codziennie podważają oba te założenia. Dlatego przenieśmy tę recepturę do środowiska Yokogawa CENTUM VP i przygotujmy ją do ciągłej pracy w produkcyjnym systemie DCS Yokogawa.
Wybór wejścia poziomu: HART czy Foundation Fieldbus
W systemie CENTUM VP z kartą wejść analogowych i modułami zaciskowymi (takimi jak analogowa płyta zaciskowa Yokogawa) przetwornik poziomu Yokogawa EJA-E przesyła sygnał 4–20 mA z HART. W systemie DCS odczytuje się zmienną główną, a diagnostykę urządzenia pozostawia w komunikatorze ręcznym lub w systemie Plant Resource Manager (PRM).
W przypadku karty Foundation Fieldbus blok AI znajduje się wewnątrz przetwornika. Segment przesyła status wraz z każdą wartością. Obie architektury działają, ale w warunkach awarii zachowują się odmiennie:
-
Krok 1: W przypadku wejść HART włącz wykrywanie przerwy w przewodzie w przetworniku sygnału ADV159 i przypisz je bezpośrednio do błędu wejścia/wyjścia.
-
Krok 2: W przypadku wejść Fieldbus skonfiguruj tryb awaryjny bloku AI. Wybierz opcję „użyj ostatniej prawidłowej wartości” z krótkim czasem przerwy, nigdy „wstrzymuj bezterminowo”.
-
Krok 3: W przypadku poziomów w mieszanych zbiornikach dodaj tłumienie wynoszące od dwóch do czterech sekund. Nadmierne tłumienie ukrywa rzeczywisty spadek poziomu, dlatego powinno być umiarkowane.
-
Krok 4: Przekaż status wejść/wyjść do blokady. Pompa nie może ufać nieaktywnemu ani zamrożonemu sygnałowi poziomu.
Odtworzenie logiki blokady blok po bloku
W logice CENTUM VP struktura porównań oraz układ set-reset przekłada się bezpośrednio. Warto zachować oryginalne nazwy bitów, ponieważ dokumentują założenia projektowe:
-
Krok 1: Przeprowadź LT-101 przez blok porównania CALCU. Ustaw
start_T1_drain, gdy poziom przekroczy 500 litrów, a LT-102 będzie poniżej 400 litrów.
-
Krok 2: Podłącz wyjście ustawiające do przerzutnika RS. Połącz stronę resetowania z warunkiem poziomu poniżej 300 litrów w zbiorniku pierwszym.
-
Krok 3: Powtórz tę strukturę dla zbiornika drugiego, stosując jego własną parę progów, zgodnie z oryginalnym artykułem.
-
Krok 4: Sprzęgnij wzajemnie sygnały resetowania. Pracująca pompa wymusza wyłączenie warunku uruchomienia drugiego zbiornika. Zastępuje to domyślną gwarancję pracy jednej pompy jawną blokadą wzajemną.
-
Krok 5: Dodaj dla każdej pompy minimalny czas wyłączenia wynoszący trzydzieści sekund. Częste ponowne uruchomienia przegrzewają małe pompy odpływowe.
Ponadto zweryfikuj wartości progowe względem rzeczywistej geometrii zbiorników. Wartości 500, 400 i 300 litrów zakładają zbiorniki o liniowej zależności poziomu od objętości. Pionowy zbiornik cylindryczny z dnem elipsoidalnym zmienia efektywne proporcje objętości do poziomu.
Czego zabrakło w oryginale: zabezpieczenie pomp
Zakres artykułu nie obejmował logiki napełniania, co jest zrozumiałe. Jednak obok dowolnej logiki opróżniania powinny znaleźć się dwa kluczowe zabezpieczenia:
-
Krok 1: Dodaj wyłączenie przy bardzo niskim poziomie przed każdą pompą. Nigdy nie polegaj wyłącznie na wartości zadanej opróżniania, ponieważ dryf przetwornika jest nieunikniony.
-
Krok 2: Dodaj zezwolenie zależne od ciśnienia tłoczenia lub przepływu we wspólnym kolektorze. Zablokowany zawór mieszania nie może zatrzymać pracującej pompy przy zamkniętej drodze tłoczenia.
W rezultacie układ dwóch zbiorników mieszania staje się skoordynowaną sekwencją, a nie dwoma odizolowanymi komparatorami. FBD nadal dobrze sobie z tym radzi, natomiast tabele sekwencji w CENTUM VP mogą sterować kampanią, jeśli zbiorniki są opróżniane naprzemiennie zgodnie z recepturą.
Podsumowanie i zalecenia dotyczące działań
Przykład InstrumentationTools pokazuje właściwy szkielet: porównania, pamięć set-reset i blokadę wzajemną. Produkcyjny system Yokogawa wymaga więcej. Świadomie wybierz wejścia HART lub Foundation Fieldbus i wprowadź status wejść/wyjść do logiki. Dodaj tłumienie, timery minimalnego czasu wyłączenia oraz niezależne wyłączenia przy niskim poziomie. Na koniec zweryfikuj każdą wartość zadaną względem geometrii zbiornika i danych rozruchowych.
FBD pozostaje moim preferowanym językiem do tego typu zadań, ponieważ technik może odczytać logikę podczas nocnej zmiany bez sięgania po instrukcję. Najpierw zbuduj prostą wersję. Następnie zabezpiecz ją tak, jak zasługuje na to urządzenie, którym steruje.
O autorze: Zhang Yuchen jest inżynierem automatyki przemysłowej z ponad 10-letnim doświadczeniem w zakresie sterowników PLC, systemów DCS i systemów sterowania.
