Воссоздание классической блокировки двух резервуаров FBD в CENTUM VP с аналоговыми входами уровня HART и Foundation Fieldbus.
Пример прост. Производство - редко.
InstrumentationTools рассмотрел программу опорожнения двух резервуаров в форме функциональной блок-схемы (FBD): два аналоговых входа уровня, два цифровых выхода насосов и работа только одного насоса одновременно. Резервуар один опорожняется при уровне выше 500 литров, пока уровень в резервуаре два остается ниже 400 литров. Насос один останавливается при уровне ниже 300 литров, после чего насосы меняются ролями. Логика проста и удобна для поиска неисправностей. Автор правильно выбрал FBD, и я с этим согласен.
Однако этот пример предполагает идеальные сигналы уровня и исправные насосы. В реальных зонах смешивания оба условия ежедневно нарушаются. Поэтому перенесем эту схему в среду Yokogawa CENTUM VP и адаптируем ее для непрерывной эксплуатации в производственной DCS Yokogawa.
Выбор входа уровня: HART или Foundation Fieldbus
В CENTUM VP с аналоговой картой ввода и клеммными модулями (например, аналоговой клеммной платой Yokogawa) преобразователь уровня Yokogawa EJA-E передает сигнал по линии 4–20 мА с HART. Основную переменную считывают в DCS, а диагностику прибора оставляют для ручного коммуникатора или Plant Resource Manager (PRM).
При использовании карты Foundation Fieldbus блок AI находится внутри преобразователя. Сегмент передает состояние вместе с каждым значением. Обе архитектуры работают, но по-разному ведут себя при неисправностях:
-
Шаг 1: Для входов HART включите обнаружение обрыва провода в преобразователе сигнала ADV159 и напрямую свяжите его с ошибкой ввода-вывода.
-
Шаг 2: Для входов Fieldbus настройте режим отказа блока AI. Выберите «использовать последнее достоверное значение» с коротким тайм-аутом, но никогда не выбирайте «удерживать бесконечно».
-
Шаг 3: Добавьте демпфирование на две-четыре секунды для уровней в перемешиваемых резервуарах. Избыточное демпфирование скрывает реальное падение уровня, поэтому оно должно быть умеренным.
-
Шаг 4: Передайте состояние ввода-вывода в блокировку. Насос не должен доверять неисправному или зависшему входу уровня.
Воссоздание логики блокировки по блокам
В логике CENTUM VP структура сравнения и установки-сброса переносится напрямую. Исходные имена битов стоит сохранить, поскольку они отражают инженерный замысел:
-
Шаг 1: Передайте LT-101 через блок сравнения CALCU. Установите
start_T1_drain, когда уровень превышает 500 литров, а LT-102 остается ниже 400 литров.
-
Шаг 2: Подключите выход установки к RS-триггеру. Подключите цепь сброса к условию уровня ниже 300 литров в резервуаре один.
-
Шаг 3: Повторите структуру для резервуара два с его собственной парой порогов, как указано в исходной статье.
-
Шаг 4: Перекрестно соедините цепи сброса. Каждый работающий насос принудительно переводит условие запуска насоса другого резервуара в ложное состояние. Это заменяет неявную гарантию работы одного насоса явной взаимной блокировкой.
-
Шаг 5: Добавьте таймер минимального времени отключения на тридцать секунд для каждого насоса. Частые повторные пуски перегревают небольшие дренажные насосы.
Кроме того, проверьте уставки по фактической геометрии резервуаров. Значения 500, 400 и 300 литров предполагают линейную зависимость. В вертикальном цилиндрическом резервуаре с эллиптическим днищем эффективное соотношение объема и уровня будет другим.
Что было пропущено в оригинале: защита насосов
Статья не рассматривала логику заполнения, что вполне разумно. Однако рядом с любой логикой опорожнения необходимы две важные защиты:
-
Шаг 1: Добавьте отключение по предельно низкому уровню перед каждым насосом. Никогда не полагайтесь только на уставку опорожнения, поскольку дрейф преобразователя неизбежен.
-
Шаг 2: Добавьте разрешающий сигнал по давлению нагнетания или расходу в общем коллекторе. Заклинивший клапан смешивания не должен запирать работающий насос при закрытом пути нагнетания.
Таким образом, смешивание в двух резервуарах превращается в скоординированную последовательность, а не в работу двух изолированных компараторов. FBD по-прежнему хорошо подходит для этой задачи, а таблицы последовательностей в CENTUM VP могут координировать технологический цикл, если резервуары опорожняются поочередно в соответствии с рецептом.
Заключение и рекомендации по действиям
Пример InstrumentationTools показывает правильную основу: сравнения, память установки-сброса и взаимную блокировку. Производственной системе Yokogawa требуется больше. Осознанно выбирайте входы HART или Foundation Fieldbus и передавайте состояние ввода-вывода в логику. Добавьте демпфирование, таймеры минимального времени отключения и аппаратные отключения по низкому уровню. Наконец, проверьте каждую уставку по геометрии резервуара и данным пусконаладки.
FBD остается моим предпочтительным языком для этой работы, поскольку техник может прочитать логику во время ночной смены без руководства. Сначала создайте простую версию. Затем защитите ее так, как того требует оборудование, которым она управляет.
Об авторе: Чжан Юйчэнь - инженер по промышленной автоматизации с более чем 10-летним опытом работы с PLC, DCS и системами управления.
