DCS i SCADA

W5: DCS i SCADAProjekt automatyki – proces wytwórczy

Sebastian Plamowski

Pytania do poprzedniego wykładu1. Omów narzędzia online i offline w systemie DCS (OVATION), jakie jest ich zastosowanie.2. Przedstaw schemat "prostej" struktury regulacji (PID + obiekt lub DMC + obiekt) i podaj powody dla

których struktura "prosta" jest niestosowana.

3. W jaki sposób można kompensować nieliniowości statyki - narysuj schemat układu regulacji.

4. Przedstaw jakimi algorytmami systemu OVATION można dokonać kompensacji.

5. W jaki sposób można kompensować nieliniowości dynamiki - narysuj schemat układu regulacji

6. Przedstaw jakimi algorytmami systemu OVATION można dokonać kompensacji.

7. W jaki sposób można uwzględnić w strukturze znane zakłócenia - narysuj schemat

8. Przedstaw jakimi algorytmami systemu OVATION można dokonać kompensacji.

9. Przedstaw koncepcję struktury MFC, jakimi algorytmami systemu OVATION można taką strukturę zrealizować.

10. W jakim celu można wykorzystać model w strukturze sterowania?

11. W jaki sposób można uzyskać model?

Tracking – zaśledzanie wartościFunkcjonalność zaimplementowana w systemie OVATION pozwalająca w sposób bez uderzeniowy przełączać sterowanie pomiędzy różnymi strukturami sterowania. Pozwala na bez uderzeniowe przechodzenie ze sterowania ręcznego na automatyczne.

Co już wiemy na temat DCS/SCADA• Zastosowanie (rola, miejsce, funkcje, różnice)

• Architektura – warstwa operator, sterowników, sygnałów

• Co się programuje (HMI, logiki, skrypty)

• Języki programowania (logik)

• Narzędzia DCS

Czy możemy zrobić pierwszy projekt?

Na początku jest SIWZSpecyfikacja Istotnych Warunków Zamówienia nazywane również Zapytaniem ofertowym (z ang.):

RFP – Request for Proposal

RFQ – Request For Quotation,

RFI – Request For Information

SIWZ jest podstawowym dokumentem podczas postępowania o udzielenie zamówienia publicznego. Do sporządzenia SIWZ zamawiający zobowiązany jest w prawie wszystkich trybach postępowań w przedmiocie udzielenia zamówienia, wyjątkiem jest tryb zamówienia z wolnej ręki oraz licytacji elektronicznej.

Zawartość SIWZSIWZ zawiera przede wszystkim:

• specyfikację przedmiotu oferty,

• specyfikację struktury oferty,

• kryteria pozwalające na obiektywne porównanie ofert: • cena,• doświadczenie firmy (mierzone ilością projektów określonego typu, referencje od klientów),• doświadczenie członków zespołu,• kapitał firmy (informacje o jej finansach), itp.

• specyfikację dokumentacji, którą oferent musi dołączyć do oferty,

• wadium

W przypadku ofert składanych na mocy ustawy Prawo zamówień Publicznych zapytanie składane jest w formie Specyfikacji istotnych warunków zamówienia. Przepisy tej ustawy określają m.in.:

• sposób organizacji postępowania o udzielenie zamówienia,

• kryteria wyboru trybu postępowania,

• terminy, wadia,

• kryteria oceny ofert,

• protesty, odwołania, skargi.

Przykładowy SIWZ...

Od SIWZ do oferty• Zakres techniczny (co i jak?) – opis przedmiotu umowy (Dział techniczny)

• Ramy czasowe (kiedy?) – harmonogram określający planowane prace (Dział techniczny)

• Finanse (za ile?) – harmonogram finansowy – spięcie harmonogramu czasowego z budżetem (Dział Handlowy i Finansowy)

• Prawo! (Dział prawny)– czy możemy temu klientowi sprzedać (kraje objęte embargiem, konkurencja)– czy możemy zlecić pracę podwykonawcy– prawa własności (zmiany, publikacja rozwiązania, użytkowanie, udostępnianie stronom trzecim)– ryzyka projektowe – szeroko rozumiane zmiany (wraz z prawem do odstąpienia)– kary umowne (niedotrzymanie terminu, niedotrzymanie parametrów, spowodowanie szkody)– terminy płatności– gwarancje (okres i zakres)

A gdy wygramy – realizacja kontraktu• Zakres techniczny (co i jak?) – opis przedmiotu umowy

• Ramy czasowe (kiedy?) – harmonogram określający planowane prace

Projekt w systemie DCS/SCADA, branże

Technologia

AKPiA

Elektryka

Projekt w systemie DCS/SCADA, dane wsadowe• Elektryka

– schematy standardów sterowania– lista odbiorników elektrycznych– schemat elektryczny ogólny

• AKPiA (Aparatura Kontrolno Pomiarowa i Automatyka)– schematy standardów sterowania siłowników– sposób montażu oprzyrządowania/pomiarów (hook up)– lista armatury (siłowników)– lista pomiarów

• Technologia– opis funkcjonalny (teks lub logika)– P&ID (Piping & Instrumentation Diagram)– lista limitów technologicznych– blokady oraz zabezpieczenia technologiczne– lista „black box” – podukładów firm trzecich z którymi będą wymieniane punkty

Elektryka - schematy standardów sterowania (napędy)

• Pola rozdzielni (0.4kV, 0.6kV, 10.5kV)- Duże urządzenia z przydzielonymi polami w rozdzielni z zabezpieczeniami, dodatkowymi obwodami, itp..

- Komunikacja po przewodach (standardy napięciowo-prądowe) lub protokole IEC61850

http://automatykaonline.pl/Aplikacje/Energetyka

IEC 61850 jest częścią architektury systemów energetycznych stworzoną przez Komitet Techniczny 57 (TC 57) Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (International Electrotechnical Commission IEC). Abstrakcyjny model danych zdefiniowany w standardzie IEC 61850 jest mapowany na wiele protokołów komunikacyjnych. Obecnie mapowanie obejmuje MMS (ang. Manufacturing Message Specification), GOOSE, SMV (Sampled Measured Values) a także WebServices, DNP3 i IEC60870-5-104. Powyższe protokoły pracują w sieciach opartych na TCP/IP lub lokalnych stacyjnych sieciach Ethernet oferujących wymagany czas odpowiedzi poniżej 4ms (dla funkcji zabezpieczeniowych).

Elektryka - przykładowy standard sterowania wentylatora spalin

(przykład Wentylator spalin – plik ss_10.5kV.pdf)

Elektryka - lista odbiorników elektrycznych

Elektryka – główny schemat

Układ elektryczny bloku

AKPiA (Aparatura Kontrolno Pomiarowa i Automatyka)

• Schematy standardów sterowania siłowników- Zawory odcinające

- Elektryczne

- Pneumatyczne

- Hydrauliczne

- Solenoidy (zawór elektromagnetyczny)

- Zawory Regulacyjne- Elektryczne

- Pneumatyczne

- Hydrauliczne

AKPiA (Aparatura Kontrolno Pomiarowa i Automatyka)

• Siłownik pneumatyczny – rodzaj siłownika napędzanego gazowym czynnikiem roboczym, najczęściej odpowiednio przygotowanym powietrzem. Jest to urządzenie mechaniczne, zamieniające ciśnienie powietrza lub innego gazu na ruch – przemieszczenie elementów albo wzdłużne, albo wokół swojej obrotu

• Doprowadzenie gazu pod ciśnieniem przewyższającym ciśnienie atmosferyczne (lub niższym od ciśnienia atmosferycznego) do jednej z komór siłownika powoduje przemieszczenie się trzpienia siłownika, co skutkuje przemieszczeniem się końcówki roboczej. Konstrukcja siłownika określa, czy przemieszczenie to będzie wzdłużne, czy kątowe, jak znaczne (jak duży będzie skok roboczy tłoka, a przy siłownikach obrotowych – jaki będzie roboczy kąt obrotu), czy po odłączeniu dopływu gazu pod ciśnieniem siłownik będzie wracał do położenia początkowego, czy nie, itd.

https://azpneumatica.pl/silowniki-pneumatyczne-zasada-dzialania/

AKPiA - przykłady standardów sterowania

Przykłady standardów

AKPiA – sposób montażu oprzyrządowania „hook up”

http://instrumentationportal.com/2011/document-drawing-checklist-form/instrument-drawing/instrument-hook-up-drawing/

przykłady

AKPiA – lista armatury

AKPiA – lista pomiarów

Technologia – opis funkcjonalny

Opis funkcjonalny układu

• Opis zasady działania w postaci tekstu lub logiki.

• Zawiera podstawowe informacje o sposobie działania wszystkich modułów wchodzących w skład układu.

• Dodatkowo prezentowany jest opis algorytmów sterowania automatycznego, opis grup funkcyjnych, opis sekwencji uruchomieniowej i odstawienia. W sekwencji opisane są wszystkie stany, co w nich się dzieje oraz warunki na przejście do kolejnego kroku.

Technologia – P&ID

P&ID (Piping and instrumentation diagram/drawing

Schemat orurowania i oprzyrządowania, zawiera:

• schemat rur wraz z kierunkami przepływów

• elementy specjalne: odpowietrzniki, reduktory, spusty

• lokalizację zaworów

• lokalizację urządzeń i oprzyrządowania (wraz z nazwami i numerami)

• lokalizację pomiarów

• Tabela: zmian, standard wykonania, identyfikatory dostawcy

Technologia przykład P&ID

Technologia – pozostałe

– lista limitów technologicznych

– blokady oraz zabezpieczenia technologiczne

– lista „black box” – podukłady firm trzecich z którymi będą wymieniane punkty

Pokazać przykładowe dokumenty...

Proces uzgadniania danych wejściowych

Project finance – szczególny sposób finansowania dużych inwestycji o dużej kapitałochłonności, zwłaszcza

inwestycji infrastrukturalnych. Do realizacji inwestycji tworzy się specjalną spółkę celową (SPV z ang. Special

Purpose Vehicle), której jedynym przedmiotem działania jest zarządzanie inwestycją.

Projekt w systemie DCS/SCADA, dane ->DCS

Lista punktów, projekt hardware, struktura aplikacji, projekt aplikacji (logik, HMI)

Technologia

AKPiA

Elektryka

Projekt hardware DCS

Przykład

Projekt w systemie DCS/SCADA realizacja w biurze - cechy

• SDS (Software Design Specification): alarmy, kolory mediów, piktogramy, Auto/Ręka, lokal/remote, czcionka, grubość linii, napisy, stacyjki

• Ciągły kontakt z klientem na etapie realizacji• Praca w zespołach: baza danych, logiki i grafiki• Programowanie oparte na wzorcach (Best Practices)• Praca w środowisku virtualnym z podpiętym symulatorem• Testy skrośne wewnętrzne (protokół testów, osoby wymieniają się)• FAT (Factory Acceptanc Test) – fabryczny test akceptacji (jakości),

wykonywany przez producenta w celu sprawdzenia czy wyrób spełnia odpowiednie normy. Wykonywany jest wg. planu testów dostarczonych przez klienta, głównie sprawdzana jest funkcjonalność, chociaż zdarza się również przegląd logik – wszystko zależy od przygotowania i nastawienia klienta

Projekt w systemie DCS/SCADA realizacja na obiekcie

• SAT – Site Acceptance Test

• Podłączenie zasilenia

• I/O checkout – sprawdzenie poprawności połączenia okablowania

• Sprawdzenie zabezpieczeń

• Sprawdzenie połączeń, mechaniki i możliwości wykonania testów na zimno

• Testy funkcyjne (na zimno bez mediów), celem testów jest sprawdzenie możliwości oddziaływania na elementy wykonawcze. Nie wszystkie elementy można w ten sposób sprawdzić

• Uruchomienie

Plan na następne wykładyW6: (15.11) MAPS SCADA, instalacja, dostęp do aplikacji. Symulatory, pierwsze kroki w MAPS, skrypty, grafiki (2h).

W7: (22.11) Kolokwium 1 (60-70minut).

W8: (29.11) Projekt aplikacji w sterowniku MITSUBISHI, narzędzia (2h).

Pytania na kolokwium...