Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

Redundantní systém ControlLogix v technologii dopravy popílku

číslo 8-9/2002

Redundantní systém ControlLogix v technologii dopravy popílku

Společnost Autel realizovala již několik systémů řízení automatické dopravy popílku v tepelných elektrárnách. Jak taková pneumatická doprava popílku vlastně vypadá?

Obr. 1.

V elektrárně jsou instalovány odprašovací jednotky, které zachytávají horký popílek z kouřových zplodin a ukládají jej do speciálních zásobníků. Plný zásobník se pneumaticky vyprázdní do dalšího, většího sila a celý cyklus se opakuje. Takových zásobníků bývá mnoho, až desítky. Vyprazdňují se do sil individuálně, po dvojicích nebo i celá skupina zásobníků naráz.

Popílek je ze sila dále dopravován do cementárny, kde se využívá pro výrobu cementu, nebo je nákládán do speciálních cisteren a odvážen na skládku. Kromě již zmíněných zásobníků se v technologii nacházejí kompresory, ventilátory, filtry vzduchu a také množství ventilů pro různé funkce. I když je tato technologie relativně jednoduchá, jen s několika regulačními smyčkami, je choulostivá na výpadek řídicího systému, protože při poruše může dojít k zaplnění potrubí horkým popílkem a jeho následnému zatvrdnutí v celém úseku. Řídicí systém se proto navrhuje jako redundantní.

V článku je popsán řídicí systém dodaný pro tepelnou elektrárnu s výkonem 2 × 160 MW v Turecku. Investor požadoval, aby v projektu byly použity automatizační prostředky od firmy Rockwell Automation.

Struktura redundantního systému
Po vstupní analýze maximální konfigurace vstupů a výstupů (v/v) a předběžném návrhu všech vnitřních programových a datových proměnných byla před starším řídicí systémem PLC5 dána přednost novému systému ControlLogix. Kompletní konfigurace, včetně dvou operátorských stanic, je na obr. 1.

Obr. 2.

Operátorské stanice (OS) jsou tvořeny počítači s 21" monitory. Jedna z nich slouží současně jako inženýrská stanice pro potřeby konfigurace systému, programování procesorů a úpravy zobrazení. Komunikace mezi OS a tiskárnami je zajištěna lokální sítí Ethernet s možností připojení na celopodnikovou síť. První tiskárna je vyhrazena pro tisk výstrah a událostí, druhá pro tisk kopií zobrazení a časových průběhů. Vizualizace technologie je vytvořena v prostředí RS View32.

Jádro řízení tvoří dva redundantní procesory ControlLogix 5555 navzájem propojené synchronizačním optickým kabelem. Jeden procesor je vždy aktivní a druhý záložní. Při výpadku aktivního procesoru (ztráta napájení, komunikace, chyba programu) přechází řízení programu plynule na záložní procesor. Správný souběh procesorů zajišťují dva synchronizační moduly. Procesory jsou umístěny ve speciálních roštech spolu se zdroji napájení a s komunikačními moduly. S v/v moduly komunikují procesory pomocí průmyslové sběrnice ControlNet (technologické). Tato sběrnice je rovněž redundantní, takže při výpadku jedné komunikační linky nedojde ke ztrátě komunikace a řízení procesu pokračuje prostřednictvím druhé, záložní linky. Stejná sběrnice ControlNet (operátorská) je mezi OS a procesory.

Jako v/v jednotky byly zvoleny moduly Flex I/O, které mají řadu výhodných vlastností. Lze je vyměňovat pod napětím, jejich montáž je velmi snadná a je možné k nim přímo připojit kabely z technologie. Moduly Flex I/O jsou spojeny do skupin po osmi a každá skupina má vlastní komunikační modul pro síť ControlNet.

Použité moduly umožňují zavést do řízeného procesu napětí 48 V DC pro napájení vstupů a k ovládání výstupů. Kromě většiny digitálních v/v jsou na moduly Flex I/O připojeny také analogové v/v (4 až 20mA, Pt 100).

Komunikace mezi technologií odsunu popílku a centrálním velínem celé elektrárny je realizována prostřednictvím sítě Modbus. Komunikaci zajišťuje modul MBUS od firmy Prosoft Technology. Koncepčně je zapojen do sestavy modulů Flex I/O a konfiguruje se pomocí sériové linky RS-232.

Tab. 1. Počty vstupů, výstupů a vnějších proměnných
Typ signálu/proměnné Počet
digitální vstupy (48 V DC) 1 328
digitální výstupy (48 V DC) 1 008
analogové vstupy (4 až 20 mA) 96
analogové vstupy Pt 100 40
analogové výstupy (4 až 20 mA) 8
strukturované datové typy 1 200
proměnné pro vizualizaci 23 000

Rozsah projektu je uveden v tab. 1.

Výhody řešení Kromě již zmíněné přednosti, že chod programu není přerušen samotnou poruchou jednoho procesoru, lze na tomto projektu najít další výhody:

  • úspora 10 až 15 % montážního místa v rozváděčích,
  • 25% úspora nákladů na montáž rozváděčů s prostředky ASŘ,
  • zkrácení doby montáže o více než jednu třetinu,
  • zvýšení spolehlivosti zapojení snížením celkového počtu šroubových spojení.

Popsané řešení zůstává otevřené pro budoucí rozšiřování technologie a počtu v/v. Do sítě ControlNet lze zapojit další moduly Flex I/O nebo automatizační prostředky od jiných výrobců, kteří podporují ControlNet. Stávající konfigurace umožňuje použít komunikační moduly pro připojení k nadřazené podnikové sítě (Ethernet) nebo snímače komunikující po sběrnicích DeviceNet nebo jiných provozních sběrnicích.

Závěr
Popsaný projekt společnosti Autel, a. s., je již druhým řešením redundantní konfigurace řídicího systému Rockwell Automation. Je to první projekt řešený v ČR, kde je navržen a odzkoušen redundantní systém ControlLogix. Cenné zkušenosti získané v tomto projektu navazují na projekty s redundantními systémy zabezpečení certifikovanými TÜV podle DIN V VDE 19250, AK 5, a budou využity při realizaci dalších projektů.

Ing. Roman Filla, Autel, a. s.

Inzerce zpět