Шкаф управления АСУ ТП

Шкаф АСУ - узел, содержащий в себе автоматизированные системы управления. Он позволяет работать с различными технологическими процессами на производстве без привлечения сотрудников.

Шкафы оснащаются различными комплектами оборудования и должны продолжать функционировать вне зависимости от условий. Существует ряд требований, который применяется ко всем типам шкафов АСУ:

• есть возможность создания разветвленной масштабируемой системы управления;
• узел корректно работает при влажности до 65%, а также в температурном диапазоне от -30 до +60С и сейсмической активности до 9 баллов.

Шкафы управления АСУ ТП в последние годы пользуются все большей популярностью, их можно встретить на следующих объектах:

• различные производства;
• насосные станции;
• ТЭЦ и котельные;
• станции перекачки и очистки сточных вод;
• пожарные станции;
• общественные объекты для автоматизации и диспетчеризации инженерных систем зданий;
• газовые станции, пункты и установки;
• объекты для автоматизации пожарной сигнализации.

Также подобные узлы управления используются в иных конструкциях, где необходимо автоматизировать рабочие процессы.

В зависимости от назначения шкафы АСУ ТП подразделяют на четыре виды:

• серверные;
• сетевые;
• системные;
• кроссовые.

К серверным шкафам относятся серверы, рабочие станции, KVM-консоли.

К сетевым - патч-панели, коммутаторы и маршрутизаторы.

Системные шкафы представляют собой контроллеры, корзины расширения ввода-вывода и т. д. Они подразделяются на шкафы системы управления процессом (PCS) и шкафы систем безопасности (Safety).

Кроссовые шкафы - это клеммники для подключения полевых устройств, реле, искробезопасные барьеры, терминальные платы для связи полевых устройств с модуля ввода-вывода. Бывают искробезопасными и неискробезопасными.

Конструкция и компоненты

Конструкция коммуникационных шкафов АСУ ТП может различаться в зависимости от целей их использования. Однако в любом устройстве обязательно будет 4 компонента:

• Рабочий орган - та часть, которая выполняет поставленную задачу. Например, это может быть насос, электроуправляемый клапан, задвижка трубопровода и т. д.
• Привод рабочего органа, благодаря которому тот приходит в движение. Бывает пневматическим, дизельным, электрическим или гидравлическим.
• Информационная система - различные датчики, термометры, барометры, спидометры и т. п. Вырабатывает сигналы на выходе, пропорциональные контролируемым параметрам. Бывают частотными, аналоговыми или дискретными.
• Шкафы управления для выработки управляющих воздействий на приводы исполнительных механизмов по командам оператора и по сигналам от внешних датчиков.

Внутри шкафов управления устанавливаются приборы:

• коммутационные элементы – клеммные и разъемные соединители, автоматические выключатели, контакторы, пускатели, реле;
• аппараты защиты – предохранители и реле защиты от превышения напряжения сети, коротких замыканий и перегрузки по току;
• счетчики, расходомеры;
• частотные преобразователи – устройства, регулирующие в широких пределах частоту вращения асинхронных электродвигателей;
• разъемы для подключения к локальным сетям через двухпроводной интерфейс RS 485;
• устройства «мягкого пуска» — полупроводниковые коммутаторы напряжения, ограничивающие пусковые токи электродвигателей и защищающие их от перегрузок;
• средства управления – микропроцессорные программируемые контроллеры.

Кроме того, любой шкаф АСУ ТП включает в себя:

• шину защитного заземления;
• изолированную шину инструментального заземления;
• концевые выключатели контроля открытия дверей;
• датчик температуры в шкафу;
• термостат для управления нагревателем;
• нагреватель;
• лампу внутреннего освещения шкафа с розеткой ~220В;
• датчик контроля дыма;
• замок с ключом.

Сам корпус шкафа подвешивается на стену, устанавливается на пол или на специальную подставку. Производится из металла или пластика, имеет дверцы, внутренние панели и съемные обшивки.

Чтобы защитить сотрудников от электрического тока, корпус заземляется. Для удобства управления, сигнализации и индикации на передней панели или дверце располагаются кнопки, тумблеры, переключатели, измерительные приборы.

Функции:

Чтобы решалась главная задача АСУ ТП - операции проходили без сбоев по заданному алгоритму, шкаф должен выполнять следующие функции:

• защищать сети и аппаратуру от перегрузок по току, переключать на запасной источник питания при обесточивании основного;
• диагностировать и регулировать режимы работы техники и ее процессов;
• передавать информацию на диспетчерский пункт;
• включать аварийную сигнализацию;
• выполнять команды диспетчера;
• архивировать данные;
• работать в ручном, автоматическом и полуавтоматическом режимах.

Шкафы контроллерные

Шкафы представляют собой средства промышленной автоматизации, предназначенные для решения задач автоматизации технологических процессов.

Шкафы обеспечивают сбор информации (аналоговых и дискретных сигналов) от первичных датчиков, преобразование, первичную обработку, формирование сигналов управления на исполнительные механизмы, а также передачу информации на верхний уровень АСУ ТП, при необходимости.

Область применения:

Контроллерные шкафы используется в составе комплекса технических средств нижнего или среднего уровня автоматизированной системы контроля и управления технологическими процессами либо как самостоятельное техническое средство управления.

Контроллерные шкафы осуществляют управление технологическим процессом в соответствии с заданной программой программируемого контроллера или в дистанционном режиме (по оперативной информации, поступающей с объекта в режиме реального времени). 

Особенности конструкции:

Шкафы создаются на базе многофункциональных программируемых контроллеров компаний ABB, Siemens, других производителей в соответствии с требованиями Заказчика. Шкафы состоят как непосредственно из контроллерной части, так и из вспомогательных элементов (коммутационная и светосигнальная аппаратура, система питания и защиты от перенапряжения, система поддержания температуры шкафа и т.п.) Контроллерная часть имеет модульную конструкцию и состоит из процессорного модуля, блока питания, сигнальных, функциональных и интерфейсных модулей.

Шкафы и щиты управления

Предназначены для организации процесса управления технологическими процессами как самостоятельно, так и в составе систем управления в качестве средств комплексной автоматизации.

Область применения:

Могут применяться как самостоятельные шкафы или щиты управления, а также как части автоматизированных систем управления, щитов управления технологическими процессами. Возможно использование для организации мнемосхем технологических процессов.

Особенности конструкции шкафов:

Шкафы могут выполняться как в закрытом исполнении с различной степенью защиты, так и в открытом, в виде стоек, панелей. Шкафы также могут быть выполнены во всепогодном или взрывозащищенном исполнении. Существуют варианты с односторонним и двухсторонним обслуживанием.

Шкафы конструктивно могут соединяться друг с другом. Существуют варианты напольного и навесного исполнения. При этом все элементы легкодоступны для осмотра и ремонта.

Шкафы могут разрабатываться по проектной документации заказчика, на основании технического задания заказчика или по уже готовой конструкторской документации.

Шкафы контроля выбросов

Предназначены для создания автоматизированных систем контроля выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов (АСК выбросов) и систем непрерывного контроля выбросов (СНКВ).

Область применения:

Шкафы контроля выбросов обеспечивают проведение непрерывных измерений с известной погрешностью концентраций и выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов в атмосферный воздух и обеспечивают получение информации о фактических величинах выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух.

Особенности конструкции шкафов:

Шкафы соответствуют требованиям ТКП 17.13-01-2008 (02120) и ЭкоНиП 17.01.06-001-2017 в части требований к оборудованию АСК выбросов, а также Федеральному закону от 21.07.2014 N 219-ФЗ (ред. от 25.12.2018) и Федеральному закону от 29 июля 2018 г. N 252-ФЗ в части требований к оборудованию СНКВ.

Шкафы создаются на базе аналитического оборудования ведущих мировых производителей (ABB, SICK, Enotec, Durag, Dr. Foedisch, JCT, PCME).

Шкафы могут быть выполнены во всепогодном или взрывозащищенном исполнении.

Шкафы оснащены необходимыми системами пробоподготовки, электропитания, поддержания температуры и т.п.

Шкафы аналитические

Обеспечивают автоматический непрерывный контроль массовой концентрации и объемной доли газовых компонентов (O2, CO, CO2, NO, NO2, N2O, SO2, CH4, C2H6, C2H2, C3H8, H2S, CS2, COS, Cl2, Ar, Н2, NH3, HCl, HF, С, Н2О), массовой концентрации твердых веществ в отходящих дымовых газах, в технологических газах и других анализируемых газовых средах, а также а также могут использоваться как элементы систем для измерения скорости газового потока, объемного расхода дымовых или технологических газов, давления и температуры газов.

Область применения:

Применяются для контроля промышленных выбросов, мониторинга отходящих дымовых газов, анализа технологических газов на предприятиях энергетики, химической и нефтехимической отрасли, металлургии, индустрии строительных материалов и в коммунальном хозяйстве.

Особенности конструкции шкафов:

Функциональные части шкафов выполняются самостоятельными блоками, что позволяет обеспечить гибкость подбора оборудования, эффективность и экономичность. Шкафы могут использоваться как для нового строительства, так и для модернизации существующих систем газового анализа на действующих предприятиях – модульность позволяет подключиться не только к существующему технологическому процессу, но и интегрироваться в системы управления технологическим процессом на предприятии.

Шкафы создаются на базе аналитического оборудования ведущих мировых производителей (ABB, SICK, Enotec, Durag, Dr. Foedisch, JCT, PCME).

Шкафы могут быть выполнены во всепогодном или взрывозащищенном исполнении.

Шкафы соответствуют требованиям «О безопасности низковольтного оборудования» ТР ТС 004/2011 и «Электромагнитная совместимость технических средств» ТР ТС 020/2011.