CERN.pdf

Układy sterowania i wizualizacji nowych instalacji chłodniczych w CERN.

Układy sterowania i wizualizacji nowych instalacji

chłodniczych w CERN

W oparciu o wymagania i założenia technologiczne CERN ,

Konsorcjum polskich firm; Przedsiębiorstwo Serwisowe Zespołu

Elektrociepłowni ZEC SERVICE Sp. z o.o. we Wrocławiu i INTROL

S.A. w Katowicach zaprojektowało, wykonało dostawy, montaż i

uruchomienia instalacji oraz układów sterowania z

wykorzystaniem sterowników firm Siemens i Schneider oraz

programów wizualizacji i nadzoru WIZCON i PcVue dla nowych

instalacji chłodniczych akcelatora LHC budowanego obecnie na

terenie CERN.

CERN- Europejska Organizacja ds.

Badań Nuklearnych jest organizacją

międzynarodową zrzeszającą 20 państw

członkowskich, w tym także Polskę, z

siedzibą w Genewie. CERN jest największym

na świecie laboratorium fizyki cząstek

elementarnych, gdzie są projektowane i

budowane akceleratory cząstek oraz

związane z nimi obszary eksperymentalne W

CERN dokonano wiele przełomowych odkryć,

a najbardziej użytecznym i znanym jest sieć

WWW. Obecnie sztandarowym

przedsięwzięciem CERN jest akcelerator LHC

(Large Hadron Collider). Służyć on będzie

przyśpieszaniu i zderzaniu wiązek protonów.

Zainstalowany zostanie on w tunelu okrężnym o długości 27 km, 100 m

pod ziemią.Konstrukcja LHC oparta jest na nadprzewodzących magnesach,

które pracują w kąpieli helu nadciekłego przy temperaturze 1,9 ° K.

Jednym z podstawowych elementów

akceleratora jest detektor CMS

wykrywający efekty zderzeń

przyspieszonych cząstek. W czasie

trwania eksperymentów wydzielać

się będą duże ilości ciepła, które

odprowadzane muszą być przez

zaprojektowane w tym celu

instalacje chłodnicze. Drugim

układem eksperymentalnym

wymagającym również układów chłodzenia jest projekt CNGS – Cern

Neutrino to Gran Sasso, którego zadaniem jest wysyłanie wiązki neutrin o

S.A. ul. Kościuszki 112, 40-519 Katowice, www.introlsa.pl

Układy sterowania i wizualizacji nowych instalacji chłodniczych w CERN.

bardzo wysokiej energii z CERN do włoskiego laboratorium w Gran Sasso

730 km przez skorupę ziemi.

W oparciu o wymagania i założenia CERN zaprojektowano i

wykonano kompletne instalacje chłodnicze dla obu układów.

W zakres prac

INTROL

S.A.

wchodziły:

koncepcja i

projekt układów

sterowania, dost-

awa pomiarowych

urządzeń obiekto-

wych, szaf ste-

rowniczych, stero-

wników PLC,

oprogramowania

SCADA, wyko-

nanie montażu,

okablowania i

rozruch instalacji.

Z uwagi na szczególne wymagania niezawodności, układy

sterowania wykonano w oparciu o najnowsze, zaawansowane rozwiązania

redundancji pracy sterowników i ich sieci.

Zastosowana redundancja jednostek centralnych, modułów zasilaczy

oraz modułów komunikacyjnych PLC zapewnia nieprzerwaną pracę

systemu sterującego w przypadku awarii sprzętu, co czyni system

niezawodnym i pozwala na utrzymanie wysokiej jakości parametrów

regulacji procesu.

Poszczególne układy chłodzenia mają własny wymiennik ciepła,

pompy cyrkulacyjne, zawory regulacyjne i odcinające, układy regulacji

temperatury i inne pomocnicze akcesoria.

Sterowanie i działanie instalacji jest całkowicie automatyczne, ale

dla okresowych kontroli i czynności konserwacyjnych przewidziano także

lokalne sterowanie i monitorowanie instalacji.

Sterowanie i nadzór układów detektora CMS.

Zadaniem zaprojektowanego i wykonanego systemu było

zapewnienie właściwej i stabilnej temperatury pracy dla układów detektora

CMS. W celu uzyskania najlepszych wyników eksperymentów konieczne

jest utrzymywanie stabilnej pracy urządzeń wchodzących w skład

detektora. Dokładność zastosowanej w układzie wielostopniowej regulacji

temperatury to 0.01 stopnia Celsjusza.

Ze względu na bezpieczeństwo pracy, rozległość instalacji oraz

biorąc pod uwagę wpływ czynników zewnętrznych na parametry procesu,

S.A. ul. Kościuszki 112, 40-519 Katowice, www.introlsa.pl

Układy sterowania i wizualizacji nowych instalacji chłodniczych w CERN.

zastosowano nowatorskie rozwiązania: systemów automatycznego

uzupełniania medium w układzie oraz wczesnego wykrywania wycieków.

I tak, do sterowania wykorzystano sterowniki S7-400H firmy

Siemens, a do wizualizacji i nadzoru instalacji detektora program SCADA

PcVue francuskiej firmy ARC Informatique. Strukturę systemu sterowania

zrealizowaną na sterownikach SIMATIC pokazano na rysunku 1. Dwa

sterowniki S7-400H z modułami CPU typu 6ES7414-4HJ04-0AB0 spięte są

dwoma połączeniami redundantnymi i wyprowadzają dwie sieci Profibus

DP, z którymi łączą się zdecentralizowane moduły we/wy typu ET 200 ,

do których podłączone są sygnały z instalacji. Poprzez podwojone moduły

w sterownikach wyprowadzona jest sieć Ethernet, do której przyłączona

jest lokalna stacja z PC, panel operatorski lokalnego sterowania typu TP

177B również firmy Siemens umieszczony w sąsiedztwie głównego

sterownika i powiązania z lokalną siecią Ethernet w CERN. Na panelu

operatorskim zaprojektowano 40 obrazów zawierających synoptykę i

nadzór sterowanych instalacji. Możliwe jest również sterowanie z

dowolnego komputera pracującego w zamkniętej sieci CERN,

posiadającego połączenie ze stacją serwerową, na której umieszczono

aplikację SCADA.

Poprzez połączenie siecią Modbus przekazywane są do sterowników

pomiary analogowych parametrów elektrycznych pomp z zasilającej te

napędy rozdzielnicy 0,4 kV. W systemie zastosowano również

iskrobezpieczną sieć Profibus PA związaną z pomiarami temperatury dla

układu ECAL.

Wizualizacja zrealizowana w oparciu o europejski produkt została

wyposażona w mechanizm detekcji redundowanego sterownika. Ba za

S.A. ul. Kościuszki 112, 40-519 Katowice, www.introlsa.pl

Układy sterowania i wizualizacji nowych instalacji chłodniczych w CERN.

zmiennych została zaprojektowana w sposób hierarchiczny co upraszcza

jej przeszukiwanie, ułatwia modyfikację i dalszą rozbudowę.

Sterowanie i nadzór układów CNGS

Zgodnie z założeniami CERN układy chłodzenia dla systemu CNGS

zrealizowano na sterownikach TSX Premium firmy Telemecanique ( Grupa

Schneider ), a do wizualizacji i nadzoru istniejący już w CERN system

SCADA WIZCON z wszystkimi typowymi funkcjami dla tego typu

oprogramowania.

Strukturę systemu sterowania zrealizowaną na sterownikach TSX

Premium pokazano na rysunku 2. W ramach tego układu dwie instalacje (

wody chłodzącej i zdemineralizowanej ) wykonano na redundantnych

sterownikach, natomiast pozostałe dwie tylko przy użyciu samodzielnego

sterownika lub tylko zdecentralizowanych modułów wejść podłączonych

bezpośrednio do sieci Ethernet.

Redundantne sterowniki z modułami CPU typu TSX57353M spięte są

poprzez moduły gorącej rezerwy typuTSXETY110 siecią Ethernet oraz

łączą się z zewnętrzną siecią Ethernet CERN-u.

Moduły procesorów wewnątrz szafy połączone są między sobą siecią

FIPIO, do której przyłączone są moduły TSX Momentum wejść

analogowych i we/wy binarnych sterowanych instalacji.

S.A. ul. Kościuszki 112, 40-519 Katowice, www.introlsa.pl

Układy sterowania i wizualizacji nowych instalacji chłodniczych w CERN.

Rysunki:

S.A. ul. Kościuszki 112, 40-519 Katowice, www.introlsa.pl

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: