- •7(8).092501 «Автоматизированное управление
- •Содержание
- •Глава 6 общая структура ПрограммноГо обеспечениЯ асу тп 84
- •Глава 7 Принципы проектирования пользовательского интерфейса 93
- •Глава 8 Надежность систем автоматизации 97
- •Глава 9 Средства самодиагностики и восстановления 123
- •Глава 10 Метрологическое обеспечение асу тп 129
- •Глава 1 Общая характеристика асу тп
- •1.1 Термины и определения
- •1.2 Функции асу тп
- •I. Информационные
- •II. Управляющие:
- •III. Вспомогательные:
- •1.3 Состав асутп
- •1.4 Классификация асу тп
- •Глава 2 Концепция построения асу тп
- •2.1 Особенности систем цифрового управления
- •2.2 Концепция построения асутп
- •2.3 Аппаратная платформа контроллеров
- •Глава 3 Организация разработки по асу тп
- •3.1 Стадии создания асу тп
- •3.2 Этапы создания специализированного программного и информационного обеспечения (спио)
- •3.3 Техническое задание на разработку спио
- •3.4 Технический проект спио
- •3.5 Программы и программные документы спио
- •Глава 4 Информационное обеспечение асу
- •4.1 Общие положения
- •4.1.1 Цепочка прохождения информационного сигнала о ходе тп:
- •4.1.2 Схемы связи с датчиками (о параметрах тп)
- •4.2 Вход и выход технологических процессов
- •4.3 Бинарные и цифровые датчики
- •4.4 Аналоговые датчики
- •4.5 Датчики движения
- •4.6 Датчики силы, момента и давления
- •4.7 Датчики приближения
- •4.8 Согласование и передача сигналов
- •4.8 Устройства связи с объектом
- •Глава 5 Алгоритмическое и программное обеспечение задач контроля и первичной обработки информации
- •5.1 Назначение алгоритмов контроля
- •5.2 Аналитическая градуировка (масштабирование) и коррекция показаний датчиков
- •5.3 Фильтрация и сглаживание
- •5.4 Достоверность исходных данных и аварийная сигнализация
- •5.5 Интерполяция и экстраполяция
- •5.6 Статистическая обработка экспериментальных данных
- •5.7 Дискретизация технологической информации.
- •5.8 Задачи характеризации
- •5.10 Структура данных для обработки измерений
- •Глава 6 общая структура ПрограммноГо обеспечениЯ асу тп
- •6.1 Особенности объектов автоматизации черной металлургии
- •6.2 Асу тп как система функциональных задач
- •6.3 Факторы, определяющие качество специального программного обеспечения
- •6.4 Основные требования и структура спо асутп
- •6.5 Основные подсистемы спо асутп
- •Назначение алгоритмов контроля.
- •Глава 7 Принципы проектирования пользовательского интерфейса
- •7.1 Основные требования
- •7.2 Дизайн операторского интерфейса
- •7.3 Виды видеокадров асутп
- •Глава 8 Надежность систем автоматизации
- •8.1 Общие сведения о надежности автоматизируемых систем
- •Показатели надежности систем
- •Показатели надежности восстанавливаемых систем
- •8.4 Принципы описания надежности асутп. Отказы ас
- •8.6 Общая характеристика условий работы автоматических систем
- •8.7 Методы повышения надежности автоматических систем
- •8.7.1 Повышение надежности при проектировании
- •Глава 9 Средства самодиагностики и восстановления
- •Глава 10 Метрологическое обеспечение асу тп
- •10.1 Асу тп как объект метрологического обеспечения
- •10.2 Метрологическая аттестация асу тп
2.2 Концепция построения асутп
Типовые архитектуры АСУТП, как правило, включают в себя четыре уровня:
уровень 0 - датчики (рис. 5.8, 5.9) и исполнительные механизмы (рис.5.10);
Рис. 5.8 – Датчики температуры, температуры расплава, перепада давлений
Рис. 5.9 – Датчики перепада давлений, расхода и давления
Рис. 5.10 – исполнительные механизмы (электрический однооборотный (МЭО),
мембранный и регулирующий клапан)
уровень 1 – устройства связи с объектом (рис. 5.11);
Рис. 5.11 – Варианты УСО (подвесной и напольный шкафы УСО,
плата УСО для персонального компьютера)
уровень 2 – контроллеры (рис. 5.12, рис. 5.13). Обычно контроллеры не имеют средств визуализации (кроме локальных средств индикации малой информационной емкости) и средств взаимодействия с оператором, но включают модули УСО. Основу программного обеспечения контроллеров составляют прикладные программы на технологических языках с использованием стандартных языков IEC 61131-3 типа языка релейно-контактных схем, интуитивно понятных специалисту по автоматизации;
Рис. 5.12 – Контроллеры серии I8000 и Siemens Simatic S6
Рис. 5.13 – Контроллер Ломиконт
уровень 3, или верхний уровень (компьютерный). На этом уровне размещаются мощные компьютеры (рис.5.14), выполняющие функции автоматизированных рабочих мест опера-
Рис. 5.14 – Пример рабочего места оператора АСУТП |
торов-технологов , серверов баз данных и рабочих станций и обеспечивающие хранение и анализ всей поступившей информации за любой заданный интервал времени, а также визуализацию информации и взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). |
В традиционной схеме, принятой в 70-х …80-х г.г. прошлого века, информация от датчиков поступала в устройство связи с объектом (УСО) центрального компьютера, обычно работающего под управлением операционной системы реального времени и стоящем на верхнем уровне. На этом уровне решались основные задачи, связанные моделированием, расчетом технико-экономических показателей и пр. Здесь же реализовалась стратегия управлением объектом. Управляющие сигналы поступали к объекту управления в виде выходных электрических сигналов на исполнительные механизмы и др. регулирующие органы, либо в виде задания в локальные системы регулирования, построенные на аналоговых технических средствах. С активным внедрением контроллеров традиционная схема изменилась: информация от объекта управления с помощью датчиков поступает к контроллерам, контуры управления реализуются через каналы модулей ввода-вывода PLC непосредственно на исполнительные механизмы. К недостаткам схемы следует отнести большие затраты на монтаж, конфигурирование, диагностику, обслуживание и, собственно, на саму кабельную систему.
В связи с этим в настоящее время предлагается опустить некоторый интеллект на уровень 0, заменив передачу аналоговых и дискретных сигналов (4...20 мА и 0..24В) на промышленную сеть. В результате вместо большого количества 2-х, 3-х и 4-проводных линий связи, идущих от множества датчиков и исполнительных механизмов к каналам ввода-вывода PLC, предлагается один "малопроводный" кабель, подключаемый к соответствующему интерфейсному модулю контроллера. Это, помимо экономии на кабельной продукции, позволяет легко подключать датчики и исполнительные механизмы разных производителей к данной сети, выполнять автоматическое и ручное конфигурирование, калибровку, а также обеспечивает широкие возможности по диагностике оборудования.
Многочисленные датчики с дискретными выходами (датчики состояния и датчики со счетно-частотным интерфейсом), а также коммутационные аппараты, включая исполнительные механизмы с многопозиционным регулированием, предлагается подключать к промышленной сети через системы распределенного ввода-вывода.