АСУТП. Особенности и функции АСУТП

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Лекция 6

АСУТП. Особенности и функции АСУТП

Список источников

[1] Глава 8 (§1-7), Глава 9

[3] Глава 5

Особенности построения АСУТП сложными теплотехническими объектами управления; функции АСУТП; состав информационных и управляющих функций.
Виды обеспечений АСУТП; содержание и назначение технического, математического, программного, метрологического, информационного, организационного, лингвистического, эргономического и правового обеспечений АСУТП.
Понятие автоматизированного технологического комплекса (АТК) как совокупности ТОУ и АСУТП. Применение программно-технических комплексов (ПТК) и микропроцессорных контроллеров для реализации функциональных задач АСУТП.

Состав функций АСУТП

Функции АСУТП делятся на информационные функции и функции управления. Кроме того, функции АСУТП могут выполняться по предприятию в целом и по отдельным технологическим агрегатам. Таким образом, имеется четыре группы функций. Рассмотрим эти группы.

Функции АСУТП по отдельным агрегатам

Информационные функции АСУ ТП по отдельным агрегатам

Функции АСУТП по предприятию в целом

Информационные функции АСУ ТП по предприятию.

Контроль технологических параметров и состояния оборудования. С целью представления информации операторам (дежурному инженеру) о ходе технологического процесса и достижения заданных значений технико-экономических показателей предусматривается сбор и переработка информации о состоянии и режиме работы общего технологического оборудования.

Расчет общих ТЭП. Осуществляется с различными интервалами времени в зависимости от принятой в отчетности. Полученная информация представляется лицам, принимающим решения по управлению: дежурному инженеру, начальникам смен (старшим операторам), производственно-техническому отделу и руководству.

Контроль достоверности информации общего назначения осуществляется параллельно с расчетом ТЭП.

Регистрация аварий. Для обобщения опыта эксплуатации и последующего анализа аварийных ситуаций предусматривается, начиная с момента возникновения аварии, автоматическая регистрация обобщенных показателей и технологических параметров, характеризующих состояние оборудования общего назначения.

Обмен оперативно-диспетчерской информацией с АСУ вышестоящих и нижестоящих уровней осуществляют на основе отработанных процедур установления связи, обмена и завершения передачи информации. Обмен информацией происходит непрерывно по важнейшим каналам управления и измерения и периодически по второстепенным каналам.

Формирование развитых баз данных (БД) с наличием системы управления (СУБД) предназначенной:

· для автоматизированного поиска и выдачи необходимой информации;

· контроля за документацией;

· ведения общего архива, связанного со сбором, обработкой и хранением агрегированной технологической информации, поступающей от технологических установок, вспомогательных служб и установок, и вышестоящей подсистемы управления.

Виды обеспечения АСУТП

Виды обеспечения АСУТП:

- Техническое - технические средства автоматизации и измерения (контроллеры, исполнительные механизмы (ИМ), пускатели, предназначенные для запуска ИМ, первичные и вторичные измерительные приборы, нормирующие преобразователи, преобразующие сигнал в унифицированный и т.д.);

- математическое - применяемые математические методы;

- программное - совокупность программного обеспечения;

- метрологическое - совокупность методов измерений;

- информационное - совокупность средств и способов получения, хранения, представления и передачи информации;

- организационное - организационная структура предприятия, отдела, цеха;

- лингвистическое - совокупность применяемых естественных и формальных языков;

- эргономическое - создание комфортной среды для эффективной работы персонала, соблюдение принципов эргономики;

- правовое - совокупность законодательных актов, регламентов и т.д. в этой области.

Основные функции ОВЕН ИП320

· Работа в сети RS-485 и RS-232 в режиме Master, Slave

· Совместимость с контроллерами различных фирм-производителей

· Поддержка универсального протокола Modbus RTU

· Монохромный графический ЖК дисплей с разрешением 192х64 пикселя и с подсветкой

· Чтение и редактирование значений параметров и передача их в сеть

· Защита с помощью пароля от несанкционированного изменения значений параметров и перехода на другой экран

· Напряжение питания – 24 В постоянного тока

· Бесплатная программа «Конфигуратор ИП320»

Примеры инструментов программирования для ПЛК

ISaGRAF — инструмент разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3 и IEC 61499, который позволяет создавать локальные или распределенные системы управления. Основа технологии — среда разработки приложений (ISaGRAF Workbench) и адаптируемая под различные аппаратно-программные платформы исполнительная система (ISaGRAF Runtime). В настоящее время ISaGRAF производится и распространяется компанией ICS Triplex ISaGRAF. В ISaGRAF поддерживаются все пять языков стандарта IEC 61131-3 (International Electrotechnical Commission, МЭК):

CoDeSys — универсальный инструмент разработки прикладных программ для программируемых логических контроллеров на языках стандарта IEC 61131-3. Данный инструмент производится и распространяется основанной в 1994 году фирмой 3S-Smart Software Solutions (Кемптен, Германия). Название CoDeSys является акронимом от Controller Development System. Версия 1.0 была выпущена в 1994 году. Среда программирования CoDeSys распространяется без лицензии и может быть без ограничений установлена на нескольких рабочих местах.

В CoDeSys для программирования доступны все пять определяемых стандартом IEC 61131-3 (International Electrotechnical Commission, МЭК) языков:

· IL (Instruction List) Ассемблер-подобный язык

· ST (Structured Text) Pascal-подобный язык

· LD (Ladder Diagram) Язык релейных схем

· FBD (Function Block Diagram) Язык функциональных блоков

· SFC (Sequential Function Chart) Язык диаграмм состояний

· Также имеется достаточно удобный язык CFC, родственный языку FBD, но более удобный в использовании.

В CoDeSys реализован ряд расширений спецификации стандарта IEC 61131-3. Самым существенным из них является поддержка Объектно-ориентированного программирования (ООП).

Пример современного российского ПТК - ПТК КВИНТ

ЧТО ТАКОЕ КВИНТ…

…И ЕГО СОСТАВ

Квинт - это интегрированный комплекс, имеющий средства для объединения в единое информационное пространство многих подсистем, в том числе территориально рассредоточенных, каждая из которых может работать автономно, но при этом использовать часть информации из соседних подсистем Квинт обеспечивает высокий уровень надежности, которая достигается специальными аппаратными решениями, а также возможностями многоуровневого резервирования отдельных модулей, контроллеров, рабочих станций, информационных и питающих сетей Квинт - это масштабируемый комплекс, который эффективно используется для автоматизации как отдельных установок, так и предприятия в целом. В минимальном комплекте Квинт может состоять из одного контроллера и универсальной рабочей станции, в максимальном - иметь несколько сотен контроллеров и несколько десятков рабочих станций, привязанных к единому времени Квинт имеет развитый САПР, с помощью которого через единую базу данных проекта готовятся прикладные программы для управления и представления информации. Все эти задачи решаются специалистами по АСУ ТП с помощью дружественного интерфейса без привлечения программистов Квинт имеет развитую систему авторизованного доступа, которая позволяет с точностью до единичных оперативных объектов или групп объектов и с точностью до отдельных лиц или групп лиц разрешить или запретить как наблюдение, так и изменение информации Квинт - это отечественный комплекс, все ключевые средства которого разработаны и изготовлены в России. В Квинте используются импортные комплектующие элементы, обладающие особо высокой степенью интеграции и повышенной надежностью

Программно-технический комплекс Квинт состоит из четырех подсистем: • контроллеры (Ремиконты) • рабочие станции ИВК • сети • средства САПР Ремиконты выполняют функции сбора и предварительной обработки информации, автоматического регулирования, логического шагового управления, технологических защит, регистрации событий, управления исполнительными устройствами Рабочие станции занимаются представлением информации, ее архивированием, анализом. Они также выполняют статистические и оптимизирующие расчеты и ведут мониторинг состояния всех программно-технических средств Квинта, работающих в АСУ ТП Сети организуют информационную связь между подсистемами Квинта, а также между Квинтом и службами предприятия (плановый, расчетный отделы и т.п.) Средства САПР предоставляет пользователю набор мощных инструментальных средств для проектирования АСУ ТП

SCADA

SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — данное понятие обычно применяется к системе управления в промышленности: система контроля и управления процессом с применением ЭВМ. Процесс может быть технологическим, инфраструктурным или обслуживающим:

· Технологические процессы включают — производство, выработку энергии, конструирование, переработка. Может протекать в непрерывном, пакетном, периодическом или дискретном режимах.

· Инфраструктурные процессы могут быть общественными либо частными, и включают: обработку и распределение воды, сбор и обработку сточных вод, нефте- и газо- проводы, передачу и распределение электроэнергии, системы оповещения для гражданской обороны, и большие системы связи.

· Процессы в сфере обслуживания имеют как частную так и общественную стороны — здания, аэропорты, корабли и космические станции. Они контролируют и управляют HVAC, доступом и потреблением энергии.

SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:

· Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.

· Диспетчерская система — собирает данные о процессе и отправляет команды процессору (управление).

· Абонентский оконечный блок, либо УСО (RTU, англ. Remote Terminal Unit), подсоединяемый к датчикам процесса, преобразует сигнал с датчика в цифровой код и отправляет данные в диспетчерскую систему.

· Программируемый Логический Контроллер (PLC, англ. Programmable Logic Controller) используется как полевое устройство из-за экономичности, универсальности и гибкости, нежели RTU специального назначения.

· Коммуникационная инфраструктура для реализации промышленной сети.

Концепции систем

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, расположенных на больших областях (между промышленной установкой и потребителем). Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Первостепенные функции управления обычно ограничиваются по уровням отмены или контролирующему вмешательству. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, и установить условия сигнализации, такие как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены и записаны. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора и отчеты об отказе оборудования (алармы или тревоги), соединенного со SCADA, по мере надобности. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ ПЛК. Данные могут также быть помешены в Историю, часто основанную на СУБД, для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

Системы SCADA обычно оснащаются распределенной базой данных, часто называемой базой данной тэгов. Эта база содержит элементы данных, названные тэгами или точками. Точка представляет собой единичный ввод или вывод, значения которого контролируют или регулируют в системе. Точки могут быть или аппаратной (hard) или программной (soft). Аппаратная («hard») точка представляет собой фактический ввод или вывод в пределах системы, в то время как точка «soft» — результат математических и логических операций с другими точками. (Большинство реализаций систем снимает концептуальное различие между «soft» и «hard» точками, делая каждое свойство в выражении точкой «soft», которая может, в самом простом случае, равняться единичной аппаратной точке). Точки обычно сохраняются как пары значения-штамп_времени: значение, и штамп времени — то время, когда событие было зарегистрировано или вычислено. Серия пар значение-штамп_времени представляет собой хронологию данной точки. Также распространено сохранение дополнительных метаданных с тэгами, такими как путь до полевого устройства или регистра ПЛК, комментарии во время разработки, и сигнальная информация.

Основные задачи

SCADA-системы решают ряд задач:

· Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.

· Обработка информации в реальном времени.

· Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.

· Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.

· Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.

· Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.

· Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.

· Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogіс.

Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения, то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

Зарубежные системы