Диплом. Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов 6

• Название: Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов 6
• Анкор: Диплом
• Дата: 15.10.2021
• Размер: 373.69 Kb.
• Имя файла: bestreferat-227409.docx
• Тип: Реферат; #248127
• страница: 9 из 15

1.8 Выбор и обоснование математического и системного обеспечения

1.8.1 ППП СКАТ-Х

1.8.1.1 Назначение системы

ППП СКАТ-Х (в последующем система СКАТ-Х) предназначен для решения задач автоматизации управления технологическими процессами и производствами непрерывного и дискретного характера в реальном масштабе времени.

Область применения системы – автоматизация процессов химической, нефтехимической, биохимической, фармацевтической, металлургической, пищевой промышленности.

СКАТ-Х является распределенной системой управления с гибкой структурой, включающей диспетчерскую технологическую станцию (ДТС), до 16 локальных технологических станций (ЛТС) и систему взаимодействия с объектом управления на базе микропроцессорных контроллеров (Ломиконт, Ремиконт, МИП, Ш-711).

Гибкость структуры СКАТ-Х проявляется в том, что локальные технологические станции могут выступать как автономные системы, способные решать задачи управления довольно крупными объектами (например, при использовании контроллеров Ломиконт 110/112, до 1024 входных и до 512 выходных аналоговых переменных, до 4096 входных и до 2048 выходных дискретных переменных).

Вместе с тем, ЛТС СКАТ-Х без какой-либо доработки могут быть объеденены в единую информационную систему посредством локальной технологической сети СКАТ-Х. Использование локальной технологической сети позволяет ввести еще один уровень иерархии управления – диспетчерское управление.

Структура системы СКАТ-Х в полной конфигурации представлена на рис. 13.


Рис. 13 . Структура СКАТ-Х в полной конфигурации.
ЛТС решает задачи управления объектом, получая необходимую информацию о состоянии объекта и реализуя управляющие воздействия на объект. ДТС решает задачу координации действий ЛТС в соответствии с заданным критерием управления крупным объектом, получая оперативную информацию с объекта и от операторов ЛТС.

Операторские станции СКАТ-Х (ЛТС и ДТС) реализуются на персональных компьютерах (ПК) в обычном или промышленном исполнении.

1.8.1.2 Технические характеристики станции СКАТ-Х

Основными характеристиками являются:

• 
  Используемая ЭВМ (ПК) – IBM PC/AT-286/287,20Mб,EGA/VGA
  
• 
  Используемая операционная система – MS-DOS 3.3 и выше
  
• 
  Объем используемой памяти:
  

оперативной – не менее 640 Кбайт

дисковой – не менее 10 Mбайт

• 
  Тип линии связи – витая пара
  
• 
  Тип адаптера связи :
  

для ЛТС – МПО-8, АПП-8, АПП-8М

для ДТС – АПП-8, АПП-8М

• 
  Число каналов связи :
  

ЛТС с контроллерами :

в сетевой конфигурации – 7

в автономной конфигурации – 8

ДТС с ЛТС – до 16

• 
  Скорость обмена по каналам связи – до 9600 бод
  
• 
  Удаленность по кабелю связи:
  

ЛТС – контроллеры – до 4000 м

ДТС – ЛТС – до 2000 м

• 
  Поддерживаемые протоколы обмена:
  

ЛТС – контроллеры – Л-110/112, 120/122, Р-110/112, 120/122,

Р-130, МИП Ш-711/1И

• 
  Интервал опроса параметров в установившемся режиме – 1 – 2 сек
  

• 
  Диапазон настройки интервалов архивирования параметров – 1сек – 18 час.
  

• 
  Интервал обновления данных на мнемосхемах и индикаторах – 1 – 2 сек
  
• 
  Максимальное число одновременно обслуживаемых контуров регулирования – 6
  

• 
  Максимальное число одновременно отображаемых графиков изменения параметров – 6
  

• 
  Объем архива истории процесса – в пределах свободного объема на диске
  

• 
  Диапазон настройки интервалов запуска процессов – 0 – 18 час
  
• 
  Принцип настройки на объект управления – без программирования
  
• 
  Восстановление после сбоев машины – автоматическое
  
• 
  Режим работы – непрерывный
  
• 
  Метод защиты – аппаратно-программный
  

1.8.1.3 Состав системы

Вся система СКАТ-Х является аппаратно-программным комплексом. Аппаратная часть состоит из:

• 
  персонального компьютера;
  
• 
  контроллеров, датчиков, исполнительных механизмов и линий связи с ними;
  

• 
  адаптера и линий связи с контроллерами.
  

Программная часть комплекса устанавливается на ПК и включает в себя:

• 
  систему настройки на заданный объект управления;
  

• 
  систему обеспечения целостности комплекса;
  

• 
  систему управления (Монитор пульта оператора).
  

1.8.1.4 Общие принципы построения системы СКАТ-Х

Функции системы СКАТ-Х. Программная система СКАТ-Х состоит из двух основных частей: системы настройки на объект управления (системы подготовки) и системы управления объектом.

Система настройки обеспечивает возможность адаптации СКАТ-Х к

работе на конкретном технологическом объекте и позволяет выполнять:

• 
  описание конфигурации оборудования;
  

• 
  задание требуемых характеристик обработки технологических параметров;
  

• 
  подготовка мнемосхем технологических процессов;
  

• 
  описание контуров регулирования;
  

• 
  определение характеристик каналов передачи данных;
  

• 
  определение характеристик прикладных процессов;
  

• 
  описание состава абонентов локальной технологической сети.
  

Работа пользователя в системе настройки сводится к заполнению таблиц и не требует никаких операций, связанных с программированием.

Набор функций системы управления, реализующей пульт управления

оператора технологического процесса, можно разбить на три класса:

Функции контроля и управления процессом:

• 
  представление оперативной информации о параметрах процесса на мнемосхемах;
  

• 
  ведение архива истории параметров с возможностью графического отображения поведения параметров в истории и в динамике поступления оперативных данных по параметрам;
  

• 
  выполнение операций пуска/останова технологического оборудования с отображением состояния оборудования на мнемосхемах (только ЛТС);
  

• 
  изменение уставок локальных контуров регулирования (только ЛТС);
  

• 
  перевод контуров регулирования в режим ручного управления положением исполнительного механизма (только ЛТС).
  

Средства контроля и управления аварийными ситуациями:

• 
  сигнализация нарушений технологического регламента:
  

- выхода за технологические границы и приближения к ним,

- возникновение аварийных ситуаций по результатам логического анализа косвенных признаков;

• 
  квитирование аварийных сигналов;
  

• 
  ведение протокола изменений состояния объекта по аварийным ситуациям с возможностью просмотра протокола (история аварий);
  

• 
  отображение карты аварий процесса;
  

• 
  отслеживание состояния контроллеров и линий связи с ними;
  

• 
  отображение изменений состояния объекта по авариям.
  

Дополнительные функции:

• 
  ведение протокола всех действий оператора, связанных с воздействием на объект управления;
  

• 
  протоколирование сетевых сообщений;
  

• 
  управление прикладными процессами (определение параметров, запуск, представление результатов работы;
  

• 
  представление информации о собственном текущем состоянии (по прикладному процессу, очереди процессов, характеристикам обмена с контроллерами);
  

• 
  сервисные функции (развитая система информационных фильтров, создание именованных групп выбора параметров, программируемый таймер событий, контекстно-зависимая помощь);
  

• 
  функции администратора системы (информация о пусках/остановах системы, просмотр протокола действий оператора, управление использованием каналов связи, ведение базы операторов системы, корректировка системных даты/времени, останов системы).
  

Система СКАТ-Х позволяет разрабатывать и подключать к системе прикладные процессы, реализующие необходимые технологические расчеты, подготовку документации и многое другое.

Среда СКАТ-Х. Среда СКАТ-Х, формируемая на этапе запуска системы управления СКАТ-Х и включает в себя:

• 
  резидент управления СКАТ-Х;
  

• 
  резидент буферизации СКАТ-Х;
  

• 
  монитор пульта оператора;
  

• 
  программу управления графикой.
  

Резидент управления выполняет функции обслуживания каналов связи. Производит: формирование канальных запросов, управление логическими каналами, формирование и ведение канальных очередей, распаковку информации, полученной от контроллеров, управление обменами монитора и прикладных процессов), управление прикладными процессами и службой времени, а также, рядом других специальных функций.

Резидент буферизации обеспечивает буферизацию операций архивирования параметров технологического процесса, хранения виртуальных экранов прикладных процессов и ряда системных параметров.

Монитор пульта оператора обеспечивает весь набор средств системы по управлению технологическим процессом.

Программа управления графикой предназначена для просмотра истории параметров в графическом виде.

Все программы системы управления функционируют только в среде СКАТ-Х и не могут быть запущены автономно.

Мультизадачность. Система СКАТ-Х является мультизадачной системой. Часть программ, одновременно выполняющихся в данный момент времени, неизменна по составу и образует ядро системы, обеспечивающее реализацию вышеуказанных функций. Другая часть является внешней по отношению к системе и может изменяться от объекта к объекту или вообще отсутствовать.

На базе такого решения, как параллельные процессы, могут быть реализованы задачи:

• 
  расчета технико-экономических показателей процесса;
  

• 
  получения различных отчетов в виде печатных документов;
  

• 
  получения справок, формируемых на основе некоторых расчетов и используемых оператором при выполнении своих функций;
  

• 
  построения и адаптации математических моделей процесса или его части;
  

• 
  оптимизации режимных параметров объекта;
  

• 
  режима советчика оператору.
  

Сетевые возможности системы. ЛТС СКАТ-Х могут объединяться в единую информационную систему с выделением диспетчерского уровня управления. Для подключения ЛТС к локальной технологической сети используется один из каналов адаптера связи, назначаемый через систему подготовки. Технологическая сеть имеет радиальную (звездообразную) структуру. Функции управления в сети выполняет ДТС.

Внешние (пользовательские) информационные возможности в системе ДТС – ЛТС определяются следующим образом :

• 
  предоставление диспетчеру необходимой информации о технологическом процессе;
  

• 
  обмен текстовыми сообщениями ЛТС – ЛТС, ЛТС – ДТС, ДТС – ЛТС;
  

• 
  обмен "расчетным полуфабрикатом" (возможность распределенного решения задач);
  

• 
  обмен "человек – компьютер" (возможность формирования запросов оператора к компьютеру другой станции и возможность передачи информации на другую станцию).
  

Надежность и живучесть системы. Надежность функционирования системы обеспечивается как соблюдением правил установки, монтажа и эксплуатации оборудования, так и использованием специальных механизмов и принципов построения программного обеспечения. К числу последних относятся:

• 
  встроенная подсистема контроля целостности системы СКАТ-Х;
  

• 
  механизм самовосстановления среды системы после сбоев и отключений машины (например, вследствие аварий по питанию);
  

• 
  постоянный контроль состояния контроллеров и линий связи;
  

• 
  автоматическая реконфигурация обмена вследствие аварий на линиях связи с контроллерами (обрыва линии);
  

• 
  надлежащая организация подсистемы обмена (с анализом и исправлением возможных ошибок при передаче данных по линиям связи, обработкой сбоев в каналах и т.п.);
  

• 
  регенерация информации по состоянию технологического оборудования.
  

1.8.2 Система автоматизации и проектирования АСУ ТП TRACE MODE

1.8.2.1 Описание системы

Trace Mode – программный комплекс, являющийся графической инструментальной системой для проектировщиков АСУ ТП и инженеров служб автоматизации предприятий. Основной частью его применения является разработка верхнего уровня систем промышленной автоматизации. Созданные в Trace Mode проекты состоят из набора файлов, описывающих используемые сигналы, промежуточные переменные, структуру математической обработки данных, документирования и архивирования, а так же файлы, содержащие графические формы представления информации управления, шаблоны генерируемых отчетов, файлы технологических и аварийных сообщений и пр.

Система содержит набор программных средств, позволяющих разрабатывать и отлаживать системы управления не прибегая к использованию языков программирования. Система ориентирована на стандартные, надежные аппаратно-программные средства, а следовательно, создаваемые с её помощью разработки имеют не высокую стоимость. Данное качество является большим плюсом.

Trace Mode открытая система, поддерживающая практически любые системы контроллеров. Система допускает плавное обновление программных и аппаратных средств.

Операторские станции, разработанные с помощью Trace Mode, отличаются многообразием эргономических решений, обусловленных богатством графических форм отображения информации. Одна и та же величина может быть представлена 200-ми видами.

Операторские станции, созданные на базе Trace Mode, можно объединять в локальную сеть и создавать многоканальные системы телеуправления. В рамках пакета можно создавать сетевые комплексы, включающие до 200 сетевых узлов.

Система обеспечивает обработку информации от 4096 каналов ввода/вывода.

Разработка АСУ ТП осуществляется в три этапа:

• 
  создание статических мнемосхем технологического объекта;
  
• 
  создание базы каналов при помощи редактора базы каналов;
  

наложение на статический рисунок отображения информации из базы каналов при помощи редактора форм изображения.

1.8.2.2 Требования к аппаратному обеспечению Trace Mode

• 
  ПК совместимый с IBM PC/AT;
  
• 
  CPU не ниже 80386DX;
  
• 
  наличие сопроцессора;
  
• 
  RAM не менее 1 Мб;
  
• 
  HDD не менее 4 Мб;
  
• 
  видеокарта SVGA (VESA) 640 х 480;
  
• 
  звуковая плата совместимая с Adlib Sound Blaster;
  
• 
  мышь, совместимая с MS Mouse (джойстик);
  
• 
  принтер
  
• 
  MS DOS 5.0 и выше.
  

1.8.3 Обоснование выбора математического и системного обеспечения

Система автоматизированного управления технологическими процессами СКАТ-Х была выбрана по следующим соображениям. Система менее требовательна к типу ПЭВМ. Минимальные требования – IBM 286 PC/AT совместимая. А на устанавливаемых здесь ПЭВМ 4-поколения система будет прекрасно работать. С ней очень просто работать. Даже рабочий персонал со среднеспециальным образованием может её освоить. У системы СКАТ-Х было и альтернативное решение, это система автоматизированного управления технологическими процессами, спроектированная на базе САПР "Trace Mode". Данная система обладает более качественной графической поддержкой, более универсальна и современна. Однако и здесь есть свои недостатки. Для внедрения новой системы необходимо купить дистрибутивы у организации-изготовителя, что влечет за собой значительные финансовые затраты. Данная система требует более современное аппаратное обеспечение, которое тоже необходимо будет закупить, а при сегодняшнем сложном материальном положении на промышленной котельной это сложно сделать. Кроме того, в результате работы системы "Trace Mode", на других объектах были выявлены некоторые проблемы. Главная проблема – создание и размер архивов. При одинаковых условиях, размеры архивов Trace Mode на несколько порядков больше, чем архивы СКАТ-Х. 300 МВа и 8 МВа соответственно. Да и время разметки архива у Trace Mode составляет полтора часа, а у СКАТ-Х – около 20 минут. Из написанного следует вывод, что более выгодно установить в котельной систему СКАТ-Х.