Главная страница
Навигация по странице:

  • Управление

  • Компоненты систем контроля и управления и их назначение

  • Контроллеры

  • Тип объектов автоматизации

    		•

    Управление это целенаправленное воздействие на технологический процесс с целью обеспечения оптимальных условий его функционирования


    Скачать 40.54 Kb.
    НазваниеУправление это целенаправленное воздействие на технологический процесс с целью обеспечения оптимальных условий его функционирования
    Дата24.12.2022
    Размер40.54 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла7_1_SCADA.docx
    ТипДокументы
    #862363

    Химико-технологические процессы в абсолютном большинстве предназначены для получения продукта из сырья, поступающего в аппарат или группу аппаратов. Кроме того, для осуществления процесса в заданном режиме в аппарат подается или отводится энергия (рис. В.1).

    Управление – это целенаправленное воздействие на технологический процесс с целью обеспечения оптимальных условий его функционирования. Аппарат или группа аппаратов, в которых протекает управляемый процесс, называется объектом управления. Изменяя подачу сырья или энергии в объект управления, можно обеспечить оптимальные условия его функционирования. Для оценки состояния объекта управления нужна информация о технологических параметрах. Средства получения информации в удобной для передачи форме передают ее на средства отображения информации и в устройство управления. Оператор с помощью отсчетных устройств оценивает состояние объекта управления. Устройство управления по определенному алгоритму обрабатывает полученную информацию и с помощью исполнительных устройств изменяет подачу массы или энергии в объект.

    Автоматизация технологических процессов подразумевает замену человека самодействующими устройствами, которые выполняют функции управления.

    1. Автоматизированные системы управления технологическими процессами


    Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения. Архитектура систем управления представлена на рис. 1.

    Рисунок 1. Архитектура систем управления
    Нижний уровень автоматики – «сенсорный уровень», включает те средства автоматизации, которые находятся непосредственно на технологических объектах. Это датчики и исполнительные механизмы.

    Современные технологии измерений и управления широко использует интеллектуальные датчики и исполнительные механизмы, имеющие собственные микропроцессоры, что позволяет обрабатывать информацию по месту измерений, проводить диагностику работы исполнительных механизмов, разгружая, таким образом, технологические компьютеры и каналы связи, и повышая оперативность управления. Микропроцессорные контроллеры интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов образуют «полевой уровень».

    Алгоритмы управления отдельными технологическими параметрами реализованы с помощью микропроцессорных контроллеров (контроллерный уровень), программируемых на SCADA - уровне.

    Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

    Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

    SCADA – системы связаны телекоммуникационными каналами с уровнем управления производством (АСУП) и вся запрашиваемая информация оперативно доставляется на верхний уровень управления.

    Компоненты систем контроля и управления и их назначение


    Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для большого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.2.


    Рисунок 2. Обобщенная схема системы контроля и управления
    Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.

    Нижний уровень - уровень объекта - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:

    • сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;

      • управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;

      • решение задач автоматического логического управления и др.


    Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

    В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей (Р-130, КРОСС, ЕЛЕСИ и др.), так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных. В табл. 1 представлены основные показатели назначения контроллеров, выпускаемых Заводом Электроники и Механики (г. Чебоксары) – ведущим отечественным производителем промышленных контроллеров.

    К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.
    Таблица 1



    Контроллеры
    Максимальное число аналоговых (дискретных) входов/выходов и шаг его изменения

    Основная погрешность, %
    Минимальное время цикла ТП* и шаг его изменения

    Тип объектов автоматизации

    КРОСС-500
    256(512)

    ∆к=1,2,4,8(8,16)
    ±0,2, ±0,1
    2

    ∆ц=1
    сложные

    сосредоточенные

    ТРАССА-500
    3840(3840)

    ∆к=1,2,4(1,2,4)
    ±0,1
    2

    ∆ц=1
    простые и сложные рассредоточенные

    Микроконтроллер

    Т-МК**
    32(32)

    ∆к=1,2,4(1,2,4)
    ±0,1
    2

    ∆ц=2
    малые рассредоточенные

    Ремиконт

    Р-130Sа
    20(32)

    ∆к=8,10(16)
    ±0,3
    10

    ∆ц=2
    малые сосредоточенные

    * ТП – технологическая программа

    ** Блок микроконтроллера Т-МК входит в состав контроллера ТРАССА-500, но может применяться и самостоятельно



    Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.

    Разработка, отладка и исполнение программ управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.

    К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.

    Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня. В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:

    • сбор данных с локальных контроллеров;

    • обработка данных, включая масштабирование;

    • поддержание единого времени в системе;

    • синхронизация работы подсистем;

    • организация архивов по выбранным параметрам;

    • обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;

    • работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;

    • резервирование каналов передачи данных и др.

    Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций.

    Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

    Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:

    • автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

    • средства исполнения прикладных программ;

    • сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

    • обработка первичной информации;

    • регистрация алармов (сообщений о неполадках) и исторических данных;

    • хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

    • визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;

    • возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки").

    Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA. Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.

    Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой.

    Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД.

    Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже:

    • InTouch (Wonderware) - США;

    • Citect (CI Technology) - Австралия;

    • FIX (Intellution ) - США;

    • Genesis (Iconics Co) - США;

    • Factory Link (United States Data Co) - США;

    • RealFlex (BJ Software Systems) - США;

    • Sitex (Jade Software) - Великобритания;

    • TraceMode (AdAstrA) - Россия;

    • Cimplicity (GE Fanuc) - США;

    • САРГОН (НВТ - Автоматика) - Россия.

    Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, VBasic-подобные языки, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна.

    написать администратору сайта