Автоматизированные системы управления техническим процессом
Понятие и свойства системы, ее жизненный цикл. Характеристики технологического процесса как объекта контроля и управления. Этапы выполнения работ, связанных с автоматизацией технологических процессов. Алгоритмы работы схем управления механизмами.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | шпаргалка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.06.2013 |
| Размер файла | 4,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Встроенные командные языки
Встроенные технологические языки программирования - это инструмент, который предназначен для решения новых задач на базе системы контроля и управления технологическими процессами. Такими задачами являются:
программно-логическое управление технологическим оборудованием,
алгоритмы оптимального (рационального) управления,
расчет косвенных переменных по формулам,
визуализация значений в цифровом виде трендов целевой обработки (текущие, средние или суммарные значения параметров по часам, сменам и суткам),
формирование трендов целевой обработки из программы пользователя постфактум,
архивирование дат и времени событий,
создание сценария динамики экрана,
интегрирование мгновенных расходов под задачи дозирования,
создание альтернативных фильтров входных переменных.
Каждая из функций во встроенном языке выполняется в синхронном или асинхронном режиме. В синхронном режиме выполнение следующей функции не начинается до тех пор, пока не завершилось исполнение предыдущей. При запуске асинхронной функции управление переходит к следующей, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей функции.
Поддерживаемые базы данных
Практически все SCADA-системы используют синтаксис ANSI SQL, который является независимым от типа базы данных. При этом приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных.
Однако для SCADA-систем требуются СУБД реального времени, так как скорость записи в реляционные БД недостаточна (SQL-server обрабатывает до 2000 переменных/сек, iHistorian - до 20 000/сек). Трейс Моуд использует свою БД, обеспечивающую запись до 600 000 переменных/сек.
Графические возможности
Пользовательский интерфейс (GUI -Graphic Users Interface). Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждом из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации. Объекты могут быть простыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т. д.) и сложными. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADA-системах различны. Все SCADA-системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, имеют целый ряд других стандартных возможностей.
Однако каждая SCADA-система по-своему уникальна и, несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями.
Динамически изменяемая информация на экране может представляться в удобном для пользователя виде:
текстовое сообщение (информационные строки),
числовые значения параметров в цифровой форме,
барграфы или изображение вторичного (показывающего, регулирующего или регистрирующего) прибора;
состояние оборудования - в виде текста или изменяющих свой цвет и внешний вид фрагментов;
состояние технологического процесса -- в виде строк подсказок или изменяющихся по форме или цвету частей технологического оборудования и т. д.
Тренды и архивы в SCADA-системах
Тренд - это массив точек переменных, каждая из которых записывается в реальной системе в память ИК через определенный интервал времени.
Тренды реального времени (Real Time) отображают динамические изменения параметра в текущем времени При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит прокрутка графика справа налево. Таким образом, текущее значение параметра выводится всегда в правой части окна.
Алармы и события в SCADA-системах
Состояние тревоги, в дальнейшем аларм (Alarm), - это некоторое сообщение, предупреждающее оператора, следящего за технологическим процессом, о возникновении определенной ситуации, которая может привести к серьезным последствиям и потому требующая его внимания, а часто и вмешательства.
76 Эксплуатационные характеристики SCADA-систем
Эксплуатационные характеристики SCADA-системы имеют большое значение, поскольку от них зависит скорость освоения продукта и разработки прикладных систем. Они, в конечном итоге, отражаются на стоимости реализации проектов.
Надежность
Однако при разработке таких систем часто упускается из вида один существенный аспект - что произойдет, если какой-либо элемент аппаратуры выйдет из строя?
Локальная (рис. 1.6) и распределенная (рис. 1.7) АСУ ТП имеют одну общую особенность. Обе системы полностью выйдут из строя, если всего в одном компоненте системы (компьютере, соединенном с контроллерами или сетью контроллеров) возникнет неисправность.
Рисунок 1.6 - Локальная система АСУТП
Рис 1.7. Распределенная АСУ ТП
Большинство современных компьютеров обеспечивают хорошие показатели надежности, но, тем не менее, они также выходят из строя, особенно при эксплуатации в жестких производственных условиях Если какие-либо компоненты производственного процесса (или весь процесс) являются критически важными или стоимость остановки производства очень высока, возникает необходимость построения резервируемых систем В системах, обеспечивающих резервирование, выход из строя одного компонента не влечет за собой остановку всей системы.
Удобство использования
Сервис, предоставляемый SCADA-системами на этапе разработки прикладного ПО, обычно очень высок - это вытекает из основных требований к таким системам. Почти все они имеют Windows-подобный пользовательский интерфейс, что во многом повышает удобство их использования как в процессе разработки, так и в период эксплуатации прикладной задачи.
Наличие и качество технической поддержки
Необходимо обращать внимание не только на наличие технической поддержки SCADA-систем как таковой, но и на ее качество. Что следует понимать под технической поддержкой? В классическом варианте - это консультационные услуги пользователям SCADA-продукта на этапе его эксплуатации, прошедшим базовый курс (как минимум) обучения.
Оценка стоимости инструментальных систем
Открытость систем
Система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней «внешние», независимо разработанные компоненты, адаптировать пакет под конкретные нужды с минимальными затратами. В принципе любой SCADA-пакет является «открытым». Весь вопрос в том - для кого? Понятно, что разработчик инструментального пакета, разработчик ПО на его основе и конечный пользователь могут по-разному трактовать это понятие.
Для подсоединения драйверов ввода-вывода к SCADA-системе используются следующие механизмы:
динамический обмен данными (DDE - Dynamic Data Exchange), ставший стандартом
ОРС - протокол, который, с одной стороны, является стандартным и поддерживается большинством SCADA-систем, а с другой стороны, лишен недостатков протоколов DDE.
Что SCADA дает предприятию
· Точное соблюдение технологических нормативов и регламента. Значительное уменьшение процента брака, автоматическое повышение качества;
· Снижение простоев оборудования вызванное неравномерной загрузкой производственных мощностей;
· Устранение ошибок допускаемых операторами путем полной автоматизации процессов управления;
· Установление непосредственных взаимосвязей между производством, отделом планирования, складом и поставщиками;
· Точный учет количества выпущенной продукции на всех стадиях производства, не зависящий от действий оператора;
· Анализ использования, загрузки и обслуживания оборудования. Правильное и экономное распределение капитальных вложений;
· Предупреждение аварий на производстве;
· Комплексный статистический анализ причин, влияющих на качество выпускаемой продукции;
· Автоматическая и своевременная генерация отчетов для руководящего персонала.
77 Разработка мнемосхем
Мнемосхемы предназначаются для выполнения следующих функций:
- наглядно отображать функционально-техническую схему управляемого объекта и информацию о его состоянии в объеме, необходимом для выполнения оператором возложенных на него функций;
- отображать связи и характер взаимодействия управляемого объекта с другими объектами и внешней средой;
- сигнализировать обо всех существенных нарушениях в работе объекта;
- обеспечивать быстрое выявление возможности локализации и ликвидации неисправности.
Требования к мнемосхемам
Мнемосхема должна содержать только те элементы, которые необходимы оператору для контроля и управления объектом.
Отдельные элементы или группы элементов, наиболее существенные для контроля и управления объектом, на мнемосхеме должны выделяться размерами, формой, цветом или другими способами.
При компоновке мнемосхем должны учитываться привычные ассоциации оператора.
Соединительные линии на мнемосхеме должны быть сплошными, простой конфигурации, минимальной длины и иметь наименьшее число пересечений.
Следует избегать большого числа параллельных линий, расположенных рядом.
Форма и размеры панелей мнемосхем должны обеспечивать оператору однозначное зрительное восприятие всех необходимых ему информационных элементов.
Требования к мнемознакам и сигнальным элементам мнемосхем
Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме, должен быть разработан как единый алфавит.
Необходимо, чтобы алфавит мнемознаков был максимально коротким, а различительные признаки мнемознаков были четкими.
Мнемознаки сходных по функциям объектов должны быть максимально унифицированы.
Форма мнемознака должна соответствовать основным функциональным или технологическим признакам отображаемого объекта.
78 Общие положения Щиты и Пульты
Щиты и пульты систем автоматизации предназначены для размещения на них средств контроля и управления технологическим процессом, контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки, линий связи между ними (трубная и электрическая коммутация) и т. п.
Щиты и пульты устанавливаются в производственных и специальных щитовых помещениях: операторских, диспетчерских, аппаратных и т. п.
79 Конструкция щитов и пультов
Конструкция и типы щитов и пультов определяются структурой, представленной на рисунке 7.1.
Рисунок 7.1 - Конструктивная структурная схема основных элементов щитов и пультов
Каркас - жесткий, несущий, объемный или плоский металлический остов, предназначенный для установки на нем панелей, стенок, дверей, крышек, поворотных или стационарных рам, унифицированных монтажных конструкций и монтажа приборов, аппаратов, арматуры, установочных изделий, электрической и трубной проводок.
Шкаф - объемный каркас на опорной раме с установленными на нем панелью, стенками, дверьми, крышкой.
Панель с каркасом - объемный каркас на опорной раме с установленной на нем панелью.
Стойка - объемный или плоский каркас на опорной раме.
Корпус пульта - объемный каркас с установленными наклонной столешницей, стенками, дверьми.
Щит шкафной - шкаф с установленными (на унифицированных монтажных конструкциях, поворотной или стационарной раме) аппаратурой, арматурой, установочными изделиями и с электрической и трубной проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Щит панельный с каркасом - панель с каркасом с установленными на унифицированных монтажных конструкциях, поворотной или стационарной раме аппаратурой, установочными изделиями и с электрической и трубной проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Статив - стойка с объемным каркасом с установленными на унифицированных монтажных конструкциях аппаратурой, установочными изделиями и электрическими и трубными проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Статив плоский - стойка с плоским каркасом с установленными на унифицированных монтажных конструкциях аппаратурой, арматурой, установочными изделиями и электрической и трубной проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Пульт - корпус с установленными на унифицированных монтажных конструкциях аппаратурой, арматурой, установочными изделиями и электрической и трубной проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
80 Условные наименования щитов, стативов и пультов
В соответствии с рисунком 7.7 условное обозначение, например, статива двухсекционного, исполнения I, шириной секций 800 и 800 мм запишется следующим образом:
статив C-2-I-(800 + 800)-УХЛ4-1Р00 ОСТ 36.13-90.
Пример записи щита шкафного с задней дверью, двухсекционного, открытого с двух сторон, исполнения I, шириной секций 800 и 600 мм:
щит ЩШ-2-02-I-(800 + 600)-УХЛ4-ІР00 ОСТ 36.13-90.
Пример записи шкафа с задней дверью, одиночного, открытого справа, исполнения II, шириной 1000 мм и глубиной 800 мм, применяемого в качестве металлоконструкции для щита шкафного с задней дверью:
шкаф щита ЩШ-3Д-ОП-II-1000х800-УХЛ4-IP00 ОСТ 36.13-90.
Рисунок 7.6 - Структура условных обозначений стативов
81 Расположение приборов и аппаратуры на фасадных панелях щитов и пультов
Общие положения. Компоновка приборов и аппаратуры на фасадных панелях щитов, стативов и пультов по ОСТ 36.13-90, должна быть выполнена с учетом размеров и конфигурации монтажных зон.
Размеры приборов и аппаратуры, устанавливаемых на фасадных панелях, а также расстояния между ними следует определять по РТМ25-91-72 "Рекомендуемые расстояния между приборами на фасадах щитов и пультов". Для щитов и пультов по ОСТ 36.13-90 термин «край панели» следует понимать как линию, ограничивающую монтажную зону.
Взаимное расположение приборов и аппаратуры должно соответствовать требованиям РМ4-51-90 "Щиты и пульты управления. Принципы компоновки".
Щиты шкафные и панельные с каркасом. Фасадная панель щитов состоит из двух (исполнение I) или трех (исполнение II) функциональных полей
Щиты шкафные малогабаритные. В малогабаритных щитах устанавливают приборы, органы управления, сигнальную арматуру, необходимые для местного управления локальными установками или агрегатами.
Приборы и аппаратура, рассчитанные на присоединение трубных проводок, устанавливать на двери щита не допускается.
Общая масса аппаратуры, устанавливаемой на двери, не должна превышать 10 кг.
Пульты. В пультах столешница предназначена для размещения электрической аппаратуры управления и сигнализации (кнопок и ключей управления, сигнальной арматуры и т.п.).
Приборная панель наклонной приборной приставки предназначена для размещения приборов, сигнальной арматуры, мнемосхем.
Общая масса аппаратуры, устанавливаемой на столешнице, не должна превышать 12 кг.
Электрические проводки. Электрические проводки следует выполнять установочными и монтажными проводами, выбираемыми по ОСТ 36.13-90.
Прокладка проводов жгутами должна быть выполнена с соблюдением следующих требований:
жгуты проводов необходимо прокладывать горизонтально или вертикально по кратчайшим расстояниям с минимальным числом изгибов и перекрещиваний;
жгуты проводов не должны закрывать доступ к контактным и крепежным устройствам приборов и аппаратуры и затруднять их обслуживание;
Трубные проводки. Трубные проводки в щитах, стативах и пультах следует выполнять трубами: из полиэтилена низкой плотности, бесшовными из углеродистой стали, стальными водогазопроводными обыкновенными, медными, резиновыми в зависимости от подсоединяемых приборов и назначения проводки.
Трубные проводки не должны закрывать доступ к присоединительным и крепежным устройствам приборов и аппаратов и не должны затруднять их обслуживание.
Зануление (заземление). Между всеми металлическими частями щитов, стативов и пультов, скрепляемых между собой, обеспечивается надежное электрическое соединение.
Зануление (заземление) корпусов приборов и аппаратов, имеющих специальный вывод "Земля", выполняют гибким зануляющим (заземляющим) проводником, предусматриваемым в проектной документации.
82 Размещение и установка щитов и пультов в щитовых помещениях
Для размещения щитов, стативов и пультов с установленными на них приборами и средствами автоматизации в проектно-сметной документации предусматривают специальные помещения систем автоматизации.
В зависимости от назначения помещения различают:
· пункты оперативного контроля и управления (операторские),
· аппаратные залы,
· вспомогательные помещения и т. п.
Компоновка центрального щита. Проектирование центрального щита на базе щитов панельных с каркасом и секции из них, а также пультов выполняют с учетом:
требований к организации рабочего места оператора (диспетчера);
требований к выполнению интерьеров диспетчерских помещении, требовании к строительной и сантехнической частям и освещению этих помещении;
* требований полносборного монтажа, предусматривающих поставку щитов возможно более крупными монтажными единицами;
* принципа идентичности компоновки щитов и пультов для однотипных технологических установок или агрегатов.
При этом рекомендуется:
повороты фронта щита выполнять под углами 15, 30, 45°;
примыкание торцевой части к линии фронта щита выполнят под углом 90°.
83 Проектная документация на щиты, пульты
Общие требования к разработке чертежей. Так как изготовители имеют полный комплект конструкторской документации на изготовление щитов и пультов, в проекте нет необходимости детальной разработки всего комплекса технической документации, необходимой для изготовления щитов. Задания изготовителю на щиты и пульты должны содержать специфические особенности проектируемой системы автоматизации. Эти особенности отражаются в чертежах общих видов, перечне устанавливаемых приборов и аппаратов, их размещении на щите, характере соединений, надписях в таблицах к приборам и т. д.
Состав, содержание и порядок оформления документации, разрабатываемой в проекте для изготовления щитов, определяются РМ4107 -82 "Системы автоматизации технологических процессов. Требования к выполнению документации на щиты и пульты".
Чертежи общих видов щитов и пультов должны выполняться с соблюдением требований ГОСТ 21.101-93, разд. 1., таблиц соединений и подключения электрических проводок должно соответствовать ГОСТ 2.105-85.
Чертежи общих видов щитов, стативов, пультов разрабатывают на единичные и составные щиты.
Чертеж общего вида единичного щита должен содержать:
перечень составных частей;
вид спереди;
вид на внутренние плоскости;
фрагменты вида (при необходимости);
технические требования;
таблицу надписей.
Все таблицы на чертеже должны иметь сквозную нумерацию. Чертеж общего вида составного щита должен содержать:
перечень составных частей;
вид спереди.
На чертежах общих видов щиты изображают в следующих масштабах:
1:10 - для единичного щита;
1:25 - для составного щита;
1:2 - для мнемосхемы, выполняемой отдельным чертежом.
Перечень элементов на чертеже общего вида щита нумеруется совместно с перечнем элементов на чертеже вида на внутренние плоскости
При выполнении чертежей на щиты и пульты, на которых имеется мнемосхема, необходимо соблюдать следующие правила:
мнемосхемы, размещаемые на декоративных панелях над приборными щитами, выполняются как самостоятельный документ по правилам чертежа общего вида единичного щита;
мнемосхема, размещаемая на виде спереди щита или пульта совместно с приборами и аппаратурой (над приборами, на специальном поле или планшете, на наклонной приборной приставке или крышке пульта), выполняется в виде фрагмента на поле чертежа общего вида единичного щита или на отдельном листе. При этом на поле такого чертежа (или на его последующих листах) должна быть приведена таблица, расшифровывающая цвета окраски линий.
Вид на внутренние плоскости щита.
На чертеже вида на внутренние плоскости щита боковые стенки, поворотные конструкции, крышки, находящиеся в разных плоскостях, изображают условно развернутыми в плоскости чертежа.
Над изображением помещают заголовок "Вид на внутренней плоскости (развернуто)". Для плоских щитов (например, для декоративных панелей с мнемосхемами, стативов) помещают заголовок " Вид на внутренней плоскости".
84 Управление уровнем сложности системы
Системы автоматического управления должны, с одной стороны, облегчать работу операторов, а с другой - предохранять технический процесс от их ошибок.
Сложность - понятие интуитивное, и найти ее объективное определение и оценку очень трудно. Оценка сложности в одинаковой мере зависит и от субъективного опыта, и от объективных факторов.
В практических задачах сложность можно рассматривать не как объективное и измеряемое свойство физической/технической системы, а скорее как результат структуры системы и представлений о ней пользователя. Это представление - мысленная модель - определяется способом взаимодействия пользователя с системой.
Число точек измерения и управления в техническом процессе приблизительно пропорционально сложности системы. Сложность возрастает, если некоторые из параметров системы связаны, но не очевидной зависимостью.
Проблема взаимодействия между человеком и машиной может рассматриваться как проблема восприятия при функционировании неизвестной, часто весьма сложной, системы.
Снижение уровня сложности
Первейшей целью системы управления процессом является снижение уровня сложности {complexity reduction) технического процесса. Иными словами, процесс, "видимый" через интерфейс автоматизированной системы управления, должен быть проще, чем процесс, наблюдаемый с помошью обычных измерительных средств. Автоматизация не должна добавлять каких-либо сложностей, а обслуживание соответствующего оборудования - приводить к перегрузке способности операторов к восприятию.
Адекватность
Второй важной характеристикой наряду с уровнем сложности интерфейса является его адекватность (complexity matching). Уже на аппаратном уровне интерфейс должен соответствовать количеству и точности передаваемых данных. Именно количество и тип данных диктуют вид интерфейса, а не наоборот.
Если процесс характеризуется всего лишь несколькими событиями на протяжении часа, а число входных и выходных переменных - мало, то для управления вполне подойдет небольшое печатающее устройство или панель управления. Применение ЭВМ для управления таким процессом не уменьшит сложности, скорее наоборот, поскольку к сложности самого процесса будет добавлена сложность системы управления. Если технический процесс не порождает достаточного количества данных, дисплей утомляет и вызывает скуку.
85. Интерфейс пользователя как средство работы со сложными системами
Общее количество и тип информации, поступающей от процесса, нужно уменьшить до такой степени, чтобы не превысить порог восприятия оператора. Эта задача должна быть peшена либо разработчиками собственно технического процесса, либо разработчиками интерфейса пользователя Поэтому рекомендуется проводить структуризацию данных уже на стадии проектирования.
Наиболее естественной структурой является иерархия. В большинстве прикладных задач можно определить иерархию так, что некоторые элементы объединены в структуры, описываемые общими параметрами
Иерархическая модель по необходимости является обобщенной, но она обеспечивает полезный подход к анализу и структурированию системы управления. Применение такой модели не ограничивается рамками сборочных или обрабатывающих предприятий -- соответствующие уровни можно выделить в любой сложной системе управления.
Основу для проектирования интерфейса дает анализ целей (task analysis). Это анализ технических процессов и операций, которые необходимы для управления.
Анализ целей - это поиск ответов на следующие вопросы:
- каковы стандартные задачи;
- как эти зaдaчи выполняются;
- какая информация требуется для выполнения этих задач;
- какова степень свободы, предоставляемая оператору в случае аварийных или непредвиденных ситуаций
86 Проектирование интерфейса пользователя
Общие принципы
Необходимо тщательно проектировать аппаратное и программное обеспечение и подбирать комплектующие. Сегодня ВТ обладает большими возможностями при низкой стоимости. Поэтому вопрос не в том, применять ли последние достижения в области графических технологий, а в том, как их использовать эффективно.
Современные средства отображения измерительной информации - результат нескольких десятилетий развития. Стрелочные приборы дают немедленную информацию об относительной величине параметров и тенденции их изменения; цифровые приборы показывают информацию с большей точностью, но она не воспринимается так же быстро.
Три основных принципа справедливы для любого прикладного или функционального проектирования и, следовательно, для интерфейсов пользователя. Эти принципы - простота, наглядность и последовательность.
Простота
Простота (simplicity) - наиболее важный принцип для всех видов проектирования. В задачах управления процессами, в которых используются ЭВМ, каждая картинка на дисплее отображает модель физического процесса и его работу. Простота означает, что вместe с важными данными не выводится бесполезная, несущественная или избыточная информация. С другой стороны, простота вовсе не означает скудность изобразительных средств. Поскольку степень простоты нельзя объективно измерить, ее нужно рассматривать как общий принцип в контексте методов проектирования и оценки.
Наглядность
Наглядность (visibility) - это степень прозрачности функционирования системы. В идеале пользователь должен иметь ощущение прямого контакта с техническим процессом, а не с автоматизироваппой системой управления. Наглядность позволяет опознавать цели и функции устройств по некоторым визуальным образам интерфейса (цвет, форма, вид). Наглядность должна обеспечивать связь между техническим процессом, его режимах1и мысленной моделью пользователя. Система управления должна поддерживать и улучшать наглядность управляемого процесса.
Последовательность
Последовательность (consistency) означает, что для отображения одинаковых или аналогичных элементов системы применяются однотипные обозначения. Для того чтобы описание или визуализация системы были последовательными, сначала необходимо установить пли разработать принципы структурирования.
Последовательность можно рассматривать как наглядность, основанную на аналогии. Там, где наглядность необходима для первоначального понимания идеи, последовательность помогает перенести существующие знания в новый контекст.
Применение естественного языка в интерфейсе
Обмен информацией с системой управления происходит в различной форме - установка переключателей, показания ламповых индикаторов, ввод аналоговой информации с помощью манипуляторов непрерывного действия (мышь или джойстик), символы и графические изображения на экране. Стандартный способ обмена информацией - сообщения на естественном языке, выдаваемые на экран или вводимые с клавиатуры. Стиль таких сообщений отличается от обычного общения между людьми.
Важно не полагаться только на цвет как способ представления важной информации. Много людей страдает дальтонизмом и, следовательно, не в состоянии распознать цветовые атрибуты. Трудности восприятия некоторых цветов на экране могут быть связаны с особенностями освещения на рабочем месте. Поэтому выводимая информация должна обладать определенной избыточностью, например с помощью меток, текстовых вставок или графических символов, для того чтобы гарантировать правильную интерпретацию.
Отображение информации о процессе
Отображение информации о процессе на экране - один из важнейших моментов. Картина на экране может рассматриваться с пассивной - сообщить информацию, или с активной точки зрения направлять оператора при выполнении замыслов разработчика. В общем, цели процесса управления можно определить как, во-первых, вести процесс в соответствии с технологией и, во-вторых, распознавать и выявлять аварийные состояния и предпринимать необходимые меры, чтобы поддерживать безопасность процесса. Поэтому информация на экране должна обеспечивать различные типы задач:
- нормальный режимы работы: запуск, остановка, управление процессом в нормальных условиях, определение параметров, оптимизация;
- выявление аварийных состояний;
- поддержка при определении стратегии вмешательства.
Команды оператора
Взаимодействие между оператором и оборудованием происходит не только в направлении от машины к человеку, но и от человека к машине, если необходимо его вмешательство. Пользователь вводит данные, набирая команды на клавиатуре, нажимая кнопки на панели управления или манипулируя устройствами типа мыши или джойстика. Ниже приведены некоторые соображения, касающиеся организации ввода информации, главным образом с клавиатуры.
Очень важно, чтобы пользователь получал немедленное "ощущение", что команда управления принята, даже если соответствующая обработка не происходит сразу. Это ощущение начинается со "щелчка" клавиши или с движения курсора под действием пищи.
Меню
Принципы наглядности и последовательности, которые необходимо соблюдать при разработке экранов и команд, должны применяться и при организации меню.
Прежде всего, структура меню должна быть такой, чтобы пользователь быстро мог в ней разобраться. Каждое меню должно идентифицироваться названием (заголовком), как правило, совпадающим с текстом пункта меню предыдущего уровня, из которого оно вызвано.
87 Методы взрывозащиты
Для возникновения опасности взрыва необходимы следующие неблагоприятные условия: 1. Наличие легковоспламеняющихся паров, жидкостей, газов или горючей пыли; 2. Наличие окислителя - воздуха или кислорода; 3. Образование энергии воспламенения - электрической или тепловой. Для провоцирования взрыва необходимо наличие перечисленных выше компонентов в определенных пропорциях. Все известные и применяемые на практике методы защиты направлены на уменьшение риска взрыва до приемлемого уровня. При этом если система сконструирована правильно, то единичная неисправность в любом ее компоненте не должна приводить к возникновению взрыва. Методы взрывозащиты, направленные на снижение вероятности возникновения электрической искры. По данному методу реализуются следующее виды защиты: 1. Взрывозащита вида "е" (повышенная безопасность) предусматривает дополнительные конструктивные меры против возможного превышения допустимой температуры и возникновения дуговых и искровых разрядов, которые при нормальной работе не проявляются; 2. Взрывозащита вида "n" предусматривает дополнительные конструктивные меры против возможности превышения допустимой температуры и возникновения дуговых и искровых разрядов при нормальной и некоторых ненормальных режимах работы; 3. Взрывозащита вида "s" (специальный) может обеспечиваться следующими средствами: заключением электрических цепей в герметичную оболочку со степенью защиты IР67; герметизацией электрооборудования материалом, обладающим изоляционными свойствами (компаундами, герметиками); воздействием на взрывоопасную смесь устройствами и веществами для поглощения или снижения концентрации последних. Методы взрывозащиты, направленные на изоляцию электрических цепей от взрывоопасных смесей. Метод подразумевает заключение электрических цепей в специальные оболочки, заполненные газообразным, жидкостным или твердым диэлектриком так, чтобы взрывоопасная смесь не находилась в контакте с электрическими цепями. По данному методу реализуются следующие виды взрывозащиты: 1. Взрывозащита вида "m" - заливка специальным компаундом; 2. Взрывозащита вида "о" - масляное заполнение оболочки; 3. Взрывозащита вида "a" - заполнение оболочки кварцевым песком; 4. Взрывозащита вида р" - заполнение или продувка оболочки взрывобезопасным газом под избыточным давлением. Методы взрывозащиты, направленные на сдерживание взрыва. По данному методу реализована взрывозащита вида "d" (взрывозащитная оболочка). Ограничение мощности искры. По данному методу реализована защита вида 'i' (искробезопасная цепь). Данный метод подразумевает, что в случае возникновения искры ее мощности будет недостаточно для воспламенения взрывоопасной смеси. Однако данный метод не исключает контакта взрывоопасной смеси с электрическими цепями. Благодаря своей универсальности, безопасности и простоте внедрения, вид защиты “искробезопасная цепь” (IS, intrinsically safe circuit) наиболее часто применяется при построении АСУ ТП, и поэтому далее речь пойдет в основном о нем.
88 Барьеры искробезопасности
В минимальной конфигурации барьер имеет клеммные колодки, к которым подключаются две электрические цепи. Одна цепь образует так называемый искроопасный (незащищенный) сегмент, другая - искробезопасный (защищенный). К незащищенному сегменту относится электрическая линия, связывающая барьер с соответствующим входом или выходом модуля ввода/вывода. Искробезопасный сегмент проходит непосредственно через взрывоопасную зону и соединяет барьер с полевым устройством.
Какой принцип работы барьера? Экспериментально установлено, что для воспламенения взрывоопасной смеси ей нужно передать определенную энергию Qпред. Если энергия электрического тока меньше предельно допустимой Qпред, то гарантируется, что взрыва не произойдет даже при возникновении искры. На этом принципе и построена работа барьера искробезопасности. Естественно, энергию напрямую контролировать сложно, однако можно ограничить мощность электрического тока, протекающего по электрической цепи. Собственно в этом задача барьера и заключается - он осуществляет постоянный контроль и ограничивает мощность электрического тока, протекающего в защищенном сегменте цепи. Барьеры различают по типу подсоединяемого к ним сигнала ввода/вывода. Тут прослеживается полная аналогия с модулями ввода/вывода. В примерах, приведенных выше, мы рассматривали измерительный преобразователь с выходом 4-20 мА; для его подключения к системе управления нам требуется барьер аналогового ввода AI в диапазоне 4-20 мА. Например, если требуется организовать дискретный вывод DO релейного типа, то и соответствующий барьер должен поддерживать дискретный вывод DO релейного типа. В общем смысле различают следующие типы барьеров: DI (дискретный ввод); DO (дискретный вывод); AI (аналоговый ввод) и AO (аналоговый вывод). Барьеры также различаются канальностью, т.е. количеством сигнальных цепей, для которых барьер может реализовывать искрозащиту. Наиболее распространены одно- и двухканальные барьеры. Например, к двухканальному барьеру AI2 4-20 мА можно одновременно подключить два датчика с токовым выходом 4-20 мА.
89 Классификация взрывоопасных зон
Зона 0 -- зона, в которой взрывоопасная смесь воздуха и газа присутствует постоянно или в течение длительного промежутка времени; Зона 1 -- зона, в которой существует вероятность появления взрывоопасной смеси воздуха и газа при нормальной работе; Зона 2 -- зона, в которой образование взрывоопасной смеси воздуха и газа маловероятно, но если это происходит, то только на короткий промежуток времени. Любые места, не подпадающие ни под одно из приведенных выше определений, считаются неопасной зоной. Приведенная выше классификация применима для тех зон, где опасность взрыва возникает вследствие наличия горючих паров, газов или тумана. Во многих случаях опасность взрыва обусловлена наличием в атмосфере горючей пыли, которая вместе с воздухом образует взрывоопасную пылевоздушную смесь (мукомольный цех, например). Такие зоны классифицируются аналогичным образом: Зона 20 -- области, в которых потенциально взрывоопасная атмосфера, состоящая из пылевоздушных смесей, присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени; Зона 21 -- области, в которых существует вероятность присутствия потенциально взрывоопасной атмосферы, состоящей из пылевоздушных смесей, в нормальных условиях эксплуатации, но атмосфера образуется только иногда и только на непродолжительные периоды времени; Зона 22 -- области, в которых при нормальных условиях работы маловероятно присутствие потенциально взрывоопасной атмосферы, образуемой пылевоздушными смесями, а если она образуется, очень редко и только на непродолжительный период времени. В то же время устройства, применяемые во взрывоопасных зонах, подразделяются на несколько групп/категорий: 1. Группа 1: - для подземных работ; - в шахтах и для открытых горных работ; - для наземной части шахтного оборудования; 2. Группа 2: - устройства для использования в других областях.
90 Системы искробезопасного удаленного ввода/вывода IS Remote IO
В предыдущей статье мы рассмотрели построение искробезопасного ввода/вывода с использованием барьеров. Однако зачастую такой линейный подход себя не оправдывает. Ситуацию прояснит следующий показательный пример: допустим, проектируется система управления с тысячью сигналами ввода/вывода (1000 EX IOs), для которых необходимо обеспечить искробезопасность. Давайте прикинем, какое оборудование для этого потребуется. Во-первых, нужно организовать саму подсистему ввода/вывода на 1000 каналов, но без этого никуда не денешься. Во-вторых, необходимо обеспечить искробезопасность полевых сигналов путем установки соответствующих барьеров. При средней цене одного барьера в 160 евро (это усредненная цена между барьерами для аналоговых и дискретных сигналов) их суммарная стоимость составит 160 евро x 1000 = 160 000 евро. Причем, эта цена не охватывает дополнительные источники питания, провода, клеммники и сопутствующую монтажную часть. С учетом всего перечисленного стоимость решения по обеспечению искрозащиты может возрасти до 180 000 - 190 000 евро. Сумма весьма внушительная и является поводом для размышления.
Можно выделить следующие аппаратные модули: 1. Взрывозащищенный блок питания (или резервированные блоки питания); 2. Искробезопасный интерфейсный модуль (или резервированная пара интерфейсных модулей); 3. Искробезопасные модули ввода/вывода; 4. Терминальные панели. Преимущества применения системы IS RIO очевидны: 1. Сокращение кабельных трасс. В отличие от барьеров, узлы IS RIO могут устанавливаться рядом с датчиками и исполнительными механизмами, а оцифрованные сигналы ввода/вывода передаются на верхний уровень по двухпроводной цифровой шине. 2. Минимизация оборудования. Каждый модуль ввода/вывода системы IS RIO, по сути, выполняет две функции: непосредственный ввод/вывод полевых сигналов и обеспечение искрозащиты подключенных к нему полевых цепей. Вместе с тем было бы несправедливо не упомянуть один существенный недостаток: требуются достаточно большой объем работ по конфигурированию сетевого интерфейса между контроллерами верхнего уровня и узлами IS RIO, зачастую являющимися по отношению к контроллеру устройствами стороннего производителя. В целом же практика показывает, что применение системы IS RIO оправдано при большой плотности искробезопасных сигналов ввода/вывода, когда их доля составляет не менее 30% от общего числа сигналов; в этом случае стоимость организации уровня ввода/вывода может быть уменьшена на 20-25% по сравнению с решением на основе классических барьеров.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие автоматизированной информационной системы, ее структурные компоненты и классификация. Основные функции систем управления процессом. Применение базы данных процесса для мониторинга и управления. Доступ к базе данных процесса, запросы и протоколы.
реферат [457,1 K], добавлен 18.12.2012Классификация информации по разным признакам. Этапы развития информационных систем. Информационные технологии и системы управления. Уровни процесса управления. Методы структурного проектирования. Методология функционального моделирования IDEF0.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 20.04.2011Процессы Oracle CDM. Стадии и этапы выполнения работ по созданию автоматизированной системы (АС). Основные модели жизненного цикла ПО. Требования к содержанию документов. Основная проблема спирального цикла. Работы, выполняемые при разработке проекта.
презентация [194,1 K], добавлен 14.10.2013Цели производственного контроля изготовления молочных продуктов. Разработка системы управления компрессорной установкой в составе технологического процесса переработки молока на предприятии ТОО "Восток-Молоко". Программная реализация системы управления.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 16.05.2013Особенности решения задачи контроля и управления посещением охраняемого объекта. Создание системы как совокупности программных и технических средств. Классификация систем контроля и управления доступом. Основные устройства системы и их характеристика.
презентация [677,7 K], добавлен 03.12.2014Изучение вопросов, связанных с проектированием и эксплуатацией автоматизированных систем управления технологическими объектами. Разработка оптимального управления технологическим объектом управления - парогенератором. Выбор закона регулирования.
курсовая работа [5,2 M], добавлен 18.01.2015Понятие системы управления, ее виды и основные элементы. Критерии оценки состояния объекта управления. Классификация структур управления. Особенности замкнутых и разомкнутых систем автоматического управления. Математическая модель объекта управления.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 23.10.2015Переходная и импульсная характеристики объекта управления. Передаточная функция и переходная характеристика замкнутой системы. Оценка качества переходного процесса в среде LabView. Сравнение частотных характеристик объекта управления и замкнутой системы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.05.2014Разработка автоматизированной системы управления холодильной установкой, позволяющей сократить время технологического процесса и обеспечивающую комфортные условия для контроля его параметров. Составление алгоритма данного оптимизированного управления.
курсовая работа [8,5 M], добавлен 22.12.2010Основные методы и уровни дистанционного управления манипуляционными роботами. Разработка программного обеспечения системы терминального управления техническим объектом. Численное моделирование и анализ исполнительной системы робота манипулятора.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 09.06.2009Контроль и управление технологическим процессом очистки диффузионного сока. Разработка функциональной схемы автоматизации. Выбор средств управления и разработка структурной схемы. Расчет системы управления. Формализованные задачи и алгоритмы управления.
курсовая работа [206,8 K], добавлен 21.04.2012Опыт отечественной науки - ситуационные системы управления. Manufacturing executing systems - автоматизированные системы управления производственными процессами. Особенности технологии производства партий пластин. Разработка алгоритмов и программ.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 14.09.2010Принципы работы систем контроля и управления доступом, принцип их работы и оценка возможностей. Сравнительное описание методов идентификации. Разработка информационно-компьютерной системы контроля и управления доступом. Создание аппаратной подсистемы.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 26.07.2013Обследование технологического объекта автоматизации и существующей системы контроля и управления на предприятии "ЛУКОЙЛ-Пермнефтеоргсинтез". Расчет параметров настройки и моделирование процессов одноконтурной АСР уровня в резервуаре, выбор контроллера.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 20.10.2016Общая характеристика системы контроля и управления. Разработка автоматизированной 2-х уровневой системы управления технологическим процессом вакуумной компрессорной станции № 23 Самотлорского месторождения на базе продукции компании Rockwell Automation.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 29.09.2013Основные концепции автоматизированной системы управления технологическим процессом. Компоненты систем контроля и управления, их назначение. Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем, их эксплуатационные характеристики. Графические средства InTouch.
реферат [499,3 K], добавлен 15.03.2014История становления, общие характеристики ресторанного бизнеса и автоматизированного управления пищевым комплексом гостиничной индустрии США. Особенности автоматизированного управления общественного питания рестораном на примере нескольких программ.
курсовая работа [126,2 K], добавлен 07.03.2011Общий анализ технологического процесса, реализуемого агрегатом, целей и условий его ведения. Разработка структурной схемы объекта управления. Идентификация моделей каналов преобразования координатных воздействий. Реализация моделей и их адекватность.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 29.09.2013Характеристика устройства и технологических данных промышленного робота СМ40Ц. Описание микропроцессорного комплекта серии U83-K1883, системы его команд, микросхемы К572ПВ4, функциональной, принципиальной схем и алгоритма работы программы управления.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 02.06.2010Создание централизованной системы управления бюджетным процессом, предоставляющей сотрудникам финансового управления оперативный распределенный доступ к бюджетным данным, сопоставление этих данных за различные временные периоды и по разным объектам.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 30.11.2010
