Средства контроля в системах управления технологическими процессами

Таблица 3.2 - Возможные области применения FieldBus

При выборе коммуникационной технологии можно руководствоваться количественными параметрами (объем передаваемых полезных данных, максимальная длина шины, допустимое число узлов на шине, помехозащищенность и др.), ценовым критерием (затраты в расчете на один узел), популярностью, эффективностью решения задачи, простотой конфигурирования и т. д. При этом улучшение одного параметра может привести к ухудшению другого. [27]

4.2 Программная реализация систем управления

4.2.1 Виды программного обеспечения

При решении задач реализации (построения) СУ обычно используются специализированные программные пакеты, которые достаточно условно можно разбить на подмножества:

CASE-средства (Computer Aided Software Engineering), предназначенные для программирования задач, реализуемых подсистемами нижнего уровня АСУТП на промышленных микроконтроллерах (ремиконтах);

ОСРВ - операционные системы реального времени: pSOS, VRTX, LynxOS, VxWorks, QNX, OS9 и др. [28, 29];

SCADA-системы (Supervisory Control And Data Acquisition), которые предназначены для автоматизированного конфигурирования АСУТП из таких элементов, как микроконтроллеры, компьютеры, технологические станции и т. д. и программирования задач, отнесённых к SCADA - уровню;

ПТК - программно-технические комплексы:

· Spectrum (Foxboro, США);

· Intelligent Automation Series (Foxboro, США);

· Centum, Yew Series (Yokogawa, Япония);

· СКАТ (Россия);

ЭСРВ - экспертные систем реального времени, к числу которых относятся:

· G2 (фирма Gensym);

· RTWorks (Talarian, США);

· COMDALE/C (Comdale Tech., Канада);

· COGSYS (SC, США);

· ILOG Rules (ILOG, Франция);

СУБД - системы управления базами данных.

MRP-системы (MRP - Material Requirements Planning) - автоматизированное планирование потребности в сырье и материалах для производства;

MRP II (Manufacturing Resource Planning) - планирование ресурсов предприятия;

ERP-системы (ERP - Enterprise Resource Planning - планирование/управление ресурсами предприятия с точки зрения бизнеса);

EAM-системы (EAM - Enterprise Asset Management - управление основными фондами и имуществом).

Логика развития АСУТП в нефтегазовой промышленности диктует необходимость интеграции разработок специализированных аппаратно-программых средств, в дальнейшем встроенных систем, применяемых для обработки информации, контроля и управления рассредоточенными по территории объектами.

4.2.2 SCADA-системы

Средний уровень (уровень управления по показателям качества продуктов и эффективности производства) может быть реализован с использованием SCADA-систем отечественных и зарубежных производителей, например [29 - 34]:

· Trace Mode (AdAstra, Россия);

· GENIE (Advantech, Тайвань);

· Genesys (Iconics, США);

· Real Flex (BJ, США);

· FIX (Intellution, США);

· Factory Suite, InTouch (Wanderware, США);

· Citect (CiTechnologies, США) и др.

Перечисленные выше программные продукты предназначены для использования на действующих технологических установках в реальном времени и, следовательно, требуют использования компьютерной техники в промышленном исполнении, отвечающей наиболее жестким требованиям в смысле надежности, стоимости и безопасности.

К SCADA-системам предъявляются особые требования [30, 35]:

- соответствие нормативам "реального времени" (в т.ч. и "жесткого реального времени");

- способность адаптироваться как к изменениям параметров среды в темпе с этими изменениями, так и к условиям работы информационно-управляющего комплекса;

- способность работать в течение всего гарантийного срока без обслуживания (бесперебойная работа годами);

- установка в отдаленных и труднодоступных местах (как географически - малообжитые районы, так и технологически - колодцы, эстакады).

Основные возможности SCАDA-систем:

- сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

- архивирование и хранение информации для последующей обработки (создание архивов событий, аварийной сигнализации, изменения технологических параметров во времени, полное или частичное сохранение параметров через определенные промежутки времени);

- визуализация процессов;

- реализация алгоритмов управления, математических и логических вычислений (имеются встроенные языки программирования типа VBasic, Pascal, C и др.), передача управляющих воздействий на объект;

- документирование как технологического процесса, так и процесса управления (создание отчетов), выдача на печать графиков, таблиц, результатов вычислений и др.;

- сетевые функции (LAN, SQL);

- защита от несанкционированного доступа в систему;

- обмен информацией с другими программами (например, Outlook, Word и др. через DDE, OLE и т.д.).

Понятие открытости ПО

Открытость: аппаратная и программная [27, 30].

Аппаратная открытость - поддержка или возможность работы с оборудованием сторонних производителей.

Современная SCADA не ограничивает выбора аппаратуры нижнего уровня, т.к. предоставляет большой выбор драйверов или серверов ввода-вывода.

Программная открытость - для программной системы определены и открыты используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней внешние, независимо работающие компоненты, в том числе разработанные отдельно программные и аппаратные модули сторонних производителей.

Для подсоединения драйверов ввода-вывода к SCADA используются два механизма:

- стандартный динамический обмен данными (DDE - Dynamic Data Exchange и др.),

- по внутреннему протоколу, известному только фирме-разработчику.

В большинстве SCADA используется DDE, однако из-за ограничений по производительности и надежности он не совсем пригоден для реального времени. Взамен него Microsoft предложила более эффективное средство: OLE (Object Linking and Embeddung - включение и встраивание объектов).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 3.5

На базе OLE появился новый стандарт OPC (OLE for Process Control), ориентированный на рынок промышленной автоматизации. Новый стандарт позволяет, во-первых, объединять на уровне объектов различные системы управления и контроля, во-вторых, устраняет необходимость использования различного нестандартного оборудования и соответствующих коммуникационных программных драйверов [30].

Варианты обмена SCADA-систем с приложениями и физическими устройствами через ОРС приведены на рисунке 3.5.

Типичная последовательность действий при программировании SCADA-системы:

1) Формирование статического изображения рабочего окна: фон, заголовки, мнемосхема процесса и т.д.

2) Формирование динамических объектов каждого окна. Как правило, динамические объекты создаются с помощью специализированного графического редактора самого SCADA-пакета по жестко заданному алгоритму или на основе набора библиотечных элементов с последующим присвоением параметров (например, рукоятка на экране).

3) Описание алгоритмов отображения, управления, архивирования, документирования. Для этого имеются соответствующие встроенные языки программирования.

Для программирования контроллеров и SCADA-систем стандартизированы 5 языков программирования (IEC 1131-3) [34, 36 - 39]:

- SFC - Sequential Function Diagrams - последовательности функций, блок-схемы;

- FBD - Functional Block Diagrams - язык функциональных блоков;

- LD - Ledder Diagrams - язык релейных схем;

- ST - Structured Text - язык, похожий на Pascal;

- IL - Instruction List - язык мнемоник, ассемблер.

Размещено на Allbest.ru