Современные методы разработки

1. Объединение инструментальных средств и баз данных проекта для промышленных контроллеров и операторских станций (интеграция SCADA и Softlogic);

2. Разработка распределенной АСУ как единого проекта;

3. Использование технологий автоматизированного построения и настройки базы данных проекта (автопостроение);

4. Использование универсальных драйверов и интерфейсов приложений (OPC-серверов);

5. Использование стандартных языков программирования;

6. Унификация форматов и интерфейсов (ODBC, ActiveX, HTML);

7. Использование интернет-технологий;

8. Использование GSM-технологий;

9. Использование достаточно простых технологий для настройки резервных узлов;

10. Наличие специфических алгоритмов (например, блоков автоподстройки регуляторов);

Рассмотрим эти технологии подробнее.

Интеграция SCADA - Softlogic и разработка распределенного проекта

Повторим то, что излагалось ранее. Обычно при разработке АСУ ТП созданием операторского интерфейса и программированием контроллеров занимаются одни и те же люди. Однако, традиционная технология разработки предполагает использование разных программных средств для программирования ПЛК(программируемых логических контроллеров) и человеко-машинного интерфейса. В большинстве случаев эти программы создаются различными производителями, имеют разную идеологию разработки и совмещаются друг с другом только на уровне коммуникационных протоколов. Это неудобно для пользователя, так как требует:

1. освоение двух различных систем программирования;

2. создание и поддержание дублирующих друг друга баз данных реального времени (одна в ПЛК, другая в ПК);

3. покупку двух (весьма дорогих) систем.

Объединение средств программирования контроллеров и операторских станций разом решает несколько проблем:

1. в 2 раза сокращается время освоения средств разработки;

2. в 2 раза сокращается стоимость инструментальных средств.

Традиционно в SCADA-системах, разработка проекта привязана к одной операторской станции. Поэтому при разработке сетевых комплексов сначала создаются базы данных реального времени для отдельных ПК, и лишь потом они объединяются в сеть. Однако, современные промышленные АСУ "живут" и развиваются десятки лет, имеют тенденцию к интеграции, как между собой, так и с АСУ финансово-хозяйственных служб. За это время меняется технология, добавляются и заменяются датчики, АРМ, вводятся новые функции и т.д. Вместе с этим, неизбежно, развивается и модифицируется программное обеспечение АСУ. Поддерживать и развивать системы, состоящие из многих обособленных ПК и контроллеров, каждый из которых ничего не "знает" о других и трудно и дорого.

Поэтому преимущества получают инструментальные системы, имеющие распределенную базу данных реального времени, включающую несколько ПК и контроллеров, которая рассматривается системой как один проект. Каждый узел (ПК или контроллер) в распределенной АСУТП, работающей под управлением TRACE MODE 5, имеет информацию об остальных узлах системы и в случае его модификации автоматически обновляет соответствующие базы на других узлах.

Автоматическое построение проекта

Объединение базы данных контроллеров и операторских станций вследствие интеграции SCADA и Softlogic’а позволяет автоматизировать процедуры создания и настройки баз параметров различных контроллеров и операторских станций, входящих в АСУ ТП. «Автопостроение» проекта уменьшает время разработки проекта, не только за счет устранения дублирующих друг-друга процедур, но и за счет их автоматизации. По некоторым оценкам, выигрыш в производительности труда здесь может достигать 10 раз.

Использование универсальных драйверов - OPC

OPC – OLE for process control – это международный стандарт сопряжения систем реального времени. Поддержка OPC в SCADA-системе означает, то что эта программа может взаимодействовать с любым ПЛК, снабженным OPC-сервером (большинство современных ПЛК имеют OPC-серверы).

OPC облегчает объединение разнотипных ПЛК и SCADA. Недостатком OPC является не очень высокая пропускная способность, что заметно в крупных проектах.

Использование стандартных языков программирования

Разработчики большинства зарубежных SCADA рассматривают операторские станции лишь как средства визуализации. Поэтому их программное обеспечение, обычно, не содержат ни специализированных библиотек алгоритмов, ни специальных языков технологического программирования. Обычно для программирования операторского интерфейса используются языки Visual Basic или Visual C.

Для программирования контроллеров применяются специальные визуальные языки стандарта МЭК 61131/3.

В TRACE MODE эти средства унифицированы – вся логика системы создается в визуальных редакторах стандарта МЭК 61131/3.

Унификация интерфейсов

Большинство современных SCADA поддерживают стандартные интерфейсы встраивания компонентов и межзадачного обмена – ActiveX, ODBC и т.д..

ТРЕЙС МОУД в этом плане не исключение. В ней наряду с богатым набором собственных средств визуализации технологической информации реализована возможность встраивания ActiveX компонентов третьих фирм.

ODBC общепризнанным стандартом взаимодействия приложений с базами данных. Поддержка этого механизма позволяет легко интегрировать системы управления, разработанные в ТРЕЙС МОУД с АСУП предприятий и таким образом выстроить полную пирамиду управления от датчиков и контроллеров до систем коммерческого управления.

Итак, если подытожить все выше сказанное – то современная Scada-система как минимум должна обладать следующими технологиями:

1. Объединение инструментальных средств и баз данных проекта для промышленных контроллеров и операторских станций (интеграция SCADA и Softlogic);

2. Разработка распределенной АСУ как единого проекта;

3. Использование технологий автоматизированного построения и настройки базы данных проекта (автопостроение);

4. Использование универсальных драйверов и интерфейсов приложений (OPC-серверов);

5. Использование стандартных языков программирования;

6. Унификация форматов и интерфейсов (ODBC, ActiveX, HTML);

7. Использование интернет-технологий;

8. Использование GSM-технологий;

9. Достаточно простая настройка резервируемых узлов;

10. Наличие специфических алгоритмов

 

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!ЕЩЕ ПРО БАЗЫ ДАННЫХ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Для АСУТП химико-технологических агрегатов можно выделить следующие подсистемы (рис. 7.3): ввода и первичной обработки информации; расчета комплексных показателей; представления информации; вычисления управляющих воздействий; реализации управляющих воздействий.

В качестве общего системного интерфейса, объединяющего эти подсистемы, используется база данных реального времени

(рис. 7.4). Она снабжена набором программных средств, обеспечивающих унифицированный доступ и изменение содержащейся в ней информации.

Все подсистемы, входящие в комплекс задач реального времени, имеют выход на базу данных для чтения и записи информации. Непосредственный обмен данными между подсистемами не допускается. В то же время каждая из подсистем имеет свой внутренний локальный интерфейс, в рамках которого может проводиться обмен информацией между задачами данной подсистемы. Кроме того, каждая из подсистем может в случае необходимости иметь свою локальную базу данных, используемую для реализации внутренних функций подсистемы.

Использование базы данных реального времени в качестве общесистемного интерфейса позволяет значительно упростить организацию взаимодействия между подсистемами. В комплекс задач реального времени могут быть включены новые функциональные подсистемы (например осуществляющие связь с АСУ более высокого уровня), а существующие заменены и исключены. Изменение состава функциональных подсистем не требует перепрограммирования подсистем, не подвергающихся изменению, т. е. возможно дальнейшее развитие специального программного обеспечения АСУТП.

Применение базы данных реального времени позволяет создавать как централизованные, так и децентрализованные системы. При этом изменению подвергаются только программы, входящие в систему управления базой данных, а программы функциональных подсистем не меняются.

Понятие комплекса задач означает наличие взаимосвязи между задачами по данным и управлению. Связь по данным

состоит в том, что информация, вырабатываемая одной задачей, может использоваться одной или многими другими задачами. Поскольку все они имеют выход на базу данных реального времени, то связь по данным осуществляется путем записи в нее информации (или считывания информации из нее).

Связь между задачами по управлению выражается в том,, что одна задача может запускать другую, снимать ее с выполнения, приостанавливать или возобновлять ее выполнение. Для этой цели в комплексе задач реального времени используются данные типа «монитор». Данные этого типа в количестве, соответствующем числу взаимодействующих задач комплекса, содержатся в базе данных.

Интенсивный обмен информацией с технологическим объектом управления возникает ввиду необходимости обеспечить режим работы в реальном масштабе времени и, следовательно, малое время реакции системы на изменение состояния объекта.. За это время (обычно не превышающее десятых долей секунды) необходимо получить данные с объекта и обработать их,, а затем выдать на объект управляющие воздействия и (или) сообщить о происшедшем изменении оперативному персоналу.

Элементом базы данных является технологическая переменная (давление, температура и т. д.), принимающая различные значения в процессе функционирования объекта и отображающая состояние технологического параметра. Любая технологическая переменная характеризуется мгновенным значением,, единицами измерения и достоверностью. Для представления ее в базе данных используют паспорт технологической переменной.

Паспортом технологической переменной (или просто паспортом) называют структуру данных, обладающую именем и содержащую информацию, характеризующую технологическую переменную и методику' ее получения. Имена паспортов должны быть различны для однозначной их идентификации. Для хранения значений (имеющих смысл для любой технологической переменной) в паспорте выделяется постоянный элемент, называемый заголовком паспорта. Для большинства технологических переменных используется изменяемый набор значений, определяемых методикой их обработки (например,границы допустимых изменений технологической переменной, ее среднее значение, дисперсия и т. п.). Для хранения данных изменяемого набора в паспорте предусмотрена последовательность элементов, называемых субблоками. Кроме самих значений переменных субблоки содержат информацию о способе получения этих значений, определяя тем самым программу обработки данной технологической переменной.

К базе данных, используемой для хранения информации (рис. 7.5), предъявляют следующие основные требования: малое время доступа к данным; удобство организации доступа из программ; надежность хранения данных [30].

Необходимость малого времени доступа к данным вытекает из требования работы системы в реальном масштабе времени.' Количество и состав контролируемых технологических переменных процесса можно считать постоянным. Если необходимо изменить число контролируемых технологических переменных, используют систему генерации.

Значительное время тратится на передачу данных с внешних запоминающих устройств в оперативную память для обработки и на обратную пересылку их после обработки. В связи с этим часто используемая информация из базы данных реального времени обычно хранится в оперативной памяти, что во много раз сокращает продолжительность доступа к данным.

Значительные потери времени обусловлены поиском данных, содержащихся в базе данных реального времени. В то же время большинство программ комплекса либо постоянно обращаются к одним и тем же данным, либо изменяют состав используемых данных достаточно редко. Для решения этой проблемы применяют специальную организацию доступа к информации.

Рассмотрим использование базы данных для управления обработкой технологических переменных.

Каждая из подсистем, использующих базу данных реального времени как активный компонент, определяющий обработку технологических переменных, строится по одинаковой схеме (рис. 7.5). Заявки на обработку поступают к ведущей программе, называемой интерпретатором заявок. Эти заявки бывают двух типов: детерминированные и стохастические. Детерминированные заявки поступают регулярно по времени и имеют постоянный состав обрабатываемых технологических переменных. Для них в базу данных включаются списки обработки, определяемые при генерации. При вызове интерпретатора заявок для выполнения детерминированной заявки он получает идентификатор такого списка обработки. Стохастические заявки характеризуются нерегулярностью поступления и непредсказуемым составом обрабатываемых технологических переменных. Списки обработки при стохастических заявках формируются программой, вызвавшей интерпретатор заявок.

В соответствии со списком обработки интерпретатор заявок выполняет вызов диспетчера обработки, передавая ему идентификатор требуемого паспорта. Диспетчер обработки, в свою очередь, в соответствии со списком модулей обработки, содержащимся в последовательности субблоков, выполняет их вызов. Модули обработки выполняют элементарные операции, специфичные для каждой из подсистем (первичной обработки информации, расчета комплексных показателей, выдачи управляющих воздействий).

ВОПРОС №11

Взрывоопасная зона – помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в которой имеются или могут образовываться взрывоопасные смеси

Взрывоопасными зоны будут являться в помещении, если объем и больше 5% объема помещения; помещения в пределах 5 метров от аппарата, из которого возможно выделение горючих паров, газа (если объем зоны меньше 5 %)

Взрывоопасные зоны:

ВI: помещения, в которых выделяются в таком количестве и с такими свойствами, которые могут образовывать взрывоопасные смеси при нормальном режиме работы

ВIа: помещения, в которых при нормальном режиме эксплуатации, смеси горючих газов или паров не образуются, а возможны только в случае аварии

ВIб: то же самое, но: газы обладают высоким нижним концентрационным пределом воспламенения; имеют резкий запах; помещения, связанные с обращением водорода; лабораторные помещения, где эти вещества используются в небольших количествах

ВIг: пространства наружных установок, наземных, подземных помещениях у открытых прудов отстойников с пленкой, у проемов за наружными ограждениями, конструкциями, граничащими с зонами ВI, ВIа, ВII и др.

ВII: помещения, в которых выделяются (с переходом во взвешенное состояние) горючие пыли, волокна, достаточные для создания взрывоопасных смесей при нормальной эксплуатации

ВIIа: то же самое, только при аварийных режимах

Невзрывоопасная зона – это зона в помещениях или наружных установках, находящиеся на расстоянии 5 м от аппарата, в котором могут возникнуть взрывоопасные смеси, при этом процесс идет с применением открытого огня

Пожароопасная зона - это пространство внутри и вне помещений, в пределах которых обращаются горючие вещества в нормальном режиме работы или в аварийных ситуациях

П I: Зона расположения в помещениях, в которых выделяются горючие жидкости с температурой вспышки 61°С

П II: Выделяются горючая пыль или волокна с нижним концентрационным пределом воспламенения 61 г/м³ и более

П IIа: Зоны в помещениях, в которых обращаются твердые или волокнистые горючие вещества

П III: Зоны, расположенные вне помещений, указанных в пунктах П I, П II и П IIа

Непожароопасная зона – горючие вещества сжигаются в качестве топлива, процесс ведется с применение открытого огня