Программное
обеспечение АСУ ТП (Лекция)
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Назначение и функции SCADA
2. Функциональные возможности
SCADA пакета VNS-2000
3. Состав и функциональные
возможности SCADA TRACE MODE 5.Х
4. Структура и основные
функции пакетов Trace Mode 6 и T – Factory 6
Программное обеспечение
состоит из технического, информационного и организационное.
ПО – совокупность программ и
программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.
Все программы объединяются в
систему, которая называется системой программного обеспечения (СПО). Важнейшими
элементами СПО является ОС, пакет прикладных программ и программы технического
обслуживания (конфигуратор).
Пакеты прикладных программ
обеспечивают решение задач контроля, управления, отображения и архивирования информации,
подготовки отчетных документов.
В АСУ ТП используется системы
реального времени: OS-9, RTOS32 – ОС контроллера, Q Nx – ОС
операторской станции.
Для программирования
контроллеров могут применяются следующие программы:
1) CodeSys;
2) Isagraf;
3)
Step7, Step5;
4)
SoftCONTROL;
5)
MULTIPROG;
6)
OpenPCS;
7)
Icon – L.
8) Данные пакеты соответствуют международному стандарту
МЭК 1131 – 3 (IEC 1131 – 3).
Определены следующие языки
программирования:
1)
FBD – Function Block
Diagram.
2)
ST – Structured
Text.
3)
LD - Ladder
Diagram.
4)
IL - Instruction List.
5)
SFC - Sequential
Function Chart.
6) Программы операторских станций создаются на базе Scada – пакетов.
1. Назначение и функции SCADA
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition
- диспетчерское управление и сбор данных) - это процесс сбора информации
реального времени с удаленных объектов для обработки, анализа и возможного
управление этими объектами.
В данных
системах реализованы принципы такие, как работа в режиме реального времени,
высокая частота обновления данных, сетевая архитектура, принципы открытых
систем и модульного исполнения, наличие запасного оборудования, работающего в
«горячем резерве» и др.
Все SCADA-системы включают три основных структурных компонента.
Remote Terminal Unit (RTU) – удал. терминал, осуществляющий обработку задачи
(управление) в режиме реального времени. КОНТРОЛЛЕРЫ
Master Terminal Unit (MTU) - диспетчерский пункт управления (главный терминал);
осуществляет обработку данных и управление высокого уровня. Одна из основных
функций - обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой.
Communication System (CS) - коммуникационная система (каналы связи), необходима
для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный
интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU.
Требования,
предъявляемые к Scada - системам:
1. надежность системы;
2. безопасность управления, что предполагает, что никакой единичный
отказ оборудования не должен вызвать выдачу ложного выходного воздействия
(команды) на ОУ, никакая единичная ошибка оператора не должна вызвать выдачу
ложного выходного воздействия (команды) на ОУ, все операции по управлению
должны быть интуитивно- понятными и удобными для оператора (диспетчера);
3. открытость, как с точки зрения подключения различного контроллерного
оборудования, так и коммуникации с другими программами;
4. точность обработки и представления данных, создание богатых
возможностей для реализации графического интерфейса;
5. простота расширения системы;
6. использование новых технологий.
SCADA-системы обеспечивают выполнение
следующих функций:
1. Сбор, хранение и первичная обработка инфо, поступающей
от устройств нижнего уровня (если первичная не проводится в устройствах нижнего
уровня, от которого поступает инфо (интеллектуальные датчики))
2. Отображение информации в различных формах (в виде
мнемосхем, в которых используется статическая часть и динамическая часть, в
виде графиков, трендов, в цифровом виде и в виде таблиц)
3. Архивирование инфо с возможностью ей просмотра и
последующей обработки
4. Подготовка отчетных документов (рапортов, отчетов) с
возможностью включения в отчетные документы значения технолог. Параметров и
результатов вычислений.
5. Оперативное управление (обеспечивается возможность
вкл, выкл оборудования, изменение уставок, параметров регулятора и т.д.),
осуществляется через контроллеры.
6. Оповещение персонала об обнаруженных аварийных
событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и
функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП
В России сегодня наиболее
популярны следующие зарубежные SCADA-пакеты:
* In Touch
(Wonderware, США)
* iFIX (Intellution, США)
* SIMATIC WinCC (Siemens, Германия)
* Citect (Ci technologies, Австралия)
* RTAP/plus (HP, Канада)
* Wizcon (PC Soft International, Израиль-США)
* Sitex и Phocus (Jade
SoftWare, Великобритания)
* Real Flex (BJ Software Systems, США)
* Factory Link (US Data Corp., США)
* View Star 750 (AEG, Германия)
* PlantScape (SCAN 3000) (Honeywell, США)
2. Функциональные возможности SCADA
пакета VNS-2000
VNS – полнофункциональный пакет
программ для создания распределённых систем управления и диспетчеризации в
различных отраслях промышленности.
Основные функции:
1)
Отображение
информации с помощью мнемосхем (мнемосхема – графическая конструкция, имеющая
статическую и динамическую части). Мнемосхемы могут компоноваться следующими
элементами:
a)
Линии.
b)
Поверхности
(прямоугольник/многоугольник).
c)
Символ элемента.
d)
Тренд –
прямоугольник, в котором в режиме оперативного управления отображаются текущие
значения технологических параметров в заданный диапазон времени.
e)
Дата и время.
Для всех элементов, кроме
тренда, может быть задан прозрачный или непрозрачный способ отображения.
Максимальное число элементов на мнемосхеме 1200.
Для отображения на мнемосхеме
динамики ТП с элементами мнемосхемы могут связаны следующие функции
динамизации: параллельный сдвиг элементов, их вращение, изменение цвета,
размера прямоугольника, длин прямой, индикации в цифровом виде,
исчезновение/появление элемента и пр.
Каждая функция динамизации
имеет параметр – переменную динамизации, которая связана со значением
технологического параметра. В зависимости от параметра переменная динамизации
может быть аналоговой, дискретной или множественной. Максимальное число
переменных динамизации 4 тыс.
2)
Проведение
расчётов. Для проведения расчётов используются специальные расчётные
переменныё. Их значения являются результатом выполнения одной из библиотечных
алгоритмов. Библиотечные алгоритмы включают арифметику, логику, математические
функции. Существует возможность добавлять свои алгоритмы.
3)
Аварийное
сообщение. VNS позволяет выводить на экран
аварийное сообщение и регистрировать его на внешнем носители. Аварийное
сообщение состоит из строки: время аварии и текст сообщения
Если возникают условия
формирования нескольких сообщений, то они помещаются в буфер аварийных
сообщений. На экран выводится символ о наличии информации в буфере. После
просмотра буфера сообщения считаются квитированными. При регистрации аварийных
сообщений в момент их возникновения фиксируется текст, дата и время трёх
событий: возникновение сообщения, его квитирование, исчезновение условий его
появления
4)
Технологическое
сообщение формируется аналогично аварийному и выделяется др.цветом. Данный вид
сообщений обычно не регистрируется на внешнем носителе (не архивируется).
Технологические и аварийные сообщения могут быть звуковыми.
5)
Формирование
рапорта. Рапорт - отчётный текстовый документ, в заданной пользователем форме
содержит текст и текущее значение переменных. Они могут быть сохранены на диске
и выводиться на печать либо в заданное время, либо по событию.
6)
Фоновая
программа. Пакет VNS позволяет в режиме
оперативного управления циклически выполнять программу пользователя, написанную
на Pascal.
7)
Сбор информации
об истории ТП. Одновременно может собираться информация для формирования
четырех типов исторических трендов: суточного, недельного, месячного, годового
(в зависимости от периода опроса).
Пакет состоит из
инструментальной (конфигуратор и графический редактор) и исполнительной систем.
В конфигураторе настраиваются каналы связи и подключаемые к ним контроллеры,
задаются переменные и способы их отображения. Пакет поддерживает работу через
различные каналы в зависимости от типа исполнения контроллера (RS232/Ethernet/8ми
канальный мультиплексорный последовательный порт). VNS содержит более 20 драйверов связи с различными
объектами, есть возможность создания собственного драйвера.
Переменные описываются
именем, указанием источника, типом опроса и параметрами обработки. Аналоговым
переменным задаются коэффициенты масштабирования и точность.
3. Состав и функциональные возможности
SCADA TRACE MODE 5.Х
Trace Mode – российский Scada - пакет от компании AdAstra Ltd. Trace Mode –
графическая инструментальная система для проектирования АСУ ТП верхнего уровня.
Позволяет разрабатывать и
отлаживать технические программы, не прибегая к использованию языков
программирования. Поддерживает как отечественные, так и зарубежные контроллеры.
Все программы, входящие в Trace Mode
делятся на 2 группы: инструментальная система разработки АСУ и исполнительные
модули, работают в режиме реального времени. В инструментальную систему входят
3 редактора: редактор базы каналов, редактор представления данных и шаблонов.
В инструментальной системе разрабатываются базы данных реального времени,
программные обработки данных и управления, графические экраны для визуализации
состоянии ТП и управления им, а также шаблоны для генерации шаблонов о работе
производства.
Существуют след. градации
инструмент. систем по количеству точек ввода-вывода в одном узле проекта: 128,
1024, 32000, 64000.
Редактор базы каналов – здесь создается математическая основа системы, а
также настраиваются информационные потоки между ними. Здесь же описываются вх и
вых сигналы, задаются периоды опроса и формирования сигналов. Настраиваются
законы первичной обработки и управления, задаются тех. границы, настраивается
архивирование тех. параметров и границы сетевого обмена. Результатом работы в
этом редакторе является математическая и информационная структура проекта АСУ ТП.
Редактор представления данных – здесь разрабатывают графическую часть проекта СУ.
При этом создается статический рисунок технологического объекта, а затем поверх
него размещаются динамические формы отображения и управления. Среди них такие
как: гистограммы, графики, фазовое пространство, текстовые сообщения, области
ввода значений, цветовая индикация, кнопки и пр. Все формы отображения инфо,
управления и анимационные эффекты, связываются с информационной структурой,
разработанной в редакторе базы каналов. Отображение информации о ТП может
достигать 625 экранов (картинок).
Редактор шаблонов – используется для разработки шаблонов отчетов о ходе ТП.
Исполнительные модули
(RunTime) – программы, под управлением которых запускается АСУ, созданная в
инструментальной системе. Используется редактор испол. Модулей, который
называется мониторами реального времени (МРВ). МРВ предназначен для
супервизорного контроля и управления ТП. Под управлением МРВ выполняются след.
Задачи: запрос данных о состоянии ТП от контроллеров, передача на нижний
уровень команд управления, сохранение данных в архивах, передача данных по семи
на след. уровень АСУ, представление оператору графической инфо го состоянии ТП,
обмен данными с другими приложениями Windows
через ОРС – сервер.
Мониторы отличаются
поддержкой различных каналов связи (модем и т.д.), поддержкой функции горячего
резервирования, наличием адаптивного управления.
Разработано несколько версий:
4.10 работает под DOS; 4.20 под DOS/Windows; 5.0/6.0
под Windows-имеют встроенный языки программирования. В последних
версиях заложены алгоритмы регулирования, в том числе и алгоритмы нечёткого и
адаптивного регулирования.
Ввод информации от
контроллера осуществляется по интерфейсам RS 232/RS485/Ethernet.
4. Структура и основные функции пакетов Trace Mode 6 и T – Factory 6
Trace Mode 6 содержит набор средств для программирования
промышленных контроллеров Soft Logic, создание систем телемеханики и операторского
интерфейса, относится к MES-системам.
T – Factory 6 решает задачи управления производственным бизнесом:
Контроль исполнения
производственного задания, учет производственных затрат сырья, энергии, людских
ресурсов, расчет себестоимости выпускаемой продукции, контроль отклонения
фактических значений технико–экономических показателей от нормативов и так
далее.
Все редакторы вызываются из
единой интегрированной среды разработки, что позволяет любые изменения,
сделанные в одной из компонентов проекта сделать доступными для всех остальных
ею частей.
Trace Mode 6 содержит библиотеку с более 600 готовыми
техническими объектами, включающими не только динамизированную графику, но и
алгоритмы управления.