Компоненты систем контроля и управления и их назначение

Компоненты систем контроля и управления и их назначение. Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления СКУ для боль-шого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1. Рис.1. Обобщенная схема системы контроля и управления. Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами.

Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой. Нижний уровень - уровень объекта контроллерный - 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 o сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса o управление электроприводами и другими исполнительными механизмами o 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, так и зарубежных.

На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных. 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.

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 про-грамм 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 см. рис В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже o сбор данных с локальных контроллеров o обработка данных, включая масштабирование o поддержание единого времени в системе o синхронизация работы подсистем o организация архивов по выбранным параметрам o обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем o работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем o 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 o автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования o средства исполнения прикладных программ o сбор первичной информации от устройств нижнего уровня o обработка первичной информации o регистрация алармов и исторических данных o хранение информации с возможностью ее пост-обработки как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных o визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п. o 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.

Более подробная информация о коммуникационном ПО приведена в главе 2. 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. Более подробная информация по базам данных реального времени приведена в главе 6. Бурное развитие Интернет не могло не привлечь внимание производителей программного продукта SCADA. Возможно ли применение Интернет - технологий в системах управления технологическими процессами? Если да, то какие решения предлагаются в настоящее время компаниями - разработчиками? Обсуждению этих вопросов посвящена глава 7.