 |
Выбор исполнительных устройств
|
|
|
|
В данном пункте описываются предложенные исполнительные устройства, перечисляются их функции и основные технические характеристики.
Исполнительное устройство (ИУ) - силовое устройство, назначение которого состоит в изменении регулирующего воздействия на объект управления в соответствии с сигналом (командной информацией), подаваемым на его вход от командного устройства (регулятора, ПЛК, ЭВМ).
Исполнительные устройства состоят из двух основных функциональных блоков: исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО), которые конструктивно могут быть объединены в едином изделии или собираются из индивидуально выпускаемых блоков. В некоторых случаях ИУ может состоять из одного блока, выполняющего функции исполнительного механизма.
Под исполнительным механизмом в общем случае подразумевают блок ИУ, преобразующий входной управляющий сигнал от регулирующего устройства в сигнал, который через соответствующую связь осуществляет воздействие на регулирующий орган или непосредствен но на объект регулирования.
Регулирующим органом называют блок ИУ, с помощью которого производится регулирующее воздействие на объект регулирования.
Одной из основных характеристик ИУ является величина перестановочного усилия (момента), передаваемого выходным органом исполнительного механизма на регулирующий орган. Эта величина обычно указывается в паспорте и является основной при энергетическом расчете и выборе ИУ.
По виду энергии, создающей перестановочное усилие, ИМ подразделяются на:
- пневматические,
- гидравлические
- электрические.
Существуют ИМ, в которых используются одновременно два вида энергии: электропневматические, электрогидравлические и пневмогидравлические. Наиболее распространенными из них являются электрогидравлические ИМ. Вид энергии управляющего сигнала может отличаться от вида энергии, создающей перестановочное усилие.
|
|
|
В пневматических ИМ перестановочное усилие создается за счет действия давления сжатого воздуха на мембрану, поршень или сильфон. В соответствии с этим пневматические подразделяются на мембранные, поршневые и сильфонные. Сильфонные исполнительные механизмы применяются весьма редко и лишь для создания небольших перестановочных усилий.
Давление сжатого воздуха в пневматических ИУ обычно не превышает 103 кПа.
В гидравлических ИМ перестановочное усилие создается за счет действия давления жидкости на мембрану, поршень или лопасть. В соответствии с этим различают мембранные, поршневые и лопастные гидравлические ИМ. Давление жидкости в них обычно находится в пределах (2,5-20) 103 кПа. Наиболее распространенные гидравлические исполнительные механизмы - поршневые прямоходные, однако при небольших давлениях жидкости и небольшой длине хода могут применяться мембранные гидравлические исполнительные механизмы. Обычно поршневые гидравлические исполнительные механизмы применяются при давлении жидкости 25-200 кгс/см2, поэтому они могут развивать большие перестановочные усилия, сохраняя при этом относительно небольшие габариты. Как правило, эти механизмы не имеют возвратных пружин, т. е. перемещение поршня в обоих направлениях осуществляется силой давления жидкости.
Существуют также лопастные гидравлические исполнительные механизмы, в которых выходное звено совершает поворот вокруг своей оси на угол до 250-270°, однако применяются они пока весьма редко ввиду сложности изготовления и ремонта.
Отдельный подкласс гидравлических ИУ составляют ИУ с гидромуфтами.
Пневматические и гидравлические мембранные и поршневые ИМ подразделяются на пружинные и беспружинные. В пружинных механизмах давление сжатого воздуха подводится к одной рабочей полости; перестановочное усилие в одном направлении создается силой давления сжатого воздуха, а в обратном направлении — силой упругости сжатой пружины. В этих механизмах значительная часть усилия, создаваемого мембраной, тратится на сжатие пружины. В беспружинных исполнительных механизмах перестановочное усилие в противоположных направлениях создается действием давления с обеих сторон мембраны или поршня; давление с одной стороны возрастает, а с другой — уменьшается, или же наоборот, так что сумма давлений равна всегда давлению питания.
|
|
|
В пружинных ИМ перестановочное усилие в одном направлении создается давлением в рабочей полости ИМ, а в обратном направлении - силой упругости сжатой пружины. В беспружинных ИМ перестановочное усилие в обоих направлениях создается перепадом давления на рабочем органе механизма.
Электрические ИМ по принципу действия подразделяются на электродвигательные и электромагнитные; по характеру движения выходного элемента - на прямоходные с поступательным движением выходного элемента, поворотные с вращательным движением до 360° (однооборотные) и с вращательным движением на угол более 360° (многооборотные).
Рисунок 5.8 - Классификация исполнительных механизмов
Различные РО по виду воздействия на объект подразделяются на два основных типа: дросселирующие и дозирующие. Ниже приводится классификация исполнительных органов.
Таблица 5.1 - Классификация регулирующих органов
| Дросселирующие | Дозирующие |
| 1Для стандартных ИУ | 1 Механические |
| Заслоночные Односедельные Трехходовые Двухседельные Диафрагмовые Шланговые | Плужковые сбрасыватели Дозаторы Насосы Питатели Компрессоры |
| 2Для специальных ИУ | 2 Электрические |
| Задвижные Крановые Клапаны с поворотными створками Шиберные Направляющие аппараты Специальные | Реостатные Автотрансформаторы Специальные |
Дросселирующие регулирующие органы изменяют гидравлическое сопротивление в системе, воздействующее на расход вещества путем изменения своего проходного сечения. В дозирующих регулирующих органах осуществляется заданное дозирование поступающего вещества или энергии или изменение расхода вещества путем изменения производительности агрегатов. В настоящее время широкое распространение в АСУ ТП получили дросселирующие РО, хотя применение дозирующих РО экономически более оправдано.
|
|
|
Выбор контроллера
В данном пункте требуется описать предложенный программируемый логический контроллер (ПЛК), перечислить его функции и основные технические характеристики.
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) представляют собой микропроцессорные устройства, предназначенные для выполнения алгоритмов управления. Принцип работы ПЛК заключается в сборе и обработке данных по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства. В отличие от компьютеров общего назначения, ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без серьёзного обслуживания, а также для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды. ПЛК являются устройствами реального времени.
ПЛК(PLC) были разработаны для замены релейно-контактных схем управления, собранных на дискретных компонентах: реле, таймерах, счетчиках, элементах жесткой логики. Принципиальное отличие ПЛК от релейных схем заключается в том, что в нем все алгоритмы управления реализованы программно. При этом надежность работы схемы не зависит от ее сложности. Использование программируемых логических контроллеров позволяет заменить одним устройством любое необходимое количество отдельных элементов релейной автоматики, что увеличивает надежность системы, минимизирует затраты на ее тиражирование, ввод в эксплуатацию и обслуживание. ПЛК может обрабатывать дискретные и аналоговые сигналы, управлять клапанами, сервоприводами, преобразователями частоты и другими устройствами.
ПЛК, как правило, не имеют развитых средств интерфейса, типа клавиатуры и дисплея, устанавливаются в шкафах, их программирование, диагностика и обслуживание производится подключаемыми для этой цели программаторами — специальными устройствами (устаревшая технология) или устройствами на базе PC или ноутбука, со специальным программным обеспечением, а возможно и со специальными интерфейсными платами. В системах управления технологическими процессами ПЛК взаимодействуют с системами человеко-машинного интерфейса: операторскими панелями или рабочими местами операторов на базе PC. Датчики и исполнительные устройства подключаются к ПЛК или централизованно: в стойку ПЛК устанавливаются модули ввода-вывода, подключенные к датчикам и исполнительным устройствам отдельными проводами, или по методу распределённой периферии, когда удалённые от ПЛК датчики и
|
|
|
В зависимости от мощности ПЛК делятся на классы: нано-, микро-, малые, средние и большие. Под обобщённым термином «мощность» понимается разрядность и быстродействие центрального процессора, объём разных видов памяти, число портов и сетевых интерфейсов. Очень часто основным показателем, косвенно характеризующим мощность контроллера и, одновременно, являющимся важнейшей его характеристикой, является число входов и выходов (как аналоговых, так и дискретных), которые могут быть подсоединены к контроллеру.
Классификация ПЛК по мощности:
- наноконтроллеры (часто с встроенными функциями), имеющие до 15 входов/выходов;
- малые контроллеры, рассчитанные на 15-100 входов/выходов;
средние контроллеры, рассчитанные примерно на 100-300 входов/выходов;
- большие контроллеры, рассчитанные примерно на 300-2000 входов/выходов;
- сверхбольшие контроллеры, имеющие примерно от 2000 и более входов/выходов.
Очень важно отметить, что с ростом мощности контроллера растёт его цена. Причем при переходе разница по цене между различными классами контроллеров очень значительна. Одна из задач при разработке системы управления – это чётко зафиксировать число входных и выходных сигналов объекта управления, чтобы избежать лишних затрат при выборе контроллера.
Область применения – один из наиболее важных признаков классификации. Область применения контроллера накладывает целый ряд требований к контроллерам и очень сильно сужает круг поиска при разработке систем управления.
1 Специализированный контроллер со встроенными функциями. Обычно им является минимальный по мощности контроллер, программа действия которого заранее прошита в его памяти, а изменению при эксплуатации подлежат только параметры программы. Число и набор модулей ввода/вывода определяется реализуемыми в нем функциями. Часто такие контроллеры реализуют различные варианты функций регулирования. Основные области применения: локальное управление какой-либо малой технологической установкой или механизмом. Так, например, управление нагревом муфельной печи имеет смысл осуществить при помощи отдельного температурного контроллера. Во-первых, контроллер можно будет расположить возле самой печи, что избавит от необходимости далеко вести провода от датчиков, а во-вторых, температурные контроллеры, как правило, имеют органы индикации, которые позволят видеть текущее значение температуры.
|
|
|
2 Контроллер для реализации логических зависимостей (коммандоаппарат). Главные сферы применения такого контроллера: станкостроение, машиностроение, замена релейно-контактных шкафов во всех отраслях промышленности. Он характеризуется прошитой в его памяти развитой библиотекой логических функций и функций блокировки типовых исполнительных механизмов. Для его программирования используются специализированные языки типа релейно-контактных схем. Набор модулей ввода/вывода у такого контроллера рассчитан, в основном, на разнообразные дискретные каналы. Наиболее простыми представителями данного класса контроллеров являются интеллектуальные реле.
3 Контроллер, реализующий любые вычислительные и логические функции. Наиболее распространённый универсальный контроллер, не имеющий ограничений по области применения. Центральный процессор контроллера имеет достаточную мощность, разрядность, память, чтобы выполнять как логические, так и математические функции. Иногда, для усиления его вычислительной мощности, он снабжается ещё и математическим сопроцессором (во многих современных процессорах математический сопроцессор интегрирован в сам кристалл). Инструментальные средства для программирования таких контроллеров, как правило, поддерживают несколько языков программирования, таких как язык релейно-контактных схем, функционально-блоковых диаграмм, язык С, Basic, Pascal и тому подобные. Как правило, также предоставляется большая библиотека уже реализованных логических, математических и коммуникационных функций. В состав модулей ввода/вывода входят модули на всевозможные виды и характеристики каналов (аналоговых, дискретных, импульсных и т. д.).
4 Контроллер противоаварийной защиты. Он должен отличаться от контроллеров других классов: особенно высокой надежностью, достигаемой различными вариантами диагностики и резервирования (например, диагностикой работы отдельных компонентов контроллера в режиме реального времени, наличием основного и резервного контроллеров с одинаковым аппаратным и программным обеспечениями и с модулем синхронизации работы контроллеров, резервированием блоков питания и коммуникационных шин);
5 Высокой готовностью, т. е. высокой вероятностью того, что объект находится в рабочем режиме (например, не только идентификацией, но и компенсацией неисправных элементов; не просто резервированием, но и восстановлением ошибок программы без прерывания работы контроллеров);
6 Отказоустойчивостью, когда при любом отказе автоматизируемый процесс переводится в безопасный режим функционирования.
Контроллер цепи противоаварийной защиты должен иметь сертификат, подтверждающий безопасность его работы в цепях противоаварийной защиты.
7 Контроллер телемеханических систем автоматизации. Данный класс универсальных контроллеров удобен для создания систем диспетчерского контроля и управления распределёнными на местности объектами. В контроллерах данного класса повышенное внимание уделяется программным и техническим компонентам передачи информации на большие расстояния беспроводными линиями связи. В качестве таких линий часто используются УКВ-радиоканалы с обычными или транковыми радиостанциями. При этом возможна передача информации от каждого контроллера в диспетчерский центр, а также эстафетная передача информации по цепи от одного контроллера к другому до достижения диспетчерского центра. В настоящее время, в связи с большим скачком в развитии сотовой связи, всё большее распространение получает передача информации через сети GSM. По сравнению с транковыми сетями сети GSM имеют ряд достоинств и недостатков, обсуждение которых выходит за рамки данной статьи. Тем не менее отметим, что всё большее количество производителей контроллеров для телемеханических систем автоматизации предлагают коммуникационные модули со встроенными GSM-модемами.
По структуре контроллеры подразделяются на два класса: контроллеры, имеющие фирменную закрытую структуру, и контроллеры открытой структуры, основанной на одном из магистрально-модульных стандартов.
При закрытой фирменной структуре изменения (модификации) контроллера возможны, обычно, только компонентами производителя. Сами изменения достаточно ограничены и заранее оговорены производителем.
При открытой магистрально-модульной структуре, имеющей стандартный интерфейс для связи центрального процессора с другими модулями контроллера, ситуация кардинально меняется:
- открытость и широкая доступность стандарта на шину, соединяющую модули разного назначения, даёт возможность выпускать в данном стандарте любые модули разным производителям, а разработчикам контроллеров даёт возможность компоновать свои средства из модулей разных фирм;
- возможность любой модификации и перекомпоновки средств путем замены в них отдельных модулей, а не замены самих средств, удешевляет эксплуатацию средств;
- сборка контроллеров из готовых модулей позволяет точнее учитывать конкретные технические требования и не иметь в них лишних блоков и элементов, не нужных для данного конкретного применения;
- широкая кооперация разных фирм, поддерживающих данный стандарт на шину и работающих в этом стандарте, позволяет пользователям модулей не быть привязанными к конкретному поставщику и иметь широкий выбор необходимой ему продукции.
В качестве примера распространённого стандартного интерфейса для обмена информацией внутри контроллера можно привести интерфейс VME. Эта шина была разработана фирмой Motorola и впоследствии была стандартизирована IEC как ANSI/IEEE 1014-1987 (отечественный аналог – ГОСТ Р МЭК 821-2000).
По конструктивному исполнению контроллеры можно разделить на несколько групп:
1) Встраиваемые (PC-base);
2) Размещаемые в общий конструктив (моноблочные);
3) Модульного типа.
Встраиваемые контроллеры. Как правило не имеют корпуса, часто конструкция просто крепится на раме. Требований к защитным оболочкам таких контроллеров не предъявляются, поскольку контроллеры встраиваются в общий корпус оборудования и являются неотъемлемой частью этого оборудования.
PC-base контроллеры можно охарактеризовать следующими особенностями:
- они имеют классическую открытую архитектуру IBM PC;
- в них используется элементная база, та же, что и у обычных PC;
- они работают под управлением тех же операционных систем, которые широко используются в персональных компьютерах, например Windows, Unix, Linux, QNX;
- программируются они теми же языками, которые используются для разработки ПО для PC;
- на них, как правило, возможна работа программного обеспечения, разработанного для персональных компьютеров, при наличии требуемых для ПО аппаратных ресурсов.
РС-совместимые контроллеры целесообразнее применять на верхних уровнях автоматизации, где требования к реальному времени и связи по полевым шинам отсутствуют, зато становятся строже требования по информационной совместимости контроллеров с корпоративными сетями.
Контроллеры, размещаемые в общий конструктив. Такие контроллеры характеризуются тем, что все модули – процессорный, коммуникационные, модули ввода-вывода – размещаются в одном конструктиве. В таких контроллерах, как правило, предусматривается некая «материнская» плата с разъёмами, в которые вставляются все модули контроллера. Конструктивы таких контроллеров бывают как оригинальными, разрабатываемыми производителями, так и стандартизированными.
Контроллеры модульного типа. Контроллеры модульного типа не используют общего конструктива. Каждый модуль таких контроллеров, будь то процессорный модуль или модуль ввода-вывода, имеет собственный корпус. Так как защитную оболочку для каждого модуля сделать проще, чем для всего контроллера, то именно этот тип контроллеров чаще всего выпускают для жёстких условий эксплуатации в исполнениях IP 67 и выше.
Контроллеры модульного типа очень часто выпускают в корпусе для монтажа на рейку DIN NS 35/7,5. Можно выделить две разновидности контроллеров: с внутренней межмодульной шиной и с внешней шиной.
Модули контроллеров с внутренней межмодульной шиной на боковых поверхностях имеют контакты для подключения соседних модулей. А модули контроллеров с внешней шиной, как правило, используют для связи между модулями какую-нибудь скоростную полевую шину, например CAN.
При выборе ПЛК предпочтительно следовать следующему алгоритму.
Алгоритм выбора ПЛК
1 Характер применения ПЛК
2 Требуемая скорость передачи данных
3 Наличие автономного счетчика времени
4 Условия регистрации и хранения данных
5 Возможность самодиагностики
6 Требования к панели оператора
7 Функциональное назначение (ПИД - регулирование, управление системами тепло- и водоснабжения.)
8 Количество входов/выходов ПЛК
9 Язык программирования ПЛК
10 Интерфейс ПЛК
11 Режим и условия эксплуатации ПЛК
12 Каналы связи
Ниже приведены критерии оценки ПЛК.
Таблица 5.2 -Критерии оценки ПЛК
| Критерий оценки | |
| Технические характеристики | Количество каналов ввода/вывода |
| Быстродействие | |
| Уровни напряжения вводов/выходов | |
| Напряжении изоляции | |
| Эксплуатационные характеристики | Диапазон рабочих температур |
| Относительная влажность воздуха | |
| Потребительские свойства | Производительность 1 Время выполнения операции 2 Функциональность |
| Надежность 1 Наработка на отказ (MTTF) 2 Среднее время восстановления (MTTR) | |
| Затраты 1 Стоимость приобретения - Стоимость оборудования - Стоимость монтажа 2 Стоимость эксплуатации - Потребляемая мощность - Гарантийный срок 3 Массогабаритные характеристики - Масса - Габариты |
Выбор АРМ оператора
В данном пункте требуется описать предложенную АРМ, перечислить ее функции и основные технические характеристики.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) — программно-технический комплекс, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида.
АРМ объединяет программно-аппаратные средства, обеспечивающие взаимодействие человека с компьютером, предоставляет возможность ввода информации (через клавиатуру, компьютерную мышь, сканер и пр.) и её вывод на экран монитора, принтер, графопостроитель, звуковую карту — динамики или иные устройства вывода. Как правило, АРМ является частью АСУ.
АРМ — комплекс технических средств вычислительной техники, обеспечивающий эффективное взаимодействие пользователя (конструктора, проектировщика, научного работника и т. п.) с системой автоматизированного проектирования (в том числе авиационной техники), системами технологической подготовки эксперимента, управления экспериментом, автоматизации научных исследований и т. п. АРМ может быть терминалом электронно-вычислительных машин или автономным устройством, базирующимся на мини (микро)-ЭВМ. АРМ составляют периферийные устройства электронно-вычислительных машин (алфавитно-цифровой дисплей, графический дисплей, графопостроитель, диджитайзер).ориентированные на режим диалога и работу с графической информацией. АРМ имеет своё математическое обеспечение, включающее диалоговую операционную систему и пакет прикладных программ, состав которого зависит от назначения АРМ.
Автоматизированное рабочее место (АРМ) может быть организованно:
- на базе персонального компьютера
- на базе промышленного компьютера
- на базе операторской панели
Промышленные компьютеры - это высокотехнологичные PC-совместимые платформы в специальном исполнении. Однако не следует рассматривать их только как компьютеры, использующиеся в промышленности. В это понятие включаются и системы, способные обеспечить надежную бесперебойную работу важных систем и приложений. К оборудованию для подобных систем предъявляется ряд требований, таких как, способность бесперебойной работы в течение длительного времени в необслуживаемом режиме, возможность хранения и резервирования данных, надежная система питания, поддержка функции оповещения о неисправностях и др.
К общим особенностям этих компьютеров относятся:
- Прочный стальной корпус
- Высокая электромагнитная защита
- Виброустойчивое крепление процессорных плат, плат расширения и накопителей
- Эффективная система вентиляции
- Защита от пыли
- Большое количество слотов расширения (до 20)
- Расширенный диапазон рабочих температур
- Наличие сторожевого таймера
- Длительный срок эксплуатации
- Сертификат Росстандарта и т.д.
Операторская панель — специализированное вычислительное устройство массового производства, широко используемый операторами для управления отдельными автоматизированными устройствами или целыми технологическими процессами в составе АСУ ТП.
Операторская панель имеет средства отображения информации, в виде текстового дисплея или графического экрана, техническими средствами, обеспечивающими манипуляции оператора (клавиатура, кнопки, сенсорный экран, встроенный или подключаемый джойстик или трекбол).
Конструкция операторской панели обычно представляет собой плоскую форму, которую удобно разместить на панели управления, пульте оператора, или на дверце шкафа, содержащего устройства автоматизации.
Внутреннее устройство панели в общих чертах аналогично устройству компьютера, с поправкой на особенности эксплуатации, в частности, поддержка сетевых интерфейсов, применяемых в промышленности.
Программное обеспечение панели включает операционную систему (или firmware — операционная система от производителя, не имеющая названия, или одна из операционных систем широкого применения, например, один из вариантов Windows) и программное обеспечение пользователя. Программа пользователя обычно создается на отдельном компьютере с помощью конфигурационных программ, которые, как правило, поставляются изготовителями операторских панелей, после чего программа пользователя загружается (переносится, копируется) в операторскую панель.
В системах автоматизации операторская панель работает во взаимодействии с промышленным контроллером, которое обычно осуществляется через промышленную сеть. Операторские панели, как правило, могут взаимодействовать с несколькими контроллерами одновременно, а также с контроллерами различных производителей, однако использование панели и контроллера от одного производителя (однородная система), как правило, обеспечивает наиболее простое решение задачи и иногда предоставляет дополнительные технические возможности.
В паре «контроллер — панель» контроллер должен обеспечивать автоматическое управление технологическим оборудованием без вмешательства оператора и операторской панели. Операторская панель служит для запуска и останова оборудования, выбора режимов работы, введения новых рецептур, наблюдения за ходом процесса, отображения сообщений о неполадках и авариях, архивации и протоколирования данных технологического процесса.
Операторские панели могут быть интегрированы в системы управления более высокого уровня (АСУ ТП или АСУП), предоставляя им необходимые данные и получая от них данные для управления технологическим процессом. Часто эта связь производится через интерфейс Ethernet и локальную сеть предприятия.
Операторские панели производятся предприятиями, выпускающими технические устройства систем автоматизации, например, Siemens, Advantech, MapleSystems, VIPA, Brainchild. Производители часто используют другие названия операторской панели, подчеркивая особенности их устройства:
Сенсорная панель — операторская панель с сенсорным (чувствительным к нажатию) дисплеем, обычно не имеет кнопок.
Текстовый дисплей — операторская панель с отображением информации в текстовых строках. Может не иметь программы пользователя и управляется подключенным промышленным контроллером
Графический терминал — операторская панель с графическим дисплеем.
Панельный промышленный компьютер (Панельный ПК, Panel PC) — операторская панель, по своему внутреннему устройству и производительности максимально приближенная к современным персональным компьютерам, может программироваться с использованием любых инструментальных средств программирования, применимых для PC.
Выбор SCADA-системы
В данном пункте требуется описать предложеннуюSCADA-систему, перечислить его функциональные возможности и основные характеристики.
SCADA- сокращение от Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных.
Под термином SCADA понимают инструментальную программу для разработки программного обеспечения систем управления технологическими процессами в реальном времени и удаленного сбора данных. Термин SCADA - система также используют для обозначения программно-аппаратного комплекса сбора данных.
Функции SCADA - систем:
- Обмен данными с устройствами управления в реальном времени
- Обработка информации в реальном времени
- Отображение информации в понятной для человека форме (HMI)
- Ведение базы данных с технологической информацией
- Аварийная сигнализация, управление тревожными сообщениями
- Создание отчетов
- Осуществление сетевого взаимодействия с другими информационными системами
При создании системы диспетчеризации компьютер под управлением SCADA-системы собирает у себя все данные с устройств, управляющих инженерными системами, и сохраняет их в базе данных для последующего анализа. Оператор контролирует параметры систем, осуществляет управление инженерными системами.
Все SCADA/HMI делятся на два класса: универсальные и специализированные.
Специализированные SCADA - системы, как правило, предназначены для работы с контроллерами определенного производителя, несмотря на то, что к многим можно подключить оборудование других фирм (по технологии OPC или при использовании стандартных протоколов). Специализированные SCADA-системы часто включают в себя средства программирования контроллеров или интерфейс импорта данных из среды программирования. Если система управления построена на одинаковом оборудовании, наилучшим решением будет применение специализированной SCADA-системы, поставляемой производителем. К специализированным системам относятся SCADA-системы ведущих производителей оборудования, например, TAC Vista, NovaProOpen(оборудование Sauter).
Универсальные SCADA - системы поставляются с большим набором драйверов стандартных протоколов и наиболее популярных устройств. Таким образом, на универсальной SCADA-системы гораздо легче создать система диспетчеризации, в которой применено оборудование разных фирм, использующее различные протоколы передачи данных.
Выбор SCADA системы - важное решение при создании системы диспетчеризации, так как стоимость SCADA-системы и стоимость ее программирования могут доходить до 50% от общей стоимости.
Характеристики SCADA-системы:
- надежность– основной критерий выбора основы для системы автоматизации. Наиболее важна надежность исполнительных модулей, т.е. их способность работать продолжительное время без сбоев, а также необходимо оценивать надежность инструментальной системы, надежность взаимодействия отдельных модулей между собой, надежность подсистемы архивирования данных, а также защищенность исполнительных модулей от несанкционированного доступа к функциям управления или неадекватных действий персонала;
- драйверы УСО и контроллеров;
- Softlogic– система программирования контроллеров, интегрированная со SCADA – большой плюс системе. Контроллер программируется теми же средствами, что и АРМ, т.е. в тех же редакторах и на тех же стандартных языках программирования, поэтому отпадает необходимость привлечения дополнительных программистов. Кроме того, применение технологии Softlogic позволяет сократить время разработки и наладки проекта за счет автопостроения связей между контроллером и компьютером. Единая отладочная система (эмулятор) позволяет отлаживать программу контроллера, даже не имея реального устройства;
- поддержка OPC– в последнее время приобретает все большее значение, хотя пока еще далеко не все производители поставляют OPC-серверы со своим оборудованием. Поддержка всех типов взаимодействия с устройствами (драйверы, Softlogic и OPC) гарантирует пользователю решение проблем совместимости с оборудованием, в том числе с точки зрения перспектив наращивания системы;
- отладочные средства– облегчают отладку алгоритмов обработки данных в системе. Встроенный отладчик-эмулятор способен ускорить наладку проекта в несколько раз, причем львиную долю всей работы можно делать не связываясь с реальным оборудованием;
- производительность в реальном времени– параметр, критичный для автоматизации быстрых процессов, управления агрегатами, систем с большим потоком данных для архивирования, и особенно для масштабных распределенных систем;
- горячее резервирование – необходимая функция для автоматизации жизненно-важных участков производства и просто больших систем;
- графические возможности – современная SCADA должна обладать редактором для создания мнемосхем с использованием трехмерной графики и развитыми возможностями анимации, поддержкой импорта из внешних графических файлов и возможностью работы с библиотеками элементов;
- встроенные библиотеки– способны ускорить создание графических экранов с мнемосхемами за счет использования готовых элементов. Чем больше библиотека, тем выше вероятность того, что пользователь найдет в них нужное изображение – рисунок насоса, емкости, клапана, заготовку для настройки регулятора и т.п. Использование встроенных библиотек не только сокращает время на создание экранов, но и поднимает дизайн проекта на более высокий качественный уровень;
- современные технологии (WEB, GSM) – все чаще становятся основой реальных проектов распределенных систем;
- построение распределенных систем – клиент-серверная архитектура, поддержка стандартных протоколов связи и различных типов подключения, простота и прозрачность настройки обмена информацией между отдельными узлами системы автоматизации – без всего этого немыслима современная АСУТП;
- генерация отчетов – современная SCADA предоставляет гибкие средства анализа архивных данных и подготовки отчетов. Нередко этот критерий оказывается самым важным после надежности исполнительных модулей. Хорошо, когда генератор отчетов поставляется вместе со SCADA-системой. С другой стороны, для создания отчетов можно использовать и другие возможности, например, настроить сохранение данных реального времени в стандартную базу данных, из которой брать данные для отчетов с помощью специальных утилит, написанных на языке программирования высокого уровня под конкретную задачу. С этой точки зрения особую важность приобретает поддержка стандартных интерфейсов ODBC и DDE;
- русификация – большинство зарубежных производителей, как правило, возлагают русификацию своих продуктов на плечи региональных дистрибьюторов, поэтому локализованные версии выходят с опозданием, нестабильного качества, а перевод системы помощи задерживается еще на некоторое время. С этой точки зрения предпочтительнее выбирать отечественного производителя;
- документация – должна быть полной и хорошо структурированной. Желательно наличие и печатной, и электронной версии. И что самое главное, документация должна быть полностью переведена на русский язык. Аккуратно подготовленная документация облегчает освоение системы, снимает большинство вопросов, задаваемых службе технической поддержки, помогает максимально задействовать все возможности SCADA системы;
- техническая поддержка – поможет быстро найти выход из затруднительной ситуации. Затраты времени на поиск собственного пути решения возникшей проблемы даже при высокой квалификации пользователя могут быть несоизмеримо больше, чем на звонок или e-mail в службу техподдержки от производителя SCADA. Разумеется, поддержка должна оказываться на родном языке и квалифицированными, опытными специалистами. Также желательно, чтобы техническая поддержка включалась в цену SCADA и ее не надо было бы приобретать отдельно;
- простота освоения – этот критерий очень субъективен и во многом зависит от уровня и характера базовых знаний начинающего пользователя системы. В конечном итоге он может быть истолкован как совокупность интуитивности интерфейса, следования общепринятым стандартам и актуальности системы помощи.
Содержание раздела «Синтез автоматической системы
Регулирования»
|
|
|
