SCADA системы

Автор: Пользователь скрыл имя, 13 Декабря 2010 в 20:05, реферат

Описание работы

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

Содержание

Введение 2
АСУ ТП и диспетчерское управление 2
Компоненты систем контроля и управления и их назначение 4
Разработка прикладного программного обеспечения СКУ: выбор пути и инструментария 7
Технические характеристики 8
Открытость систем 9
Стоимостные характеристики 10
Эксплуатационные характеристики 10
Графический интерфейс 11
Графические средства InTouch 11
Окна в InTouch 11
Объекты и их свойства 13
Организация взаимодействия с контроллерами 16
Аппаратная реализация связи с устройствами ввода/вывода 17
Серверы ввода/вывода в InTouch 18
Поддерживаемые коммуникационные протоколы 18
Особенности адресации в InTouch 20
Обмен данными с другими приложениями 21
Определение имени доступа в словаре переменных InTouch 22
Тренды в SCADA - системах 25
Тренды в InTouch 25
Архивирование (регистрация) значений переменной 26
Отображение трендов 26
Изменение параметров архивных трендов в режиме исполнения 29
Система распределенных архивов 29
Встроенные языки программирования 30
Скрипты в InTouch 31
Типы скриптов 31
Встроенные функции 32
Функции Quick Functions 36
Разработка графопостроителя в системе InTouch 37
Разработка DDE-сервера 37
Разработка DDE - клиента 39
Список литературы 41

Работа содержит 1 файл

SCADA.doc

— 575.50 Кб (Скачать)

Министерство  Общего и Профессионального  Образования  Российской Федерации 
 
 

Ивановский  Государственный  Энергетический Университет 
 
 

Кафедра Электроники и  Микропроцессорных  систем 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

по  курсу: «Системы автоматизированного проектирования» на тему:

«SCADA-системы» 
 
 
 
 
 
 
 

                Выполнил  студент гр. ТМХ-448

                Денисевич Д.С. 

                Проверил:

                Коробкин Д.Н. 
                 
                 
                 

                                 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                            

Волгоград 2010

 

Содержание:

 

Введение

Современная АСУТП (автоматизированная система  управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

АСУ ТП и диспетчерское  управление

Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.

  • Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.
  • Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
  • Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа  к этапу менялись и функции  человека (оператора/диспетчера), призванного  обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется  круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной  реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ  управления им, но и опыт работы в  информационных системах, умение принимать  решение (в диалоге с ЭВМ) в  нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.

Говоря  о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в  энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.

Статистика  говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

В результате анализа большинства аварий и  происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %.

Одна  из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи.

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота  и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее  время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Управление  технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в  передовых западных странах в 80-е  годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система - это "know-how" компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны.

Большое значение при внедрении современных  систем диспетчерского управления имеет  решение следующих задач:

  • выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса);
  • кадрового сопровождения.

Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.

Подготовка  специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты.

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:
    • сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
    • управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
    • 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:
    • сбор данных с локальных контроллеров;
    • обработка данных, включая масштабирование;
    • поддержание единого времени в системе;
    • синхронизация работы подсистем;
    • организация архивов по выбранным параметрам;
    • обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
    • работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
    • 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.

Информация о работе SCADA системы