2.1.5 Выводы

Рассмотрены теоретические основы, модели и методы проек­тирования систем сбора данных и оперативного диспетчерского управления.

По функциональным возможностям все SCADA-системы в целом сравнимы. Технология программирования близка к интуи­тивному восприятию автоматизируемого процесса. Мощное объектно-ориентированное программирование, используемое в боль­шинстве пакетов, делает эти продукты легкими в освоении и доступным для широкого круга пользователей.

Все системы можно считать в той или иной степени открыты­ми, обеспечивающими возможность дополнения функциями соб­ственной разработки, имеющими открытый ОРС-протокол для разработки драйверов, развитую сетевую поддержку, возможность включения объектов ActiveX и доступность к стандартным базам данных. Важной особенностью SCADA-систем является количест­во поддерживаемых разнообразных ПЛК.

Построение АСУ ТП на основе любой из SCADA-систем резко сокращает набор необходимых знаний в области классического программирования, позволяя концентрировать усилия по освое­нию знаний в прикладной области.

2.2 Этапы создания и функциональные характеристики систем управления

2.2.1 Этапы создания системы диспетчерского контроля и управления

Процесс создания системы диспетчерского контроля и управ­ления состоит из следующих этапов.

1. Детализация технических требований на создание системы контроля и управления.

2. Разработка проектно-сметной документации (в полном или сокращенном объеме).

3. Сбор исходных данных.

4. Составление полного перечня переменных.

5. Комплектация системы.

6. Разбиение объекта управления на технологические участки; компоновка переменных по участкам и группам.

7. Заполнение (генерация) базы данных.

8. «Рисование» статических частей мнемосхем.

9. Заполнение мнемосхем динамическими элементами.

10. Составление схемы переходов между мнемосхемами.

11. Генерация печатных документов.

12. Верификация базы данных.

13. Разработка эксплуатационной документации.

14. Тестирование системы в автономном режиме (без УСО).

15. Монтаж.

16. Тестирование системы в рабочем режиме (с УСО).

17. Внедрение, в том числе пуско-наладка и обучение персонала.

Возможно распараллеливание некоторых видов работ, что обеспечивает существенное сокращение срока создания системы. Конечно, эта последовательность является ориентировочной, и на практике возможна, например, корректировка базы данных на всех этапах выполнения работ, включая внедрение.

На этапах 1, 2 составляются подробные технические требова­ния (техническое задание) на систему контроля и управления, ко­торые согласуются с конечным пользователем – теми, кто будет непосредственно эксплуатировать систему, например технолога­ми. Для конкретизации технических требований необходимо вы­полнить следующее:

• описать конкретную структуру технических средств, используемых в проектируемой системе управления;

• указать конкретную информационную мощность системы (перечень измеряемых и управляющих переменных);

• привести перечень расчетных переменных, формулы расчета;

• привести конкретный перечень печатных документов и усло­вий их печати;

• конкретизировать перечень требований к конечному пользователю системы.

При конкретизации технических характеристик системы, та­ких как период опроса, время обновления информации на экране и т. д., необходимо учитывать, что их числовые значения зави­сят от следующих факторов:

• от числа устройств связи с объектом;

• типов УСО и скорости их обмена с ПК;

• объема базы данных (информационная мощность);

• числа расчетных переменных;

• модели ПК (тип процессора, тактовая частота, объем кэш­-памяти и т. п.).

Проектно-сметная документация на систему контроля и управ­ления может разрабатываться в полном или сокращенном объеме, определяемом заказчиком системы.

Этап 3 – этап сбора данных – очень ответственный этап, так как от качества его выполнения в большой степени зависят срок и качество выполнения всей работы. Исходными данными при создании системы является следующая информация и докумен­тация:

1. функциональные схемы КИПиА (А – автоматика);

2. разделы регламента (рабочей инструкции) с описанием технологии;

3. ведомость (спецификация) средств КИПиА;

4. перечень контролируемых и регулируемых параметров;

5. внешний вид существующих щитов КИП с вторичными приборами;

6. разводка параметров по существующим вторичным прибо­рам;

7. фотографии, рисунки, чертежи основных технологических агрегатов, которые помогают лучше и понятнее нарисовать мнемосхемы;

8. заполненные образцы отчетных документов (режимных листов, суточных ведомостей и т. п.).

Информация по пп. 5 и 6 существенно облегчает компоновку переменных по участкам и группам.

Существуют три основных подхода к разработке системы кон­троля и управления:

• от графики;

• от структуры системы управления (аппаратуры);

• от структуры технологического объекта (технологии).

Подход от графики – это простейший подход к разработке. Он предполагает первичным создание пользовательского интерфейса оператора. Такой подход характерен для большинства западных пакетов, ориентирован на малоопытного разработчика и оправдывает себя при создании малых систем управления, состоящих из одного компьютера и стандартных ПЛК или модулей УСО. Здесь предполагается работа с небольшим числом сигналов, когда нет необходимости структурировать базу переменных проекта.

Подход от структуры системы управления требует большей квалификации от разработчика. Здесь в качестве базовой инфор­мации, от которой ведется разработка, является аппаратный слой проекта. Поэтому сначала описываются ПК и ПЛК, входящие в систему, и их коммуникации. Затем для каждого из описанных устройств указываются исполнительные модули, которые будут на нем работать. После этого разрабатываются фрагменты программ­ного обеспечения проекта, которые будут запускаться на указан­ных исполнительных модулях.

Подход от структуры технологического объекта – это наиболее продвинутый подход к созданию систем контроля и управления. Он интегрирует в себе оба предыдущих подхода и добавляет ана­лиз автоматизируемого объекта для построения технологической иерархии (технологический слой проекта).

После описания технологической иерархии объекта управле­ния для каждого ее элемента можно описать относящиеся к объек­ту элементы системы управления. Это могут быть сигналы, рас­четные параметры, регламенты обслуживания, потребляемые ресурсы и производимая продукция, обслуживающий персонал, графическое представление, программы управления и прочая не­обходимая информация.

Далее на основании элементов проекта, привязанных к технологической структуре объекта, можно скомпоновать систему управления. Для этого следует сначала описать ее аппаратную и программную конфигурацию: входящие в систему ПК и ПЛК, за­пускаемые на них исполнительные модули. После этого надо по­ставить в соответствие аппаратным компонентам системы фраг­менты технологической структуры. При этом выполняется автопостроение различных компонентов системы управления.

После описания технологического слоя проекта можно менять аппаратную или программную конфигурацию системы. Это при­водит к незначительным затратам по доработке проекта, что осо­бенно важно для системных интеграторов, автоматизирующих ти­повые технологические объекты на разнородном оборудовании.

SCADA-системы «закрывают» цеховой уровень автоматизации, связанный прежде всего с получением и визуализацией информа­ции от ПЛК, распределенных систем управления. Поставляемая на этот уровень информация недоступна на уровне управления произ­водством. Поэтому важно отметить, что некоторые фирмы разраба­тывают тесно интегрированные со SCADA-пакетами системы управления производством и обеспечивают обмен между этими уровнями, тем самым резко усиливая сервисные возможности сво­их продуктов для реализации комплексного подхода к автоматиза­ции промышленного предприятия в целом. Разработка подобных комплексных, хорошо интегрированных инструментальных средств – главная современная тенденция в разработке базового ПО для управления промышленным предприятием.