3.3 Техническое обеспечение асу
Комплекс технических средств АСУ - КТС. Независимо от типа ЭВМ можно выделить пять характерных групп специальных устройств:
Различные ЭВМ, связанные вычислительной сетью. Чаще всего это распределенная сеть, в которой ЭВМ устанавливаются на отдельных объектах управления ЭЭС (на блоках, турбинах, подстанциях и т.д.). ЭВМ обеспечивает сбор и обработку информации.
Технические средства сбора информации. Информация поступает с измерительных датчиков, которые установлены на машинах, механизмах, в схемах. Передается информация по каналам телемеханики, телеграфным и телефонным. Измеряются аналоговые параметры (токи, напряжения, мощности, температура и пр.), дискретные параметры (состояние элементов, например «включен» или «отключен»), число - импульсная информация, которая поступает со счетчиков электрической энергии.
Информация может поступать и от человека. Если объект удален от ЭВМ, то используется аппаратура передачи данных с телефонными или телеграфными связями. Эти устройства могут быть пассивными и не иметь специальной ЭВМ для сбора информации. Их называют УСО – устройства связи с объектом. Или активными, когда информация собирается с использованием специальной микропроцессорной техники, а затем вводится в центральную ЭВМ. Это ТВСО – терминалы вычислительной связи.
Технические средства отображения информации. Они включают все виды форм отображения, которые традиционно сложились для персонала в энергетике. Информация может выдаваться на дисплеи, цифровые приборы, световые табло, на большие текстовые табло, в виде звуковых сигналов, на печать.
Технические средства воздействия на органы управления состоянием объекта. Можно включить или отключить оборудование (выключатели, агрегаты), загрузить или разгрузить его. Это является прямым цифровым управлением.
Технические средства общения человека с ЭВМ. Наиболее общими являются современные стандартные средства использования дисплея и клавиатуры ЭВМ. Используется также специализированная клавиатура диспетчера.
Мжмашинные каналы связи с другими ЭВМ.
Типовой комплекс технических средств КТС связан с вычислительными машинами и с устройствами объекта управления: автоматикой, датчиками, исполнительными механизмами и пр. Возможные варианты КТС показаны на рисунке 3.2. Ядром системы является управляющая вычислительная машина УВМ. Может быть вариант не резервируемых связей (вариант а). Тогда УВМ связана с одним или несколькими ТВСО и АРМОТ – автоматизированным рабочим местом персонала, осуществляющего управление. К ТВСО подключены измерительные датчики и исполнительные механизмы. К АРМОТ подключены цифровые приборы, дисплеи, главный щит управления ГЩУ, печатающие устройства. Оба блока АРМОТ и ТВСО имеют собственную микропроцессорную технику для предварительной обработки информации перед ее вводом в УВМ. Следовательно, здесь имеется три уровня обработки информации. Сначала в устройствах ТВСО, где производится сбор и предварительная обработка информации. Затем информация вводится в УВМ и обрабатывается с использование программ конкретных задач. Полученные решения поступаютства АРМОТ и выдаются оператору. Выдача информации может производиться автоматически (особенно в предаварийных и аварийных режимах) либо информация выдается по запросу. Важным вопросом является системность организации АРМОТ. Пользователь должен иметь специальный интерфейс, позволяющий ему эффективно использовать информацию.
Может быть КТС повышенной надежности, имеющий две параллельные линии: основную и резервную (вариант б). В АСУ ТП обычно принимается такой вариант для обеспечения требований по надежности системы. Возможны модификации показанных схем КТС. Так ТВСО могут устанавливаться на высоковольтных подстанция, или на каждом агрегате, или на группе агрегатов, на отдельных частях станции, соответствующих главной схеме электрических соединений.
а б в
Рисунок 3.2 - Варианты КТС АСУ ТП
А – не резервируемые КТС, б – КТС повышенной надежности, в – упрощенная схема.
Мультимашинные комплексы. На сравнительно крупных станциях АСУ ТП включает комплекс взаимосвязанных ЭВМ. Децентрализация сбора и обработки информации улучшает все параметры системы (надежность, время реакции и пр.). В мультимашинных комплексах управление становится многоуровневым, и на каждом уровне решаются свои задачи. Например, при трех уровнях управление включает следующие задачи:
локальное управление параметрами агрегатов, которые осуществляется с использованием микропроцессорных ЭВМ, связанных с устройствами автоматики и исполнительными механизмами;
управления агрегатом в соответствие с режимами станции с использованием агрегатных управляющих ЭВМ, связанных с устройствами общестанционной автоматики, средствами оперативно - диспетчерского управления и с ЭВМ агрегатного уровня. Для обеспечения требуемой надежности может быть резервирование ЭВМ на агрегатном уровне;
управление станцией или ее частями с использованием общестанционных ЭВМ, связанными с ЭВМ агрегатов. На станционном уровне обычно применяются схемы с резервированием. Применяются двух или трех машинные схемы. Работает одна из машин, вторая находится в резерве, а третья используется для развития программного обеспечения АСУ.
Локальные вычислительные сети. АСУ ТП может выполняться в виде рассосредоточенной вычислительной сети реального времени. В локальной сети широко используются микроконтроллеры, которые выполняют вполне определенные функции. Для надежности сеть резервируется. Сохраняется и центральная ЭВМ, но она максимальным образом разгружается от задач, характерных для работы отдельных машин и механизмов станции. Центральная ЭВМ организует работу локальной сети, и за ней сохраняются задачи станционного уровня.
К локальным сетям предъявляются определенные требования. Сети должны отвечать требованиям международных стандартов, быть многоканальными, открытыми. Допускать присоединение разнотипных ЭВМ, обладать высоким быстродействием, высокой надежностью. Вычислительные сети в настоящее время получили широкое распространение в различных сферах деятельности.
Общие требования к вычислительным машинам для АСУ.
К машинам, которые используются в АСУП, не предъявляется каких то специальных требований. Это стандартные ЭВМ, обладающие достаточной памятью и быстродействием. Организационная деятельность связана с большими объемами информации и большим документооборотом. Информация поступает из документов или генерируется людьми. Скорость обработки информации на несколько порядков меньше, чем в АСУ ТП. Но объемы информации большие, поэтому требуются ЭВМ, обладающие большой памятью.
Машины, пригодные для АСУ ТП должны обладать особыми свойствами.
Иметь высокую надежность, соответствующую требованиям к надежности электроснабжения. Наработка на общий отказ ЭВМ должна быть не ниже 7000 часов. Приходится резервировать отдельные узлы, блоки и даже ЭВМ.
Должны быть приспособлены к непрерывной работе без остановки даже на профилактику. Это достигается блочно-модульным принципом их выполнения.
Допускать установку в производственных помещениях вблизи от работающего оборудования.
Иметь высокое быстродействие для получения решений в темпе процессов, протекающих в энергетике.
Иметь возможность стыковки с датчиками и исполнительными механизмами.
Обладать большой оперативной памятью для запоминания всей информации по управлению сложными объектами энергетики.
Быть простыми для пользователя.
Быть достаточно дешевыми.
В АСУ ТП используются специализированные и универсальные ЭВМ. Специализированные ЭВМ обычно выполняют не весь набор функций, а только специальные. Например, известны специализированные ЭВМ, которые обеспечивают работу устройств противоаварийной автоматики. От вычислительной техники зависит эффективность АСУ.
Оперативно – информационный комплекс ОИК.
Особая роль принадлежит оперативно- информационному комплексу - ОИК. ОИК работает в режиме реального времени «on – line». Он обеспечивает автоматический сбор, обработку и отображение информации, проведение расчетов задач оперативного управления, диалоговый форму общения персонала с ЭВМ при решении задач управления, автоматическое воздействие на имеющиеся системы и средства управления и др. Многие АСУ ТП включают только ОИК, так как информация - это база решения всех задач управления.