Вопрос 10. Технология автоматизации, основанная на применении полевой шины
Развитие РСУ (DCS) привело к появлению топологии полевая шина (Fieldbus), основанное на дальнейшем развитии информационного сигнала в промышленных СУ. Стандарт должен обеспечивать возможность взаимодействия контроллеров, устройств связи с объектом, датчиков и исполнительных механизмов разных производителей. Эволюция стандартного информационного сигнала в промышленных СУ отражена на следующем рисунке
Здесь HART протокол цифровой связи с первичными датчиками и преобразователями. Протокол открытый. Протокол использует стандарт BELL 202 кодировки сигнала методом частотного сдвига для обмена данными на скорости 1200 Бод; сигнал накладывается на аналоговый измерительный сигнал 4 -20 мА на нижнем уровне (+0.5 - -0.5 мА, 1200 Гц – «1», 2200 Гц – «0»). Поскольку среднее значение токового сигнала равно нулю, цифровая связь не влияет на токовый сигнал. Протокол появился в связи с широким применением интеллектуальных устройств. Технология Fieldbus предполагает открытый цифровой обмен между различными устройствами цифровой автоматизации, т. е. обмен между контроллерами, датчиками, ИМ, УСО различных производителей.
Cтало возможным распределить управление ТП непосредственно на уровне датчиков и ИМ. К преимуществам относится полное (за счет параллельной обработки) использование ресурсов МП устройств нижнего уровня АСУ ТП, что может привести:
к сокращению времени реакции на события;
к лучшей управляемости АСУ ТП;
к улучшению диагностики;
к большей гибкости;
к возможности использовать освобождающиеся вычислительные ресурсы верхних уровней АСУ ТП для решения дополнительных задач, в том числе для управления производством в целом (АСУ).
В
озможности
удаленной коммуникации и улучшенные
характеристики устройств нижнего уровня
неоценимы при интеграции в системы
управления производством, обеспечения
безопасности и управления активами.
Технология Fieldbus
позволяет решить задачу интеллектуальной
полевой коммуникации. Интеллектуальная
полевая коммуникация подразумевает:
полную интеграцию интеллектуальных
устройств в системы управления и
обеспечения безопасности производства;
непрерывный контакт систем с
коммуникационными ресурсами и
возможностями интеллектуальных полевых
устройств; постоянный мониторинг со
стороны систем за работой интеллектуальных
полевых устройств; автоматическое
обнаружение системами управления ошибок
и неисправностей; постоянное обновление
и доступность внутри системы информации
о состоянии устройств, процессе
диагностирования.
Архитектура полевой шины
Топология полевой шины изображена
Вопрос 11. Основные этапы проектирования асу тп. Задачи проектирования локальных аср тп. Понятия структуризации и характеризации. Жизненный цикл атк.
СТАДИИ РАЗРАБОТКИ АСУ ТП
В соответствии со стандартами на разработку СУ:
1. стадия технического проектирования
- проектная НИР (НИОКР)
- эскизная разработка
- оценка технико-экономической эффективности
2. технический проект – более глубокая проработка ОУ
- разработка специального ПО
- определение состава КТС
3. рабочий проект – состав документации, по которому можно построить АСУ ТП
4. внедрение АСУ ТП
- наладка
- опытная эксплуатация
Иностранный проект
ФАЗА 0: разработка мастер-плана
ФАЗА 1:
- функциональная разработка
- анализ технологии
- оценка экономической прибыли
- проектная спецификация
ФАЗА 2: детальное проектирование и программирование
- детальный проект
- программирование
- разработка вычислительных и управляющих программ
- обучение
ФАЗА 3: привязка к объекту
- интеграция системы
- тестирование прикладных программ
ФАЗА 4: сдача
- настройка и сдача управления
- окончательное обучение и документирование
ФАЗА 5: сервис
- периодические пересмотры и поддержка на площадке заказчика
Внедряются CALS-технологии (Continuous Aquisition and Life-cycle Support)
Рассмотрим стадию технического задания (ТЗ) – функциональная разработка:
Главная задача – изучение Тех Пр-с как ОУ
- цели, критерии качества функционирования ТОУ
- технико-экономические показатели ОУ, связь их с объектом-прототипом
- структура ТОУ
- определение входных воздействий: возмущения (контролируемые, неконтролируемые), управляемые воздействия
- определения выходных координат, связь между переменными
- модели статики, динамики
- оценка степени стационарности модели управления
- статистические характеристики
Главное – решение задачи характеризация и структуризация системы
Под характеризацией системы понимают мат или к.л. другое формальное описание системы, когда предметом исследования является форма связи между переменными. Характеризация управляемой системы должна отражать лишь связи между управляемыми переменными и воздействиями, наиболее существенно влияющими на них.
Структуризация – процесс формулирования реальных задач управления в виде, поддающемся решению в рамках ТАУ.
Наиболее трудоемкая работа на этапе НИОКР – построение ММ, которые в дальнейшем используются при синтезе АСУ ТП
ПОЛУЧЕНИЕ ММ
При синтезе локальных систем регулирования (ЛСР) используются линеаризованные модели динамики (ДУ 1-го и 2-го порядков с запаздываниями). Параметры получают экспериментально либо расчетным путем.
Для решения задач оптимального управления статическими режимами используют уравнение, связывающее энергетические и материальные балансы ТОУ, уравнение регрессии и т. д.
В задачах оптимального управления динамическими режимами технологической установки используют нелинейные ДУ, полученные из матер, энерг. балансов.
При выполнении предпроектных НИОКР применяют методы анализа ТАУ, методы построения ММ производится эскизная проработка АСУ ТП – выбираются критерии и методы решения задачи оптимизации (декомпозиция); разработка функциональной и алгоритмической структуры, определение объемов информации о состоянии ТОУ и необходимых ресурсов вычислительного комплекса, предварительный выбор КТС; расчет технико-экон. эф-ти разрабатываемой системы; разработка технич. проекта – здесь производится более глубокая проработка НИР, в результате окончательно выбирается состав КТС, выполняются расчеты по оценке надежности, разрабатывается спец. ПО; на стадии рабочий проект разраб. состав документов, по которым можно провести монтажные и пуско-наладочные работы; на стадии внедрение проводятся монтажные, пуско-наладочные работы опытной эксплуатации системы.