
- •3.2.7. Датчики температуры 64
- •3.2.7.1. Общие сведения 64
- •3.2.8. Сети датчиков, интеллектуальные датчики 84
- •Глава 1. Микропроцессорная техника
- •1.1. Общие понятия
- •1.1.1. Уровни интеграции микросхем, выполненных по различным технологиям
- •Типы логики [вики]
- •1.1.2. Определения и особенности микропроцессора, микропроцессорной системы и микроконтроллера
- •1.2. Структура типичной микроэвм
- •1.2.1. Система шин микроЭвм
- •1.2.2. Микропроцессор
- •1.2.3. Память
- •1.2.4. Порты
- •1.3. Формирование сигналов на системной магистрали
- •1.3.1. Основные управляющие сигналы
- •1.3.2. Чтение данных из памяти
- •1.3.3. Запись данных в память
- •1.3.4. Чтение данных из порта ввода
- •1.3.5. Запись данных в порт вывода
- •1.4.1. Структура микропроцессора кр580вм80
- •1.4.2. Выполнение команд в микропроцессоре
- •1.5. Система команд микропроцессора кр580вм80
- •1.5.1. Команды пересылки
- •1.5.2. Арифметические команды
- •1.5.3. Логические команды
- •1.5.4. Формирование и работа стека
- •1.5.5. Команды перехода
- •1.5.6. Команды вызова подпрограмм и возврата из них
- •1.5.7. Команды сдвига
- •1.5.8. Команды ввода/вывода
- •1.6. Микросхемы шинных формирователей
- •1.6.1. Элементы с тремя состояниями
- •1.6.2. Шинные формирователи
- •1.6.3. Буферный регистр
- •1.7. Микросхемы дешифраторов и демультиплексоров
- •1.7.1. Назначение дешифраторов
- •1.7.2. Микросхемы дешифраторов
- •1.7.3. Структура дешифратора
- •1.7.4. Микросхемы демультиплексоров
- •1.8. Микросхемы памяти
- •1.8.1. Классификация запоминающих устройств
- •1.8.2. Параметры микросхем памяти
- •1.8.3. Микросхемы постоянных запоминающих устройств
- •1.8.3.1. Масочные микросхемы пзу
- •1.8.3.2. Программируемые микросхемы пзу
- •1.8.3.3. Многократно программируемые микросхемы пзу
- •1.8.4. Микросхемы оперативных запоминающих устройств
- •1.8.4.1. Микросхемы статических озу
- •1.8.4.2. Микросхемы динамических озу
- •1.9. Подсистемы памяти
- •1.9.1. Увеличение разрядности
- •1.9.2. Увеличение количества ячеек
- •1.10. Параллельный интерфейс
- •1.10.1. Назначение и структура микросхемы кр580вв55
- •1.10.2. Условное обозначение и назначение выводов микросхемы кр580вв55
- •1.11. Подсистемы ввода/вывода
- •1.11.1. Ввод данных в микроЭвм
- •1.11.2. Вывод данных из микроЭвм
- •1.12. Последовательный интерфейс
- •1.12.1. Асинхронный обмен
- •1.12.2. Синхронный обмен
- •1.12.3. Программируемый связной адаптер
- •1.12.3.1. Условное обозначение и назначение выводов адаптера
- •1.12.3.2. Программирование и работа с адаптером
- •1.13. Обмен данными по прерываниям
- •1.13.1. Понятие прерывания
- •1.13.1.1. Многоуровневые прерывания
- •1.13.1.2. Приоритетные прерывания
- •1.13.2. Идентификация источника прерывания
- •1.13.2.1. Программный поллинг
- •1.12.2.2. Аппаратный поллинг
- •1.13.3. Программируемый контроллер прерываний
- •1.13.3.1. Общая характеристика контроллера
- •1.13.3.2. Выводы контроллера
- •1.13.3.3. Принцип работы контроллера прерываний
- •1.13.3.4. Каскадирование контроллеров
- •1.13.3.5. Порядок работы с контроллером
- •1.14. Прямой доступ к памяти
- •1.15. Программируемый таймер
- •1.15.1. Назначение таймеров
- •1.15.2. Микросхема пит кр580ви53/54
- •1.15.3. Назначение выводов пит
- •1.15.4. Программирование и работа пит
- •1.15.5. Режимы работы пит
- •1.16. История развития и современное состояние средств микропроцессорной техники
- •1.16.1. История развития микропроцессорной техники
- •1.16.2. Современное состояние средств микропроцессорной техники
- •Глава 2. Микропроцессорные системы
- •2.1. Основы микропроцессора
- •2.2. Основные исторические сведения о развитии микропроцессоров
- •2.3. Микропроцессор - основа эвм
- •2.4. Микропроцессорные системы
- •2.4.1. Классификация микропроцессоров. Понятие о разрядности и системе команд
- •2.4.2. Основные характеристики и критерии производительности микропроцессора
- •2.4.3. Архитектура простейших микропроцессорных систем
- •2.4.4. Архитектуры многопроцессорных вычислительных систем. Принципы построения mpp- и smp-систем
- •2.5. Структура однокристального мп, состав и назначение элементов
- •2.6. Многоядерные микропроцессорные системы
- •2.7. Управляющий автомат простейшей микропроцессорной системы
- •2.7.1. Алгоритм управляющего автомата
- •2.7.2. Цикл команды в мпс
- •2.7.3. Тактирование мп и синхронизация мпс
- •2.7.4. Слово состояния мп как средство управления системой
- •2.7.5. Управляющее устройство мп. Мпс под управлением первичного автомата
- •2.7.6. Работа первичного управляющего автомата в режиме прерывания
- •2.7.7. Работа первичного управляющего автомата в режиме захвата шин
- •2.8. Методы и способы организации памяти
- •2.9. Принципы действия ячеек памяти
- •2.9.1. Динамическая память
- •2.9.2. Статическая память
- •2.9.3. Энергонезависимая память
- •2.10. Кэширование
- •2.11. Карта памяти. Критерии и способы распределения адресного пространства
- •Глава 3. Микропроцессорные системы и управление
- •3.2. Микропроцессорные системы с датчиками
- •3.2.1. Общие сведения
- •3.2.2. Резистивные датчики
- •3.2.3. Тензометрические датчики
- •3.2.4. Применение тензодатчиков для измерения силы
- •3. 2.5. Измерение потоков жидкостей и газов
- •3.2.6. Измерение деформации
- •3.2.7. Датчики температуры
- •3.2.7.1. Общие сведения
- •3.2.7.2. Термопары и компенсация холодного спая
- •3.2.7.3. Резистивные датчики температуры
- •3.2.7.4. Термисторы
- •2.7.5. Полупроводниковые датчики температуры
- •3.2.7.6. Датчики температуры с цифровым выходом
- •3.2.7.7. Термореле и регуляторы с установкой температуры
- •3.2.7.8. Аналого-цифровые преобразователи с датчиком температуры на одном кристалле
- •3.2.8. Сети датчиков, интеллектуальные датчики
- •3.2.8.1. Токовая петля
- •3.2.8.2. Объединение датчиков в сеть
- •3.3.Развитие систем управления
- •3.3.1. Контур управления
- •3.3.2. Компьютерная регистрация данных
- •3.3.3.Машинное диспетчерское управление (мду)
- •3.3.4.Прямое цифровое управление (пцу)
- •Глава 4. Распределенные системы управления
- •4.1.Элементы системы
- •4.1.1. Принципы распределенного управления
- •4.1.2. Конечные элементы системы управления
- •4.1.3. Другие элементы
- •4.1.4. Распределенное управление
- •4.2.Передача данных
- •4.2.1.Информационная магистраль
- •4.2.2. Формат данных
- •4.2.3. Командные слова
- •4.2.4.Информационные слова
- •4.2.5.Модули информационной магистрали
- •4.2.6.Предпочтительный доступ
- •4.2.7.Последовательный опрос
- •4.2.8.Контроллер связи
- •4.2.9.Контроль ошибок
- •4.3.Базовый контроллер
- •4.3.1.Настраиваемые параметры
- •4.3.2.Аппаратная конфигурация контроллера
- •4.3.3.Центральный процессор (цп)
- •4.3.4.Магистральный интерфейс
- •4.3.5.Блок удержания выходных сигналов
- •4.3.6.Память
- •4.3.7.Шина данных
- •4.3.8.Назначение адресов
- •4.3.9.Обобщение по работе контроллера
- •4.4. Настройка базового контроллера рсу
- •4.4.1. Настройка контроллера
- •4.4.2.Режимы управления
- •4.4.3. Конфигурационные слова
- •4.4.4.Метод конфигурирования
- •4.4.5.Диагностика
- •4.4.6.Алгоритмы
- •4.5. Бесперебойное автоматическое управление (бау)
- •4.5.1.Необходимость резервирования
- •4.5.2.Работа системы
- •4.5.3.Реальная система
- •Дополнения к системе бау
- •Порядок работы бау
- •4.6. Блоки обработки
- •Устройство блока обработки
- •Конструкция блока обработки
- •Функции обработки данных
- •Принцип работы
- •Пульт оператора
- •Оборудование, входящее в состав пульта оператора
- •Блок плат пульта оператора
- •Эргономика
- •Дисплеи на пульте оператора
- •4.7.5. Усовершенствованные распределенные системы управления
- •4.7.5.1. Ограничение систем с информационной магистралью
- •4.7.5.2. Усовершенствованная рсу
- •4.7.5.3. Локальная вычислительная сеть (лвс)
- •Шлюзовый модуль (шм)
- •Структура системы
- •Система высокого уровня (лвс)
- •Обмен данными
- •Модули лвс
- •Отчеты в среде рсу
- •Обработка данных в усовершенствованнной рсу.
- •Настройка рсу
- •4.9.1.Конфигурационные данные
- •Конфигурационные данные системы (кдс)
- •Конфигурационные данные процесса
- •Зональная база данных
- •Организация базы данных элементов техпроцесса
- •Принципы усовершествованного управления
- •Уровни управления
- •Управление первого уровния от устройства им
- •Управление второго уровня от миникомпьютера
- •Управление 3-го уровня от центральной эвм
- •Вопросы техобслуживания
- •Техобслуживание конечных элементов
- •Проверка калибровки контура управления
- •Техобслуживание блока информационной магистрали
- •Источники питания
- •Системы бесперебойного питания (ups)
- •Глава 5. Примеры распределенных систем управления
Конфигурационные данные процесса
Сюда входят данные, определяющие все входные и выходные сигналы оконечных панелей полевых устройств. Каждая точка должна идентифицироваться в РСУ по своему уникальному номеру и адресу в системе.
Конфигурирование каждой точки происходит следующим образом: на пульте оператора, загруженном под учетной записью ‘инженера’, воспроизводятся страницы экранов отдельно по каждой точке.
После вызова на экран конфигурационной страницы, например для настройки контура управления, все данные вводятся с клавиатуры в пустые ячейки. Лицо, проводящее конфигурирование, вводит информацию об алгоритме управления, уравнении регулирования, прямом или обратном действии и т.д. Однако для упрощения процесса и экономии времени после конфигурирования одной точки, другие точки этого же типа можно настроить по умолчанию. Изменить необходимо только точки, отличающиеся от ранее сконфигурированной точки, в некоторых случаях изменяемой информацией может быть только номер и адрес.
Страницы библиотеки необходимо конфигурировать отдельно для каждого модуля ЛВС, чтобы они распознавали ‘принадлежащие’ им точки.
Зональная база данных
Информация о системе сохраняется в файлы, которые формируются в так называемые зоны. Зона отражает область ответственности оператора. На большой установке обычно несколько зон, разделяющих РСУ. Один оператор на операторной консоли (группа станций) может воздействовать только на одну зону.
Чтобы запустить систему, на пульт оператора можно загрузить файлы только одной зональной базы данных. По этой причине пульт будет ограничен только одной зоной управления.
Зональная база данных определяется как:
база данных для пульта оператора
набор предварительно сконфигурированных дисплеев, отчетов, журналов и трендов, соответствующих требованиям оператора
устройства, с которыми может взаимодействовать оператор.
Организация базы данных элементов техпроцесса
Всю установку можно разделить на несколько основных технологических блоков. Например, морскую установка включает в себя процессы переработки нефти, газа, закачки воды, а также ряд вспомогательных систем – генераторы, воздушные компрессоры, системе водяного охлаждения, систему подогрева. По отдельности они являются элементами техпроцесса.
Каждый элемент процесса конфигурируется в РСУ. Таким образом, заданное число элементов (units) составляют полную установку.
Зональная база данных создается из нескольких элементов (units), таким образом определяя элементы, которыми может управлять оператор.
Элемент (unit) характеризуется:
отчетами по системным событиям и аварийным сигналам
областью ответственности операторов
архивными модулями
усовершенствованным управлением.
Одни и те же элементы могут входить в состав нескольких зональных баз данных.
На РИС. 12.1 показано разделение на зоны и элементы. Установка разделена на 6 элементов процесса. Сконфигурировано три зональных базы данных:
Зона A, включающая в себя элементы 1, 2 и 3
Зона B, включающая в себя элементы 4, 5 и 6
Зона C, включающая в себя все шесть элементов.
Оператор на консоли №1 управляет Зоной A, т.е. элементами 1, 2 и 3. Оператор на консоли №3, управляет Зоной B, состоящей из блоков 4, 5 и 6.
Инженер имеет возможность следить за работой всей установки, поскольку со своей консоли он имеет доступ ко всем шести блокам, объединенным в Зону С
РИС.
1 Разделение на зоны и элементы
.ДОСТУП К СИСТЕМЕ (БЕЗОПАСНОСТЬ)
Из РИС. 12.1 можно сделать вывод, что с консоли можно управлять всей установкой независимо от других операторских консолей. В реальности это не так. Консоль инженера работает в режиме только для просмотра, без возможности управления кроме случаев, когда необходим доступ к базе данных для проведения конфигурирования.
Доступ к управлению системы обычно организован на следующих 4 уровнях:
1. ТОЛЬКО ДЛЯ ПРОСМОТРА
Оператор имеет возможность вызывать дисплеи и наблюдать за процессом. Управление и генерация выходных сигналов не возможны.
2. УРОВЕНЬ ОПЕРАТОРА
Обычный режим работы системы, при котором оператор может и управлять процессом в своей области влияния. Однако оператору не разрешается проводить изменения критических параметров; например, изменение настроечных параметров контуров управления и значений аварийных уставок, а также запрет аварийных сигналов.
3. УРОВЕНЬ СУПЕРВАЙЗЕРА
Этот уровень включает в себя все функции оператора плюс ряд критических параметров. Супервайзер может изменять настроечные параметры, изменять или запрещать аварийные сигналы.
4. УРОВЕНЬ ИНЖЕНЕРА
На этом уровне доступны все предыдущие функции и, в дополнение к этому, обеспечен доступ к базе данных.
Доступ к уровням может быть защищен паролем или специальным ключом, который вставляется в специальный разъем на пульте оператора, - это зависит от производителя оборудования и требований пользователя.
КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА КОНФИГУРИРОВАНИЯ
Необходимо иметь соответствующие функции для контроля, а именно:
ограничение доступа к базе данных РСУ
обеспечение доступа к БД только компетентного персонала
регистрация всех изменений БД
регулярное создание резервных копий системы
обеспечение средств согласования и утверждения предлагаемых изменений в базе данных РСУ.
Система методов контроля вводится в работу при участии Администратора Системы (System Custodian), который несет ответственность за РСУ. Администратор является инженером КИПиА с определенными навыками и знаниями РСУ. Для одной системы можно назначать несколько администраторов, которые будут хранить у себя все пароли и ключи доступа к вверенной им системе.
Доступ к базе данных предоставляется только администратору или другим лицам, одобренным администратором. В последнем случае администратор выдает лицу разрешение на доступ с указанием его функцией и подробным описанием должностных инструкций. Это обеспечивает доступ к базе данных только компетентного персонала.
Все изменения, вносимые в базу данных: конфигурирование новой точки, изменение мнемосхемы, обновление отчета, должны проходить процедуру утверждения и регистрации. Если изменения проводятся без утверждения, скорее всего, их поменяет следующая смена. Изменения необходимо согласовывать со всеми сменами операторов и получать утверждение от вышестоящего лица – начальника установки или старшего инженера.
С самого начала работы системы необходимо хранить копии данных со всеми проведенными изменениями. В этом случае, при возникновении непредвиденной ситуации конфигурацию можно восстановить полностью, или при некорректной работе системы восстановить ее последнюю версию до внесения изменений. Для этих целей необходимо регулярно резервировать данные. Как правило, резервная копия системы делается не реже двух раз в месяц.