Управляющие вычислительные средства

1. Иерархия технических средств асутп

Иерархическая структура АСУ ТП включает в себя: 1) уровень технических средств САУ – управляющие устройства, к которым относятся: - первичные измерительные преобразователи (ПИП), предназначенные для преобразования контролируемого параметра в сигнал определенной формы, удобной для дальнейшей обработки и преобразований; - нормирующие преобразователи (НП), осуществляющие преобразование сигналов от ПИП в эквивалентные унифицированные сигналы; - локальные автоматические регуляторы; - исполнительные устройства в составе исполнительных механизмов, предназначенных для усиления мощности командного сигнала, полученного от регулятора, и регулирующих органов, представляющих собой технические средства изменения материального или энергетического потока, влияющего на регулируемую величину ТОУ; 2) уровень технических средств АСУ ТП – контроллеры и управляемые автоматические регуляторы; 3) уровень оперативного персонала АСУ ТП – автоматизированные рабочие места оператора-технолога и инженера, реализованные с использованием персональных компьютеров. Технические средства первого уровня размещаются непосредственно на объекте управления, второго и третьего уровня – в помещениях аппаратных и операторных.

2. Способы обработки и передачи информации и задачи, решаемые на уровне датчиков и исполнительных механизмов.

Датчики и исполнительные механизмы – устройства, предназначенные для преобразования технологических параметров в информационные показатели и обратно. Датчик – устройство для преобразования физической величины технологического процесса в стандартный электрический сигнал, передаваемый далее в контроллер. Исполнительный механизм – устройство для преобразования электрического сигнала, поступающего от контроллера, в то или иное физическое воздействие (например: изменение положения заслонки, открывание - закрывание клапана и т.д.). Существует огромное множество типов датчиков и исполнительных механизмов.

3. Способы обработки и передачи информации и задачи, решаемые на уровне усо и контроллеров с жесткой логикой

контроллер (от англ. to control - управлять) – это некое устройство, выполняющее функцию связи между ЭВМ и каким-либо внешним или периферийным объектом. Применительно к АСУТП, контроллер – это электронное устройство с программным управлением и расширенными аппаратными возможностями измерения, управления и связи. Иначе говоря, контроллер представляет собой электронную схему, управляющую технологическим оборудованием, собирающую и анализирующую данные, на основе которых принимаются те или иные решения. Основное назначение контроллера – связь между уровнем датчиков и исполнительных механизмов и уровнем управляющих ЭВМ (серверов). Конструктивно контроллер представляет собой отдельное устройство, имеющее собственное питание. Контроллер может, как правило, функционировать автономно. При этом контроллер выполняется защищенным от пыли, влаги, электромагнитных излучений. Основные задачи, решаемые контроллером:

4. Способы обработки и передачи информации и задачи, решаемые на уровне плк.

В качестве локальных программируемых логических контроллеров (ПЛК) в настоящее время применяется большое количество устройств. Блок согласования сигналов осуществляет электрическое согласование датчиков и исполнительных механизмов с входом блока преобразования сигналов. Блок преобразования сигналов преобразует аналоговый электрический сигнал, поступающий от датчиков, в цифровую форму и передает его центральному процессору, а также преобразует управляющие сигналы процессора в форму, необходимую для управления исполнительными механизмами. Процессор осуществляет управление всеми блоками контроллера, математическую обработку измеренных технологических параметров, организует хранение данных в блоке памяти, а также осуществляет передачу данных через интерфейс в локальную вычислительную сеть (ЛВС). В данном случае роль ЛВС играет промышленная локальная сеть.

5. Способы обработки и передачи информации и задачи, решаемые на уровне АРМ. Автоматизированное рабочее место (АРМ) можно определить как совокупность информационно-программно-технических ресурсов, обеспечивающую конечному пользователю обработку данных и автоматизацию управленческих функций в конкретной предметной области. Создание автоматизированных рабочих мест предполагает, по основные операции по накоплению, хранению и переработке информации возлагаются на вычислительную технику, а экономист выполняет часть ручных операций и операций, требующих творческого подхода при подготовке управленческих решении. Эффективным режимом работы АРМ является его функционирование в рамках локальной вычислительной сети в качестве рабочей станции. Особенно целесообразен такой вариант, когда требуется распределять информационно-вычислительные ресурсы между несколькими пользователями. В наиболее сложных системах АРМ могут через специальное оборудование подключаться не только к ресурсам главной ЭВМ сети, но и к различным информационным службам и системам общего назначения. Информационное обеспечение АРМ ориентируется на конкретную привычную для пользователя, предметную область. Обработка документов должна предполагать такую структуризацию информации, которая позволяет осуществлять необходимое манипулирование различными структурами, удобную и быструю корректировку данных в массивах.

6. Архитектура и основные элементы модулей УСО По конструктивному исполнению УСО делятся на: − Платы ввода‐вывода. Данные устройства представляют собой платы расширения, которые размещаются в едином корпусе с процессорной платой и устанавливаются в слоты системных шин. Платы ввода‐вывода применяются в системах управления сосредоточенными объектами; − Модули УСО. Данные устройства выполнены в отдельном корпусе. В системах управления модули УСО размещают как можно ближе к датчикам и исполнительным механизмам для уменьшения влияния помех в канале связи. Взаимодействие между модулями УСО и вычислительным устройством осуществляется через плату дискретного ввода‐вывода. Как правило, модули УСО одноканальные; − Модули удаленного ввода‐вывода (МУВВ). Данные устройства содержат микроконтроллер, что позволяет классифицировать их как интеллектуальные УСО. МУВВ выполняют задачи сбора данных с датчиков и управление исполнительными механизмами по инструкциям вычислительного устройства. Взаимосвязь между МУВВ и ВУ производится по стандартному каналу связи (полевой шине), например RS‐232, RS‐485, CAN и т.д. МУВВ применяются в распределенных системах управления. Конструктивно модули УСО выполнены в виде монолитных узлов стандартных типоразмеров. Модули УСО устанавливаются на DIN‐рейку или в  специализированные платы, имеющие клеммные соединители для подвода внешних цепей. Такие платы называют монтажными панелями или оптопанелями.

7. Архитектура и основные элементы контроллеров с жёсткой логикой и ПИД-регуляторов Раньше промышленные контроллеры создавались на основе релейных схем или дискретных элементов с "жесткой" логикой, и могли выполнять только определенный наперед алгоритм. Выполнять другую работу без существенной переделки способны только програмируемые логические контроллеры (ПЛК или PLC). Возможность их создания возникла около 30 лет назад с появлением микропроцессорных технологий. Архитектурой контроллера называют набор его основных компонентов и связей между ними. Типовой состав ПЛК включает центральный процессор, память, сетевые интерфейсы и устройства ввода-вывода . ПИД-регулятор — это звено в контуре управления с обратной связью, используемое для поддержания заданного значения измеряемого параметра. ПИД-регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от заданного значения (так называемой уставки) и генерирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения и третье пропорционально производной отклонения.

8.Архитектура и основные элементы ПЛК. Архитектурой контроллера называют набор его основных компонентов и связей между ними. Типовой состав ПЛК включает центральный процессор, память, сетевые интерфейсы и устройства ввода-вывода .Иногда эта конфигурация дополняется устройством для программирования и пультом оператора, устройствами индикации, реже - принтером, клавиатурой, мышью или трекболом. 9. Методика анализа сигналов АСУТП и выбора микропроцессорных устройств

Программно-технический комплекс должен обеспечивать;

- прием и первичную обработку аналоговой и дискретной информации от традиционных датчиков аналоговых и дискретных сигналов;

- прием (обмен) и первичную обработку значений аналоговых параметров, дискретной информации и команд по цифровым линиям связи от интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов, а также от других ПТК, входящих в АСУ ТП ТЭС, и от АСДУ;

- прием (обмен) и первичную обработку информации и команд от приемопередающих устройств телемеханической связи, установленных на ТЭС;

- прием (при необходимости обмен) и первичную обработку информации и команд от автономных подсистем автоматического управления.

Должны быть предусмотрены автоматическая диагностика технических и программных средств ПТК и проверка достоверности входной информации с выдачей соответствующих сигналов предупредительной сигнализации и сообщений, а также возможность автоматического вывода из работы сигналов от неисправных датчиков, используемых в контурах управления (ТЗ, АР, ЛУ). При отказах модулей УСО (и после их устранения), выявленных алгоритмами самодиагностики, должны формироваться соответствующие признаки недостоверности (достоверности) входной информации.

выбор микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики ограничен ранее представленным списком европейских фирм. Поэтому во внимание следует принимать сложившуюся архитектуру систем контроля и управления электрической части. Ее основные элементы - серверы (также распространены иные термины: "базовая станция", "базовая система", "центральный координатор"), процессоры связи, низовые устройства (релейной защиты и автоматики, программируемые контроллеры), локальные вычислительные сети и операторские станции. В ряде случаев функции сервера, процессоров связи и операторских станций могут быть совмещены в одном компьютере. Для крупных, распределенных архитектур отдельные компоненты объединяются локальной вычислительной сетью 

10. ПИД-регуляторы ТРМ-148 основные характеристики.

Напряжение питания: 90...245 В перем. тока

Частота напряжения питания: 47...63 Гц

Потребляемая мощность: не более 12 ВА

Количество входов для подключения датчиков: 8

Время опроса одного входа: не более 0,5 с

Количество каналов регулирования: 8

Количество выходных элементов: 8

Интерфейс связи с компьютером: RS-485 (протокол ОВЕН)

Напряжение встроенного источника питания активных датчиков: 24 ± 3 В

Максимальный ток встроенного источника питания: 180 мА

Тип и габаритные размеры корпуса: Щ4, 96х96х140 мм; Щ7, 144х169х50,5 мм

Степень защиты корпуса: IP54 со cтороны передней панели