Функції та компоненти типового забезпечення асутп

Функції типового забезпечення АСУТП діляться на керуючі, інформаційні та допоміжні.

Інформаційні функції (моніторинг) включають в себе збір значень змінних процесу, їх зберігання, відображення у відповідній для людини формі і передача на наступні рівні системи.

Керуючі функції - це вироблення і реалізація прямих або опосередкованих впливів на параметри об'єкта управління: регулювання, логічне управління, оптимальне управління режимами або стадіями процесу, адаптивне управління об'єктом в цілому.

Допоміжні функції зводяться головним чином до діагностики функціонування технічних і програмних засобів АСУТП і підтримання їх в робочому стані. Інформаційною основою для кожного процесу реального часу (RT), який підтримує АСУТП, служить база даних процесу, що має специфічну структуру.

В цілому АСУТП включає в себе технічне, програмне, інформаційне забезпечення як основу системи і організаційне забезпечення, яке регламентує участь персоналу в роботі АСУТП.

Технічне забезпечення АСУТП здійснюється комплексом технічних засобів (КТЗ), що містить пристрої отримання інформації про параметри технологічного процесу і стан технологічного обладнання; формування та передачі керуючої інформації; подання інформації персоналу і на інші рівні АСУТП.

Програмне забезпечення включає в себе загальне програмне забезпечення (ПЗ) в комплекті із засобами обчислювальної техніки (ОТ) і спеціальну сукупність програм, що реалізують функціонування системи даного типу і конкретний набір функцій.

Інформаційне забезпечення - це єдина система кодування інформації і стандартні інтерфейси між елементами системи.

Типовим технічним рішенням для побудови АСУТП є програмно технічний комплекс (ПТК), призначений для автоматизації технологічних процесів певного профілю. На основі ПТК розробляються типові готові рішення, які вимагають прив'язки до об'єкта автоматизації, реконфігурації і налаштування обладнання комплексу під конкретний об'єкт. Основні вимоги, що пред'являються до ПТК і рішенням на їх основі: стандартизація, типізація, відкритість і масштабованість.

3. Основні принципи побудови та методи стандартизації ТЗА

Економіка галузі, що виробляє ТЗА вимагає досить вузької спеціалізації підприємств, що випускають великі серії однотипних пристроїв. У той же час з розвитком автоматизації, з появою нових, все більш складних об'єктів управління і збільшенням обсягу функцій, що автоматизуються, зростають вимоги до функціональної різноманітності пристроїв автоматизації і до різноманітності їх технічних характеристик і конструктивних особливостей виконання. Завдання зменшення функціонального і конструктивного різноманіття при оптимальному задоволенні запитів підприємств, що автоматизуються вирішується за допомогою методів стандартизації.

Рішенням по стандартизації завжди передують системні дослідження практики автоматизації, типізація наявних рішень і наукове обґрунтування економічно оптимальних варіантів скорочення різноманіття застосовуваних пристроїв. Прийняті при цьому рішення після їх практичної перевірки оформляються обов'язковими до виконання державними стандартами (ДСТУ ГОСТ). Більш вузькі по сфері застосування рішення можуть оформлятися і у вигляді галузевих стандартів (ОСТ), а також у вигляді стандартів підприємств (СТП), які мають ще більш обмежену придатність.

Типізація - це обґрунтоване зведення різноманіття обраних типів, конструкцій машин, устаткування, приладів, до невеликого числа найкращих з будь-якої точки зору зразків, котрі володіють суттєвими якісними ознаками. В процесі типізації розробляються і встановлюються типові конструкції, що містять загальні для ряду виробів базові елементи і параметри, в тому числі перспективні. Процес типізації еквівалентний групуванню, класифікації деякої вихідної множини елементів, до обмеженого ряду типів з урахуванням реально діючих обмежень.

Уніфікація - це приведення різних видів продукції і засобів її виробництва до раціонального мінімуму типорозмірів, марок, форм, властивостей. Вона вносить однаковість в основні параметри типових рішень ТЗА і усуває невиправдане різноманіття засобів однакового призначення і різнотипність їх частин. Однакові або різні за своїм функціональним призначенням пристрої, їх блоки і модулі, проте похідні від однієї базової конструкції, утворюють уніфікований ряд.

Агрегатування - принцип формування складу засобів автоматизації, що виготовляються серійно, спрямований на максимальне задоволення запитів підприємств- споживачів при обмеженій номенклатурі продукції, яка серійно випускається. {Слайд 18}

Агрегатування базується на тому, що складні функції управління можна розкласти на найпростіші складові (так само, як, наприклад, складні обчислювальні алгоритми можна представити у вигляді сукупності окремих найпростіших операторів).

Таким чином, агрегатування ґрунтується на розкладанні загальної задачі управління на ряд простих однотипних операцій, що повторюються в тих чи інших комбінаціях в самих різних системах управління. При аналізі великої кількості подібних систем управління можна виділити обмежений набір найпростіших функціональних операторів, на комбінації яких будується практично будь-який варіант АСУ ТП. В результаті формується склад засобів автоматизації, що виготовляються серійно, який містить такі конструктивно завершені і функціонально самостійні одиниці, як блоки і модулі, прилади і механізми.

Блок - конструктивний збірний пристрій, що виконує одну або кілька функціональних операцій по перетворенню інформації. Складається з модулів.

Модуль - уніфікований вузол, що виконує елементарну типову операцію в складі блоку або приладу.

Виконавчий механізм (ВМ) - пристрій для перетворення керуючої інформації в механічне переміщення з наявною потужність, достатньою для впливу на об'єкт управління.

Відповідно до принципу агрегатування системи управління створюються шляхом монтажу модулів, блоків, приладів і механізмів з подальшою комутацією каналів і ліній зв'язку між ними. У свою чергу, самі блоки і прилади створюються також шляхом монтажу та комутації різних модулів. Модулі ж збираються з простіших вузлів (мікромодулів, мікросхем, плат, пристроїв комутації і т.п.), що утворюють елементну базу технічних засобів. При цьому виготовлення блоків, приладів і модулів здійснюється повністю в заводських умовах, в той час як монтаж і комутація АСУ ТП повністю завершується лише на місці її експлуатації. Такий підхід до побудови блоків і приладів отримав назву блочно - модульного принципу виконання технічних засобів автоматизації.

Принцип агрегатування широко застосовується в багатьох галузях техніки (наприклад, агрегатні верстати і модульні промислові роботи в машинобудуванні, IBM-сумісні комп'ютери в системах управління і автоматизації обробки інформації та ін.).

Прикладом реалізації агрегатування і блочно-модульного принципу може бути частотний перетворювач (ЧП), основна функція якого - управління частотою обертання асинхронного електродвигуна. Задача управління (блок) ділиться по-крупному на 4 самостійних модуля:

 випрямлення 3-фазної напруги;

 перетворення випрямленої напруги в широтно-імпульсну модульовану (ШІМ) напругу заданої частоти;

 згладжування ШІМ напруг до синусоїди;

 організація узгодженої роботи попередніх 3-х модулів.

У відповідність з таким розподілом в складі ЧП схемотехнічно формуються такі модулі (рис. 1.4):

 випрямляч;

 інвертор;

 вихідний фільтр;

 система управління СУ.

Застосування блочно-модульного принципу не тільки дозволяє проводити широку спеціалізацію і кооперування підприємств в рамках галузі, що виробляє засоби автоматизації, але і призводить до підвищення ремонтопридатності і збільшення коефіцієнтів використання цих засобів в системах управління.

Зазвичай підприємства, що випускають засоби автоматизації промислового призначення, спеціалізуються на виготовленні комплексів або систем блоків і приладів, функціональний склад яких орієнтований на реалізацію будь-яких великих функцій або підсистем АСУ ТП. При цьому в рамках окремого комплексу всі блоки і прилади виконуються сумісними по інтерфейсу, тобто сумісними за параметрами і характеристиками сигналів - носіїв інформації, так само як і за конструктивними параметрами і характеристиками пристроїв комутації. Такі комплекси і системи засобів автоматизації прийнято називати агрегатними або агрегатованими.