Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы автоматизированных систем управления. Учебное пособие
.pdf
Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…
21
ретрансляция информации и команд управления.
Назначение SCADA-сервера:
организация сбора и первичной обработки информации от ТТ;
организация вывода управляющих сигналов (команд) на ТТ;
мониторинг ТП;
администрирование оперативной базы данных (ОБД) ЦДНГ;
администрирование событий;
обеспечение информационного обмена в реальном времени между
службами ЦДНГ и НГДУ;
обеспечение SQL/ODBC-доступа и обмена данными в реальном
времени между ОБД ЦДНГ и внешними базами данных;
диагностика работы ТТ совместно с ППОТ.
Назначение РСт диспетчера ЦДНГ:
визуализация ТП;
супервизорное управление ТП;
обработка событий;
обработка и анализ данных реального времени с ТОУ и предыстории;
отображение трендов реального времени и предыстории;
печать протоколов и отчетов;
поддержка диалога создания оборудования.
Назначение РСт технологических служб ЦДНГ:
визуализация ТП;
обработка и анализ данных реального времени с ТОУ и предыстории;
отображение трендов реального времени и предыстории;
обработка событий;
печать протоколов и отчетов.
Назначение ППОТ:
отображение текущего состояния оборудования ТОУ;
отображение текущих значений измеряемых технологических па-
раметров по ТОУ;
корректировка данных ТТ;
эмуляция компонент SCADA-пакета ВУ (в том числе управление
ПСМ АГЗУ).
Основы автоматизированных систем управления
22
Требования к способам и средствам связи для
информационного обмена между компонентами системы
Если ваши компетенции не распространяются на организацию
обмена данными по радиоканалам, то лучше положиться в этом случае на субподрядчика или на самого заказчика.
Связь между ВУ и НУ осуществляется по радиоканалу. Для этого
система оборудована средствами цифровой связи (модем, радиостанция).
Для повышения надежности связи ТТ обладают функциями ретрансляции.
Средства связи должны обеспечивать:
связь между SCADA-сервером и ТТ в дуплексном режиме;
связь между SCADA-сервером и РСт по ЛВС;
связь между ППОТ и ТТ.
Обмен информацией между разрабатываемой системой и другими
информационными системами НГДУ осуществляется автоматически посредством стандартизированного механизма обмена сообщениями (ХХХ),
а также поддержки стандарта ХХХ/ХХХХ-доступа (пример обозначения
стандарта, состоящий из букв и знаков).
Взаимосвязи создаваемой системы со смежными системами реализуются автоматически по каналам связи с базой данных НГДУ посредством
информационного обмена в реальном времени с ХХХ/ХХХХ -доступом.
Каждый режим, заявленный здесь, должен в дальнейшем получить
воплощение в реальных процессах системы.
Допускаются следующие режимы функционирования системы и ее
отдельных компонентов:
штатный режим – сбор информации и управление ТОУ;
режим наладки ТТ – диагностирование ТТ, изменение внутренних
данных;
режим настройки системы – реконфигурация системы при измене-
нии состава ТОУ.
Разные пользователи предъявляют разные требования к надежности системы. Понятно, что никто не хочет, чтобы система часто
ломалась. Другой вопрос, сколько заказчик готов заплатить за ее увеличение. Надежность системы может быть повышена организационными, техническими и программными средствами. Тестирование не
сможет предотвратить сбой работы системы в реальном процессе.
Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…
23
Оно может только проверить готовность компонентов и системы в
целом. Тестирование может повысить надежность системы только
если тесты позволяют идентифицировать изменение параметров
компонентов системы (особенно технических). В этом случае замена
элементов может предотвратить будущий сбой или отказ.
Для обеспечения надежности системы производится:
тестирование ТТ;
тестирование SCADA-сервера;
тестирование РСт;
тестирование средств связи и ретрансляции;
тестирование ППОТ.
Перспективы развития и модернизация системы обеспечиваются открытостью архитектуры и программного обеспечения, гибкостью системных решений, а также проектируемой избыточностью вычислительной
мощности SCADA-сервера и РСт, ТТ, использованием стандартных протоколов обмена ТТ со SCADA-сервером.
Содержание нижеследующего раздела относится скорее всего к
организационному обеспечению. Численность и квалификация персонала
обуславливается не только требованиями технологического процесса,
но и надежностью системы, дружественностью интерфейса и т. д.
Требования к численности и квалификации персонала системы
и режиму его работы определяются по согласованию с заказчиком на
этапе разработки организационного обеспечения и уточняются на этапе
опытной эксплуатации.
Требования к показателям назначения системы
Приспособляемость системы к изменению процессов и методов
управления, к отклонениям параметров объекта управления обеспечивается реконфигурируемостью системы.
Реконфигурация системы обеспечивается следующими особенностями архитектуры:
поддержка базовой операционной системой (БОС) симметричной
многопроцессорности (SMP) позволяет в случае нехватки вычислительных
ресурсов масштабировать аппаратное обеспечение SCADA-сервера и РСт
добавлением центральных процессоров;
Основы автоматизированных систем управления
24
встроенные в БОС и в прикладное программное обеспечение (ППО)
сетевые возможности, поддержка архитектуры “клиент-сервер” позволяют
в случае расширения круга задач, стоящих перед пользователем, добавлять
в существующую ЛВС дополнительные серверы и РСт;
объектно-ориентированное ППО позволяет структурировать при-
кладной проект путем выделения объектов, имеющих определенный технологический смысл (цех, куст, КНС, ЭЦН и т. д.), что обеспечивает внесение изменений в систему в среде визуального проектирования путем тиражирования и редактирования объектов;
каждый ТТ обладает вычислительной мощностью и интерфейсом,
достаточными для автоматизации типового ТОУ, максимально оснащенного
технологическим оборудованием – дооснащение реального ТОУ технологическим оборудованием производится без изменения структуры системы.
При выборе требований к показателям надежности заказчик
обычно руководствуется принятыми в отрасли показателями, но разработчик при этом должен уметь показать к каким затратам это может привести.
Требования к надежности
Состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом и ее подсистем:
средняя наработка компонент системы на отказ – не менее 10000 час.;
средний срок службы компонент системы – не менее 8 лет;
среднее время восстановления работоспособного состояния си-
стемы – 2 часа.
Некорректное выполнение какой-либо из автоматизированных
функций системы не приводит к остановам технологических объектов и не
вызывает аварийные ситуации.
Сбой в процессе функционирования системы устраняется путем автоматического аппаратного или программного перезапуска или ручного
сброса отдельных компонент и всей системы в целом.
Отказом системы считается неустранимый сбой, вызванный неисправностью технических средств системы или средств связи, ошибками в
алгоритмах контроля и управления и программном обеспечении, приводящий к невыполнению любой автоматизированной функции системы и требующий замены соответствующего блока (устройства) или доработки программных продуктов.
Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…
25
Аппаратно-программный комплекс системы должен представлять
собой круглосуточно функционирующую восстанавливаемую и обслуживаемую систему.
Заказчик и разработчик имеют возможность согласовать методы оценки показателей надежности.
Требования к методам оценки и контроля показателей надежности
на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами не предусмотрены.
Требования безопасности
Конструкция технических средств системы и используемой при
монтаже, наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте аппаратуры
должна обеспечивать защиту обслуживающего персонала от поражения
электрическим током в соответствии с требованиями ГОСТ (например)
12.2.003-91 и ГОСТ 12.2.007.0-75.
По способу защиты человека от поражения электрическим током
технические средства системы должны относиться к классу 01 согласно
(например) ГОСТ 12.2.007.0-75.
Неизолированные токоведущие части, находящиеся в рабочем состоянии под электрическим напряжением, превышающим 42 В по отношению к корпусу, должны быть закрыты съемными или открывающимися защитными щитками из диэлектрических материалов.
Уровень радиопомех, создаваемых техническими средствами во
время работы, а также в моменты включения или выключения, не должны
превышать значений согласно требований, утвержденных Государственной комиссией по радиочастотам.
Уровень шумов при работе технических средств не должен превышать 70 дБ в соответствии с (например) ГОСТ 12.1.003-83.
Этот раздел может выдвигать более конкретные требования
экранным формам, мнемосхемам процессов, наличию элементов когнитивной графики.
Требования к эргономике и технической эстетике
Для обеспечения удобства общения пользователей с системой программные средства общего и специального назначения должны быть русифицированы по следующим позициям:
поддержка символов кириллицы на уровне MMI (человеко-машин-
ный интерфейс);
Основы автоматизированных систем управления
26
обеспечение принятых в Российской Федерации форматов вре-
мени, даты и обозначения физических и денежных единиц;
наличие справочных средств и контекстно-зависимой помощи опе-
ратору на русском языке.
Общие эргономические решения по рабочим местам персонала си-
стемы должны соответствовать (например) ГОСТ 22269-76.
Комфортные условия обитаемости персонала системы должны соответствовать действующим санитарным нормам, предельно допустимые
условия обитаемости должны определяться по (например) ГОСТ 12.1.00588, допустимые уровни влияния опасных и вредных производственных факторов – (например) по ГОСТ 12.0.003-74.
Эргономические решения по созданию микроклимата рабочих помещений персонала системы должны соответствовать требованиям (напри-
мер) ГОСТ 12.1.005-88.
Уровни шума и звуковой мощности в местах расположения персонала системы не должны превышать значений, устанавливаемых (напри-
мер) ГОСТ 12.1.003-83 и санитарными нормами, при этом должны быть
учтены уровни шумов и звуковой мощности, создаваемые всеми источниками, в том числе и акустическими средствами передачи данных.
Уровни освещенности рабочих мест персонала системы должны соответствовать (например) СНиП II-4 раздел “Искусственное и естественное
освещение”. Должны быть предусмотрены защита от слепящего действия
света и устранение бликов.
Компоновка составных частей шкафа-сейфа, предназначенного для
размещения технических средств локальных систем управления и средств
связи, должна выполняться таким образом, чтобы обеспечивался свободный доступ к ним для осуществления функций наладки, технического обслуживания и ремонта.
Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ре-
монту и хранению компонент системы
При проектировании системы, выборе технических средств и
средств связи, разработке программного обеспечения должен быть обеспечен круглосуточный режим эксплуатации системы.
Вид технического обслуживания технических средств системы и
средств связи – периодический.
Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…
27
Период обслуживания, численность, состав и квалификация обслуживающего персонала определяются в эксплуатационной документации на
систему на этапе разработки организационного обеспечения.
Для нормальной эксплуатации технических средств системы должно
быть обеспечено электропитание от источников переменного тока напряжением 220 В с отклонением от плюс 10 до минус 15 % и частотой 50 Гц с
отклонением ±1 Гц.
В процессе эксплуатации и технического обслуживания аппаратных
средств системы не допускается попадание в них моющих средств, бензина
и других нефтепродуктов, коррозийно-активных веществ.
Требования к защите информации от несанкционированного доступа
Для обеспечения защиты информации от несанкционированного доступа обращение к процедурам программного обеспечения системы, реализующим функции изменения значений уставок (контролируемых значений)
технологических параметров и нормативно-справочной информации, изменения конфигурации ТОУ в ОБД ЦДНГ, изменения состояния аппаратных
средств локальных систем контроля и управления, а также функции дистанционного управления ТОУ, генерации различных форм справок и отчетности
должно быть реализовано через многоуровневую систему паролей.
Защита информации на SCADA-сервере производится организационными мероприятиями и специальными техническими и программными
решениями.
Требования по сохранности информации при авариях
Для выполнения работ по сохранению информации на жестком
диске SCADA-сервера при отключении электропитания ВУ системы
предусмотрен резервный источник электропитания, обеспечивающий работу SCADA-сервера в течение 30 мин.
Защита информации от неисправности жесткого магнитного диска и
других основных компонент системы производится горячим резервированием.
Сохранение информации на НУ системы при отключении электропитания обеспечивается использованием энергонезависимой памяти.
Требования к защите от влияния внешних воздействий
Должна быть обеспечена защита технических средств от воздействия внешних электрических полей, а также по цепям электропитания путем гальванической развязки внешних электрических цепей от цепей электропитания ТТ.
Основы автоматизированных систем управления
28
По устойчивости в части воздействия климатических факторов
внешней среды технические средства подсистем НУ должны изготавливаться в климатическом исполнении ХЛ категории размещения 3, технические средства подсистемы ВУ – в климатическом исполнении УХЛ категории размещения 4 по ГОСТ 15150-691.
По степени устойчивости к воздействию атмосферного давления
технические средства должны соответствовать группе Р1 ГОСТ 12997-84 в
диапазоне от 84 до 106,7 кПа на высоте 1000 м над уровнем моря.
Технические средства системы должны изготавливаться для эксплуатации в атмосфере, соответствующей по содержанию коррозийно-активных агентов типу II по ГОСТ 15150-69.
По стойкости к механическим воздействиям технические средства
должны быть виброустойчивого исполнения L3 по ГОСТ 12997-84.
Степень защиты технических средств от попадания воды IPX4 или
IPX5 по ГОСТ 14254-80.
Технические средства в упаковке для перевозки должны выдерживать без повреждений транспортную тряску, воздействие температуры и
относительной влажности по ГОСТ 12997-84:
температура – от плюс 50 до минус 50 °C;
относительная влажность воздуха – 95 % с отклонением ±3 % при
температуре плюс 35 °C.
4.2. Требования к функциям (задачам), выполняемым системой
Функции (задачи) ТТ
Сбор и первичная обработка технологических данных
Сбор и первичная обработка технологических данных реализуется циклическим опросом цифровых, аналоговых и импульсных сигналов технологических датчиков. Время и структура цикла опроса зависят от периодичности
обновления информации на датчиках, совокупного времени обработки информации от датчиков и времени реакции исполнительных механизмов ТОУ.
Для климатического исполнения ХЛ3 рабочий диапазон температур от плюс 40 до минус 60°C, верхнее значение относительной влажности воздуха 98 % при плюс 25°C. Для климатического исполнения УХЛ4 рабочий диапазон температур от плюс 35° до плюс 1°C, верхнее значение относительной влажности воздуха - 80 % при плюс 25°C.
Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…
29
Измерение величин с аналоговых датчиков должно проводиться с
требуемой точностью и скоростью, необходимой для однозначной идентификации параметров и событий. Перевод аналоговой величины в физическое значение производится с помощью соответствующего коэффициента.
Измерение импульсных сигналов заключается в подсчете числа импульсов за заданное время и переводе суммы импульсов в физическую величину.
Значения величин, полученных от цифровых, аналоговых и импульсных датчиков за определенное время, характеризуют текущее состояние
ТОУ. Информация о текущем состоянии ТОУ передается в подсистему ВУ.
Обработка аварийных сигналов
Аварийные сигналы поступают от датчиков ТОУ. Информация об
аварийных сигналах передается на ВУ для дальнейшей обработки.
Часть аварийных сигналов может обрабатываться средствами местной автоматики, не входящими в систему.
Управление ТОУ
Управление ТОУ может быть инициировано:
от подсистемы ВУ непосредственно или ретранслировано;
от оператором-технологом на месте.
Отработка команд управления ТОУ реализуется в зависимости от
особенностей технологического оборудования объекта. Исправность приводов должна контролироваться по изменению положения регулирующего
органа либо по изменению регулируемого параметра после выдачи команд
управления с генерацией соответствующих сигналов на ВУ.
Обслуживание связи с ВУ
Связь со ВУ инициируется подсистемой ВУ. Функция связи заключается в выдаче (ретрансляции) на ВУ всей собранной информации и приеме (ретрансляции) с ВУ команд управления ТП.
Связь ТТ с ВУ должна осуществляться по радиоканалу в режиме
пассивной мультиточки. Защита от искажений в канале должна обеспечиваться протоколом обмена.
Основы автоматизированных систем управления
30
При неисправности линий связи или телекоммутационного оборудования (off-line) должно обеспечиваться запоминание последних 10 сообщений (аварийных сигналов и событий различного типа, включая результаты
внутренней диагностики ТТ).
Обслуживание ППОТ
Обслуживание ППОТ заключается в организации связи между ТК и
ППОТ с целью получения информации о текущем состоянии ТОУ (уровень
оператора-технолога) и служебной информации (уровень наладчика системы).
ППОТ должен обеспечивать реализацию следующих функций:
отображение текущего состояния оборудования ТОУ;
отображение текущих значений измеряемых технологических па-
раметров по ТОУ;
орректировку данных ТК;
эмуляцию компонент SCADA-пакета ВУ (в том числе управление
ПСМ АГЗУ).
Автотестирование
На фоне основных задач ТТ циклически должен контролировать исправность собственного оборудования путем запуска соответствующих тестов.
В случае обнаружения неисправности должен генерироваться аварийный сигнал, включаемый в стандартную посылку на ВУ. ТТ должен переходить в неактивное состояние по выходам на ТОУ.
Функции (задачи) SCADA-сервера
Организация сбора и первичной обработки информации и сигналов
состояния, поступающих от ТТ.
Информация, поступающая от ТТ, содержит результаты автотестирования ТТ, значения измеряемых параметров ТП, сигналы о состоянии
ТОУ.
Под первичной обработкой понимается приведение информации к
стандартным форматам представления данных (типам записей) в ОБД.
Информация от ТТ может быть получена:
программным циклическим опросом, выполняющимся автомати-
чески (последовательность и временные характеристики опроса определяются в процессе проектирования системы);
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]