Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основы автоматизированных систем управления. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 134 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…

 по запросам диспетчера в автоматизированном режиме.

Организация выдачи управляющих сигналов на ТТ

На ТТ SCADA-сервер передает команды управления ТОУ (открытие/закрытие задвижек, пуск/останов ЭЦН, ШГН, агрегатов КНС, ДНС и т. д.), инициируемые РСт диспетчерской службы.

Мониторинг ТП

Мониторинг обеспечивает реакцию системы на изменения в состоянии ТОУ в реальном времени и обновление соответствующих полей ОБД ЦДНГ, а также обслуживание информационных запросов РСт служб (оперативной и технологических).

Администрирование событий

Событиями являются:

 сигнал неработоспособности ТТ;

 несостоявшаяся попытка установления связи между SCADA-сер-

вером и ТТ;

 значительное изменение параметров ТП;

 команды диспетчера оперативной службы;

 сообщения, поступившие из вышестоящего (НГДУ) уровня.

Администрирование событий заключается в выполнении следующих функций:

 нумерация и датирование событий;

 распределение событий по уровням приоритетов;

 хранение событий в хронологическом порядке.

Администрирование ОБД ЦДНГ

Целью администрирования является обеспечение целостности данных, выполнение функций архивирования, резервного копирования, а также восстановления информации, содержащейся в ОБД ЦДНГ.

Обеспечение информационного обмена в реальном времени между службами ЦДНГ и НГДУ

В рамках стратегического управления НГДУ на SCADA-сервер могут передаваться рекомендации по изменению уставок, регламента работы

Основы автоматизированных систем управления

ТОУ и т.д. Полученная информация переадресуется службам ЦДНГ. Диспетчерская служба осуществляет соответствующие управляющие воздействия на ТП. По результатам выполненных действий отправляется сообщение службам НГДУ.

Обеспечение SQL/ODBC-доступа и обмена данными в реальном времени между ОБД ЦДНГ и внешними базами данных

Соответствие ОБД ЦДНГ стандарту связности открытых баз данных (ODBC) позволяет осуществлять обмен информацией с внешними базами данных, также поддерживающими ODBC, при помощи SQL-запросов.

Обработка аварийного сигнала ТТ

Передаваемый ТТ аварийный сигнал, генерируемый при автотестировании, инициирует заполнение соответствующего поля ОБД, которое в дальнейшем обрабатывается администратором событий SCADA-сервера.

Функции (задачи) РСт диспетчера ЦДНГ

Визуализация технологического процесса

Диспетчер может наблюдать за протеканием ТП, графически отображаемом на экране РСт в реальном времени, при помощи следующих средств создания MMI:

 объектно-ориентированная графика;

 широкий набор элементов визуализации (окна, цветные панели,

лампочки, стрелочные указатели, счетчики, измерители);

 динамические объекты, созданные при помощи анимационных эф- фектов и их комбинаций, включая изменения размеров, цвета и положения;

 текстовые объекты (содержат значения параметров ТП в реальном времени);

 конструирование изображений и изменение конфигурации MMI по желанию пользователя.

Супервизорное управление ТП

Диспетчер осуществляет управление ТП в реальном времени с помощью набора элементов управления MMI (меню, кнопки, тумблеры, переключатели, движки, ручки регулирования).

Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…

Обработка событий

Администрирование событий заключается в активизации необходимых обработок, а также в отображении событий, относящихся к классу тревог, в выделенную область экрана РСт диспетчера (Alarm-дисплей) и звуковой сигнализации.

Обработка и анализ данных реального времени, поступающих с ТОУ, и предыстории

Информация, поступающая с ТОУ, фиксируется в ОБД. Алгоритмы обработки, использующие данную информацию, обеспечивают в реальном времени визуализацию ТП, выявление тревожных ситуаций и проведение статистического контроля параметров ТП. Обработка данных другими приложениями осуществляется с помощью механизма DDE, что позволяет представлять информацию в виде таблиц и диаграмм. Отображение трендов реального времени и предыстории.

Данная функция служит для отображения поведения параметров ТП в виде графиков в реальном времени, что позволяет оценить взаимосвязи протекающих процессов, а также их предыстории на качественном уровне.

Печать протоколов и отчетов

Для подготовки протоколов и отчетов информация из ОБД может быть передана в офисные приложения с помощью механизма SQL/ODBC.

Поддержка диалога создания оборудования

Диалог создания оборудования является частью MMI, обеспечивающего интерактивный доступ к ОБД для создания и модификации состава технологического оборудования, обслуживаемого системой. Диалог позволяет осуществлять ввод/исключение ТОУ и агрегатов с использованием геологических номеров скважин и обычных шифров оборудования. Перевод шифров во внутренние логические номера осуществляется автоматически.

Функции (задачи) РСт технологических служб ЦДНГ

В состав функций РСт технологических служб входят все функции РСт диспетчера, за исключением функции супервизорного управления ТП и функции поддержки диалога создания оборудования.

Реализация функций РСт технологических служб полностью идентична реализации соответствующих функций, выполняемых диспетчерской РСт.

Основы автоматизированных систем управления

Перечень функций (задач) системы, уровень реализации и времен-

ной регламент реализации каждой функции (задачи), подлежащих автоматизации, приведены в табл. В.1 прил. В (ТЗ).

4.3. Требования к видам обеспечения

Требования к математическому обеспечению

Перечисление полного списка алгоритмов до начала проектирования системы задача непростая. В процессе может возникнуть необходимость написания дополнительных алгоритмов, а некоторые из перечисленных могут стать не нужными.

Состав математического обеспечения подсистемы НУ:

 алгоритм мониторинга ТОУ;

 алгоритмы взаимодействия с ВУ;

 математические модели и алгоритмы преобразования информации

с аналоговых и импульсных датчиков;

 математические модели и алгоритмы реализации управляющих воздействий;

 алгоритмы ретрансляции;

 алгоритмы автотестирования;

 алгоритмы обслуживания ППОТ;

 модель разграничения доступа и защиты информации;

 алгоритмы обслуживания аварийных ситуаций.

Состав математического обеспечения подсистемы ВУ.

Модели:

 имитационная модель ТП;

 модель защиты информации;

 модель сетевого взаимодействия и распределенной обработки дан-

ных;

 модель данных, определяющая структуру оперативной базы дан- ных ЦДНГ.

Разрабатываемые алгоритмы:

 алгоритмы обработки событий;

 алгоритмы первичной обработки информации;

 алгоритмы экстраполяции технологических параметров по косвен-

ным измерениям на основе стандартных методов;

Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…

 алгоритмы статистического анализа параметров ТП;  алгоритмы обмена данными в реальном времени между ОБД

ЦДНГ и внешними базами данных;

 алгоритмы генерации отчетов и протоколов по произвольной

форме на основе текущей и архивной информации;

 алгоритмы преобразования данных (интерполяция, масштабирование);  алгоритмы построения объектно-ориентированного MMI;  алгоритмы администрирования БД.

Требования к информационному обеспечению

Состав, структура и способы организации данных приведены в

табл. Г.1 прил. ТЗ-Г.

Обмен с НУ инициируется ВУ. С НУ на ВУ передается текущее состояния ТОУ, результаты автотестирования и данные ретрансляции в соответствии со стандартным протоколом обмена.

С ВУ на НУ передаются команды управления и данные ретрансляции.

Наличие SQL/ODBC-доступа обеспечивает информационную совместимость с существующими смежными и вышестоящими системами управления и обработки информации.

Входные и выходные сигналы, обрабатываемые системой, должны удовлетворять:

 электрические с дискретными изменениями параметров – ГОСТ

26.013-81;

 электрические аналоговые – ГОСТ 26.011-80;

 кодированные – ГОСТ 26.014-81;

 коды восьмибитные – ГОСТ 19768-74.

ОБД ЦДНГ соответствует стандарту ODBC, что позволяет осуществлять обмен информацией с внешними базами данных, также поддерживающими ODBC, при помощи SQL-запросов.

Структура процесса сбора, обработки, передачи данных в системе и представление данных

Сбор информации о состоянии ТОУ производится циклическим опросом датчиков. Затем производится предварительная обработка данных и результатов автотестирования и формирование пакета для передачи на ВУ. Далее по запросу данный пакет передается на ВУ.

Основы автоматизированных систем управления

Способы представления данных определяются протоколами обмена с ВУ, внутренней структурой и особенностями функционирования ТТ, требуемой точностью представления и т. д.

Получение SCADA-сервером информации с НУ осуществляется в результате программного циклического опроса ТТ, выполняющегося автоматически (последовательность и временные характеристики опроса определяются в процессе проектирования системы), а также по запросам диспетчера в автоматизированном режиме.

В результате обработки данных, поступивших от ТТ, производится заполнение соответствующих ячеек ОБД и генерация событий. Администратор событий SCADA-сервера осуществляет нумерацию и датирование событий, распределение событий по уровням приоритетов, хранение событий в хронологическом порядке. На РСт производится визуализация ТП, а также отображение событий, относящиеся к классу тревог, в выделенную область экрана РСт диспетчера (Alarm-дисплей) и звуковая сигнализация. Обмен информацией между ОБД и БД НГДУ осуществляется при помощи SQL-запросов.

Защита данных от разрушений при авариях и сбоях в электропитании системы

На НУ для обеспечения защиты данных от разрушений используются дублирующие Flash-таблицы.

Отказоустойчивость SCADA-сервера при авариях и сбоях в электропитании обеспечивается дублированием источников питания с безынерционным автоматическим переключением.

Использование источников бесперебойного питания в составе всех узлов ЛВС ВУ обеспечивает их работу в течение 30 мин после отключения электроэнергии.

Контроль, хранение, обновление и восстановление данных

Для организации контроля данных в их структуре предусматривается наличие специальных полей (контрольных битов, сумм и др.).

Периодичность и объем обновления данных зависит от особенностей технологического процесса и возможностей каналов связи.

Восстановление данных производится из Flash-таблиц и архивов.

Контроль и хранение информации на SCADA-сервере обеспечивается системой дисковой памяти RAID-5, а также поддержкой основной памяти ECC (с обнаружением и коррекцией ошибок).

Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…

Для организации резервного хранения и восстановления данных преду-

сматриваются процедуры архивирования и резервирования информации ОБД.

Требования к процедуре придания юридической силы документам, продуцируемым техническими средствами системы, определяются в соответствии с ГОСТ 6.10.4-84.

Требования к лингвистическому обеспечению

Использование при разработке системы SCADA-пакета позволяет осуществлять взаимодействие пользователей и технических средств системы посредством объектно-ориентированного MMI, не требующего специальных профессиональных навыков в области программирования.

Перепрограммирование ТТ осуществляется инструментальными средствами, соответствующими стандарту IEC 1131-3.

Требования к программному обеспечению.

Перечень покупных программных средств:

 для НУ:

o система автоматизации программирования; o операционная система-монитор (входит в комплект по-

ставки ТК); o драйверы обмена со SCADA-пакетом ВУ (входят в ком- плект поставки ТК); o драйверы ретрансляции (входят в комплект поставки ТК);

 для ВУ:

o SCADA-пакет, поддерживающий технологию “клиент- сервер”;

o многозадачная сетевая операционная система; o набор серверных программ для интеграции системы с

внешними АСУ.

Прикладные программные средства ВУ должны выполняться на любых IBM-совместимых компьютерах в соответствии с требованиями к техническому обеспечению.

Программное обеспечение должно быть построено на основе функционально законченных программных модулей, проектироваться по технологии, допускающей его верификацию (в том числе CASE-технологии), включать в себя процедуры, обеспечивающие ODBC- и SQL-доступ.

Основы автоматизированных систем управления

Необходимость регистрации вновь разрабатываемых программных

средств в РосАПО определяется по согласованию с заказчиком.

Требования к техническому обеспечению

Требования к видам техническим средств, в том числе к видам комплексов технических средств, программно-технических комплексов и других комплектующих изделий, допустимых к использованию в системе.

На НУ используются:

 микропроцессорный контроллер;

 радиомодем;

 приемопередающая радиостанция;

 шкаф-сейф с источниками электропитания;

 технологические первичные и вторичные преобразователи с циф-

ровыми, импульсными и аналоговыми выходами.

На ВУ используются:

 сервер ЦДНГ;

 РСт;

 ППОТ;

 сетевое оборудование;

 радиомодем;

 приемопередающая радиостанция;

 оборудование бесперебойного электропитания.

Требования к функциональным, конструктивным и эксплуатационным характеристикам средств технического обеспечения системы

Микропроцессорный контроллер:

 гибкая блочно-модульная конфигурация контроллера должна обеспечивать от 8 до 32 аналоговых входов, от 64 до 128 дискретных входов, от 16 до 80 дискретных выходов (обычных и/или силовых);

 диапазон изменения аналоговых сигналов на входе от 4 до 20 mA;

 амплитуда изменения дискретных сигналов 0 – плюс 12 В, 0 – ми-

нус 12 В;

 наличие гальванической развязки по всем дискретным входам и выходам;

Глава 2. Разработка технического задания на автоматизированную систему…

 наличие аппаратных и программных средств для подключения ра-

дио- и/или проводного каналов связи с поддержкой стандартных протоколов обмена;

 наличие аппаратного Watchdog, средств автоматизации програм-

мирования контроллера, кросс-средств отладки и подключения контрольно-диагностической аппаратуры;

 возможность работы в сети с поддержкой стандартных сетевых

протоколов;

 возможность выполнения функций ретрансляции для сети из не-

скольких контроллеров;

 время бесперебойной работы не менее 10 000 час;  поддержка контроллера SCADA-пакетами;  узлы и элементы конструкции контроллера должны соответство-

вать требованиям условий эксплуатации.

Радиомодем:  встроенная аппаратно-программная поддержка стандартных про-

токолов обмена со скоростью передачи данных не менее 1 200 бод.

Приемопередающая радиостанция:

 рабочий диапазон частот от 148 до 168 МГц;  мощность от 2 до 5 Вт.

Шкаф-сейф с источниками электропитания:  напряжение электропитания 220 В ±10%. Технологические первичные и вторичные преобразователи с цифро-

выми, импульсными и аналоговыми выходами:

 должны обеспечивать для аналоговых входов ТК сигналы от 4 до

20 mA, для дискретных – 0 – плюс 12 В, 0 – минус 12 В.

Сервер ЦДНГ:

 IBM-совместимый суперсервер, предполагающий наличие много-

уровневой шинной архитектуры и возможность использования нескольких процессоров. Производительность суперсервера обеспечивает обработку информации в реальном времени. Суперсервер имеет встроенную многоуровневую систему защиты от несанкционированного доступа.

Отказоустойчивость суперсервера обеспечивается следующими

свойствами архитектуры:

Основы автоматизированных систем управления

o дублированные каналы ввода/вывода; o дублированные источники питания с безынерционным ав-

томатическим переключением;

o поддержка системы дисковой памяти RAID-5; o поддержка основной памяти ECC (с обнаружением и кор-

рекцией ошибок); o наличие независимой системы контроля и управления (программно-аппаратные средства автотестирования).

РСт:

 IBM-совместимый компьютер в промышленном исполнении со встроенными средствами защиты от несанкционированного доступа. Вычислительные ресурсы РСт соответствуют требованиям SCADA-пакета (run-time версия).

ППОТ:

 NoteBook в промышленном исполнении с вычислительными ресурсами, соответствующими требованиям SCADA-пакета (run-time версия) и средств программирования ТТ.

Сетевое оборудование:

 обеспечивает скорость передачи данных между узлами ЛВС ВУ не менее 10 Мбит/с.

Оборудование бесперебойного электропитания:

 обеспечивает функционирование всех узлов локальной сети ВУ не менее 30 минут при отключении электропитания.

Требования к метрологическому обеспечению

Предварительный перечень измерительных каналов приведен в табл. A.1 – A.3 прил. A.

Точность измерения параметров должна составлять для аналоговых сигналов – не хуже 1,5 %, для импульсных сигналов – не хуже 0,1 %. Точность измерительных каналов системы должна лежать в пределах точности измерения датчиков ТОУ.

Метрологическая совместимость технических средств системы обеспечивается на уровне ТТ.

Требования к организационному обеспечению

Требования к структуре и функциям подразделений, участвующих во вводе в эксплуатацию и функционировании системы, к организации и

<<< < Предыдущая 1 2 34 / 134 5 6 7 8 9 10 11 12 13 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]