Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы автоматизированных систем управления. Учебное пособие
.pdf
Глава 3. Эскизный проект. Общесистемные решения
51
времени, даты и обозначения физических и денежных единиц, справочные
средства и контекстно-зависимая помощь оператору на русском языке.
Общие эргономические решения по рабочим местам персонала си-
стемы соответствуют ГОСТ 22269.
Комфортные условия обитаемости персонала системы соответ-
ствуют действующим санитарным нормам.
Эргономические решения по созданию микроклимата рабочих поме-
щений персонала системы соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.005.
Уровни шума и звуковой мощности в местах расположения персонала системы не превышают значений, устанавливаемых ГОСТ 12.1.003 и
санитарными нормами, при этом учитываются уровни шумов и звуковой
мощности, создаваемые всеми источниками, в том числе и акустическими
средствами передачи данных.
Уровни освещенности рабочих мест персонала системы соответствуют СНиП II-4 раздел “Искусственное и естественное освещение”. Предусматривается защита от слепящего действия света и устранение бликов.
Компоновка составных частей шкафа-сейфа, предназначенного для размещения технических средств локальных систем управления и средств связи,
выполняется таким образом, что обеспечивается свободный доступ к ним для
осуществления функций наладки, технического обслуживания и ремонта.
3.6. Состав функций, комплексов задач (задач), реализуемых си-
стемой (подсистемами)
Функции (задачи) ТТ. Сбор и первичная обработка технологиче-
ских 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.
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.
Основы автоматизированных систем управления
52
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 оператора-технолога 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
Функция связи заключается в выдаче (ретрансляции) на ВУ всей собранной информации и приеме (ретрансляции) с ВУ команд управления ТП.
Связь ТТ с ВУ осуществляется по радиоканалу в режиме пассивной мультиточки. Защита от искажений в канале обеспечивается протоколом обмена.
При неисправности линий связи или телекоммутационного оборудования (off-line) обес-печивается запоминанием 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).
Глава 3. Эскизный проект. Общесистемные решения
53
Автотестирование
На фоне основных задач ТТ циклически контролирует исправность
собственного оборудования путем запуска соответствующих тестов. В случае обнаружения неисправности генерируется аварийный сигнал, включаемый в стандартную посылку на ВУ. ТТ переходит 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);
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;
изменение параметров ТП;
команды диспетчера оперативной службы;
Основы автоматизированных систем управления
54
сообщения, поступившие из вышестоящего (НГДУ) уровня;
системные (внутренние) события.
Администрирование событий заключается в выполнении следую-
щих функций:
нумерация и датирование событий;
распределение событий по уровням приоритетов;
хранение событий в хронологическом порядке.
Администрирование ОБД ЦДНГ
Администрирование обеспечивает целостность данных, выполнение
функций архивирования, резервного копирования, а также восстановление
информации, содержащейся в ОБД ЦДНГ.
Обеспечение информационного обмена в реальном времени
между службами ЦДНГ и НГДУ
В рамках стратегического управления НГДУ на SCADA-сервер передаются рекомендации по изменению уставок, регламента работы 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
Обмен информацией между ОБД ЦДНГ и внешними БД, поддерживающими стандарт связности открытых баз данных (ODBC), осуществляется посредством стандартного механизма SQL/ODBC.
Обработка аварийного сигнала ТТ
Передаваемый ТТ аварийный сигнал, генерируемый при автотестировании, инициирует заполнение соответствующего поля ОБД, формирование факта события, которое обрабатывается администратором событий
SCADA-сервера.
Функции (задачи) РСт диспетчера ЦДНГ
Визуализация ТП
Диспетчер наблюдает за протеканием ТП, графически отображаемом на экране РСт в реальном времени, при помощи следующих средств
создания MMI:
Глава 3. Эскизный проект. Общесистемные решения
55
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).
Обработка событий
В результате обработки событий активизируются необходимые процедуры, а также происходит отображение фактов событий в соответствующие области видеокадра РСт диспетчера и звуковая сигнализация.
Обработка и анализ данных реального времени, поступающих с ТОУ,
и их предысторий
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 передается во внешние приложения посредством механизма DDE.
Основы автоматизированных систем управления
56
Поддержка диалога создания оборудования
Диалог создания оборудования является частью MMI -интерфейса,
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.
Функции (задачи) ППОТ
Для получения и обработки архивной информации о ТОУ, на который предстоит выезд оператора-технолога, а также печати отчетов о выполненной работе ППОТ может быть включен в состав ЛВС ВУ в качестве
узла, аналогичного по выполняемым функциям РСт технологических
служб. При отладке ТОУ ППОТ выполняет следующие функции:
визуализация состояния ТОУ;
организация сбора и первичной обработки информации и сигналов
состояния, поступающих от ТТ;
управление ТОУ;
подготовка протоколов и отчетов;
отладка ТК.
Визуализация состояния ТОУ
Оператор-технолог наблюдает за состоянием ТОУ, графически
отображаемом в видеокадре в реальном времени, при помощи следующих
средств создания MMI:
объектно-ориентированная графика;
широкий набор элементов визуализации (окна, цветные панели,
лампочки, стрелочные указатели, счетчики, измерители);
Глава 3. Эскизный проект. Общесистемные решения
57
динамические объекты, созданные при помощи анимационных эф-
фектов и их комбинаций, включая изменения размеров, цвета и положения;
текстовые объекты (содержат значения параметров ТОУ в реаль-
ном времени).
Организация сбора и первичной обработки информации и сигналов
состояния, поступающих от ТТ
Информация, поступающая от ТТ, содержит результаты автотестирования ТТ, значения измеряемых параметров ТОУ. Под первичной обработкой понимается приведение информации к стандартным форматам
представления данных (типам записей) в отладочной БД терминала (БДТ).
Информация от ТТ поступает по проводной связи через последовательный
порт автоматически.
Управление ТОУ
Диспетчер осуществляет управление ТОУ в реальном времени с помощью набора элементов управления MMI (меню, кнопки, тумблеры, переключатели, движки, ручки регулирования).
Подготовка протоколов и отчетов
Существует для подготовки протоколов и отчетов данные реального
времени из БДТ сохраняются в файле.
Отладка ТК
ППОТ обеспечивает функционирование программных средств перепрограммирования и отладки ТК.
Временной регламент реализации каждой функции, задачи.
Перечень функций (задач) системы, уровень реализации и временной регламент реализации каждой функции (задачи), подлежащих автоматизации приведены в табл. 1 прил. В (ТЗ).
3.7. Решения по комплексу технических средств, его размещению
на объекте
На НУ системы используются: микропроцессорный контроллер,
радиомодем, шкаф-сейф с источниками электропитания, технологические первичные и вторичные преобразователи с цифровыми, импульсными
и аналоговыми выходами. На ВУ системы используются: сервер ЦДНГ,
Основы автоматизированных систем управления
58
РСт, ППОТ, сетевое оборудование, радиомодем, оборудование бесперебойного электропитания.
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 4 – 20 mA;
амплитуда изменения дискретных сигналов 0 – ± 12 В;
наличие гальванической развязки по всем дискретным входам и
выходам;
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 средством разработки ПО АСУ ТП класса
SCADA;
узлы и элементы конструкции контроллера должны соответство-
вать требованиям условий эксплуатации.
Радиомодем
Радиомодем имеет встроенную аппаратно-программную поддержку стандартных протоколов обмена со скоростью передачи данных
не менее 1 200 бод.
Технологические преобразователи
Технологические первичные и вторичные преобразователи с цифровыми, импульсными и аналоговыми выходами обеспечивают для аналоговых входов технологического контроллера сигналы 4-20 mA, для дискретных – 0 – плюс 12 В, 0 – минус 12 В.
Глава 3. Эскизный проект. Общесистемные решения
59
Шкаф-сейф
Шкаф-сейф с источниками электропитания 220 В ±10 %.
Компоновка составных частей шкафа-сейфа, предназначенного для
размещения технических средств локальных систем управления и средств
связи, выполняется таким образом, что обеспечивается свободный доступ
к ним для осуществления функций наладки, технического обслуживания и
ремонта.
Сервер ЦДНГ
Сервер ЦДНГ – IBM-совместимый суперсервер многоуровневой
шинной архитектуры и возможностью 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:
дублированные каналы ввода/вывода;
дублированные источники питания с безынерционным автомати-
ческим переключением;
поддержка системы дисковой памяти RAID-5;
поддержка основной памяти ECC (с обнаружением и коррекцией
ошибок);
наличие независимой системы контроля и управления (програм-
мно-аппаратные средства самотестирования).
РСт оперативной службы – IBM-совместимый компьютер в промышленном исполнении (ISO-9001) со встроенными средствами защиты от
несанкционированного доступа. Вычислительные ресурсы РСт соответствуют требованиям SCADA-пакета (run-time версия).
ППОТ – NoteBook в промышленном исполнении (ISO-9001) с вы-
числительными ресурсами, соответствующими требованиям SCADA-пакета (run-time версия) и средствам 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 мин при отключении электропитания.
Основы автоматизированных систем управления
60
Общие эргономические решения по рабочим местам персонала си-
стемы соответствуют ГОСТ 22269
Эргономические решения по созданию микроклимата рабочих поме-
щений персонала системы соответствуют требованиям ГОСТ 12.1.005.
3.8. Решения по составу информации, объему, способам ее органи-
зации, видам машинных носителей, входным и выходным документам
и сообщениям, последовательности обработки информации и другим
компонентам
Состав, структура и способы организации данных приведены в
табл. Г.1 прил. Г(ТЗ).
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.
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.
Способы представления данных определяются протоколами об-
мена 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.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]