Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы автоматизированных систем управления. Учебное пособие
.pdf
Глава 4. Организация информационного обеспечения
81
При связывании данные обновляются в случае изменения исходного
документа. Связанные данные хранятся в исходном документе; документ,
в который помещаются данные, сохраняет только сведения о месте расположения исходного документа и некоторых свойствах связанных данных.
При внедрении данные не обновляются в случае изменения исходного документа. Внедренные объекты становятся составной частью документа-контейнера и могут быть изменены с помощью приложения, в котором они был созданы, при этом данные в исходном документе остаются
неизмененными.
Приложения могут выступать в качестве контроллера либо сервера
механизма OLE.
В качестве контроллера приложение обеспечивает доступ и работу с
объектами, созданными в других приложениях.
Если приложение является сервером OLE, то это означает, что возможен доступ к объектам этого приложения из другого приложения, поддерживающего механизм OLE.
Динамический обмен данными DDE (dynamic data exchange) – это
согласованный протокол обмена данными между приложениями, работающими в среде Windows. Этот протокол позволяет двум приложениям устанавливать связь друг с другом и непрерывно автоматически обмениваться
данными через канал связи DDE. Многие приложения, которые не поддерживают OLE, поддерживают DDE. Канал связи DDE представляет собой
программный механизм, позволяющий приложениям Windows осуществлять динамический обмен данными.
Приложения могут поддерживать протокол динамического обмена
данными в качестве клиента (приемника данных), или в качестве сервера
(источника данных). Например, база данных Microsoft Access может быть
сервером для приложения Microsoft Word, выступающего в роли клиента,
принимающего данные по каналу связи DDE.
Сеанс связи DDE между клиентом и сервером открывается для конкретного документа. Документ может быть либо файлом данных в формате,
поддерживаемом приложением-сервером, либо являться системным документом, содержащим информацию о самом приложении-сервере. Во время
сеанса связи, открытого для конкретного документа, возможна передача
данных только из раздела данных, связанного с этим документом.
Основы автоматизированных систем управления
82
ОРГАНИЗАЦИЯ СБОРА,
ПЕРЕДАЧИ И ХРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ
Перечень источников и носителей информации
Перечень источников информации с указанием оценки интенсивно-
сти и объема потоков информации приведен в табл. Б.1 прил. Б (ИО).
Описание общих требований к организации сбора, передачи,
контроля и корректировки информации.
Сбор информации от датчиков
Сбор информации на технологических терминалах (ТТ) НУ системы
организован путем опроса датчиков ТОУ. Последовательность и периодичность опроса задаются программно с учетом реального быстродействия
принимающей аппаратуры. За каждым входом ТТ закреплен сигнал с выходов конкретного датчика. Всем входам (информационным сигналам)
присвоены физические адреса, по которым можно выставить запрос. В общем случае ТТ состоит из нескольких технологических контроллеров (ТК),
объединенных в сеть. Аппаратно часть входов подключена непосредственно к ведущему ТК, а часть – через ведомые ТК, соединенные с ведущим ТК по интерфейсу ХХХХХХХХХ. Для увеличения быстродействия
опрашивается сразу группа входных каналов, подключенных к ведомым
ТК или ведущему контроллеру. Контроллеры ведут предварительную обработку дискретных и аналоговых сигналов с целью получения достоверных результатов измерений сигналов от датчиков ТОУ и исключения дребезга контактов датчиков.
Функции телеуправления ведущий контроллер может выполнять самостоятельно с выходов встроенного параллельного порта телеуправления
или совместно с ТК управления. Последние подключаются к ведущему
контроллеру через параллельный порт телеуправления с однонаправленной передачей от ведущего контроллера к ТК управления (рис.4.5). Связь
осуществляется с помощью 6 параллельных сигналов:
Д2 – строб данных (запись на перепаде из «0» в «1»);
Д3 – строб адреса (запись на перепаде из «0» в «1»);
Д4-Д7 – код данных.
Глава 4. Организация информационного обеспечения
83
Рис. 4.5. Структура системы сбора и передачи данных НУ
Передача информации.
Общие принципы передачи информации
В состав ТТ НУ (куст скважин, КНС, ДНС) входит в общем случае
несколько ТК, которые объединены в сеть технологических контроллеров
нижнего уровня системы – сеть ТК НУ. Сеть ТК НУ имеет шинную топологию. К сети ТК НУ подключается переносной пульт оператора технолога
ВУ (ППОТ).
Сеть ТК НУ приведена на рис. 4.5. ТТ НУ работают в сети под управлением сервера ВУ. Сеть ТТ НУ имеет шинную топологию. В качестве интерфейса физического уровня, предназначенного для подключения ТК к
линиям связи в сети ТК НУ, используется ХХХХХХХ.
В качестве интерфейса физического уровня, предназначенного для
подключения ТТ НУ к линиям связи в сети ТТ НУ, используется радиомодем с радиостанцией Заря-ВОСТОК.
Управление трафиком между станциями (ТК, ТТ НУ, сервер ВУ) на
одном физическом канале связи осуществляется линейным (канальным) протоколом или протоколом управления каналом (звеном данных). Протокол
управления каналом при осуществлении управления каналом связи состоит:
из установления связи. Если аппаратура канала данных (АКД)
имеет физическое соединение с удаленной АКД, протокол управления каналом квитирует (подтверждает) установление связи, гарантируя, что обе
станции готовы к обмену данными;
передачи информации. Производится обмен данными по каналу
связи между двумя устройствами. Протокол управления каналом осуществляет контроль возможных ошибок передачи и посылает подтверждение обратно передающему устройству;
Радиостанция
ТК
ТК
ТК
ТК
ППОТ
ТК
Основы автоматизированных систем управления
84
окончания связи. Протокол управления каналом прекращает управ-
ление каналом, что означает, что данные не могут передаваться до тех пор,
пока связь не будет установлена снова. Протокол управления каналом поддерживает канал в активном состоянии в течение времени обмена данными.
Один из широко распространенных подходов к управлению каналом
связи относится к использованию протокола первичный/вторичный. В качестве первичного узла сети ТК НУ используется ТК, имеющий выход по радиосвязи на ВУ системы. Этот контроллер обязательно присутствует на всех
объектах системы (кусте скважин, КНС, ДНС) и в его памяти хранятся все
данные для обмена с ВУ системы. В качестве первичного узла сети ТТ НУ
используется сервер ВУ, имеющий выход по радиосвязи на ТТ НУ системы.
Первичный узел управляет всеми остальными станциями сети, подключенными к каналу связи, и определяет, когда и какие устройства могут
производить обмен данными. Конфигурация сетей ТК НУ и ТТ НУ имеет
многоточечное соединение, полудуплексная, с коммутируемыми каналами.
Первичная станция передает кадры команд вторичным станциям, подключенным к каналу связи. В свою очередь она получает кадры ответа от этих
станций. Поскольку канал является многоточечным, первичная станция отвечает за поддержку с каждой станцией, подключенной к каналу, отдельного сеанса связи. Вторичная станция не отвечает за управление каналом.
Когда станции находятся в состоянии обмена информацией, они взаимодействуют друг с другом в режиме нормального ответа. Режим нормального ответа требует от вторичной станции перед началом передачи получить явное разрешение от первичной. Во время использования канала вторичной станцией может передаваться один или более кадров. После передачи последнего кадра вторичная станция снова ожидает явное разрешение
от первичной станции, прежде чем снова начать передачу.
В протоколе управления каналом под термином кадр понимается независимый объект данных, передаваемый по каналу от одной станции к
другой. Кадры могут быть трех типов:
кадр информационного формата используется для передачи дан-
ных между двумя станциями;
кадр супервизорного формата используется для выполнения
управляющих функций (квитирование кадров, запрос на повторную передачу кадров);
Глава 4. Организация информационного обеспечения
85
кадр ненумерованного формата используется для целей управле-
ния (инициализация канала, разъединение канала и т.д.).
В зависимости от типа кадра, последний состоит из 5-6 полей. Все
кадры должны начинаться и заканчиваться полями флага. Формат кадра
приведен на рис. 4.6.
Рис. 4.6. Формат кадра 1
Флаг представляет собой следующую кодовую комбинацию –
01111110. Флаги могут постоянно передаваться по каналу между кадрами.
Для индикации исключительной ситуации в канале могут быть посланы
семь подряд идущих единиц. Пятнадцать единиц (флаг конца обмена данными) поддерживают канал в состоянии покоя. При обнаружении следующей флаговой последовательности станция будет знать, что поступил полный кадр. Очевидно, что возможны случаи, когда в данных, передаваемых
станциями, присутствуют последовательности 01111110, совпадающие с
флагом. Для предотвращения вставки в поток данных флаговой комбинации, передающая станция помещает 0 после пяти подряд идущих единиц,
встретившихся в любом месте между начальным и конечным флагами.
Вставка бита 0 производится в адресное, управляющее, информационное
поля и поле КПК (поле контрольной последовательности кадра). Приемник
постоянно контролирует поток битов. После того как он получит нуль с
пятью далее подряд идущими единицами, приемник анализирует следующий бит. Если это 0, он удаляет этот бит. Однако если седьмой бит является
единицей, приемник анализирует восьмой бит. Если это 0, приемник считает, что получена флаговая последовательность. Если это 1 – получен сигнал покоя. Таким образом, в канальном протоколе обеспечивается кодовая
прозрачность и прозрачность по данным. Протоколу безразлично, какие кодовые комбинации находятся в потоке данных. Необходимо только поддерживать уникальность флагов.
Адресное поле определяет вторичную станцию, участвующую в передаче конкретного кадра. Каждой станции присваивается уникальный адрес.
Управляющее поле содержит команды и ответы, порядковые номера
кадров, используемые для отчетности о прохождении данных в канале
между первичной и вторичной станциями.
Флаг
Адрес
Управление
Информацион-
ные данные
Контрольная последовательность кадра
Флаг
Основы автоматизированных систем управления
86
Информационное поле содержит данные ТК. Информационное поле
имеется только в кадре информационного формата. Его нет в кадре супервизорного или ненумерованного форматов.
Поле КПК используется для обнаружения ошибок передачи между
двумя станциями звена данных. Передающая станция осуществляет вычисления над потоком передаваемых данных, результат вычисления включается в кадр в качестве поля КПК. В свою очередь принимающая станция
производит аналогичные вычисления и сравнивает полученный результат
с полем КПК. Если произошло совпадение, велика вероятность того, что
передача произошла без ошибок. В случае несовпадения, возможно, имела
место ошибка передачи, принимающая станция посылает кадр супервизорного формата, означающий, что необходимо повторить передачу кадра.
В составе передающей и принимающей станций находится таймер, который запускается с передачей каждого кадра. Таймер используется для инициирования повторной передачи. Кроме того, используется счетчик для
определения максимального числа повторных передач, которые будут выполнены до того, как переполнится таймер. При переполнении счетчика
максимального числа повторных передач и невозможности получить правильные данные при инициировании повторной передачи по таймеру, формируется сигнал аварии в канале связи сети, который включается в обобщенный сигнал аварии ТТ и передается на ВУ системы (сеть ТК НУ) или
выдается сервером ВУ диспетчеру. Управляющее поле информационного
формата кадра приведено на рис. 4.7.
1 2 3 4 5 6 7
8
1
1
Ненумерованные
коды
P/F
Ненумерованные
коды
Рис. 4.7. Формат кадра 2
Бит 1 (всегда равен нулю) управляющего поля предназначен для
обозначения информационного формата кадра. Управляющее поле информационного формата содержит два порядковых номера – N(пос) и N(пр).
Номер N(пос)предназначен для обозначения порядкового номера передаваемого кадра. N(пр) означает порядковый номер следующего кадра, который ожидается принимающей станцией. Поле N(пр) обеспечивает включающее подтверждение (квитирование), т. е. включает в себя подтверждение
Глава 4. Организация информационного обеспечения
87
всех предшествующих кадров с меньшими номерами N(пр). Бит P/F используется первичной и вторичной станциями. Бит P/F является битом P,
когда он используется первичной станцией, и битом F, когда он используется вторичной станцией. Только один бит P (ожидающий ответа в виде F
бита) может быть активным в канале в любой момент времени. Бит P/F принимается во внимание только тогда, когда он установлен в 1. Бит P/F выполняет следующие функции:
первичная станция использует бит P для запроса передачи инфор-
мационного кадра от вторичной станции или путем посылки супервизорного кадра с установленным в 1 битом P;
вторичная станция отвечает на бит P кадром данных или состояния,
а также битом F. Бит F означает окончание передачи вторичной станцией.
Управляющее поле супервизорного формата приведено на рис. 4.8.
1 2 3 4 5 6 7 8
1 0 Супервизорные коды
P/F
N(пр)
Рис. 4.8. Формат кадра 3
Биты 1 и 2 – код супервизорного формата кадра. Супервизорный
формат предусматривает четыре команды и ответа: Готов к приему
(Receive Ready – RR), Неприем (Reject – REJ). Не готов к приему (Receive
Not Ready – RNR), Выборочный неприем (Selective Reject – SREJ).
Готов к приему (RR) используется первичной или вторичной станцией для индикации готовности станции принять данные и/или квитировать ранее принятые кадры с помощью поля N(пр). Первичная станция использует команду RR для опроса вторичной станции.
Не готов к приему (RNR) используется станцией для индикации состояния занятости. Команда RNR, используя поле N(пр), может подтверждать прием ранее переданных кадров.
Неприем (REJ) используется для запроса передачи кадров, начиная
с кадра, указанного в поле N(пр). Подтверждаются все кадры с номерами
до N(пр)-1.
Выборочный неприем (SREJ) используется станцией для запроса повторной передачи единственного кадра, который определен в поле N(пр).
Ненумерованный формат используется для посылки индикаторов
команд и ответов (биты 2, 3, 6−8 управляющего поля), которые можно разделить на группы в соответствии с выполняемыми функциями:
Основы автоматизированных систем управления
88
команды передачи информации: UI;
команды установки режима: SIM, DISC, UA, FRMR, RD, RSET;
другие команды: TEST.
UI – ненумерованная информация. Команда позволяет производить
станции передачу данных в кадре без порядкового номера.
SIM – установить режим инициализации. Команда инициализации
сеанса связи между первичной и вторичной станциями.
DISC – разъединить. Команда от первичной станции вторичной о пе-
реводе ее в режим разъединения.
UA – подтверждение для установки режимов команд SIM, DISC,
RSET.
FRMR – неприем кадра.
Уведомление от вторичной станции о получении недействительного
кадра (прием недействительного управляющего поля команды или ответа,
прием слишком длинного информационного поля, прием недействительного поля N(пр), прием недопустимого информационного поля или супервизорного, ненумерованного кадра неправильной длины.
RD – запрос вторичной станции на установление логического разъединения и установление логического разъединения.
RSET – сброс. Команда восстановления. Передающая станция сбрасывает N(пос), а принимающая N(пр). Кадры, которые не были квитированы, остаются таковыми.
TEST – проверка. Команда для санкционирования тестовых ответов
от вторичной станции.
Передача информации по сети ТТ НУ и сети ТК НУ
В состав АСУ ТП ЦДНГ входят объекты автоматизации трех типов:
куст скважин, КНС, ДНС. На кусте скважин в максимальной конфигурации
технологического оборудования имеется 65 аналоговых, 105 импульсных,
144 дискретных входных и 141 дискретных выходных сигнала. На КНС в
максимальной конфигурации технологического оборудования имеется
12 аналоговых, 12 импульсных, 64 дискретных входных и 4 дискретных
выходных сигнала. На ДНС в максимальной конфигурации технологического оборудования имеется 10 аналоговых, 8 импульсных, 38 дискретных
входных сигнала.
Глава 4. Организация информационного обеспечения
89
Состав оборудования объекта автоматизации можно представить в
виде позиционной побитовой маски, длина которой определяется максимальным количеством сигналов на объекте. Сигналы в маске объекта автоматизации сгруппированы по типам: аналоговые, импульсные, дискретные
входные, дискретные выходные. Очевидно, что конкретный состав оборудования объекта автоматизации в общем случае может отличаться от максимальной конфигурации, составляется позиционная побитовая маска конфигурации конкретного объекта автоматизации. Формат маски конфигурации для конкретных объектов автоматизации приведен на рис. 4.9.
1 8 1 n 1 l 1 k 1
m
Адрес объекта
автоматизации
(имя фрейма)
Аналоговые
сигналы
Импульс-
ные
сигналы
Дискретные
входные
сигналы
Дискретные
выходные
сигналы
n – максимальное количество аналоговых сигналов;
l – максимальное количество импульсных сигналов;
k – максимальное количество дискретных входных сигналов;
m – максимальное количество дискретных выходных сигналов.
Рис. 4.9. Формат кадра 4
Восемь разрядов адреса достаточно для кодирования 256 уникальных имен объектов автоматизации АСУ ТП ЦДНГ. Наличию каждого сигнала на объекте автоматизации соответствует один бит. Бит установлен в
1 – сигнал на объекте есть, 0 – на объекте сигнала нет.
Маска конфигурации объекта автоматизации хранится на сервере
ВУ системы и в энергонезависимой памяти технологического контроллера
НУ, имеющего выход на связь с ВУ. Связной ТК на НУ формирует пакет
данных для связи с ВУ из отдельных пакетов данных ТК НУ, в общем случае входящих в состав ТТ НУ. В соответствии с маской конфигурации сервер ВУ проводит процедуру означивания фреймов объектов автоматизации
НУ. Маска конфигурации оборудования может быть изменена только в
случае реконфигурации состава технологического оборудования объекта
автоматизации. Новую маску конфигурации вводит в ТТ НУ оператор-технолог с ППОТ.
Маска конфигурации объекта автоматизации определяет размер пакета данных, передаваемый ТТ НУ на ВУ. При использовании 12-разрядных АЦП для измерения аналоговых сигналов и 12-разрядных счетчиков
Основы автоматизированных систем управления
90
измерений импульсных сигналов максимальный размер пакета данных, поступающих от ТТ НУ для куста скважин составит 2 754 бита без служебной
информации (контрольные разряды четности по байтам, поля контрольной
последовательности пакета, флаги и т.д.). Поскольку на объектах автоматизации идут вялотекущие процессы, очевидно, что между сеансами связи
ТТ НУ с ВУ информационные сигналы объекта могут практически не изменяться. Для сокращения объема (но не информативности) передаваемой
информации вводятся две маски: маска приема ВУ и маска передачи НУ.
Маска приема ВУ хранится на сервере ВУ системы и представляет
собой модифицированную маску конфигурации конкретного объекта автоматизации системы путем исключения из нее нулей (признаков отсутствия
сигналов технологического оборудования в конфигурации объекта).
Маскирование дискретных входных и выходных сигналов не предусмотрено, так как они являются однобитными. Для всех дискретных входных и выходных сигналов в маске приема выделено по одному биту соответственно. Максимальный размер маски приема ВУ (для куста скважин) –
217 бит.
Маска передачи ТТ НУ и ее формат аналогичен маске приема ВУ.
Маска передачи формируется для каждого пакета данных, передаваемого
ТТ на ВУ.
При инициализации ТТ НУ формируется пакет данных с измерениями сигналов технологического оборудования, сигналов состояния и
управления соответствующего объекта автоматизации. Для этого пакета
ТТ составляет маску передачи и передает ее на ВУ вместе с пакетом данных.
В этом случае маска передачи ТТ НУ имеет вид: адрес объекта автоматизации и все остальные биты маски установлены в единицу. Кроме того, в пакет данных включается текущее время формирования пакета. Пакет данных, передаваемый на ВУ, описан ниже.
Бит признака данных принимает значение: 1 – передаваемые данные
являются собственными данными ТТ НУ, 0 – передаваемые данные получены при ретрансляции (в этом случае в пакет данных включается, после
бита признака данных, поле с адресом ретранслируемого ТТ НУ). При ретрансляции данных маска передачи ТТ НУ, время формирования пакета и
данные сформированы транслируемым ТТ.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]