Лабораторная работа №4 Разработка алгоритмического обеспечения плк при построении многоуровневых автоматизированных систем управления

Цель работы– изучить особенности построения многоуровневых АСУ ТП, познакомиться с типовыми примерами задач, решаемых на нижнем уровне АСУ ТП, разобраться с принципами организации обмена информацией между уровнями АСУ ТП.

Многоуровневые автоматизированные системы управления

При построении АСУ ТП используется иерархическая структура с применением на разных уровнях вычислительных средств различной мощности. Чаще всего можно выделить два уровня: нижний уровень – один или несколько ПЛК, верхний уровень – одна или несколько операторских станций (рис. 1). Операторские станции (ОС) – это персональные компьютеры, иногда в специальном промышленном исполнении, со специальным программным обеспечением. В роли специального программного обеспечения выступает SCADA-система – система сбора и визуализации данных, с помощью которой реализуется автоматизированное рабочее место оператора.

Все ПЛК и ОС объединяются с помощью промышленной сети, по которой осуществляется обмен данными.

Многоуровневая организации АСУ ТП позволяет распределить задачи, решаемые АСУ ТП между узлами системы и, тем самым, повысить надёжность функционирования.

Рис. 1. Типовая структура АСУ ТП

Задачи, решаемые на нижнем уровне АСУ ТП:

• сбор и преобразование электрических сигналов от датчиков;

• масштабирование и фильтрация данных поступающих с датчиков;

• контроль за работоспособностью датчиков и достоверностью измеренных параметров;

• реализация аварийной и предупредительной сигнализации;

• организация системы защит и блокировок;

• реализация локальных систем автоматического управления техноло­гическими процессами;

• реализация управляющих алгоритмов;

• формирование электрических управляющих сигналов для исполнительных механизмов;

• обмен данными с компьютерами верхнего уровня.

Задачи, решаемые верхним уровнем АСУ ТП:

• визуализация состояния технического процесса;

• оперативный анализ состояния оборудования и технического процесса;

• регистрация действий оператора и аварийных сообщений;

• архивация и длительное хранение значений технологических параметров;

• реализация алгоритмов «системы советчика»;

• супервизорное управление.

Таким образом, нижний уровень реализует алгоритмы управления вверенным оборудованием, оставляя верхнему уровню решение стратегических вопросов функционирования. Например, решение включить или выключить насос принимается на верхнем уровне, а подача всех необходимых управляющих сигналов, проверка состояния насоса, реализация механизма блокировок выполняется на нижнем уровне.

Иерархическая структура АСУ ТП подразумевает, что поток команд направлен от верхнего уровня к нижнему. По запросу верхнего уровня нижний уровень передаёт информацию о текущем состоянии технического процесса. Такая организация информационных потоков обеспечивает предсказуемое поведение технологического процесса в случае выхода из строя верхнего уровня или промышленной сети. Ведь неисправности подобного рода воспринимаются нижним уровнем как отсутствие новых команд и запросов. При этом ПЛК продолжает функционировать, поддерживая последний заданный режим сколь угодно долго.