Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Белорусский государственный технологический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

БАРАШКО О.Г.- ПСА-_лекции_-v.1

.7.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

09.03.2016

Размер:

5.2 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 1515

4 . 3 . 3 . 4 . Управление переменными ( тэгами)

Механизм управления переменными представляет собой основу любой SCADA-системы. Во время работы система содержит текущие значения переменных, однако для ее нормального функционирования необходимо обеспечить достаточно большой объем информации по каждой переменной. В системах SCADA вместо термина переменная обычно используется термин тэг.

Для каждой переменной (тэга) определяются имя и тип. Имя записывается по обычным правилам для имен переменных (латинскими буквами, цифрами и некоторыми знаками). Допустимые типы переменных определяются конкретным пакетом, однако во всех пакетах имеются следующие основные типы:

дискретные переменные (имеют два значения);

целые переменные (могут быть знаковые, беззнаковые, короткие и длинные);

действительные переменные (с плавающей запятой);

строковые переменные (сообщения, тексты).

Кроме имени и типа переменной ее снабжают текстовым ком-

ментарием.

имя

тип

текстовый комментарий

Для переменной обязательно задаются начальное значение и возможность ее изменения в процессе работы (часть переменных может быть объявлена с доступом только для чтения). Некоторые SCADAсистемы задают также минимальное и максимальное значения переменной, обеспечивая нахождение переменной в этих пределах в течение всего времени работы.

Кроме работы с обычными переменными (расположенными на самой рабочей станции) SCADA-системы позволяют оперировать удаленными переменными, расположенными либо в контроллерах (на нижнем уровне), либо на других рабочих станциях. Доступ к таким переменным осуществляется через систему ввода/вывода, при этом обычно предоставляется возможность масштабирования передаваемых данных.

Для реализации механизма оповещения оператора об аварийных состояниях в ходе управления технологическим процессом (Тревог) для каждой переменной необходимо задать соответствующие пороги.

281	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

При задании каждого порога необходимо указать следующую информацию:

значение порога и величину мертвой зоны (зоны нечувствительности);

уровень приоритета возникающей при этом Тревоги.

Кроме переменных, задаваемых пользователем, каждая SCADAсистема имеет определенный набор так называемых системных переменных. Их состав меняется от системы к системе, но в них обязательно включаются Дата (День-Месяц-Год) и Время (Часы-Минуты- Секунды), а также сведения о зарегистрированном операторе.

282

Барашко О.Г. Лекции по ПСА

4 . 3 . 3 . 5 . Реализация алгоритмов управления

Практически все известные SCADA-системы обеспечивают возможность реализации алгоритмов автоматического управления технологическим процессом. Для этого вводится специальный механизм сценариев (scripts).

Сценарии представляют собой программные модули, написанные на алгоритмическом языке высокого уровня. В процессе работы эти сценарии запускаются (инициализируются) по мере наступления определенных событий в ходе технологического процесса.

В качестве алгоритмического языка для создания сценариев наиболее часто используется Microsoft Visual Basic. Некоторые SCADAсистемы непосредственно используют встроенную среду редактиро-

вания Microsoft Visual Basic for Applications (VBA), другие имеют специальные редакторы для создания сценариев на этом языке. Во всех случаях используемый в сценариях язык хотя и является стандартным по синтаксису, но дополняется некоторыми функциями, специфическими для задач управления.

Существуют SCADA-системы, базирующиеся не на стандартных алгоритмических языках, а на специальных языках сценариев. Такие языки имеют набор простейших операторов (оператор присваивания, оператор if-then-else, оператор for-next и др.) и несколько десятков процедур и функций. Редакторы для таких языков позволяют непосредственно компоновать выражения с использованием имен переменных, операторов, процедур и функций. Обязательный элемент таких редакторов – возможность немедленного синтаксического контроля созданного текста сценария.

Основным способом запуска сценарных процедур в ходе управления технологическим процессом является запуск по событиям. Условия запуска каждого сценария указываются при его создании и представляют необходимую принадлежность сценария. Существуют сценарии подготовительные и заключительные (начало задачи, конец задачи, сценарий открытия окна и закрытия окна) и сценарии, выполняющиеся постоянно, с циклом по времени (во время решения задачи, пока видимо окно). Кроме того, сценарии могут запускаться при изменении данных (сменился оператор, изменилось состояние управляемого механизма и пр.). Существует возможность запускать сценарии при выполнении определенных условий (истекло время ожида-

283	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

ния, температура превысила критическую, давление вошло в норму и т. д.).

Совершенно очевидно, что если SCADA-системы базируется на стандартном языке Basic, то сохраняется возможность и традиционного запуска сценарных (языковых) процедур.

284	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

4 . 3 . 3 . 6 . Управление вводом/ выводом

Управление технологическим процессом предполагает получение данных SCADA-системой от промышленных контроллеров (с нижнего уровня), их обработку и передачу устройствам различных команд, уставок и заданий. Правда, разработчики SCADA-систем редко могут разработать драйвер, поддерживающий все функциональные возможности конкретного устройства, – как правило, это доступно только разработчику устройства. Поэтому повышается вероятность ошибок в драйверах, которые проявляются на этапе отладки проекта или даже в процессе промышленной эксплуатации АСУТП.

Выходом из подобной ситуации послужило использование промежуточного интерфейса для обмена данными в системе. Исторически первым таким интерфейсом стал стандартный межзадачный интерфейс DDE.

При такой технологии SCADA-система производит обмен данными по интерфейсу DDE. В рабочей станции запускается специальная программа (DDE-сервер), которая принимает потоки ввода/вывода SCADA-системы и через встроенный драйвер направляет их к устройствам нижнего уровня. В этом случае устройства нижнего уровня обслуживаются именно DDE-сервером, а SCADA-система остается ап- паратно-независимой. Более того, применение стандартного интерфейса для ввода/вывода позволяет легко осуществить связь SCADAсистемы со стандартными пакетами MS Windows (например, MS Word

и MS Excel).

Наиболее перспективным и популярным на сегодняшний день способом интеграции подсистем разных изготовителей в составе крупномасштабной АСУТП является использование стандарта ОРС

(OLE for Process Control). OLE (Object Linking and Embedding – связь и внедрение объектов) – это технология, позволяющая включать в создаваемый документ любую информацию из других программ: графики, таблицы и др. В настоящее время практически все изготовители контроллеров и других средств промышленной автоматизации поставляют для своей продукции специальные программные драйверы, ориентированные на связь с устройствами нижнего уровня и соответствующие спецификациям ОРС. Такой драйвер называется ОРСсервером.

Важное свойство такой технологии состоит в том, что ОРСклиенты, исполняющиеся на рабочих станциях в локальной сети, по-

285	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

лучают свободный доступ к каналам ввода/вывода ОРС-серверов, работающих на других узлах сети – локальных или даже удаленных

(рис. 4.3.5.).

Рис. 4.3.5. Ввод/вывод через ОPC-сервер

Использование этой технологии обеспечивает также дополнительные возможности SCADA-систем – построение распределенных систем и работу через сеть Интернет.

286	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

4 . 3 . 3 . 7 . Контроль и управление доступом

Возможности SCADA-систем в области контроля доступа предусматривают как введение различных категорий доступа, так и контроль лиц, осуществлявших доступ, протоколирование (отслеживание) внесенных ими изменений, а также средства защиты протокола и паролей от фальсификации.

Задача контроля лиц, осуществлявших доступ к системе, решается в различных системах по-разному. В некоторых вход пользователя в систему с регистрацией осуществляется с помощью стандартной утилиты Login. Эта утилита позволяет также получить информацию о тех пользователях, которые зарегистрированы в системе в данный момент времени. Анализ фактов входа и выхода из системы осуществляется путем просмотра стандартного системного журнала MS Windows NT и/или базы данных MS Access, которая может вестись регистратором событий пакета.

В других системах контроль доступа выполняется с помощью собственных средств, в собственном журнале защиты. В файле этого журнала хранится информация о входах и выходах из системы, о неудачных попытках входа в систему и о попытках получить несанкционированный доступ.

Еще одним важным аспектом защиты от несанкционированного доступа является противодействие некорректным действиям оператора на уровне операционной системы. Обычно для устойчивой работы АРМ оператора необходимо запретить как завершение самого SCADA-пакета, так и запуск других приложений.

Как правило, основная обязанность оператора состоит в наблюдении за технологическим процессом и принятии необходимых мер в случае отклонения хода процесса от нормы, о чем согласно заданным на стадии разработки инструкциям его уведомляет система. От оператора требуется, чтобы он обладал минимальными навыками работы с компьютером. Следовательно, большое значение приобретает контроль за действиями оператора, чтобы он не мог совершить необратимых действий, ведущих к неприятным последствиям для автоматизируемого объекта.

Наиболее совершенные SCADA-системы позволяют запретить конкретному пользователю переключаться из режима исполнения на другие задачи или завершать приложение стандартными средствами

Windows.

287	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

SCADA-система			Контроль за
SCADA-система			действиями
	ЖУРНАЛ
	ЗАЩИТЫ
К	онтро	ль	ОПЕРА
д	онтро	ль
	оступа
			ТОР
			УТИЛИТА Login

288	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

ПРИЛОЖЕНИЯ	СОКРАЩЕНИЯ
	КТС – комплекс технических средств
	НИР – научно-исследовательские работы
	ОКР – опытно-конструкторские работы
	ТЗ – техническое задание
	ТМЧ – типовые монтажные чертежи
	ТСА – технические средства автоматизации
	ФСА – функциональная схема автоматизации
	АЗиУ – аппаратура защиты и управления
	ИМ – исполнительный механизм
	АВ –автоматический выключатель
	к/з – короткое замыкание
	МП – магнитный пускатель
	АСУ ТП – автоматизированная система управления технологиче-
	скими процессами
	СА – система автоматизации
	САПР – система автоматизированного проектирования
	САУ – система автоматического управления
	ERP (Enterprise Resource Planning) – планирование ресурсов пред-
	приятия
	MES (Manufacturing Execution System) – производственная испол-
	нительная система
	MRP (Manufacturing Resource Planning)
	SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) – сбор данных и
	диспетчерское управление
	

289

Барашко О.Г. Лекции по ПСА

290

Барашко О.Г. Лекции по ПСА

ЛИТЕРАТУРА

1.Клюев А.C. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. – 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1990. – 464 с.

2.Клюев А.C., Глазов Б.В., Миндин М.Б. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля. – 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1983. – 376 с.

3.Проектирование систем автоматизации / Сост. О. Г. Барашко, А. В. Овсянников. Мн., – 2006. – 56 с.

4.Управляющие вычислительные комплексы. Учеб. пособие /Под ред. Н. Л. Прохорова. 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Финансы и статистика, 2003. – 352 с.: ил. АВТОРЫ: Н. Л. Прохоров, Г. А. Егоров, В. Е. Красовский, Ю. Д. Тювин, А. Н. Шкамарда

5.Федоров Ю.Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка. — М.: Инфра-Инженерия, 2008. — 928 с.

291

Барашко О.Г. Лекции по ПСА

292

Барашко О.Г. Лекции по ПСА

СОДЕРЖАНИЕ
ПАНОРАМАКУРСА.......................................................................................................................		3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕОСНОВЫПРОЕКТИРОВАНИЯСИСТЕМАВТОМАТИЗАЦИИ........................		5
1.1. Процесс проектирования систем автоматизации: общиепринципы...................		5
1.2. Организация проектных работ систем автоматизации.......................................		9
1.3. Автоматизированныесистемы поддержки жизненного цикла промышленной
системы.........................................................................................................................................		15
1.4. Стадии проектирования и состав проектов автоматизации технологических
процессов.......................................................................................................................................		19
1.4.1. Общие принципы составления проекта систем автоматизации.....................................		19
1.4.2. Задание на проектирование систем автоматизации: содержание, исходные данные и
материалы................................................................................................................................................		23
1.4.3. Состав проектной документации в две стадии проектирования....................................		29
1.4.4. Состав проектной документации в одну стадию проектирования.................................		35
1.4.5. Задания на выполнение работ, связанных с автоматизацией технологических
процессов.................................................................................................................................................		39
1.4.5.1. Задание на размещение элементов СА на технологическом оборудовании и
трубопроводах...................................................................................................................................		39
1.4.5.2. Задание на проектирование помещений СА...........................................................		40
1.4.5.3. Задание на комплектные операторские пункты и помещения датчиков.............		41
1.4.5.4. Задание на проемы и закладные устройства..........................................................		42
1.4.5.5. Задание на проектирование кабельных сооружений. ...........................................		42
1.4.5.6. Задание на обеспечение средств автоматизации: .................................................		43
1.5. Аксиомыпроектирования ивнедрениясистем автоматизации..........................		47
2. ПРОЕКТНАЯДОКУМЕНТАЦИЯСИСТЕМАВТОМАТИЗАЦИИ................................................		49
2.1. Структурные схемы систем измерения и автоматизации..................................		49
2.1.1 Структура систем управления.............................................................................................		49
2.1.2 Структурные схемы измерения и управления...................................................................		51
2.2. Функциональныесхемы систем измерения и автоматизации.............................		57
2.2.1. Назначение, круг решаемых задач....................................................................................		57
2.2.2. Общие принципы проектирования (7 принципов ) .........................................................		59
2.2.3. Изображение оборудования, коммуникаций, средств измерения и автоматизации на
ФСА............................................................................................................................................................		62
2.3. Принципиальные электрические схемы контроля, управления, сигнализации и
питания .........................................................................................................................................		63
2.3.1. Проектирование принципиальных электрических схем контроля, управления и
сигнализации............................................................................................................................................		63
2.3.1.1. Назначение и общие принципы построения...........................................................		63
2.3.1.2. Основные требования к содержанию и оформлению схем ..................................		68
2.3.2. Проектирование принципиальных электрических схем питания средств измерения и
автоматизации.........................................................................................................................................		71
2.3.2.1. Выбор напряжения и требования к источникам питания систем автоматизации71
2.3.2.2. Требования к источникам питаниясистем автоматизации ...................................		73
2.3.2.3. Выбор схемы электрического питания систем автоматизации .............................		75
2.3.2.4. Резервирование и автоматическое включение при резервировании систем
автоматизации...................................................................................................................................		77
2.3.2.5. Аппаратура защиты и управления (АЗиУ) схем электропитания приборов и
средств автоматизации.....................................................................................................................		81
2.3.2.6. Выбор АЗиУ систем автоматизации .........................................................................		83
2.3.2.7. Выбор сечений проводов и жилкабелей................................................................		88
2.3.2.8. Общий алгоритм выбора АЗиУ и сечений проводов и кабелей ............................		89
2.3.2.9. Места установки АЗиУ...............................................................................................		90
2.4. Щиты и пульты, применяемые при автоматизации технологических процессов
.........................................................................................................................................................		97
2.4.1. Назначение, классификация, места установки и применение........................................		97
2.4.2. Расположение приборов и аппаратуры на фасадных панелях щитов и пультов ........		101
293	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

2.4.3. Расположение аппаратуры, арматуры и проводок в щитах, пультах и стативах.........		103
2.4.4. Чертежи общих видов щитов и пультов..........................................................................		105
2.4.4.1. Состав и общие требования....................................................................................		105
2.4.4.2. Видспереди.............................................................................................................		107
2.4.4.3. Видна внутренние плоскости щита.......................................................................		111
2.4.4.4. Технические требования.........................................................................................		113
2.4.4.5. Таблицы надписей на табло в рамках....................................................................		113
2.4.4.6. Перечень составных частей ....................................................................................		115
2.4.4.7. Таблицы соединений и подключения. Общие требования.................................		119
2.4.4.8. Таблица соединений...............................................................................................		119
2.4.4.9. Таблица подключения.............................................................................................		123
2.5. Электрическиеи трубные проводки систем автоматизации...........................		127
2.5.1. Электрические проводки .................................................................................................		127
2.5.1.1. Классификация, способ прокладки и последовательность выбора....................		127
2.5.1.2. Выбор проводов (материал, сечение, резервирование) и кабелей....................		131
2.5.2. Трубные проводки............................................................................................................		135
2.5.2.1. Назначение и классификация.................................................................................		135
2.5.2.2. Выбор мест прокладки трубных проводок. Требования кпрокладке ................		141
2.5.2.3. Выбор труб и пневмокабелей для трубных проводок..........................................		145
2.5.2.4. Таблицы соединений внешних проводок..............................................................		147
2.5.2.5. Таблицы подключения внешних проводок...........................................................		151
2.5.3. Внешние электрические и трубные проводки СА..........................................................		154
2.5.3.1. Схемы соединений и подключения внешних проводок: назначение и общие
требования.......................................................................................................................................		154
2.5.3.2. Схема соединений внешних проводок..................................................................		157
2.5.3.3. Схема подключения внешних проводок................................................................		168
2.5.3.4. Таблицы соединений внешних проводок..............................................................		170
2.5.3.5. Таблицы подключения внешних проводок...........................................................		174
3. ПРОЕКТНЫЕРАСЧЕТЫСИСТЕМАВТОМАТИЗАЦИИ...........................................................		177
3.1. Расчет надежности электрических систем автоматического управления и
сигнализации...............................................................................................................................		177
3.1.1. Основные свойства и показатели надежности...............................................................		177
3.1.2. Показатели надежности, доминирующие факторы, выбор показателей надежности
для САУ ...................................................................................................................................................		180
3.1.3. Обеспечение и оценка надежности при проектировании............................................		187
3.1.3.1. Общетехнические методы повышения надежностиСАУ.....................................		187
3.1.3.2. Специальные методы обеспечения надежности САУ...........................................		189
3.1.4. Алгоритмы расчетанадежности при проектировании САУ...........................................		192
3.1.4.1. Алгоритм прикидочного расчета надежности САУ...............................................		192
3.1.4.2. Алгоритм окончательного расчета надежности САУ............................................		196
3.2. Методика анализа надежности автоматизированных систем безопасностив
соответствии со стандартом МЭК 61508 ............................................................................		199
3.2.1. Понятияи обозначения, используемые в методике .....................................................		199
3.2.2. Суть методики анализа надежности...............................................................................		201
3.2.3. Базовые архитектуры построения подсистем................................................................		204
3.2.4. Процедура расчета...........................................................................................................		209
3.2. Составление сметной документации на пусконаладочные работы.................		223
3.2.1. Состав сметной документации. Общие положения.......................................................		223
3.2.2. Методы составления сметной документации................................................................		224
3.2.3. Виды смет..........................................................................................................................		226
3.2.3. Порядок разработки локальных смет . Применение индексов изменения стоимости
пусконаладочных работ . ......................................................................................................................		235
4. ПРОЕКТИРОВАНИЕАСУ.......................................................................................................		241
4.1. АСУ: уровни управления.............................................................................................		241
4.2. Стадии проектирования АСУ (этапность разработки ивнедрения) ................		245
4.3. Особенности проектирования АСУ.........................................................................		255
4.3.1. Особенности исходных данных, процесса проектирования и оценки риска проекта 255
294	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

4.3.2. Особенности создания АСУ при различных подходах к их проектированию..............	257
4.3.2.1. Создание АСУ при подсистемном построении......................................................	257
4.3.2.2. Создание АСУ при процедурном построении, реинжиниринг............................	261
4.4. Современныетенденции построения АСУ.............................................................	261
4.3. Проектирование SCADA систем..............................................................................	263
4.3.1. Назначение и типовые функции......................................................................................	263
4.3.2. Критерии выбора SCADA системы...................................................................................	267
4.3.2.1. Общие подходы.......................................................................................................	267
4.3.2.2. Эксплуатационные показатели...............................................................................	269
4.3.2.3. Экономические показатели....................................................................................	269
4.3.2.4. Технические показатели .........................................................................................	271
4.3.3. Последовательность проектирования SCADA систем....................................................	275
4.3.3.1. Проектирование экранных форм объектов управления и органов управления
(статика и анимация) .......................................................................................................................	275
4.3.3.2. Обработка особых состояний (тревогии события) ...............................................	278
4.3.3.3. Протоколирование информации о ходе технологического процесса (события и
тренды) .............................................................................................................................................	279
4.3.3.4. Управление переменными (тэгами).......................................................................	281
4.3.3.5. Реализация алгоритмов управления......................................................................	283
4.3.3.6. Управление вводом/выводом................................................................................	285
4.3.3.7. Контроль и управление доступом..........................................................................	287
ПРИЛОЖЕНИЯ..........................................................................................................................	289
СОКРАЩЕНИЯ..........................................................................................................................	290
ЛИТЕРАТУРА.............................................................................................................................	291

295	Барашко О.Г. Лекции по ПСА

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 1515

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
01.04.2025437.91 Кб2АЭП 21-30.docx
#
14.11.201815.51 Mб8Б-П 2011 свод (текст).doc
#
09.03.2016147.97 Кб25базовая-хроматография-фхмсп-пищевики - копия.doc
#
20.11.201942.64 Кб5Бакелизированная фанера.docx
#
26.03.20151.09 Mб9Барановская 2 глава-1.doc
#
09.03.20165.2 Mб40БАРАШКО О.Г.- ПСА-_лекции_-v.1.7.pdf
#
01.07.2025984.58 Кб0БГТУ Методика преподавания Плевко.doc
#
01.04.20259.86 Mб3БГТУ-Гидравлический расчет объемного гидроприво...doc
#
01.04.20251.69 Mб0Беларуская мова 03.01.2013.doc
#
26.03.2015163.77 Кб66белшина.docx
#
01.07.20251.45 Mб2Бессараб, учебное пособие.doc