Тема. Разработка программного обеспечения АСУТП

Введение Организационные структуры АСУТП

АСУТП не является полностью автоматической системой управления. Оперативный персонал (технолог, лаборант, системный инженер и др.) пока обязательный элемент системы.

Организационной структурой АСУТП называется структура, отражающая взаимодействие персонала в системе.

В период 1970- 1990-х годы использовались централизованные АСУТП.

В этих системах на одной управляющей вычислительной машине (УВМ) реализовывались как функции автоматического, так и оперативного управления ( рис.1).

В дальнейшем эти функции были распределены между разными средствами вычислительной техники. Появились распределенные АСУТП.

Пока наиболее распространенной является распределенная двухуровневая структура АСУТП (рис.2).

Уровень автоматического управления АСУТП.

На этом нижнем уровне информация с измерителей параметров технологического процесса и со встроенных в оборудование АСР поступает в контроллеры, процессорные станции.

Здесь осуществляется: первичная обработка этой информации, автоматическое регулирование технологических параметров, логическое управление оборудо-

ванием, выдача управляющих воздействий на исполнительные устройства.

Иногда из этого уровня выделяют полевой уровень (рис.3). Сюда относят измерители параметров, исполнительные устройства и встроенные АСР.

Уровень оперативного управления АСУТП.

Для операторов технологического процесса осуществляется вывод информации, собранной на нижнем уровне, в удобной графической форме. Здесь же (серверами) выполняется архивация всех параметров технологического режима.

Отсюда оператор-технолог выдает задания системам автоматического регулирования и осуществляет дистанционное управление оборудованием.

Производится ввод данных лабораторного анализа, проводимого цеховыми лабораториями.

Системный инженер, отвечающий за работоспособность АСУТП, ведет реконфигурацию системы, настройку программ, исправляет обнаруженные ошибки.

В настоящее время в составе АСУТП появляются системы, встроенные в оборудование. Кроме того АСУТП объединяются с системами управления всем предприятием. Такие системы называются интегрированным.(рис.3).

Средства разработки программного обеспечения АСУТП

Существует много инструментальных средств разработки программного обеспечения АСУТП. В данном курсе изучается один из них Trace Mode. Это программный пакет для разработки программного обеспечения АСУТП. Объектами автоматизации могут быть как небольшие технологические установки (10-15 контролируемых параметров), так и крупные объекты, распределенные по большой территории.

В состав Trace Mode входит справочная система Help. Её раздел Быстрый старт включает семь уроков, которые позволяют быстро обучиться работать в пакете.В 7 семестре выполняются Уроки 1, 3, 4

1. Основные определения и понятия trace mode

Узел – любое устройство, в котором запущено программное обеспечение Trace Mode.

Это может быть контроллер, операторская или архивная станция. Узлы могут быть связаны между собой по локальной сети, по последовательным интерфейсам, по коммутируемым линиям или по радиоканалу. Применяются два термина:

•        текущий узел – это узел, рассматриваемый в данный момент;

•      удаленный узел – тот, с которым обменивается информацией текущий узел.

 

Проект – это совокупность всех математических и графических компонентов программного обеспечения операторских станций и контроллеров одной АСУТП, объединенных информационными связями и единой системой архивирования. 

Структура проекта сохраняется в файле конфигурации проекта. Он имеет расширение ctm и записывается в директорию Trace Mode. Все компоненты проекта хранятся в отдельных файлах в поддиректории с тем же именем, что у файла конфигурации проекта.

 Проект размещается на каждом узле, при этом наименование поддиректорий его размещения на разных узлах должно быть одним и тем же.

Канал – это информационная структура, состоящая из набора переменных и процедур, имеющая имя и настройки (реквизиты, атрибуты).

Данные с внешних устройств записываются в каналы. Данные из каналов посылаются на внешние устройства, отображаются на экране монитора, записываются в архивы и отчеты. В каналах осуществляется преобразование данных.

При разработке проекта автоматизации необходимо создать и настроить каналы обмена данными между узлами или внутри узла.

База каналов – это база данных реального времени, которая создается для каждого узла проекта.

 Основным элементом базы является канал. Каналы одной базы могут группироваться по заданным признакам или произвольно, создавая таким образом иерархические структуры..

Объекты - это группа каналов, которой приписан набор определенных атрибутов.

В базе каналов обязательно присутствует объект база. В него автоматически добавляются все каналы проекта.

Автопостроение - это автоматическое создание баз данных и настройка каналов узлов проекта: контроллеров, операторских станций, ОРС серверов.

Этот механизм автоматически запускается для узлов класса Большой и Гигантский при первом входе в редактирование их баз каналов.

Сеть m-Link

Встроенный сетевой протокол, на базе которого можно создавать сетевые комплексы до 128 узлов (контроллеров и операторских станций). Для связи двух узлов используются последовательные порты, которые реализуют протокол физического уровня.

В сети M-Link используется широко распространенный метод доступа: Master – Slave (или Host– Slave или Ведущий-ведомый). Узел со статусом Master (Host) является активным. Он посылает команды управления и запросы на передачу информации. Узел со статусом Slave принимает посланные ему команды и передает запрошенные данные.

2. Структура trace mode

2.1 Инструментальная система

Инструментальная система включает в себя три редактора (рис.1.)

Редактор базы каналов

Здесь осуществляется:

• конфигурация всех узлов: рабочих станций, контроллеров и устройств связи с объектом (УСО),

• описываются входные и выходные сигналы устройств (сбора данных и управления)

• настраиваются законы первичной обработки данных,

• создаются программы контроля и управления на языках FBD и IL (метапрограммы).

• настраивается архивирование технологических параметров и сетевой обмен.

Результатом работы в этом редакторе является файл конфигурации всего проекта, файлы конфигурации узлов, а также набор баз каналов.

Файл конфигурации проекта имеет расширение ctm и сохраняется в рабочей директории системы разработки. Для хранения всех остальных файлов проекта в рабочей директории создается каталог, имя которого совпадает с именем файла конфигурации. При этом базы каналов сохраняются в файлах с расширениями dbb.