Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра автоматики и управления

681.5(07)

К143

Казаринов Л.С., Барбасова Т.А., Шнайдер Д.А.

Автоматизированные информационно-управляющие системы

Учебное пособие

к лабораторным работам

Часть 1

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2008

УДК 681.5 (07)

К143

Одобрено учебно-методической комиссией приборостроительного факультета

Рецензенты:

А.Е. Гудилин, В.Л. Федяев

К143

Казаринов, Л.С. Автоматизированные информационно-управляющие системы: учебное пособие к лабораторным работам / Л.С. Казаринов, Т.А. Барбасова, Д.А. Шнайдер. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2008. – Ч. 1.– 70 с.

В пособии описаны практические работы по исследованию автоматизированных информационно-управляющих систем, приведены алгоритмы выполнения работ. Все практические работы рассчитаны на выполнение в SCADA-системе Trace Mode и среде моделирующей программы Vissim. Методические указания к лабораторным работам предназначены для студентов очной и заочной форм обучения специальности “Управление и информатика в технических системах”. УДК [681.5]

© Издательство ЮУрГУ, 2008

Оглавление

Введение 4

Лабораторная работа №1 Знакомство с Редактором базы каналов 19

Лабораторная работа №2 Создание FBD программ 25

Лабораторная работа №3 Знакомство с Редактором представления данных 32

Лабораторная работа №4 Система автоматического контроля 39

Лабораторная работа №5 Моделирование процесса перемешивания 45

Лабораторная работа №6 Машина для проставления на готовых изделиях штампов 54

Лабораторная работа №7 Считывающее устройство 59

Библиографический список 71

Введение

ТРЕЙС МОУД – это программный пакет для разработки проектов автоматизации любой сложности. Это могут быть как небольшие технологические установки (10-15 контролируемых параметров), так и крупные объекты, распределенные по большой территории, реализующие контроль и управление десятками тысяч параметров.

Проект ТРЕЙС МОУД включает в себя программное обеспечение (ПО) для всех используемых АРМ и контроллеров – узлов проекта. Математические и графические компоненты их программного обеспечения одновременно загружаются в редакторы. Это делает проект прозрачным для разработчика и облегчает настройку взаимодействия узлов проекта и обмена данными.

Все программы, входящие в ТРЕЙС МОУД, делятся на две группы:

–  инструментальная система разработки АСУ;

–  исполнительные модули (runtime).

Рассмотрим, какие программы входят в этих группы, и разберемся с назначением каждой из них.

Инструментальная система включает в себя три редактора:

1)  редактор базы каналов;

2) редактор представления данных;

3) редактор шаблонов.

В них разрабатываются: база данных реального времени, программы обработки данных и управления, графические экраны для визуализации состояния технологического процесса и управления им, а так же шаблоны для генерации отчетов о работе производства.

ТРЕЙС МОУД имеет мощные средства для создания распределенных АСУТП, включающих в себя до трех уровней в иерархии. При их построении могут использоваться локальные сети, сети на базе последовательного интерфейса RS-485, RS-422, радиомодемов и коммутируемых линий, GSM и InterNet.

Максимальное число серверов реального времени в одном проекте равно 128 (исключая серверы документирования, WEB-активаторы и GSM-активаторы). Кроме того, проект может включать в себя неограниченное количество архивных станций, работающих под управлением мониторов SUPERVISOR, и графических клиентов – мониторов NetLINK Light.

Исполнительная система ТРЕЙС МОУД включает в себя мониторы, предназначенные для работы на всех уровнях систем управления. В рамках идеологии построения АСУТП в ТРЕЙС МОУД можно выделить три уровня:

1. Уровень контроллеров – нижний уровень.

2. Уровень операторских станций – верхний уровень.

3. Административный уровень.

Уровень контроллеров

На этом уровне реализуется сбор данных от датчиков. Для создания этого уровня предусмотрены мониторы: Микро МРВ, Микро МРВ Модем+, Микро МРВ GSM+. Первый из них предназначен для запуска в контроллерах, связанных с верхним уровнем по локальной сети или последовательному интерфейсу, второй – при связи по коммутируемым линиям, а третий – по GSM-сети. При использовании выделенных телефонных линий или радиоканалов следует применять первый монитор.

Эти мониторы не имеют графического интерфейса. Однако по математическим функциям они идентичны мониторам верхнего уровня, а также имеют ряд функций, необходимых для работы в контроллерах (например, поддержка сторожевого таймера).

Оперативный уровень

Для верхнего уровня АСУТП предусмотрены такие мониторы, как МРВ, NetLink МРВ, NetLink Light. Они позволяют создавать рабочие станции оперативного управляющего персонала.

МРВ может обмениваться данными с другими мониторами ТРЕЙС МОУД, а также с любыми контроллерами через встроенные протоколы или драйвер. Он запрашивает данные у нижнего уровня и передает ему команды управления. Полученные данные могут отображаться, архивироваться и передаваться другим приложениям WINDOWS по протоколам ODBC, OPC и DDE.

NetLink МРВ – это сетевая рабочая станция. Этот монитор может обмениваться данными по последовательному интерфейсу и локальной сети с Микро МРВ, работающими в контроллерах нижнего уровня, и операторскими станциями. По функциям визуализации, архивирования, связи с базами данных и документирования NetLink МРВ аналогичен МРВ. Этот монитор не поддерживает обмен с внешним драйвером, а также обмен по встроенным протоколам.

NetLink Light – это сетевой графический терминал. Он не имеет своего сервера матобработки, а связывается с сервером МРВ или NetLink МРВ, запущенным на другом компьютере. NetLink Light позволяет создавать дополнительные рабочие места оператора.

Административный уровень

Задачей данного уровня управления является контроль текущего состояния производственных процессов и анализ функционирования производства по архивным данным.

Для решения задач данного уровня предусмотрен монитор SUPERVISOR . Он является специализированной графической консолью, которая может подключаться к серверу матобработки МРВ, NetLink МРВ. В первых двух случаях просматривается локальный СПАД архив, а в последнем – глобальный архив. Кроме того, SUPЕRVISOR можно переключить в режим реального времени. В этом случае он работает как консоль NetLink Light, и может использоваться для управления процессом.

При работе с архивами SUPЕRVISOR реализует следующие функции:

– отображение последних изменений значений каналов;

– просмотр архивов в режиме PLAYBACK;

– просмотр на заданное архивное время с пошаговым переходом по времени.

Рис. В.1. Уровни АСУ

Редактор базы каналов

В Редакторе базы каналов создается математическая основа системы управления: описываются конфигурации рабочих станций, контроллеров и УСО, а также настраиваются информационные потоки между ними. Здесь же описываются входные и выходные сигналы и их связь с устройствами сбора данных и управления. В этом редакторе задаются периоды опроса или формирования сигналов, настраиваются законы первичной обработки и управления, технологические границы, программы обработки данных и управления. Здесь настраивается архивирование технологических параметров, сетевой обмен, а также решаются некоторые другие задачи.

Результатом работы в этом редакторе является математическая и информационная структуры проекта АСУТП. Эти структуры включают в себя набор баз каналов и файлов конфигурации для всех контроллеров и операторских станций (узлов) проекта, а также файл конфигурации всего проекта.

Рис. В.2

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 файлы с расширениями dbb.

Для запуска редактора базы каналов следует выбрать соответствующий ярлык в папке инструментальной системы. Можно также из командной строки запустить модуль CHB.EXE.

Редактор представления данных

Вход в редактор представления данных осуществляется либо двойным нажатием ЛК на соответствующем ярлыке в папке ТРЕЙС МОУД 5.0, либо запуском исполнительного модуля picman.exe.

На приведенном выше рисунке демонстрируется общий вид окна редактора представления данных. Здесь разрабатывается графическая часть проекта системы управления. При этом создается статичный рисунок технологического объекта, а затем поверх него размещаются динамические формы отображения и управления. Среди них такие, как поля вывода численных значений, графики, гистограммы, кнопки, области ввода значений и перехода к другим графическим фрагментам и т. д.

Рис. В.3

Кроме стандартных форм отображения (ФО), ТРЕЙС МОУД позволяет вставлять в проекты графические формы представления данных или управления, разработанные пользователями. Для этого можно использовать стандартный механизм Active-X.

Все формы отображения информации, управления и анимационные эффекты связываются с информационной структурой, разработанной в редакторе базы каналов.

Графические базы узлов проекта, созданные в редакторе представления данных, сохраняются в файлах с расширением dbg. Их сохранение осуществляется в соответствующие директории проектов.