XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

В данной работе содержится обзорная информация о стадиях разработки, общих принципах создания, технического и программного обеспечения АСУ ТП.

Для того чтобы производство было эффективнее, дешевле и безопаснее в него внедряют АСУ ТП. Это могут быть как станки с ЧПУ на небольших производствах, так и целые комплексы цехов для массового производства. Поэтому очевидно, что необходимо правильно разрабатывать и внедрять сложные системы АСУ ТП.

Эта работа актуальна, потому что современное общество сильно зависит от производства. На сегодняшний день практически всё, начиная от средств личной гигиены, материалов для наших зданий различного назначения и бытовых приборов, заканчивая электростанциями, космическими ракетами и логистикой, зависит от производства.

Цель работы исследовать создание сложных систем АСУ ТП, описать общие принципы создания сложных систем АСУ ТП, рассказать про техническое и программное обеспечение, перечислить стадии создания АСУ ТП.

1.Общие принципы создания сложных систем АТУ ТП

Несмотря на разнообразие сложных систем АТУ ТП есть несколько общих принципов, которые важно учитывать при их создании.

Принцип агрегирования заключается в разбиение сложной системы на множество простых подсистем для упрощения создания и ввода объектов. При этом необходимо чтобы функции и цели подсистем не противоречили функциям и целям системы в целом.

Принцип стандартизации подразумевает единую информационную, техническую и методическую политику. Это нужно для совместимости различных проектных решений.

Принцип системного единства заключается в обеспечении целостности системы путём создания связей между образующими компонентами и наличием системы управления.

Принцип развития нужен для возможности модернизации различных подсистем.

Принцип надёжности обеспечивает отказоустойчивость объекта благодаря различным средствам стабилизации характеристики надёжности системы [1].

Стадии создания АСУ ТП

Выделяют следующие стадии создания сложных систем АСУ ТП [2]:

Формирование требований к АС

Разработка концепции АС

Разработка технического задания

Эскизный проект

Технический проект

Рабочая документация

Ввод в действие

Сопровождение АС

При формировании требований к АС формулируются цель, критерии функционирования и ограничения на работу АС. Определяются границы управляющей системы, описываются режимы работы и все подпроцессы.

Техническое обеспечение АСУ ТП

В большинстве случаев при разработке АСУ ТП рационально использовать серийно выпускаемые устройства, так как это помогает сократить срок проектирования, изготовления и настройки системы и упростить её эксплуатацию в дальнейшем.

На сегодняшний день для построения АСУ ТП используют наборы аппаратуры, размещённые в одном каркасе. Контроллеры используются для решения фиксированных задач, таких как реализация протоколов связи или управление измерительными приборами. Часто используют программируемые контроллеры под названием микроконтроллеры. У них меньшее быстродействие, но зато они универсальны.

Программно-технические комплексы (ПТК) – это совокупность микропроцессорных средств автоматизации, серверов, промышленных сетей и контроллеров. Они предназначены для создания распределённых систем управления.

Управляющая вычислительная машина (УВМ) – электронно-вычислительная машина для автоматической обработки информации и последующей выдачи команд.

УВМ принципиально может управлять тремя типами устройств:

Устройства с «жёсткой» логикой

Программируемые микроконтроллеры

Промышленные компьютеры

Для эффективной работы системы требуется обеспечение быстрого перемещения и обработки данных на всех её уровнях. Для обеспечения связи, удовлетворяющей этим требованиям, используют промышленные или полевые шины. Было принято разделять их на уровни. Верхний уровень выполняет прикладные функции, нижние ответственны за служебные функции. Всего этих уровней семь: физический, канальный, транспортный, сеансовый, представительный и прикладной [3]. Для взаимодействия между уровнями используют интерфейсы – совокупность средств и правил взаимодействия. Для взаимодействия объектов на одном уровне используют протоколы, которые и описывают эти правила взаимодействия. Для нормальной работы сети должны отвечать определённым требованиям: детерменированность, поддержка больших расстояний, защита от электромагнитных наводок, упрочнённая механическая конструкция кабелей и соединителей [4].

Различные помехи (электромагнитное излучение, радиация и др.) могут искажать данные. Некоторые способы нейтрализации действий помех:

Удаление источника помех

Контроль на чётность

Двойная передача информации

Арифметические корректирующие коды.

Программное обеспечение АСУ ТП

Важна также своевременность передачи и обработки данных. Для этого УВМ должна работать в режиме реального времени, то есть обработка сигналов и выработка управляющих воздействий должны быть со скоростью большей, чем скорость протекающего управляемого процесса.

Программно работа в реальном времени обеспечивается операционной системой. Наиболее распространённые операционные системы реального времени: OS-9, QNX, некоторые версии Windows и Linux.

Программирование задач нижнего уровня (первичная обработка информации от датчиков, диагностика и др.) возможно, например, на языках SFC, LD, FBD, ST, IL. При этом SFC, LD и FBD – графические языки программирования, а ST и IL не имеют самостоятельного значения и используются только совместно с SFC.

Для задач верхнего уровня (вторичная обработка информации, графический интерфейс, непосредственное управление и др.) используются пакеты SCADA. Примеры SCADA пакетов, представленныхнарынке: FactoryLink, In Touch, Genesis, WinCC, Citect, Trace Mode, Mster-SCADA, КРУГ-2000 [5].

Заключение

В этой работе я исследовал создание сложных систем АСУ ТП, описал общие принципы создания сложных систем АСУ ТП, рассказал про техническое и программное обеспечение, перечислил стадии создания АСУ ТП.

Список литературы

Втюрин В.А.: Компьютерные технологии в области автоматизации и управления. 2011. C. 7-9.

ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Взамен ГОСТ 24.601-86, ГОСТ 24.602-86; введ. 1992-01-01. – Москва: Изд-во стандартов, 1992. – 3-4 с.

Лебедев К.Н.: Автоматизированные системы управления технологическими процессами. 2008. С. 55.

Сети и передачи данных в АСУ ТП [электронный ресурс] URL: http://www.teh-lib.ru/atpip/seti-peredachi-dannyh-v-asu-tp/Vse-stranitsy.html (дата обращения: 7.12.2021).

Обзор SCADA систем, представленных на рынке [электронный ресурс] URL: https://ozlib.com/936119/tehnika/obzor_scada_sistem_predstavlennyh_rynke (дата обращения: 7.12.2021).

Код для цитирования: Скопировать