Сетевое издание

Международный студенческий научный вестник

ISSN 2409-529X

Практически все функции при автоматизации реализуются программно, вся информация проходит соответствующую обработку в управляющем вычислительном комплексе. Именно поэтому важнейшим компонентом АСУ ТП является программное обеспечение. Оно представляет собой комплекс различных программ, обеспечивающих функционирование всех цифровых вычислительных средств АСУ ТП.

Комплекс программ АСУ ТП состоит из двух типов:

1. Общее программное обеспечение — подходит для всех технических средств и не привязывается к какому-либо одному объекту. К этому типу относят операционные системы, SCADA-системы, пакеты программ для контроллеров, компиляторы, редакторы.

2. Специальное программное обеспечение — это программы, разработанные для конкретной АСУ ТП,

Специальное программное обеспечение отвечает за следующие этапы:

1. Планирование ресурсов предприятия.

2. Организационная стратегия интеграции производства и операций.

3. Управления трудовыми ресурсами и финансами.

К этому виду относятся ресурсы, полученные из SCADA-системы. Это графический интерфейс, который позволяет построить и отобразить технологические процессы.

У каждого предприятия своё направление работы, специфика, оборудование. Программное обеспечение АСУ ТП на предприятии разрабатывается в зависимости от поставленных задач. Существуют стандартные пакеты, которые необходимо только настроить на конкретное предприятие.

В производственных АСУ ТП системы обычно строятся по трехуровневому принципу(рис.1):

1. Верхний уровень — это уровень визуализации, диспетчеризации и сбора данных (HMI/SCADA);

2. Средний уровень состоит из программируемых логических контроллеров, реле, счетчиков;

3. Нижний уровень АСУ ТП представляет собой различные датчики и исполнительные механизмы.

Для среднего уровня составляются алгоритмы управления технологическим оборудованием. На среднем уровне на контроллеры поступают данные со всех технологических процессов конкретного предприятия. Данные обрабатываются и передаются на верхний уровень.

Для верхнего уровня разрабатывается специальное программное обеспечение, алгоритмы сбора и обработки информации.

В процессе разработки учитываются необходимые параметры, возможные величины их изменения и структура логических цепочек технологических процессов. На верхнем уровне системы на рабочих станциях и серверах собирается информация со всех контроллеров, обрабатывается, хранится, ведется история.

Средний уровень принимает полевые данные и выдает команды управления на нижний уровень. Управление в ПЛК осуществляется по заранее разработанному алгоритму, который исполняется циклически (прием данных – обработка – выдача управляющих команд).

Важнейшим элементом АСУ ТП являются сети, по которым передаются данные и команды управления. Часто нижний и средний уровни АСУ ТП объединяются «полевой шиной», которая представляет собой сеть с гарантированным временем доставки пакетов, что позволяет создать распределенную систему управления, работающую в режиме РВ.

Средний уровень АСУ ТП обеспечивает контроль параметров технологических процессов и непосредственное управление оборудованием. На среднем уровне реализуются такие возможности современных АСУ ТП, как автоматический пуск и остановка оборудования с целью предотвращения аварийных ситуаций. Контроллеры среднего уровня АСУ ТП обеспечивают первичную обработку информации, которая поступает с оборудования, и отслеживают нарушение параметров технологических процессов или их соответствие заданным величинам.

Последовательность прохождения сигнала основана на программном обеспечении среднего уровня АСУ ТП. Одновременно информация поступает на верхний уровень АСУ ТП для дальнейшего анализа, визуализации и, при необходимости, вмешательства диспетчера или оператора в технологический процесс.

В современном мире верхний уровень – это ПК и серверы. На них поступает не только информация о параметрах технологических процессов, и моментах срабатывания автоматики безопасности, но также информация о внешнем вмешательстве персонала в работу установки.

Верхний уровень АСУ ТП — это уровень визуализации, диспетчеризации и сбора данных. Он представлен специализированным программным обеспечением, которое обеспечивает обратную связь между диспетчером или оператором и элементами нижних уровней АСУ ТП. Человек-оператор входит в систему как одно из функциональных звеньев верхнего уровня управления. Если он осуществляет контроль локального агрегата, то для его осуществления используется так называемый человеко-машинный интерфейс. Если оператор осуществляет контроль, за распределенной системой машин, механизмов и агрегатов, то для таких диспетчерских систем часто применим термин SCADA.

SCADA — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. (рис.1)

Рис.1- SCADA-система

SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать автоматическое управление технологическими процессами в режиме реального времени.

Достоинство SCADA главным образом в том, что она может предоставить необходимую информацию через показатели, которые собраны абсолютно с разных точек хозяйствующего объекта в реальном времени. Прикладное программное обеспечение на базе SCADA/HMI дает несколько преимуществ:

1. Работает со многими языками программирования;

2. Обеспечивает уже готовыми модулями для разработки программного приложения.

Это дает следующие возможности:

1. Возможность использования Scada-систем для АСУ ТП конкретного предприятия без дополнительного программирования.

2. Возможность управления аварийными сигналами.

3. Регулирование заданного алгоритма работы производственного процесса.

4. Возможность архивирования наиболее важных показателей работы предприятия.

5. Детальная визуализация информационных данных.

6. Система блокировки не правильного введения команд со стороны оператора.

7. Ограничение доступа к пульту диспетчерского управления.

Уникальное достоинство cada-системы заключается в ее открытости. Однако возможны и закрытые варианты.

Перед IT-специалистами стоит задача установить, как много больше необходимых драйверов, для свободной работы системы, для увеличения скорости передачи информации.

Открытый характер Scada-системы делает ее наиболее конкурентоспособной среди продукции данного характера. С помощью нее можно без проблем интегрировать с другими программными приложениями более низкого уровня управления.

Самым важным моментом при создании АСУ ТП является организация такой системы управления, которая обеспечивала бы надежность и оперативную отработку аварийных ситуаций, как в самой системе управления, так и в технологическом процессе.

Аварийное сигнализирование и отработка аварийных ситуаций в технологическом процессе в большинстве SCADA-систем выделяются в отдельный модуль с наивысшим приоритетом.

Для эффективной работы в этой разнородной среде SCADA-системы используют стандартные протоколы NETBIOS и TCP/IP. Упоминание протокола TCP/IP говорит о том, что SCADA-системы могут работать и в Интернете, тем более что все более актуальной становится передача оперативной и статической информации о процессе на Web-узлы.