Автореферат (1172878), страница 3
Текст из файла (страница 3)
= 1длярабочегосостояния, = 0 – для нерабочего состояния элемента ;Команда ( = 1, )(3)– логическое воздействие на элемент технологического процесса , котороеинтерпретируетсявспециальныйкодсоответствующегоязыкапрограммирования, используемое для изменения состояния элемента ALr , : = ∧ ; = ∧ == ( ∧ ) ∨ ( ∧ ) ∨ ( ∧ )Множеству элементов технологического процесса соответствует множествокоманд: = { : = 1, , (∀)( = ∧ , = )}(4)Состояние технологического процесса ( = 1, ) – совокупностьсостояний всех его элементов при выполнении определенной функции АСУТП.Совокупность функциональных состояний технологического процесса образуетмножество:{ : = 1, }(5)Событие { = 1, } – ответ на управляющее воздействие в виде однойили группы команд для изменения состояния технологического процесса.Совокупность событий технологического процесса образует множество:{ : = 1, } ,(6)где q – номер события;Перечисленные множества и переменные являются основой микроструктуры,а затем и макроструктуры программного обеспечения (ПО) АСУТП, причеммакроструктура может быть принята либо как жесткая во временипоследовательность элементов технологического процесса и его составляющих,либо как обязательная для исполнения совокупность операций, выполняемых сучетом текущего состояния параметров инфраструктуры.Состояние технологического процесса представляет собой упорядоченнуюминимально необходимую последовательность событий по переводутехнологического процесса из исходного состояния в рассматриваемое состояние и задается в виде массива целых чисел11 [1 ∶ ](7) { ∶ = 1, ∧ ∈ { ∶ = 1, }}(8)где – число событий в состоянии , включая повторные события, а каждоечисло этого массива является индексом q, соответствующим номеру события вупорядоченном множестве событий (6).Событие представляет собой реакцию на последовательность команд изадается в виде массива целых чисел [1 ∶ ] : { ∶ = 1, ∧ ∈ { ∶ = 1, }}(9)где – число команд в событии Cq , включая повторяющиеся команды, а каждоечисло этого массива является индексом r, соответствующим номеру команды вупорядоченном множестве команд (3).При = 1 команда Fr полностью определяет рабочее состояние элемента (2)и состояние технологического процесса (8) и текущее событие (9).Временная структура технологического процесса задается функцией Srвычисления времени, необходимого для выполнения функции преобразования(команды) , соответствующей рабочему состоянию Lr .Функция { : = 1, }(10)задается в виде массива целых чисел [1 ∶ ] , где – число номеров метокв переключательной функции S, необходимых для каждой функции выборсоответствующей функции .Вычисление времени ∆ каждой команды проводится с учетом состояниятехнологического процесса.
Найденные значения ∆ используются дляопределения интервалов (0 , ) и временной структуры техпроцессов.Для реализации модели разработан алгоритм (рис.9) и синтезированаструктура (рис.8) программно-технического комплекса, его реализующего спомощью «виртуальных машин».Рис.8 – Блок схема ПТК12Рис.9 – Начальная часть алгоритма13Рис.10 – Завершающая часть алгоритма14Основой программной части ПТК является «Редактор конфигурации» (РК)для создания и редактирования конфигурации, путем генерации «виртуальныхмашин» (рис.8). Тип хранения данных конфигурации – это база данных SQLite.В третьей главе «Разработка программно-технического комплексаавтоматизации создания и проверки АСУТП» подробно описаны алгоритмы(рис.11) и реализация ПТК: технические требования, контекст ввода-вывода,каналы технологических датчиков контроля, технологическое оборудование,технологические узлы, устройства, диспетчеризация и визуализация (рис.12-14).Рис.11 – Обобщенный алгоритм запуска15Рис.12 – Скриншот окна конфигуратораРис.
13 - Скриншот окна для контроллера (ов)Рис. 14 - Скриншот окна для WinCC16Подробно описан программный модуль РК и способ генерации метаданныхверхнего и нижнего уровня, а также структурирование и загрузка для любыхконтроллеров с использованием SCADA WINCC.В четвертой главе «Имитатор виртуального внедрения АСУТП" изложеныпринципы, способы, модули и описание программно-технического комплекса,реализующего разработанные модели и алгоритмы.Имитатор использует ту же классификацию (таб.1) и математическую модель ОА(11), но отличается тем, что вместо физических параметров ОА, принимает цифровыесигналы воздействия на множество элементов ОА и с помощью алгоритмаестественного поведения ОА, меняет контролируемые параметры и значения«датчиков и устройств» в соответствующих массивах состояний и событий ОА.(11)T = ∑ ti·Ni/MНекоторые значения меняются с помощью генераторов случайных чисел.Проверка «аварийных ситуаций» формируется вручную, путем введения склавиатуры соответствующих кодов, соответствующих таблицам СиБ и ПАЗ (рис.15).При этом в проверяемой АСУТП визуализируются (рис.16) реальные физическиепараметры (вес, скорость, объем, температура и т.д.).Основу алгоритмов имитатора составляет естественное поведение устройств имеханизмов технологического оборудования на реальном объекте.
Загрузка даннымиимитатора возможно двумя способами:1-й способ (для любых контроллеров). Имитатором устройств и механизмовявляется приложение под Windows с именем Emulator.exe, которое при запускепытается присоединиться к контроллеру и считать с него все метаданные длясоздания внутри себя программных объектов, соответствующих технологическомуоборудованию, состоящему из простых устройств, датчиков и каналов ввода-вывода.В приложении Emulator.exe имеются все необходимые окна и диалоги длявмешательства в поведение имитатора с целью проверки алгоритмов АСУТП.2-й способ (для контроллеров с операционными системами). Имитаторомявляется отдельный код контроллера, который выполняется независимо отуправляющей программы АСУТП, вплоть до расположения его на другомконтроллере локальной сети.
При этом способе файлы конфигурации с метаданнымипроекта помещаются на контроллер с имитатором, который сразу после запускасоединяется с контроллером АСУТП и начинает анализировать воздействияпрограмм АСУТП и генерировать ответные сигналы в соответствии с алгоритмамиработы устройств и механизмов.17Рис. 15 – Блок-схема обобщенного алгоритма «виртуальной проверки»Рис.
16 - Основное окно приложения Emulator.exe18На скрин-шотах (рис.17) показаны окна для управления имитатором инаблюдения всей технологической схемы внутри имитатора, которая строится по тотем данным, что и экраны основных мнемосхем SCADA WINCC.Рис. 17 - Основные экраны мониторинга и управления имитаторомПрограммно-технический комплекс реализуется на отдельном компьютере, накотором развернуты: SCADA, система WINCC, виртуальная машина «верхнегоуровня» и несколько виртуальных машин контроллеров, куда загружаютсяприкладная программа управления и специальное программное обеспечение.В конце главы описаны примеры самостоятельной модернизации АСУТПобслуживающим персоналом объектов автоматизации, с помощью ПТК и пакета«ТРИТЭРА».На скрин-шоте (рис.18, 19) показаны этапы модернизации маршрутов подачисырья для отгрузки на корабль (оранжевым цветом) и маслоэкстракционный завод(голубым цветом) на ЗАО «Содружество-СОЯ» (Калининград).Рис.
18 – Маршрут подачи сырья на маслоэкстракционный завод (МЭЗ)19Рис. 19 - Маршрут отгрузки сырья на корабльС помощью ПТК «ТРИТЭРА» (рис.20 и 21) специалисты ЗАО «СодружествоСОЯ» внесли следующие изменения:Рис. 20 - Изменения в конфигурации АСУ ТП «Силосов хранения»Красным цветом показаны добавленные каналы для управления и контроляреверсивным конвейером (с контролем токов). Синим цветом показанытехнологические связи с подающим и принимающим сырье оборудованием, при этомпрямое движение было отдано подачи сырья на причальный конвейер К4.29.1 АСУТП «Складов хранения шрота», а реверсивное далее по технологии АСУ ТП «Силосовхранения».Для обеспечения правил промышленной безопасности транспортировки былидобавлены два сигнала – один это контроль работы конвейера К4.29.1, второй – это20управляющий сигнал конвейеру К4.29.1, что продукт подается на конвейер(выделены зеленым цветом).Для конвейера К4.29.1 установили возможность быть первым в маршруте (синимцветом выделена технологическая связь с направлением движения и положение вмаршруте), а для обеспечения промышленной безопасности - два сигнала,аналогичных АСУ ТП Силосов хранения: это готовность принимать сырье от норииН4.32.1 через конвейер К1.9.21 и сигнал, что продукт подается на К4.29.1.Рис.
21 - Изменения в конфигурации АСУ ТП «Складов хранения шрота»В итоге был сформирован новый маршрут отгрузки сырья на корабль (рис.19).В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.Отмечена возможность и целесообразность развития предлагаемых моделей дляпостроения АСУТП любых объектов.ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫВ результате выполнения изложенных выше исследований, получены следующиеосновные результаты:1. Разработана иерархическая 4-х уровневая классификация всех средств АСУТПпожаровзрывоопасных поточно-транспортных систем как множеств функциональнотехнологических моделей элементов объекта.2. Разработан метод описания динамических связей функциональнотехнологических моделей элементов объекта для выполнения технологическихпроцессов в управляющих контроллерах.3. Созданы алгоритмы для контроля и управления технологическимоборудованием поточно-транспортных систем в ряде отраслей пищевой инефтеперерабатывающейпромышленности,реализующиетребованияпожаровзрывобезопасности.4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
