1. Проблема управления и логико-вычислительные средства в системах управления (1245059), страница 2
Текст из файла (страница 2)
2. Архитектура распределенного управляющего вычислительного комплекса на основе ПТК КОНТАРВозможность простого подключения контроллеров МС8/12 к сети Интернет является одним из решающихпреимуществ комплекса КОНТАР; реализованы следующие способы подключения этих ПРК к сети Интернет:а) через локальную сеть; б) через доступную беспроводную Wi-Fi (Wi-Max) сеть; в) с помощью DSL-модема потелефонной линии; г) c использованием сотовой сети мобильной связи стандартов GSM (CDMA) черезGPRS(CDMA) модем.Настройка желаемого подключения к сети Интернет осуществляется с помощью программы КОНСОЛЬ.Для обеспечения максимальной надёжности соединения возможно резервирование каналов связи путёмодновременного их подключения. ПРК автоматически тестирует качество связи и может переключаться на другой вид соединения.Системы строятся по принципу “распределенного интеллекта”, в соответствии с которым ПРК располагаются в непосредственной близости от ОУ.
При этом нарушение функционирования отдельного ПРК не приводит к нарушению функционирования, как подсистем, так и системы в целом. Кроме того, принцип распределенности позволяет минимизировать длину соединительных линий между ДЧ, ИМ и ПРК. Все ПРК в каждой подсистеме в целях их согласованной работы объединяются в сеть по цифровому интерфейсу.Связь с верхним уровнем осуществляется по протоколу TCP/IP (сети Ethernet, Internet). По этим же каналам происходит обмен информацией непосредственно между несколькими системами КОНТАР.Протокол связи КОНТАР является открытым, благодаря чему возможна его интеграция в другие системы.На уровне ПРК система обеспечивает взаимодействие с оборудованием, работающим по протоколу Modbus. На верхнем уровне система может взаимодействовать с системами третьих производителей по протоколуOPC (OLE for Process Control).Система является масштабируемой, т.е.
при необходимости, уже в процессе эксплуатации она можетбыть расширена без ущерба для работы уже установленной системы.Программный инструментарий наладчика позволяет эффективно производить пуско-наладочные работы,техническое обслуживание и контроль дистанционно, в том числе по сети Интернет по защищенному протоколу.На приведенном выше комплексе можно проиллюстрироваать (в сжатой форме) основное содержаниекурса (будут рассмотрены):- ПТК, программируемые промышленные контроллеры (ПРК), промышленные компьютеры (ПКОМП);- сетевые технологии: локальные вычислительные и промышленные сети, сенсорные сети (топологии,среды передачи данных (СПД), методы доступа к СПД, сетевое программное обеспечение (ПО);- устройства сопряжения с объектом (УСО);4- последовательные интерфейсы (ИФ) передачи данных;- кодирование и контроль передачи данных, сжатие данных;- SCADA-пакеты/системы;- режим и системы реального времени (СРВ).1.2.
Программно-технические комплексы (ПТК)В настоящее время производство средств автоматизации и управления находится на таком этапе, когдаэти средства выпускаются в виде программно-технических комплексов (ПТК). В зарубежной литературе дляаналогичных средств используется другое понятие – интегрированная среда проектирования.Основными свойствами и характеристиками подобных комплексов для построения автоматизированныхсистем управления (АСУ) техническими объектами и технологическими процессами являются:- совместимость их отдельных компонентов,- способность функционировать в единой системе,- стандартизация интерфейсов,- функциональная полнота.В целом, это позволяет строить целиком систему из средств только данного комплекса.На рынке промышленной автоматизации имеется большое разнообразие как отечественных, так и зарубежных ПТК.
Они отличаются своей структурой, информационной мощностью, эксплуатационными характеристиками, стоимостью и др. Тем не менее, можно выделить несколько функциональных элементов, присущихбольшинству из них:• программируемые промышленные контроллеры (ПРК) и промышленные компьютеры (ПКОМП),• устройства связи с объектом (УСО), в том числе интеллектуальные;• средства организации человеко-машинного интерфейса (ЧМИ); устройства связи с оператором;• промышленные цифровые сети;• рабочие станции и серверы различного назначения;• прикладное программное обеспечение (ПО).Структура ПТК определяется средствами и характеристиками взаимосвязи отдельных компонентов комплекса (контроллеров, пультов оператора, удаленных блоков ввода-вывода сигналов и данных), т.е.
его сетевымивозможностями.Гибкость и разнообразие возможных структур ПТК зависит отчисла имеющихся сетевых уровней,возможных типов связи на каждом уровне сети (шина, звезда, кольцо),параметров сети каждого уровня:- возможных типов кабеля,- максимально возможных расстояний,- максимального числа узлов (компонентов комплекса), подключаемых к каждой сети,- скорости передачи информации при разных типах кабеля,- методе доступа компонентов к сети (случайный по времени доставки сообщений или гарантирующийвремя их доставки).1.3.
Стандартизация, типизация и открытость ПТКСовременной тенденцией развития микропроцессорных комплексов контроля и управления являетсястандартизация и типизация их отдельных блоков и компонентов и, частично, как следствие этого, все болеерасширяющаяся открытость системы, т.е.
возможность их прямой работы с аппаратурой и программами многих фирм.Наиболее распространенные типовые решения:• магистрально-модульная архитектура связей плат контроллеров, которая позволяет использовать в одном приборе платы разных фирм, собранные по одному стандарту;• конструктивное оформление ПРК и выносных блоков ВВ, корпусов, стоек и шкафов;• ОСРВ для ПРК, имеющие малое время реакции на внешние сигналы, создающие открытую среду дляразработчиков прикладных программ и облегчающие типизацию и перенос этих программ на ПРК разных фирм;• промышленные сети, используемые в качестве полевых и системных сетей, имеющие гарантированноевремя передачи сигналов по сети и позволяющие связывать ПРК и приборы разных фирм, имеющие интерфейс(ИФ) к этим сетям;• Операционные системы для пультов оператора типа Windows, дающие возможности использовать обширное поле прикладных программ, работающих под данными ОС;• информационная сеть Ethernet, имеющая наибольшее распространение в корпоративных сетях предприятий и позволяющая непосредственно обмениваться данными с производственными отделами предприятия;5• пакеты визуализации технологической ИНФ на дисплейных пультах операторов, имеющие драйверы кПРК разных производителей и стандартные межпрограммные интерфейсы для использования приложений создаваемых различным ПО.1.3.
Программное обеспечение ПТКНеотъемлемой частью ПТК является ПО, которое подразделяется на следующие части:системное ПО контроллеров;системы подготовки программ для контроллеров;ПО для визуализации информации для ЛПР (операторов, диспетчеров и т.д.);прилагаемые к ПТК программы САПР и прикладные пакеты.Полнота, простота, удобство ПО определяют важнейшие показатели проектирования и эксплуатации системы автоматизации: время разработки системы и необходимую квалификацию разработчиков, эффективностьэксплуатации системы и комфортность работы с ней операторов и обслуживающего персонала, возможности илегкость расширения и модернизации системы.Современные ПТК, сетевые и информационные технологии позволяют разрабатывать многоуровневыеиерархические управляющие системы (рис.
3).Сервер данных. . .АРМ. . .АРМОперативноеуправление. . .. . .Локальная вычислительная сеть; ИнтернетКОМПИнструментальные программные системы(разработка и отладка программ для ПРК),SCADA-пакетыАдаптерысвязиEternetЛокальная сетьПРКПРКПРКЛС-1ДЧ. . . ИМОУ-1. . .ЛС-2ДЧ. . . ИМОУ-2ПРКАвтоматическоеуправлениеЛС-nДЧ . . . ИМ. . .ОУ-nВвод-выводданных(объекты управления)Рис. 3. Общая функциональная схема трехуровневой распределенной системы: КОМП – компьютер;АРМ – автоматизированное рабочее место оператора; ПРК - программируемые промышленныеконтроллеры; ОУ-1… ОУ-n - компоненты распределенного ОУ; ЛС-1… ЛС-n - локальныесистемы управления; ДЧ – датчики; ИМ - исполнительные механизмы.Уровни системыУровень ввода-вывода данных (уровень ОУ) - включает совокупность ДЧ, измерительных преобразователей и ИМ, в настоящее время которые достаточно часто встраиваются в конструктивные узлы оборудования, если они содержат микропроцессоры, то их называют интеллектуальными.Уровень непосредственного автоматического управления - включает УСО и управляющие устройства,современной реализацией которых являются ПРК.Уровень сбора данных и оперативного/диспетчерского управления - предназначен для отображения/визуализации данных об ОУ для оператора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
