Автоматизация управление линиями и участками

ПЛАН ЛЕКЦИИ:
Введение.
Архитектура автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) .
2. SCADA–программа – основа программного обеспечения АСУ ТП.

Архитектура автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП)
Вычислительная сеть благодаря цифровой передаче данных между отдельными устройствами является основой построения систем управления и контроля.
На нулевом уровне находятся датчики, исполнительные механизмы и контроллеры, объединённые в единую коммуникационную цифровую сеть – полевую шину. Это позволяет заменить большое число линий связи, идущих от датчиков и исполнительных механизмов к каналам ввода-вывода контроллера, одним кабелем. К приборам нижнего уровня по этому кабелю передаётся также электропитание. Это снижает затраты на монтаж оборудования. Каждое устройство оснащают самостоятельным вычислительным блоком, что позволяет осуществлять местное управление, настройку и диагностику оборудования.
На уровне 1 находятся устройства связи с объектом УСО, которые принимают с объекта и выдают на объект группу аналоговых и дискретных сигналов, а также связаны через различные адаптеры с полевой шиной, контроллерами и компьютерами. Устройства этого уровня являются безинерционными, работают под управлением компьютеров и контроллеров и располагаются рядом с объектом управления.

Схема системы промышленной автоматизации

Использование УСО снижает затраты на монтаж линий связи.
На уровне 2 находятся контроллеры, связанные с датчиками, УСО
и исполнительными механизмами. Данные системы комплектуются программно совместимыми с обычными компьютерами, но адаптированы и для жёстких условий работы в цехе. В качестве устройства сопряжения с объектом управления данные системы комплектуют дополнительными платами – адаптерами расширения.
На уровне 3 располагают станции в виде IBM-совместимых промышленных компьютеров, которые обеспечивают диспетчеризацию технологического процесса и реализуют принцип безщитовой автоматики. Основной операционной системой для АСУ ТП верхнего уровня является WINDOWS NT.
При создании современных АСУ ТП наблюдается мировая интеграция и унификация технических решений. Основное требование современных систем управления – открытость системы для подсоединения к ней аппаратных средств, не предусмотренных ранее.
Современная АСУ ТП предусматривает связь с корпоративными системами управления предприятия (АСУП), которые в мировой литературе обозначаются как ERP-системы – планирование ресурсов предприятия или MPR II системы – планирование ресурсов производства.

Первые системы ориентированы на предприятие в целом, а вторые – на его технологическое подразделение.
ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ
Интегрированные системы управления производством строятся по принципу пирамид и охватывают весь цикл работы предприятия от системы управления нижнего PLC-уровня до ERP-системы управления предприятия в целом.

SCADA–программа – основа программного обеспечения АСУ ТП
Основу программного обеспечения уровня 3 составляет SCADA–программа - система сбора данных и оперативного диспетчерского управления, реализующая все основные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, передачи данных и команд системе контроля и управления - PLC-уровню.
SCADA позволяет:
собирать информацию с отдельных приборов, расположенных в разных местах;
представлять собранную информацию на экране компьютера;
сохранять данные в файлах для дальнейшего просмотра и обработки.
SCADA состоит из инструментального и исполнительского комплексов. Инструментальный комплекс предназначен для разработки конкретного программного обеспечения автоматизированных рабочих мест (АРМ) технолога, оператора, диспетчера и др.
Исполнительный комплекс реализует разработанное программное обеспечение в определённой операционной среде.

Диспетчерское управление и сбор данных SCADA является основным и в настоящее время остаётся наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами и процессами.
В последние десятилетия возрос интерес к проблеме построения и эффективного использования систем диспетчерского управления и сбора данных. При этом развитие информационных технологий, повышение степени автоматизации и перераспределение функций между человеком и аппаратурой обострило проблему взаимодействия человека-оператора с системой управления (до 80 % аварий в промышленности связано с человеческим фактором).
Современные SCADA-системы ориентированы прежде всего на человека-оператора, его возможности при управлении сложными и быстродействующими системами. Они осуществляют процесс сбора информации в реальном времени с удалённых точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удалённым объектом.
Человек-оператор выполняет в системе диспетчерского управления пять функций.

Основные особенности процесса управления в современных диспетчерских системах заключается в следующем:
1 – процесс SCADA применяется в системах, в которых обязательно наличие человека-оператора;
2 – оператор несёт общую ответственность за управление системой, которая в нормальных условиях только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального результата;
3 – активное участие оператора в процессе управления происходит нечасто и в непредсказуемые моменты времени – в случае наступления критических событий, отказов или других нештатных ситуаций;
4 – действия оператора в критических ситуациях могут быть жёстко ограничены во времени – несколькими минутами или секундами.

Существует промежуточная группа – MES-системы, которая отвечает за:
-управление производственными и людскими ресурсами в рамках технологического процесса;
-планирование и контроль последовательности выполнения операций технологического процесса;
-управление качеством продукции;
-хранение исходных материалов и готовой продукции по технологическим подразделениям;
-техническое обслуживание производственного оборудования;
-связь систем ERP и SCADA.
Применение MES-систем вызвано необходимостью локального управления на уровне технологического подразделения, когда информационные базы отдельного цеха и всего предприятия остаются едиными, а также обеспечения при этом более оперативного взаимодействия всех звеньев управления.