- •Автоматизированные информационно-управляющие системы Учебное пособие
- •Оглавление
- •Часть I. Автоматизированные информационно-управляющие системы Основные понятия
- •Глава 1. Информационно-управляющие системы реального времени §1.1. Особенности информационно-управляющих систем реального времени
- •1.1.1. Определение и основные характеристики информационно-управляющих систем реального времени
- •1.1.2. Операционные системы реального времени
- •1.1.3. Обзор систем реального времени
- •§1.2. Построение информационно-управляющих систем реального времени на базе операционной системы qnx
- •§1.3. Scada – системы
- •§1.4. Scada – система trace mode
- •1.4.1. Обзор системы trace mode
- •1.4.2. Функциональная структура пакета
- •1.4.3. Обзор внедрения системы trace mode
- •§1.5. Программно-технический комплекс DeltaV
- •1.5.1. Обзор системы DeltaV
- •1.5.2. Концепции системы DeltaV
- •1.5.3. Программные приложения DeltaV
- •§1.6. Программно-технический комплекс Квинт
- •1.6.1. Описание
- •1.6.2. Структура программно-технического комплекса Квинт
- •1.6.3. Архитектура
- •1.6.4. Контроллеры
- •1.6.5. Рабочие станции
- •1.6.6. Сети
- •1.6.7. Система автоматизированного проектирования асу тп
- •1.6.8. Примеры внедрения
- •§1.7. Системы автоматизации фирмы Siemens8
- •1.7.1. Состав программно-технического комплекса Totally Integrated Automation
- •1.7.2. Примеры автоматизации технологических процессов9
- •§1.8. Системы автоматизации фирмы авв10
- •1.8.1. Основные направления деятельности
- •1.8.2. Системы управления, предлагаемые авв Автоматизация в России
- •Глава 2. Обеспечивающие подсистемы информационно-управляющих систем и их характеристики §2.1. Программное обеспечение управления процессами
- •2.1.1. Реализация языков программирования стандарта мэк 6-1131/3 в системе trace mode
- •2.1.2. Описание языков программирования
- •2.1.3. Реализация регуляторов и объектов управления в scada-системе TraceMode
- •§2.2. Программное обеспечение секвенциально-логического управления
- •2.2.1. Программируемые логические контроллеры
- •2.2.2. Языки программирования логических контроллеров
- •2.2.3. Пример реализации секвенциально-логических алгоритмов в trace mode
- •§2.3. Средства идентификации и оптимизации
- •2.3.1. Идентификация характеристик технологических объектов
- •2.3.2. Идентификация характеристик технологических объектов с использованием стандартных методов Excel
- •2.3.3. Решение задачи оптимизация технологических объектов
- •§2.4. Средства интеллектуального анализа данных
- •2.4.1. Общие представления о Data Mining13
- •2.4.2. Задачи Data Mining
- •2.4.3. Классы систем Data Mining
- •2.4.4. Основные этапы Data Mining
- •Глава 3. Проектирование информационно-управляющих систем §3.1. Основные проблемы, системный подход и последовательность разработки
- •§3.2. Адаптация информационно-управляющих систем к области применения
- •§3.3. Информационные технологии проектирования иус
- •§3.4. Концепции информационного моделирования
- •Часть II. Примеры автоматизированных информационно-управляющих систем в управлении энергетической эффективностью технологических процессов
- •1. Оперативное управление технологическими процессами с прогнозом показателей энергетической эффективности16
- •2. Оперативное управление потоками энергетических ресурсов в производственных сетях с учетом динамики их аккумулирования19
- •3. Автоматизированная система диспетчерского управления теплоснабжением зданий на основе полевых технологий20
- •4. Паспортизация промышленных потребителей топливно-энергетических ресурсов с использованием средств автоматизации21
- •5. Оперативное управление экономичностью водяных тепловых сетей на основе макромоделирования22
- •Подсистема автоматизированного анализа режимов теплоснабжения
- •Методика анализа режимов тепловых сетей на основе макромоделирования
- •Программное обеспечение анализа режимов тепловых сетей на основе макромоделирования
- •6. Оперативное регулирование экономичности горения в энергетических котлах24
- •7. Автоматизированный мониторинг тепловой экономичности оборудования электрических станций 27
- •Резервы тепловой экономичности котлов
- •Показатели энергетических ресурсов турбоагрегатов
- •Резервы тепловой экономичности турбоагрегатов
- •Оптимальное использование пара
- •8. Оптимизация нагрузки параллельно работающих турбоагрегатов по данным эксплуатации при неполных исходных данных28
- •Постановка задачи оптимизации
- •Решение задачи оптимизации
- •Программа «тг-пар»
- •Пример работы программы
- •9. Автоматизированная информационная система мониторинга остаточного ресурса энергетического оборудования30
- •Методика оценки обобщенного остаточного ресурса энергетического оборудования
- •Алгоритм оперативной оценки обобщенного остаточного ресурса энергооборудования с учетом состояния металла
- •Программное обеспечение аис «Ресурс»
- •10. Автоматизированное управление процессами в охладительных установках электрических станций35
- •Факторы, влияющие на охлаждение
- •Устройство и основные характеристики градирен
- •Оптимизация работы башенных градирен
- •11. Автоматизированная компрессорная установка41
- •Математическое описание объекта управления
- •Анализ вариантов установки пароструйного компрессора для подачи пара в деаэраторы энергокорпуса
- •Автоматизированная система управления пароструйным компрессором
- •12. Лингвистический подход к оптимизации управления вельц-процессом45
- •Алгоритм выделения области Парето-оптимальных режимов в информационной базе данных
- •Нечеткие зависимости (лингвистические правила) в управлении процессом вельцевания
- •13. Энергетический менеджмент производства огнеупоров48
- •Приложение. Обзор промышленных сетей
- •1. Протокол передачи данных modbus50
- •2. Протокол передачи данных bitbus
- •3. Протокол передачи данных anbus
- •4. Протокол передачи данных hart
- •5. Протокол передачи данных profibus52
- •5.1. Независимые от поставщика взаимодействия между промышленными объектами (Fieldbus Communication).
- •5.2. Семейство profibus
- •5.3. Основные характеристики profibus-fms и profibus-dp
- •5.3.1. Архитектура протокола profibus
- •5.3.2. Физический Уровень (1) протокола profibus
- •5.4.1. Прикладной Уровень (7)
- •5.4.2. Коммуникационная модель
- •5.4.3. Объекты коммуникации
- •5.4.4. Сервисные функции fms
- •6. Полевая шина foundation Fieldbus53
1.6.3. Архитектура
Квинт имеет два варианта архитектуры – двухуровневую и одноуровневую.
Двухуровневый вариант обычно используется в крупных системах, на нижнем уровне находятся контроллеры - многофункциональные и защитные Ремиконты. На верхнем уровне размещаются рабочие станции информационно-вычислительного комплекса (ИВК). Все технические средства Квинта образуют единое информационное пространство, которое поддерживается сетью Ethernet и/или FastEthernet.
Рис. 1.19
Одноуровневый вариант обычно используется в небольших системах. В нем контроллеры напрямую подключаются к сети Ethernet. В этом случае используется бесшлюзовый вариант Ремиконта.
В Квинт могут интегрироваться любые технические средства других фирм, поддерживающие технологию OPC.
1.6.4. Контроллеры
Ремиконты – это микропроцессорные контроллеры, входящие в состав Квинта. Как многоканальный (Р–310), так и малоканальный (Р–330). Ремиконты состоят из базового комплекта (процессор класса 386/486) и модулей УСО (аналоговые, дискретные и импульсные входы-выходы различной номенклатуры).
Ремиконты Р-310 выполнены в блочном каркасе 19" и имеют два конструктивных исполнения: полное и половинное. В полном варианте в одном каркасе размещается один контроллер, содержащий до 16 модулей УСО. В половинном варианте один каркас содержит два контроллера, в каждый из которых можно установить до 5 модулей УСО.
Ремиконты Р-330 выполнены в блочном каркасе 10". УСО этого контроллера могут находиться в центральном блоке вместе с процессором, либо устанавливаться в блоках расширения, размещаемых на значительном удалении от центрального блока (полевые УСО).
Ремиконты Р-310 и Р-330 имеют однотипную библиотеку, насчитывающую более 100 алгоритмов и 500 функций для решения всех задач сбора, предварительной обработки информации, автоматического регулирования, логико-программного управления, расчетов и управления всеми типами исполнительных устройств (регулирующими и дискретными клапанами, задвижками, двигателями и т.д.).
Во всех контроллерах допускается горячая замена модулей УСО без отключения питания.
Для ввода-вывода информации в контроллерах Квинта используются модули связи с объектом (УСО). В многоканальном Ремиконте Р-310 размер всех модулей УСО 220х233 мм, в малоканальном полевом Ремиконте Р-330 - 100х160 мм.
Модули аналогового ввода (АЦП) программно настраиваются на вид датчика и диапазон измерения. Модули аналогового вывода программно настраиваются на диапазон выходного сигнала.
Любой тип модуля УСО может устанавливаться на любое свободное место в каркасе. Ограничения на сочетание модулей отсутствуют.
Отличительная особенность УСО – высокая помехозащищенность при работе на длинные линии связи. Допускается горячая замена любого модуля УСО без отключения питания.
Таблица 1.6.1
Тип модуля |
Параметры |
|
Ремиконт Р-310 |
Ремиконт Р-330 |
|
Аналоговый ввод |
16 каналов в одном модуле. Сигналы 0-5, 0-20, 4-20 мА, термопары, термосопротивления разных градуировок. Индивидуальная программная настройка каждого канала на вид датчика и диапазон сигналов (температур). Линеаризация характеристик датчиков в каждом канале. Индивидуальная гальваническая развязка каждого канала друг от друга (500 В) и от цифровых элементов (1500 В) |
8 каналов в одном модуле. Сигналы 0-5, 0-20, 4-20 мА, термопары, термосопротивления разных градуировок. Индивидуальная программная настройка каждого канала на вид датчика и диапазон сигналов (температур). Линеаризация характеристик датчиков в каждом канале. Индивидуальная гальваническая развязка каждого канала друг от друга (500 В) и от цифровых элементов (1500 В) |
Аналоговый вывод |
16 каналов в одном модуле. Унифицированные сигналы 0-5, 0-20, 4-20 мА. Индивидуальное программирование каждого канала на диапазон сигналов. Индивидуальная гальваническая развязка каждого канала друг от друга (500 В) и от цифровых элементов (1500 В) |
6 каналов в одном модуле. Унифицированные сигналы 0-5, 0-20, 4-20 мА. Индивидуальное программирование каждого канала на диапазон сигналов. Индивидуальная гальваническая развязка каждого канала друг от друга (500 В) и от цифровых элементов (1500 В) |
Дискретный ввод 24 В |
64 канала в одном модуле. Сигналы от датчиков 24. Групповая (по 16 каналов) гальваническая развязка между группами (500 В) и каждой группы от цифровых элементов (1500 В) |
16 канала в одном модуле. Сигналы от сухих контактов 24 В. Групповая (по 16 каналов) гальваническая развязка между группами (500 В) и каждой группы от цифровых элементов (1500 В) |
Дискретный вывод 24 В |
64 канала в одном модуле. Нагрузка до 48 В/0,2 А. Защита от перегрузок. Групповая (по 16 каналов) гальваническая развязка между группами (500 В) и каждой группы от цифровых элементов (1500 В) |
16 канала в одном модуле. Нагрузка до 48 В/0,2 А. Защита от перегрузок. Групповая (по 16 каналов) гальваническая развязка между группами (500 В) и каждой группы от цифровых элементов (1500 В) |
Импульсный вывод 24 В |
20+20 (больше-меньше) каналов в одном модуле. Нагрузка до 48 В/0,2 А. Защита от перегрузок. Попарная гальваническая развязка между каналами (500 В) и каждой пары от цифровых элементов (1500 В) |
10+10 (больше-меньше) каналов в одном модуле. Нагрузка до 48 В/0,2 А. Защита от перегрузок. Попарная гальваническая развязка между каналами (500 В) и каждой пары от цифровых элементов (1500 В) |
Дискретный ввод 220 В |
16 каналов в одном блоке, совмещенном с клеммной колодкой. Сигналы от датчиков 220 В. Индивидуальная гальваническая развязка между каналами и каждого канала от цифровых элементов (1500 В) |
16 каналов в одном блоке, совмещенном с клеммной колодкой. Сигналы от датчиков 220 В. Индивидуальная гальваническая развязка между каналами и каждого канала от цифровых элементов (1500 В) |
Дискретный вывод 220 В |
16 каналов в одном блоке, совмещенном с клеммной колодкой. Нагрузка до 220 В/2 А. Индивидуальная гальваническая развязка между каналами и каждого канала от цифровых элементов (1500 В) |
16 каналов в одном блоке, совмещенном с клеммной колодкой. Нагрузка до 220 В/2 А. Индивидуальная гальваническая развязка между каналами и каждого канала от цифровых элементов (1500 В) |
Импульсный ввод |
32 канала в одном модуле. Сигналы от электрических счетчиков. Высокая помехозащищенность при работе на длинные линии. Формирование питания электронной схемы счетчиков. |
16 каналов в одном модуле. Сигналы от электрических счетчиков. Высокая помехозащищенность при работе на длинные линии. Формирование питания электронной схемы счетчиков. |