1.3.1 Особенности микропроцессорных программно-технических комплексов разных фирм

Компонентами любого программно-технического комплекса (ПТК) АСУ ТП являются микропроцессорные контроллеры (с входящими в их состав блоками ввода-вывода), дисплейные пульты оператора (большей частью базирующиеся на персональных ЭВМ), сети, соединяющие перечисленные компоненты. Основной сетевой уровень любого ПТК – управляющая (часто также именуемая системной, или промышленной) сеть, связывающая друг с другом контроллеры и пульты оператора. Кроме того, ПТК может иметь информационную (коммуникационную) сеть, соединяющую пульты оператора между собой и с сервером сети, а также выходящую на общезаводскую информационную сеть. Полевая сеть ПТК связывает контроллеры с блоками ввода-вывода, выделенными в отдельные конструктивные элементы и вынесенными к местам расположения датчиков и исполнительных механизмов.

Структура ПТК определяется средствами и характеристиками взаимосвязи отдельных компонентов комплекса (контроллеров, пультов оператора, удаленных блоков ввода-вывода), т.е. сетевыми возможностями. Гибкость и разнообразие структур ПТК зависят от числа имеющихся сетевых уровней, возможных типов связи на каждом уровне сети (шина, звезда, кольцо), параметров сети каждого уровня: типов кабеля; допустимых расстояний; максимального числа узлов, подключаемых к каждой сети; скорости передачи информации при разных типах кабеля, методе доступа компонентов к сети.

Современными тенденциями развития микропроцессорных комплексов контроля и управления являются стандартизация и типизация их отдельных блоков и компонентов и частично, как следствие этого, все более расширяющаяся открытость систем, т.е. возможность их прямой работы с аппаратурой и программами многих других фирм. Отмечается распространение следующего ряда достаточно общих типовых решений:

• магистрально-модульной архитектуры плат контроллеров по стандартам VME-bus,STD-busи др., которая позволяет использовать в одном приборе платы разных фирм, собранные по одному стандарту;

• конструктивного размера плат по стандарту евромеханики одинарной и двойной высоты, позволяющего использовать для конструктивного оформления контроллеров и выносных блоков ввода-вывода корпуса, стойки и шкафы различных фирм;

• операционных систем (ОС) реального времени для контроллеров типов OS-9/OS9000,VxVorksи др. имеющих малое время реакции на внешние сигналы, создающих открытую среду для разработчиков прикладных программ;

• промышленных сетей Profibus,Bitbusи др., имеющих гарантированное время передачи сигналов по сети, используемых в качестве полевых и управляющих сетей и позволяющих связывать контроллеры и приборы разных фирм;

• ОС для пультов оператора типа Windows(3.1, 3.11,NT3.51,NT4.0, 95), дающих возможность использовать обширное поле прикладных программ, работающих под управлением данных ОС;

• информационной сети Ethernet, наиболее распространенной в корпоративных сетях предприятий и позволяющей непосредственно обмениваться данными с производственными отделами предприятия;

• открытых SCADA-программ (InTouch,TraceModeи др.), визуализирующих технологическую информацию на дисплейных пультах операторов и имеющих драйверы к контроллерам разных производителей.

Открытость ПТК в целом определяется наличием в его составе ряда драйверов к контроллерам других наиболее широко известных фирм, ряда сетевых протоколов для связи с распространенными на предприятиях сетями, интерфейсами к широко используемым системам управления базами данных (СУБД) и к электронным таблицам.

Характеристики контроллеров.Свойства и параметры основного компонента ПТК – контроллера – существенно различаются у разных производителей. Если выделить важнейшие для пользователя показатели, то это будут тип основной вычислительной платы, разрядность, рабочая частота, наличие и объем различных видов памяти: ОЗУ, энергонезависимой, ПЗУ, ОС контроллера, максимальное число входов-выходов (аналоговых, дискретных, импульсных), которые можно подключить к контроллеру. Знание указанных характеристик позволяет наилучшим образом согласовать требования к системе автоматизации с возможностями контроллеров; не допустить применения как излишне мощной аппаратуры, так и контроллеров, которые по ряду параметров не будут удовлетворять заданным условиям работы.

Характеристики блоков ввода-вывода данных.Эти блоки могут быть встроены в конструктив контроллера либо как вариант располагаться в отдельных выносных конструктивах. В первую очередь важно иметь их разнообразие в части числа сигналов, опрашиваемых одним блоком, и параметров коммутируемых ими сигналов. Существенны также следующие свойства блоков: разрядность и точность преобразователей блоков; наличие, варианты и параметры гальванической развязки; наличие искробезопасных блоков и блоков с предварительной вычислительной обработкой поступающих сигналов.

При анализе этих компонентов ПТК надо точно согласовывать их с имеющимся и проектируемым набором датчиков и исполнительных механизмов автоматизируемого объекта.

Характеристики пультов оператора.Поскольку для разных объектов и классов задач могут потребоваться разные технические параметры пультов оператора: мощность, тактовая частота, память и т.д., то предпочтительно иметь дело с ПТК, у которого существует ряд модификаций пультов оператора или в качестве их могут использоваться различные модификации персональных ЭВМ. Часто ПТК содержит переносные панели для мониторинга и настойки контроллеров по месту их расположения. Возможность выбора варианта пульта оператора обеспечивает его экономичное согласование с требуемыми параметрами, а наличие вариантов по числу мониторов на пульт и размеру их экранов, типу клавиатур, аудиосигнализации и т.д. влияет на удобство и комфортность работы операторов.

Динамика работы ПТК.Для многих применений имеют большое значение динамические параметры ПТК, определяющие возможное быстродействие разрабатываемых цепей контроля и управления. Отдельными показателями динамики являются:

• Минимальный цикл опроса датчиков и время реакции на аварийные сигналы при их обработке в цепях аварийной защиты: внутри одного контроллера, при передаче управляющих сигналов через управляющую сеть, прохождении сигнала через пульт оператора;

• Минимальный цикл смены данных в кадре на пульте оператора и смены самих кадров, а также наименьшее время реакции на команду оператора с пульта;

• Минимальное время перезапуска как всей системы, так и только отдельных контроллеров после перерывов питания.

Эти показатели имеют тем большее значение, чем быстрее протекают технологические процессы в автоматизируемом объекте.

Надежность работы ПТК.Характеристики надежности оцениваются косвенными показателями и возможностями ПТК:

• Полнотой диагностических тестов определения неисправностей в отдельных компонентах ПТК;

• Возможностями, вариантами и полнотой резервирования отдельных компонентов ПТК;

• Наличием встроенных в систему блоков UPSи временем их работы при прекращении питания системы от сети, а также возможностью и длительностью перерыва питания ( при отсутствииUPS) без нарушения функций управления.

Организационно-экономические факторы внедрения ПТК. Экономические и организационные показатели заказа, внедрения, сопровождения ПТК можно подразделить на следующие группы:

• Стоимость ПТК и его отдельных компонентов;

• Накопленный опыт реализации данного ПТК в промышленности;

• Особенности работы продавца ПТК по его внедрению и сопровождению на предприятии заказчика: сроки поставки и внедрения; формы оплаты; наличие технических и ремонтных центров по сопровождению системы; гарантийные обязательства; варианты обучения персонала заказчика; наличие и полнота документации на русском языке.