мпсу / Лекции pdf / Лекции модуль 4 МПСУ

Рис. 9.5. Интеллектуальные датчики и исполнительные устройства автоматизированных систем

Рис. 9.6. Модули гальванической развязки и нормализации сигналов

Передача информации в распределённых системах управления обеспечивается интерфейсными модулями, физической средой передачи данных, управляющей системой и участниками сети (рис.9.7).

Рис. 9.7. Каналы передачи информации в распределённых системах управления

Для модернизации существующих автоматизированных систем устройства технического обеспечения могут встраиваться (рис. 9.8 - 9.11) в имеющиеся монтажные единицы (щиты, пульты, шкафы, шасси и др.).

Рис. 9.8. Встраиваемые системы автоматизации

а б

Рис. 9.9. Сбор и хранение информации в автоматизированных системах: а) механические накопители повышенной надежности;

б) твердотельные накопители на базе микросхем флэш-памяти

Рис. 9.10. Конструктивы и типовые корпуса для приборов и средств автоматизации, разрабатываемых пользователем

Рис. 9.11. Блоки и источники электропитания

9.2. Программное обеспечение автоматизированных систем

Программное обеспечение для различных уровней автоматизированных систем представлено на рис. 9.12-9.15.

Рис. 9.12. Программное обеспечение для создания масштабируемых систем верхнего уровня АСУТП

Рис. 9.13. Средства программирования контроллеров в стандарте IEC 61131

Рис. 9.14. SCADA-системы начального уровня

Рис. 9.15. Средства программирования встраиваемых систем реального времени

9.3. Человеко-машинный интерфейс в автоматизированных системах управления

Автоматизированные системы управления технологическим процессом (АСУТП) относятся к человеко-машинным системам. Человеко-машинный интерфейс в автоматизированных системах реализуется с помощью операторской рабочей станции, представляющей собой обычно один или несколько мониторов, клавиатуру, принтер и манипулятор-мышь (рис. 9.16, 9.18, а).

Рис. 9.16. Операторская рабочая станция

Операторская рабочая станция представляет собой обладающее высокой разрешающей способностью средство визуализации технологических процессов, использующее управляющую графику, диагностику, тренды, аварийную сигнализацию и видеограммы состояния оборудования. Работающая под управлением операционной системы операторская рабочая станция обеспечивает доступ к динамическим параметрам системы, количество которых может нескольких тысяч, отображает архивные данные, общие сообщения, отчеты о технологических событиях, а также контролирует эксплуатационные операции посредством сложной системы аварийной сигнализации. Операторская рабочая станция производит обмен данными с другими устройствами через высокоскоростную сеть, что обеспечивает точность и непрерывность технологической информации.

Основными инструментами отображения данных реального времени являются технологические видеограммы, обладающие большой разрешающей способностью и высокой скоростью обновления информации, окна аварийной сигнализации и другие средства графического пользовательского интерфейса, облегчающие обзор и анализ текущих и архивных технологических данных. Иконки или меню на мониторе дисплея обеспечивают доступ к стандартным операторским функциям, включая аварийную сигнализацию, средства конфигурации, настройку алгоритмов и

заказные технологические видеограммы.

Стандартные функции операторской рабочей станции:

•отображение системы технологических видеограмм;

•управление аварийной сигнализацией;

•построение трендов (графиков и таблиц);

•вывод информации о технологических параметрах;

•просмотр технологических параметров;

•сообщения о действиях оператора.

Технологические видеограммы организуют и отображают большие объемы технологической информации с использованием графики высокого разрешения и современных методов отображения. Цвет, форма и размер элементов видеограммы указывают на то, какие работающие приложения связаны с выбранным параметром (например, тренд, информация о параметре или другая видеограмма). Текущие значения параметров в пределах технологических видеограмм идентифицируют состояние объекта (рис. 9.17).

Рис. 9.17. Пример видеограммы

Окно, содержащее активную технологическую видеограмму, может быть сжато, увеличено или перемещено для того, чтобы отображать информацию нужного размера в нужном месте. Для выполнения различных функций оператор может одновременно открыть до восьми окон. Стандартные функции управления отображением включают активизацию окна, постраничное пролистывание, изменение масштаба и панорамирование изображения.

Заказные видеограммы (например, разрабатывается с использованием основанного на CAD пакета Graphics Builder на инженерной рабочей станции) хранятся на жестком диске операторской рабочей станции. Видеограммы могут быть доступны для отображения на всех операторских рабочих станциях или быть

назначенными только конкретным станциям.

Система управления аварийной сигнализацией включает в себя целевые приложения, идентифицирующие технологические нарушения на объекте и позволяющие пользователю выполнять обзор и квитирование технологических параметров, находящихся в аварийном состоянии.

Список аварийных сигналов отображает все текущие аварийные сигналы в обратном хронологическом порядке. Аварийные сигналы обрабатываются каждую секунду. Когда окно системы аварийной сигнализации на экране закрыто, новое аварийное событие изменит цвет иконки системы аварийной сигнализации.

Изменения статуса аварийных сигналов отражаются в списке аварийных сигналов (выход из аварийного состояния также может отображаться, но только для специфических параметров, определенных в ходе конфигурации системы). Оператор может квитировать выбранный аварийный сигнал посредством нажатия кнопки «квитировать» (acknowledge) в окне, содержащем перечень аварийных

сигналов, или на операторской клавиатуре, поставляемой опционально.

Архивный («исторический») список аварийных сигналов отображает последние аварийные события в обратном хронологическом порядке, включая возвращения из аварийного состояния, нарушения последовательных уставок с

приращением и изменения состояния цифровых сигналов.

Перечень неквитированных аварийных сигналов отображает неквитированные аварийные сигналы, упорядоченные в хронологическом порядке. Когда возникает новое аварийное событие, оператор может квитировать выбранный аварийный сигнал посредством нажатия кнопки «квитировать» (acknowledge) в окне, содержащем перечень аварийных сигналов, или на операторской клавиатуре. Квитированные аварийные сигналы удаляются из перечня неквитированных

аварийных сигналов.

Список сбрасываемых аварийных сигналов идентифицирует все возвраты в нормальное состояние, которые могут быть сброшены (очищены) оператором. Сброшенные оператором возвраты аварийных сигналов будут удаляться как из

перечня аварийных сигналов, так и из перечня сбрасываемых аварийных сигналов. Иконные аварийные сигналы служат для группирования аварийных

сигналов по приоритетам и зонам технологического объекта, с которыми связаны соответствующие им параметры. Группы аварийных сигналов представляются небольшими графическими иконками, отображаемыми в окне иконных аварийных сигналов.

Каждая иконка связана с технологическими видеограммами, включающими параметры из данной группы. Это позволяет оператору быстро отображать информацию, связанную с аварийной ситуацией.

Каждое приложение системы аварийной сигнализации может быть прослежен

по происхождению и приоритету

Звуковая аварийная сигнализация – Подсистема звуковой аварийной сигнализации выдает звуковой сигнал при возникновении аварийного состояния, указывая оператору на то, что один или несколько параметров находятся в аварийном состоянии и требуют внимания.

Непрерывная звуковая сигнализация работает до тех пор, пока оператор не произведет квитирование, нажав на иконку с изображением колокола. Каждому приоритету присвоены сигналы разной тональности. Если возникает более одного аварийного сигнала, то звук будет соответствовать сигналу с наивысшим приоритетом. Система непрерывной звуковой сигнализации может работать автономно, или устанавливаться на операторскую рабочую станцию, или работать на несколько рабочих станций одновременно. Для разных значений приоритетов или технологических зон

могут быть определены сигналы различной тональности.

Квитирование аварийных сигналов – Эта функция квитирует аварийный сигнал, что указывает на то, что оператор знает об аварийном состоянии или подтверждает, что за этим последует его действие.

Снятие аварийных сигналов − Снятие аварийного сигнала снимает неквитированный аварийный сигнал с тем, чтобы впоследствии его можно было

удалить из перечня аварийных сигналов.

Построение трендов. Тренды в графической или табличной форме отображают наборы полученных через системную сеть текущих или архивных данных, соответствующие заданному оператором интервалу времени. Операторы могут строить индивидуальные группы трендов для быстрого доступа к предопределенному набору технологических параметров. Могут вычисляться математические обобщающие значения для каждого интервала времени (максимумы, усредненные значения или интегральные суммы), которые затем

отображаются в виде трендов.

Информация о технологических параметрах позволяет оператору обращаться к полным записям системной базы данных, относящимся к выбранным технологическим параметрам. Если пользователь имеет соответствующие полномочия, то он может корректировать атрибуты параметров (статус

сканирования, аварийный статус, аварийные уставки и др.).

Функция просмотра технологических параметров позволяет пользователю обращаться к информации о параметрах, например, имеющих некоторые общие свойства, текущее состояние или качественные характеристики. Уполномоченные

пользователи могут корректировать эксплуатационное состояние параметра.

Сообщения о действиях оператора. При выполнении оператором определенных действий операторская рабочая станция генерирует сообщения об этих действиях в коде ASCII и с присвоенной меткой времени направляет их по сети на выделенную станцию архивной регистрации событий. Возможен последующий доступ к сообщениям о действиях операторов для их отображения на дисплее или вывода на локальное печатающее устройство. Каждое сообщение о действии оператора содержит указание на вид действия, дату и время, а также описание произведенного действия.

Другие виды операторского интерфейса представлены на рис. 9.18, б, в.

а

б

в

Рис. 9.18. Основные типы человеко-машинного интерфейса:

а) централизованная АСУ с управляющей подсистемой и системой ввода-вывода и отображения; б) верхний уровень в распределенной системе АСУ;

в) системы визуализации процессов

9.4. Программно-логические контроллеры и программно-технические комплексы