asu3

процедур и т.д. Компоненты ПО МСКУ 2М разработаны на платформах операционных систем: MS DOS, ОС 5000, LINUX, WINDOWS. Многозадачная операционная система реального времени ОС 5000 применяется в МСКУ 2, рабочих станциях ПС5110 и IBM-совместимых ПЭВМ. Она обеспечивает управление процессом параллельного выполнения до 100 задач в режиме реального времени.

В ОС 5000 реализованы следующие функциональные возможности:

•управление выполнением задач;

•взаимодействие между задачами через аппарат передачи

сообщений;

•включение процедур по прерываниям;

•поддержка текущего времени суток и даты, управление программными таймерами, генерация временных меток;

•вызов при инициализации ОС указанных при генерации пользовательских процедур (рестарт-процедур);

•динамическое выделение группы событий и синхронизация выполнения задач с ними;

•управление ресурсами с последовательным доступом и семафорами;

•управление буферными пулами и кольцевыми списками;

•управление драйверами функциональных клавиатур, ЛВС и

т.п.;

•управление передачей данных между абонентами разных сетей (нижнего и верхнего уровней) - организация моста;

•выполнение в МСКУ 2 всех операций, предоставляемых управляющей системой МСКУ 2;

•выполнение задач, созданных для работы под управлением MS DOS (только в рабочих станциях).

ОС 5000 составляет основу исполнительной системы МСКУ 2 (ИС МСКУ 2), настраиваемую под конфигурацию технических средств и состав системных и прикладных функций конкретного МСКУ. Программное обеспечение МСКУ 2М представлено на рис. 4.12.

Системное ПО МСКУ 2 МСКУ 2 функционирует под управлением управляющей системы

(УС МСКУ 2), находящейся на FLASH-диске контроллера МСКУ 2. УС МСКУ 2 включает:

• стартовое программное обеспечение контроллера (Стартовое

ПО);

•исполнительную систему (ИС МСКУ 2).

161

Рис. 4.12. Программное обеспечение МСКУ 2М.

162

Стартовое ПО

•начальное тестирование и запуска контроллера;

•запуск ИС МСКУ;

•запуск МСКУ по включению питания;

•восстановление функций МСКУ (после замены отказавшего контроллера в резервированном МСКУ).

Стартовое ПО недоступно пользователю.

Исполнительная система МСКУ 2

•Исполнительная система - совокупность управляющих и прикладных программ, организующих работу МСКУ 2.

Функции системных управляющих программ:

•поддержка функционирования как нерезрвированных, так и резервированных конфигураций;

•обмен информацией между МСКУ и внешними абонентами МСКУ (другими МСКУ, рабочими станциями ПС 5110, ПЭВМ) по магистралям сети МАПС или интерфейсам ИРПС, RS-232C;

•ввод и обработка информации от каналов связи с объектом (аналоговых, дискретных, число-импульсного типа);

•формирование и вывод управляющих воздействий на объект (через формирователи аналоговых, дискретных и импульсных сигналов);

•автоматическое логическое отключение отказавших сменных блоков, не влияющих на общую работоспособность МСКУ;

•автоматическое восстановление функций ИС МСКУ в резервированных МСКУ при замене отказавшего сменного блока на исправный (без выключения МСКУ);

•поддержание единого времени в контроллерах резервированных МСКУ, а также единого времени с другими компонентами системы управления;

•запуск прикладных задач (по временному расписанию, по командам внешних абонентов);

•контроль и защита от несанкционированного доступа к МСКУ;

•периодический и непрерывный контроль работоспособности технических и программных средств МСКУ в процессе функционирования;

•выполнение тестово-диагностических операций при техническом обслуживании МСКУ и др.

Инструментальное ПО МСКУ 2

• Включает интегрированную систему подготовки исполнительной системы МСКУ 2 и сервисные средства МСКУ 2. Инструментальное ПО реализовано на инструментальной ПЭВМ.

163

Средства программирования МСКУ2

Основной язык программ МСКУ - язык Си-МСКУ. В Си-МСКУ сохранены основные возможности языка Borland C и введены дополнительные функции, ориентированные на программирование задач управления технологическими процессами (регулирования аналогового логического управления и др.). Возможности языка поддержаны специализированными библиотеками, входящими в состав системы программирования.

Система Си-МСКУ представляет собой интегрированную среду со специальными инструментальными и технологическими программными средствами.

Системное ПО операторских и рабочих станций

SCADA-система МСКУ М КОРУНД и заимствованные SCADA используются в рабочих станциях, а также в IBM-совместимых ПЭВМ на верхнем уровне управления. Функции: сбор, обработка и отображение технологической информации, ведение архива нарушений технологического процесса и архива (журнала) изменений значений параметров технологического процесса, подготовка и выдача отчетов о ходе технологического процесса, ручное управление объектом. ОРС-сервер (для ОС Windows NT) обеспечивает взаимосвязь МСКУ 2 и рабочих станций, функционирующих под управлением системного ПО МСКУ 2М, с рабочими станциями, функционирующими под управлением заимствованных SCADA (Genesis, In Touch, Trase Mode и т.п.).

В системном ПО операторских и рабочих станций может использоваться любое программное обеспечение IBM PC совместимых ПЭВМ:

•универсальные и специализированные системы программирования;

•инструментальные пакеты;

•СУБД и т.д.

Вопросы для самопроверки

1.Описать функциональные возможности сети МАПС.

2.Архитектура сети МАПС.

3.Назначение сети МАПС.

4.Как реализована магистраль МАПС?

5.Назначение контроллера связи КСв-31.

6.Применение контроллера связи КСв-31.

7.Функции и структура ПО ПТК.

164

4.4.Программно-технический комплекс «КРУГ-2000»

4.4.1.Описание ПТК

4.4.2.Диагностика

4.4.3.Техническое обеспечение ПТК

4.4.4.Системы и средства передачи информации

ПТК «КРУГ-2000» [2] предназначен для создания:

•автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП);

•систем противоаварийных защит;

•автоматизированных измерительных систем;

•тренажеров для обучения технологов-операторов;

•автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ).

На базе программно-технического комплекса могут быть созданы автоматизированные системы для непрерывных и периодических технологических процессов, сосредоточенных и распределенных объектов управления.

Комплекс охватывает следующие уровни управления:

•управление агрегатом;

•управление технологической установкой, группой агрегатов;

•управление группой технологических установок, цехом, произ-

водством;

•оперативно-диспетчерское управление производством. Информационная мощность ПТК «КРУГ-2000» - до 60 000

входных/выходных переменных и более.

ПТК «КРУГ-2000» имеет соответствующий сертификат Госстандарта РФ, разрешения Госгортехнадзора РФ на применение ПТК для взрывоопасных производств, разрешение РАО «ЕЭС» на применение ПТК для энергетики.

Основные особенности ПТК «КРУГ-2000» состоят в следующем:

•ПТК сертифицирован Госстандартом РФ как средство изме-

рения;

•имеются апробированные технические решения для автоматизации пожаро - и взрывоопасных производств;

•обеспечена высокая надежность благодаря применению элементной базы ведущих зарубежных фирм, глубокого тестирования и жесткого технологического прогона (при использовании контроллеров TREI-5B);

165

•полное удовлетворение стандартам России, МЭК (IEC) и других действующих нормативных документов;

•открытость системы при наращивании и внесении изменений;

•ориентация на особо опасные отрасли промышленности.

•поддержка 100 %-ного «горячего» резервирования станций оператора, контроллеров, вычислительных сетей, входных и выходных цепей;

•поддержка международных стандартов сетевых протоколов;

•наличие специализированных сертифицированных версий: ПТК «КРУГ-2000/Т» (коммерческий учет тепла и теплоресурсов), «КРУГ-2000/Г» (коммерческий учет газов) и др.;

•ремонтопригодность и эффективное сопровождение на объек-

тах России;

•мощные инструментальные средства и САПР.

4.4.1. Описание ПТК

Состав подсистем ПТК. АСУ ТП на базе ПТК «КРУГ-2000» строится как многоуровневая интегрированная человеко-машинная система, работающая в темпе технологического процесса (реальном масштабе времени), и включает в себя комплекс программнотехнических средств и оперативный технологический и обслуживающий персонал.

В функциональной структуре ПТК с точки зрения пользователей выделяются следующие функциональные подсистемы:

•сбора и первичной обработки информации;

•автоматического регулирования;

•противоаварийных защит ПАЗ (блокировок и защит);

•дистанционного и логического управления;

•представления информации оперативному персоналу;

•архивирования, осуществляющая хранение данных за длительный период времени;

•передачи данных в смежную и вышестоящие системы управ-

ления;

•инструментальная подсистема (для сопровождения системы, настройки прикладных программ, информационной базы, программирования).

Каждая из вышеперечисленных подсистем может быть реализована в виде отдельных программно-технических средств или может быть осуществлено их объединение. Например, станция оператора может

166

объединять в себе функции подсистем представления информации и передачи данных в систему верхнего уровня.

Уровни иерархии ПТК. Система управления на базе ПТК может состоять, в общем случае, из следующих иерархических уровней.

В1-й (нижний) уровень входят датчики измеряемых параметров, запорная и регулирующая арматура совместно с электрическими, пневматическими и гидравлическими исполнительными механизмами и устройствами.

Во 2-й уровень системы входят микропроцессорные устройства (контроллеры) для автоматического сбора и первичной обработки измеряемых параметров, выполнения функций автоматического регулирования, противоаварийных защит, дистанционного управления.

В3-й уровень (условно «операторский») системы входят средства для вычислительной обработки информации, ее регистрации, архивирования, отображения, документирования и диалога с системой; клавиатуры, ключи (кнопки) для воздействия оператором-технологом на регуляторы и исполнительные органы.

В4-й уровень (условно «диспетчерский») входят автоматизированные рабочие места (АРМ) оперативно-диспетчерского и управленческого персонала.

Рис. 4.13. Простая локальная АСУТП

На базе ПТК создаются системы различной структуры и степени

167

сложности - от простой локальной АСУ ТП до сложной иерархически распределенной системы управления многими объектами, интегрированной в сеть предприятия.

Наиболее часто встречающиеся на практике варианты систем управления имеют следующую архитектуру:

• один сегмент локальной сети; минимальный состав - контроллеры и станция оператора (рис. 4.13, 4.14);

Рис. 4.14. АСУТП с использованием архитектуры клиент-сервер

•набор сегментов локальных сетей, объединенных на базе технологии коммутируемых сетей (10/100 Switch Ethernet). Каждый сегмент охватывает относительно независимую группу технологического оборудования (локальную АСУ ТП) (рис. 4.15);

•распределенная многоуровневая система управления, использующая клиент-серверную архитектуру и резервирование выделенных серверов (рис. 4.16).

168

Рис. 4.15. АСУТП с использованием модуля «Архивный центр»

Рис. 4.16. Распределенная АСУТП с использованием архитектуры клиент-сервер и резервированием выделенных серверов

169

Способы и средства связи для информационного обмена между компонентами ПТК:

•локальная вычислительная сеть (ЛВС) на базе 10 Мбитной технологии Ethernet (обмен между контроллерами, станциями оператора, архивной, инженерной и другими станциями);

•ВС на базе 100 Мбитной технологии Ethernet (обмен между всеми станциями, кроме контроллеров);

•выделенные физические линии (RS 232, RS 485, ИРПС, модемы);

•коммутируемые телефонные линии (модемы);

•радиоканал (радиомодемы).

Вкачестве базового протокола сетевого и межсетевого взаимодействия используется, как правило, протокол TCP/IP (UDP/IP).

При этом реализована программная «надстройка» протокола, обеспечивающая его адаптацию к специальным требованиям, предъявленным системами реального времени при обмене данными.

Вслучае использования сети на базе интерфейса RS-485 применяются как стандартный протокол MODBUS (MODBUS RTU), так и фирменные протоколы.

Для сетей на базе Ethernet предусмотрена возможность 100 %-ного «холодного», «теплого» или «горячего» резервирования.

Совокупность способов и средств связи обеспечивает как горизонтальный, так и вертикальный обмен информацией между отдельными компонентами ПТК.

Горизонтальный обмен обеспечивает передачу информации между компонентами одного уровня, а вертикальный обмен - между компонентами разных уровней.

При вертикальном обмене информация от контроллеров через заданные интервалы времени направляется станциям оператора, архивной, инженерной, серверу оперативной базы данных. Кроме того, контроллеры передают этим станциям событийную информацию (с меткой времени), связанную с выходом за уставки аналоговых сигналов, изменением состояния дискретных сигналов, появлением или исчезновением ошибок. Такой вид обмена используется в целях регистрации событий (в частности, аварийных).

Связь со смежной или вышестоящей системой может осуществляться через выделенный файл-сервер или на базе технологии коммутируемых сетей (10/100 Switch Ethernet), или, например, по модему (коммутируемая или выделенная телефонная или физическая линия), радиомодему.

170