asu3

специализированные микропроцессорные контроллеры, а на верхнем – информационно-вычислительные средства представления и хранения информации.

Для повышения надежности Квинт предлагает пользователю целый набор вариантов, из которых он может выбрать наиболее подходящий. Так в Квинте можно дублировать блоки силового питания и фидеры, от которых они запитываются, дублировать или троировать отдельные информационные каналы, дублировать или троировать отдельные модули связи с аналоговыми и дискретными датчиками, дублировать контроллеры целиком, дублировать цифровые каналы последовательной связи, резервировать рабочие станции. Встроенные в Квинт средства самодиагностики обеспечивают автоматический переход на горячий резерв без останова оборудования. Отдельные средства резервирования предусматриваются и в других системах, однако только Квинт позволяет по частям или одновременно задействовать весь указанный арсенал средств повышения надежности.

При автоматизации крупных сложных в управлении объектов особое значение имеет организация человеко-машинного интерфейса. В этом отношении Квинт предоставляет пользователю особые удобства.

4.7.2.Концепция Квинта

Воснове концепции Квинта лежат следующие принципы:

1.Принцип распределенного управления, в соответствии с которым общая задача управления разбивается на участки, обслуживаемые отдельными контроллерами (Ремиконтами), связанными между собой последовательным цифровым каналом.

2.Принцип избирательного централизованного контроля, при котором вся требуемая информация представляется оператору на экране одной или нескольких операторских станций, связанных с Ремиконтами последовательными каналами цифровой передачи информации.

3.Принцип централизованной подготовки базы данных и ее децентрализованного оперативного обслуживания; это обеспечивает единство общей базы данных, с одной стороны, и живучесть системы управления, – с другой.

4.Принцип технологического программирования, означающий, что для подготовки, отладки и модификации прикладных программ не требуется знаний в области формальных методов программирования. В то же время само свойство программируемости сохраняется, что придает Квинту универсальные возможности и позволяет использовать его для автоматизации самых разнообразных технологических процессов.

191

5.Принцип объектной ориентируемости, облегчающий проектирование, отладку и модернизацию АСУ ТП на базе Квинта.

6.Принцип масштабируемости, позволяющий легко наращивать систему управления, получая для различного масштаба системы оптимальное отношение, стоимость/производительность.

7.Принцип проектируемой надежности, согласно которому стандартно используется обычное (не резервированное) построение технических средств, а в особо ответственных случаях пользователю предоставляется возможность выбрать различные варианты резервирования, каждый из которых имеет соответствующую аппаратную

ипрограммную поддержку.

4.7.3. Функциональные возможности

Задачи, решаемые Квинтом, можно разделить на две части – управление и представление информации. Первый вид задач решается микропроцессорными контроллерами – Ремиконтами, второй – рабочими станциями информационно-вычислительного комплекса (ИВК).

С помощью Ремиконтов решаются следующие задачи:

•сбор и предварительная обработка информации

•формирование управляющих воздействий

•автоматическое регулирование

•шаговое логико-программное управление

•защиты и блокировки

•регистрация событий

•ручное управление (совместно с операторской станцией) Рабочие станции ИВК используются для решения следующих задач:

•представление информации оператору

•архивирование

•анализ архивной информации

•сигнализация

•расчеты и оптимизация

•организация единого времени

•наладка системы

•ручное управление (совместно с Ремиконтами).

Из этого перечня видно, что на базе Квинта можно построить полнофункциональную интегрированную АСУ ТП. В тех редких случаях, когда какие-то задачи автоматизации выходят за рамки Квинта, для их решения могут привлекаться другие средства, - Квинт позволяет их ассимилировать и, тем самым, обеспечить единое для АСУ ТП информационное пространство.

192

4.7.4. Структура Квинта

Квинт содержит две категории программно-технических средств:

•оперативные средства

•средства проектирования АСУ ТП

Оперативные средства работают в режиме реального времени (online). Они взаимодействуют с технологическим объектом и выполняют все задачи, предусмотренные проектом автоматизации.

Средства проектирования работают не в реальном времени (off-line). Они не связаны напрямую с технологическим процессом и предназначены для подготовки прикладных программ, «настраивающих» Квинт на специфику конкретного автоматизируемого объекта.

Оперативные средства

Квинт содержит 3 вида оперативных средств:

•Ремиконты

•рабочие станции и серверы информационно-вычислительного комплекса (ИВК)

•сетевые средства

Ремиконты – это контроллеры, входящие в Квинт. Ремиконты отвечают за сбор и предварительную обработку информации, автоматическое регулирование и логико-программное управление, защиты и блокировки, выработку команд управления и фиксацию событий.

Рабочие станции и серверы ИВК – это персональные компьютеры и серверы, выполненные на платформе Intel и оснащенные фирменным программным обеспечением. Рабочие станции и серверы ИВК занимаются представлением, хранением и анализом информации, а также специальными расчетами, организацией службы единого времени и мониторингом технических средств.

Сетевые средства обеспечивают единое информационное пространство Квинта. В качестве системной (опорной) сети в Квинте используются сети Ethernet и FastEthernet, а также концентраторы и коммутаторы, работающие с этими протоколами.

Средства проектирования

Средства проектирования представляют собой рабочие станции и серверы класса PC, оснащенные фирменным программным обеспечением. Входящая в Квинт совокупность фирменных программ, образующих интегрированную среду автоматизированного проектирования (САПР), позволяет администрировать весь проект, создавать информационную базу данных, подготавливать мнемосхемы и разрабатывать технологические алгоритмы управления.

193

4.7.5.Основные компоненты Квинта

На 4.17 показан полный состав Квинта. Как уже указывалось, Квинт включает в себя оперативные средства, работающие в режиме реального времени - Ремиконты, рабочие станции, серверы ИВК, сетевые средства, а также средства проектирования АСУ ТП - рабочие станции и серверы САПР.

Рис. 4.17. Состав Квинта

194

Состав Ремиконтов

В состав Квинта входят 2 вида Ремиконтов:

•многофункциональный контроллер

•защитный контроллер

Многофункциональный контроллер Р-310 решает все задачи автоматического управления и регистрации событий. Для объектов, не предъявляющих особо высоких требований к надежности, он может использоваться также и в цепях технологических защит и блокировок.

Защитный контроллер Р-315 специализирован под задачи защит теплотехнического оборудования. Этот контроллер имеет специализированное программное обеспечение и отличается особо высокой надежностью.

4.7.6.Состав ИВК

Информационно-вычислительный комплекс Квинта строится на базе рабочих станций и серверов, работающих на компьютерной платформе Intel. В состав Квинта входят специализированные программные компоненты, в совокупности решающие все задачи представления, хранения и анализа информации. К этим средствам относятся:

•операторская станция ОС-300

•событийная станция СС-300

•сервер архива АР-300

•станция анализа СА-300

•инженерная станция ИС-300

•приборная станция ПС-300

•расчетная станция РС-300

•станция единого времени СВ-300

Операторская станция используется для ручного управления и представления информации оператору-технологу. Информация представляется в виде мнемосхем, графиков, текстовых и звуковых сообщений и т.п.

Событийная станция, как и операторская, предназначена для оператора-технолога, но ее назначение узко специализировано, - на экран событийной станции выводится только информация о текущих событиях.

Сервер архива хранит всю информацию о предыстории технологического процесса, - как аналоговую информацию о непрерывно меняющихся параметрах, так и дискретную информацию о происшедших событиях.

Станция анализа позволяет просматривать архивную информацию и анализировать ситуацию за заданный промежуток времени. Эта станция готовит также отчетную информацию – протоколы, ведомости и т.д.

195

Инженерная станция используется для загрузки технологических программ в Ремиконты и для настройки параметров Ремиконтов.

Приборная станция, расширяющая функции инженерной станции, позволяет следить за состоянием всех технических средств Квинта. При любых неисправностях на экран приборной станции выдается информация о месте неисправности и ее причине.

Расчетная станция выполняет специализированные расчеты, например расчет ТЭП. Она может использоваться также для расчетов, связанных с оптимизацией технологического процесса.

Станция единого времени обеспечивает привязку к единому времени всех технических средств Квинта. Эта станция может работать либо в автономном режиме, либо, корректируя свое время по астрономическому времени, получаемому от навигационных спутников.

Каждая из указанных выше функций может выполняться либо на отдельных рабочих станциях, либо одна рабочая станция может одновременно выполнять несколько функций.

4.7.7.Состав сетевых средств

В состав сетевых средств Квинта входят:

•базовый шлюз

•резидентные шлюзы

•концентраторы

•коммутаторы

•сетевые кабели

Базовый шлюз используется в комплекте с Ремиконтами. Он информационно объединяет группу Ремиконтов в один системный модуль и сопрягает его с системной сетью. Для всех Ремиконтов в Квинте используется один тип базового шлюза.

Резидентные шлюзы выполняют ту же роль, что и базовый шлюз Квинта, но применительно к техническим средствам, напрямую в Квинт не входящим. Резидентные шлюзы позволяют интегрировать в Квинт другие технические средства, - либо специализированные, либо ранее установленные у заказчика. Для каждого типа резидентов имеется «свой» тип резидентного шлюза.

Концентраторы и коммутаторы – это стандартные средства, предназначенные для объединения абонентов сети Ethernet в единое информационное пространство. В Квинте такими абонентами являются базовые и резидентные шлюзы, а также рабочие станции и серверы ИВК и САПРа.

Сетевые кабели используются для физического объединения всех

196

технических средств Квинта (сюда не входят кабельные связи для подключения датчиков и исполнительных устройств). В зависимости от расстояния в качестве сетевых кабелей используется медная витая пара или оптоволокно.

4.7.8. Состав средств проектирования

Квинт содержит следующие программные средства проектирования АСУ ТП:

•Администратор

•Аркада

•Графит

•Пилон

Администратор – это программа, с помощью которой формируется логическая структура всей АСУ ТП, определяются ее общие свойства и задаются права доступа персонала к различной информации.

Аркада является программным инструментом доступа к базе данных. С помощью Аркады формируются информационные объекты системы управления - описываются их свойства и распределение по категориям, определяется состав текстовых сообщений, сопутствующие изменению состояния объектов и т.п.

Графит используется для подготовки мнемосхем. Однако Графит – больше чем обычный графический редактор. Он работает не только с графическими примитивами, но и с библиотечными технологическими изображениями – мнемосимволами и оперативными окнами. В Графите выполняется анимация объектов, определяется реакция системы на действия оператора и все информационные объекты «привязываются» к базе данных Квинта.

Пилон – это программа технологического программирования Ремиконтов. Она в графической форме задает общий алгоритм управления, предварительно распределяя его по отдельным Ремиконтам, а внутри каждого Ремиконта – по отдельным задачам.

Все средства проектирования – Администратор, Аркада, Графит, Пилон – формируют единую для всей системы базу данных, которая хранится на сервере базы данных. После того, как база данных подготовлена, она загружается во все рабочие станции и, таким образом, для оперативной работы сервер базы данных не требуется. К нему приходиться обращаться только тогда, когда нужно откорректировать проект, - добавить новые компоненты, изменить параметры и т.п.

4.7.9. Архитектура Квинта. Компоненты архитектуры

Архитектура Квинта отражает состав, соподчинение и

197

информационное взаимодействие отдельных компонентов, как аппаратных, так и программных. В целом архитектурные особенности Квинта описываются тремя видам структур:

•логической

•физической

•информационной

На логическом уровне определяется иерархия структурных элементов Квинта. На физическом – состав и физические связи его компонентов. На информационном – организация информационных потоков между этими компонентами.

Логическая структура

Самым крупным логическим элементом Квинта является интегрированная АСУ ТП, - обычно это система управления предприятием в целом, например, всеми энергоблоками и электрической частью электростанции, химическим комбинатом и т.п. (4.18).

Рис.4.18. Логическая структура Квинта

198

В состав интегрированной системы входят локальные АСУ ТП. Пример локальной АСУ ТП - система управления энергоблоком,

ректификационной колонной и т.д. Локальная система является сравнительно автономным элементом интегрированной системы, - ее работа практически не зависит от работы смежных локальных систем. В то же время, все локальные системы образуют единое информационное пространство в рамках интегрированной АСУ ТП.

Каждая локальная система содержит средства управления, состоящие из системных модулей, и средства ИВК, состоящие из рабочих станций и серверов.

Системный модуль – это совокупность контроллеров, обслуживающих отдельный участок технологического процесса, например, котел, турбину и т.п. В состав Квинта входят многофункциональные и защитные контроллеры. Кроме того, в Квинт могут «встраиваться» ряд контроллеров других фирм, называемых резидентами.

Средства ИВК состоят из рабочих станций и серверов. Рабочие станции используются для представления информации операторам и инженерно-техническому персоналу, на серверах хранится архивная информация.

Физическая структура

Физическая структура отражает состав физических элементов Квинта и организацию реальных (кабельных) связей между ними (4.19).

Все Ремиконты подключаются к датчикам и исполнительным устройствам индивидуальными кабелями. Если в состав системы входят резиденты, то они подключаются к датчикам и исполнительным устройствам так же, как Ремиконты.

Группы контроллеров, входящих в один системный модуль, подключены к шлюзу, причем Ремиконты подключаются к базовому шлюзу Квинта, а резидентные контроллеры – к резидентному шлюзу. Эти шлюзы выполняют роль «мастера» контроллерной сети, работающей на частоте до 2 МГц.

Все шлюзы наравне с рабочими станциями являются абонентами системной сети. В зависимости от масштаба системы эта сеть работает по протоколу Ethernet или FastEthernet. В пределах одной локальной АСУ ТП территориально сосредоточенные группы абонентов подключаются к локальным концентраторам (Hub), которые, в свою очередь, подключаются к локальному коммутатору (Switch). Непосредственно к локальному коммутатору подключается также сервер архива.

199

Рис. 4.19. Физическая структура Квинта

200