Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Казаринов Л.С., Попова О.В., Барбасова Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы (часть 1) - файл 1.doc


Казаринов Л.С., Попова О.В., Барбасова Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы (часть 1)
скачать (5254.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc5255kb.03.12.2011 12:35скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

  1   2   3   4   5   6   7   8   9
Реклама MarketGid:
Загрузка...
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра автоматики и управления

681.5(07)

А224


Казаринов Л.С., Попова О.В., Барбасова Т.А.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ
Часть 1
Конспект лекций

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

2007
УДК 681.51.012(075.8)


Одобрено
учебно-методической комиссией
приборостроительного факультета


Рецензенты: Белавкин И.В., Кощеев А.А.



Казаринов Л.С., Попова О.В., Барбасова Т.А.

Автоматизированные информационно-управляющие системы: Конспект лекций. Часть 1. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. – 151 с.






Конспект лекций предназначен для студентов очной и заочной форм обучения специальности “Управление и информатика в технических системах”.
УДК 681.51.012(075.8)


© Издательство ЮУрГУ, 2007

Содержание

1. Основные понятия 4

2. Информационно-управляющие системы реального времени 9

2.1. Особенности ИУС реального времени 9

2.1.1. Определение и основные характеристики ИУ СРВ 9

2.1.2. Ядра и операционные системы реального времени (ОСРВ) 11

2.1.3. Обзор систем реального времени 17

2.2. Построение ИУС реального времени на базе операционной системы QNX 24

2.3. Сравнение SCADA – систем 31

2.4. SCADA – система TRACE MODE 37

2.4.1. Обзор системы TRACE MODE 44

2.4.2. Функциональная структура пакета 46

2.5. Программно-технический комплекс DeltaV 52

2.5.1. 3Обзор системы DeltaV 52

2.5.2. Концепции системы DeltaV 53

2.5.3. Программные приложения DeltaV 55

2.6. Полнофункциональный программно-технический комплекс Квинт (Государственный научный центр РФ НИИТЕПЛОПРИБОР) 65

2.6.1. Описание 65

2.6.2. Программно-технический комплекс Квинт 69

2.7. Siemens 77

2.7.1. Состав SIMATIC Totally Integrated Automation 78

2.7.2. Примеры автоматизации АСУ ТП 79

2.8. АВВ 87

2.8.1. Основные направления деятельности 88

2.8.2. Системы управления, предлагаемые АББ Автоматизация в России 90

3. Обеспечивающие подсистемы информационно-управляющих систем и их характеристики 91

3.1. Программное обеспечение цифровой фильтрации сигналов и трендов 91

3.2. Программное обеспечение управления непрерывными процессами 102

3.2.1. Реализация языков программирования стандарта МЭК 6-1131/3 в системе TRACE MODE 104

3.2.2. Описание языков программирования 105

3.2.3. Реализация регуляторов и объектов управления в SCADA-системе TraceMode 108

3.3. Программное обеспечение секвенциально-логического управления 116

3.3.1. Программируемые логические контроллеры 116

3.3.2. Языки программирования ПЛК 120

3.3.3. Пример реализации секвенциально-логических алгоритмов в TRACE MODE 127

3.4. Средства идентификации и оптимизации 132

3.4.1. Идентификация характеристик технологических объектов 132

3.4.2. Идентификация характеристик технологических объектов с использованием стандартных методов Excel 132

3.4.3. Решение задачи оптимизация технологических объектов 138

3.5. Средства интеллектуального анализа данных 140

3.5.1. Общие представления о Data Mining 140

3.5.2. Задачи Data Mining 142

3.5.3. Классы систем Data Mining 143

3.5.4. Основные этапы Data Mining 149



^

1. Основные понятия


Использование автоматизированных информационно-управляющих систем является магистральным направлением повышения эффективности эксплуатации оборудования на предприятиях.

Особенностью современных автоматизированных информационно-управляющих систем является то, что они строятся как единые интегрированные системы, охватывающие всю хозяйственную деятельность предприятия. В общем случае в этой роли в настоящее время выступают интегрированные корпоративные системы (ERP-системы), осуществляющие планирование и управление ресурсами предприятия (Enterprise Resource Planning). На рис. 1.1 представлена типовая структура корпоративной информационной системы управления предприятием.

Ядром системы является корпоративная ERP-система, состоящая из модулей продаж, закупок, управления запасами, управления персоналом, управления производством, планирования и бухгалтерского учета. Система предоставляет руководству предприятия следующие информационные материалы: информацию о заказах, информацию о закупках, данные о запасах, численность, з/плата, технические отчеты, планы, календари, финансовую отчетность. Информация в ERP-системах поступает от систем нижнего уровня, среди которых необходимо выделить следующие автоматизированные системы: САПР-К, на основе которой разрабатывается конструкторская документация на продукцию, САПР-Т – технологического проектирования производства, АСУ ТП и АСКиД. Информация от указанных систем собирается в информационных базах данных – PDM и MES-системы (АСУ ПП – автоматизированная система управления производственными процессами). Информация от АСКиД используется в АСУ ремонтно-технического обслуживания (АСУ РТО). Из других автоматизированных систем необходимо отметить геоинформационную систему предприятия (ГИС), которая позволяет в наглядном виде отобразить информацию о предприятии на картографической схеме.

Интегрированные информационно-управляющие системы предприятия в общем случае имеют три уровня (рис. 1.2): ERP-системы (Enterprise Resource Planning – планирование ресурсов предприятия), MES-системы (Manufacturing Execution System или Manufacturing Enterprise Solutions)и SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами).

Система ERP – для автоматизированного управления административно-финансовой и административно-хозяйственной деятельностью предприятия. Ее основное назначение – стратегические задачи управления предприятия в целом. Характерными примерами ERP-систем являются системы R/3 (SAP), BAAN V (BAAN), Oracle Application (Oracle Corporation), MFG/PRO (QAD), People Soft (People Soft Inc/), One-World (J.D.Edvards), BPCS (System Software Associates), Syteline (Symix Systems).



Рис. 1.1

В данных ERP-системах автоматизации подлежат наиболее легко автоматизируемые процессы: документооборот, учет и управление персоналом, финансовая отчетность и т.п.



Рис.1.2. Иерархическая структура АИУС предприятия
MES-система – это система управления производством продукции. Ее основное назначение – оперативное планирование /перепланирование, оптимизация производственных графиков, оперативное управление процессом производства, управление сроками поставок, качеством в реальном масштабе времени. Имея оперативные данные, MES-системы активно взаимодействуют с ERP-системами. Для решения задач оперативного планирования в MES-системах строится динамическая компьютерная модель производства. Эта модель реализует непрерывное имитационное моделирование материальных потоков внутри цеха в соответствии с технологическими маршрутами.

Применяемый в MES-системах аппарат расчета производственных расписаний позволяет учесть взаимосвязь всех элементов оперативного плана, обеспечить выбор альтернативных технологических маршрутов и адаптивный режим управления материальными потоками.

В части, касающейся управления производственными процессами, MES-системы отличаются от ERP тем, что в MES расчет производственных расписаний строится на основе множества критериев.

Различные комбинации критериев позволяют рассчитывать десятки вариантов производственного расписания, использовать их как средство моделирования производственных процессов и выбирать наиболее эффективный сценарий выполнения текущего плана.

Основными областями применения SCADA-систем являются: управление режимами производства, распределения и потребления тепловой и электрической энергии, управление эксплуатацией разнооборазного энергетического оборудования и др.

Четкой границы между автоматизированными системами управления предприятием (MES-системами) и АСУ ТП (SCADA-системами) нет. Имеется их перекрывание в силу взаимной неразрывности выполняемых функций (рис. 1.3). Объем и степень доступа к технологической информации зависят от типа программного обеспечения, используемого в управленческих структурах предприятия, категории сотрудников-потребителей данной информации. SCADA-системы решают следующие задачи: визуализация технологического процесса; сбор данных с различных источников измерительной информации по протоколам DDE (Dynamic Data Exchange), OPC (OLE for Process Control) и фирменным протоколам; поддержка языка SQL для создания, удаления, чтения, записи, модификации информации в таблицах БД. В SCADA – системах принципиальной важной является работа в реальном масштабе времени.


Рис. 1.3. Взаимодействие АСУ П и АСУ ТП предприятия
Выделяются следующие способы интеграции подсистем уровней MES и SCADA: использование БД, в том числе в качестве буфера между различными подсистемами, что позволяет обеспечивать оперативный обмен данными между подсистемами; применение класса продуктов, главным назначением которых является импортирование объектов из одной подсистемы и экспортирование их в другую подсистему; использование готовых решений для предприятий.

От SCADA-систем требуется выполнение следующих функций: сбор данных от программируемых логических контроллеров (ПЛК); первичная обработка данных о технологических процессах; архивация данных; представление мнемосхем энергетического объекта в статике и динамике; представление графиков (трендов) измеряемых величин параметров режимов; сообщения о неисправностях и авариях; печать протоколов и отчетов; ввод в систему управления команд операторов; связь с другими автоматизированными рабочими местами (АРМ) операторов; решение прикладных задач на основе текущих измерительных данных. К SCADA-системам предъявляются следующие основные требования: надежность системы (технологическая и функциональная); безопасность управления; точность обработки и представления данных; простота расширения системы.

Общая структура SCADA-систем представлена на рис. 1.4.

Основными тенденциями развития технических средств АСУ ТП (аппаратных и программных) являются следующие:

  1. использование открытой архитектуры аппаратных и программных средств. Открытая архитектура позволяет независимо от специфики технологических процессов выбирать совместимые компоненты от различных производителей, в результате чего расширяются функциональные возможности системы, снижается ее стоимость и облегчается ее эксплуатация;




Рис. 1.4. Сетевое взаимодействие SCADA-системы


  1. использование сетевых технологий на всех уровнях иерархии системы. На системном уровне здесь используются локальные сети промышленных компьютеров, что позволяет создавать распределенные системы управления. На полевом уровне перспективным является использование полевых цифровых сетей с интеллектуальным полевым оборудованием (Fieldbus).

Общий анализ SCADA-систем позволяет сформулировать некоторые их характерные особенности: автоматизированная разработка рабочих мест операторов, дающая возможность создания технологического программного обеспечения системы автоматизации разработчиками, не владеющими в полной мере особенностями системного программирования вычислительных процессов; наличие средств сбора информации от устройств нижнего уровня автоматизации; наличие средств управления и регистрации сигналов об аварийных ситуациях; средств архивирования и хранения измерительной информации с возможностью ее последующей обработки; средств обработки первичной измерительной информации; средств визуализации текущей исторической информации в виде таблиц, графиков, гистограмм, динамических мнемосхем, анимационных изображений; печать отчетов и протоколов произвольной формы в заданные моменты времени; ввод и передача команд и сообщений оператора в ПЛК и другие устройства системы.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9



Скачать файл (5254.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru