Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Бейцун С.В. Конспект лекций по Основам компьютерно-интегрированного управления - файл 1.doc


Загрузка...
Бейцун С.В. Конспект лекций по Основам компьютерно-интегрированного управления
скачать (725.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc726kb.18.12.2011 00:01скачать

1.doc

1   2   3   4   5   6   7
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

Классификация экспертных систем


Класс экспертных систем объединяет несколько тысяч различных программных комплексов, которые можно классифицировать по различным критериям:



^ Классификация по решаемой задаче

Интерпретация данных. Под интерпретацией понимается процесс определения смысла данных, результаты которого должны быть согласованными и корректными. Обычно предусматривается многовариантный анализ данных. Наиболее часто встречающаяся задача.

Диагностика. Под диагностикой понимается процесс соотнесения объекта с некоторым классом объектов и/или обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность — это отклонение от нормы. Важной спецификой является здесь необходимость понимания функциональной структуры диагностируемой системы.

Мониторинг. Основная задача мониторинга — непрерывная интерпретация данных в реальном масштабе времени и сигнализация о выходе тех или иных параметров за допустимые пределы.

Проектирование. Проектирование состоит в подготовке спецификаций на создание «объектов» с заранее определенными свойствами. Под спецификацией понимается весь набор необходимых документов — чертеж, пояснительная записка и т. д.

Прогнозирование. Прогнозирование позволяет предсказывать последствия некоторых событий или явлений на основании анализа имеющихся данных. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из заданных ситуаций.

Планирование. Под планированием понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции.

Обучение. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказывают правильные решения.

Управление. Под управлением понимается функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности.

^ Поддержка принятия решений. Поддержка принятия решения — это совокупность процедур, обеспечивающая лицо, принимающее решения, необходимой информацией и рекомендациями, облегчающими процесс принятия решения.

В общем случае все системы, основанные на знаниях, можно подразделить на системы, решающие задачи анализа, и на системы, решающие задачи синтеза. Основное отличие задач анализа от задач синтеза заключается в том, что если в задачах анализа множество решений может быть перечислено и включено в систему, то в задачах синтеза множество решений потенциально не ограничено и строится из решений компонент или под-проблем.

^ Классификация по связи с реальным временем

Статические ЭС. База знаний и интерпретируемые данные не меняются во времени.

Квазидинамические ЭС интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.

Динамические ЭС работают в сопряжении с датчиками объектов в режиме реального времени с непрерывной интерпретацией поступающих в систему данных.

^ Классификация по степени интеграции с другими программами

Автономные ЭС работают непосредственно в режиме консультаций с пользователем для специфических «экспертных» задач, для решения которых не требуется привлекать традиционные методы обработки данных (расчеты, моделирование и т. д.).

Гибридные ЭС представляют программный комплекс, агрегирующий стандартные пакеты прикладных программ (например, математическую статистику, линейное программирование или системы управления базами данных) и средства манипулирования знаниями.

^

Разработка экспертных систем


Большая часть знаний в конкретной области является собственностью эксперта. Процедура получения знаний у эксперта, их формализация и занесение их в базу знаний возложена на инженера по знаниям.

В процессе разработки экспертной системы можно выделить следующие этапы

  1. На данном этапе определяются цели и задачи построения экспертной системы, необходимые для нее ресурсы (время, вычислительные средства).

  2. В ходе этапа выясняются основные понятия, отношения и характер информационных потоков, необходимые для описания процесса решения задач в данной предметной области.

  3. На этапе формализации производится выбор инструментального средства разработки экспертных систем и представляется основные понятия и отношения в рамках некоторого формализма, задаваемого выбранным средством разработки.

  4. В ходе этапа реализации осуществляется наполнение базы знаний.

  5. В ходе испытания проводится оценка работы программы-прототипа.

Иногда к пяти этапам добавляют шестой – этап опытной эксплуатации, в ходе которого проверяется пригодность экспертной системы для конечных пользователей.
Инструментальные средства разработки экспертных систем

Различают следующие типы инструментальных средств разработки ЭС (перечислены в порядке убывания по эффективности):

  1. языки программирования;

  2. языки представления знаний (языки инженерии знаний);

  3. средства автоматизации разработки (проектирования);

  4. оболочки ЭС.


Оценку ЭС проводят, исходя из различных критериев:

  • критерии пользователей (понятность работы системы и удобство интерфейсов и др.);

  • критерии независимых экспертов (оценка советов-решений, предлагаемых системой, сравнение ее с собственными решениями, оценка подсистемы объяснений и др.);

  • критерии разработчиков (эффективность реализации, производительность, время отклика, дизайн, непротиворечивость БЗ, количество ситуаций, когда система не может принять решение и т. п.).
^

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ



Наряду с традиционными системами, которые не используют достижения в области искусственного интеллекта, в последнее время получили развитие так называемые интеллектуальные информационные системы (ИИС). Они занимают промежуточное положение между экспертными системами и традиционными.

Как и экспертные системы, ИИС основываются на знаниях, осуществляют логический вывод и объяснение своих действий. Основное отличие от экспертных систем заключается в организации логического вывода. В основе архитектуры экспертных систем лежит понятие о независимых правилах, которые должны быть извлечены из опыта экспертов и вложены в систему. В ИИС правила не являются атомарными, т.е. ограниченными процедурой ВОПРОС-ОТВЕТ, а представляют собой последовательность рассуждений, отображаемую в системе вопросно-ответными операторами и операторами обработки ответов. Одной из важнейших функций ИИС является лингвистическая функция, в которую входит понимание фраз на ограниченном естественном языке (ОЕЯ) и объяснительные возможности.

ИИС обычно применяются в качестве систем-советчиков. Как правило, они не ориентированы ни на сложные вычисления, ни на сложный логический вывод. ИСС позволяют решать задачи оперативного управления, экспресс-диагностики или технологии подготовки производства, т.е. те области, где интеллектуальная деятельность людей носит накатанный, рутинный характер.
^ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ
Структура и состав АСЭТ

На основе агрегатного комплекса средств электроизмерительной техники (АСЭТ) разрабатываются информационно-измерительные системы (ИИС), автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) и измерительно-вычислительные комплексы (ИВК).

Комплекс АСЭТ решает задачи измерения физических величин электрическими методами, начиная с этапа, на котором электрическая величина уже получена. Средства комплекса осуществляют с достаточно высокими метрологическими характеристиками сбор, преобразование, представление, первичную обработку и хранение измерительной информации в измерительных информационных системах.




Комплекс АСЭТ состоит из четырех основных укрупненных групп: средств сбора и преобразования измерительной информации; средств измерения и средств представления измерительной информации; средств управления и блоков связи; средств вспомогательных. В свою очередь, каждая из основных групп представлена подгруппами:

  1. измерительные преобразователи, предназначенные для выработки сигнала в форме, удобной для передачи и дальнейшего преобразования, но не поддающейся восприятию человеком;

  2. коммутаторы измерительные, обеспечивающие передачу и подключение по определенной программе или периодически сигналов, представленных в виде аналоговых величин или цифровых кодов, от одних средств к другим;

  3. преобразователи кодов (компараторы, устройства сравнения), предназначенные для выдачи сигналов, характеризующих соотношение между текущим и заранее заданным значениями измеряемой величины;

  4. аналого-цифровые преобразователи, осуществляющие автоматическое преобразование аналоговой величины в цифровой код;

  5. цифроаналоговые преобразователи, осуществляющие автоматическое преобразование сигналов, представленных в виде цифровых кодов, в аналоговые величины;

  6. устройства измерения электрических величин, обеспечивающие измерение значений и представление результатов измерения в форме, доступной для восприятия человеком или ЭВМ;

  7. средства представления информации, предназначенные для индикации или регистрации информации в форме, доступной для восприятия человеком;

  8. средства управления, предназначенные для организации совместной работы всех блоков системы по определенному алгоритму;

  9. устройства связи между различными средствами. Состав каждого класса приведенной классификации средств АСЭТ определяется параметрическим рядом; следовательно, в целом АСЭТ есть совокупность параметрических рядов. При определении рядов учтены в основном четыре ключевых параметра: диапазон входного сигнала, погрешность, быстродействие и выходной сигнал. Однако в ряде случаев добавлены и другие существенные параметры — входное сопротивление, нагрузка, габаритные размеры чувствительного элемента.

Все устройства АСЭТ обладают совместимостью. Совместимость обеспечивает возможность совместного использования АСЭТ и других агрегатных комплексов и сокращает потребность в переходных устройствах и блоках связи.

При проектировании ИИС агрегатным способом первостепенное значение имеет информационная совместимость. Она обеспечивает согласованность входных и выходных сигналов, виду, информативным параметрам, уровню значений, типу логики, пространственно-временным и логическим соотношениям. Информационная совместимость основывается на двух условиях: унификации измерительных сигналов и применения стандартных интерфейсов.

В АСЭТ используются три вида унифицированных сигналов: сигналы тока и напряжения электрические непрерывные; сигналы частотные электрические непрерывные, а также сигналы электрические кодированные.

В соответствии с применяемыми интерфейсами сигналы взаимодействия разделяются на группы:

  1. Информационные – кодированные сигналы, передающиеся по 16 шинам.

  2. Программные (командные), осуществляющие программирование блоков для выполнения требуемой операции (передаются по четырем шинам).

  3. Адресные, которые служат для выбора любого блока ИИС (передаются по одной шине).

  4. Управляющие сигналы, осуществляющие ввод (вывод) информации в блок, запуск блока на выполнение операции (каждый сигнал передается по индивидуальной шине).

  5. Сигналы состояния, несущие информацию о режиме работы блока, готовности блока к взаимодействию, его исправности (для передачи используется до четырех шин).

Кроме того, в интерфейсе предусмотрен ряд дополнительных сигналов (типа неисправность блока, признак контроля четности при передаче данных и т. п.), которые передаются по индивидуальным шинам.
^ Измерительные информационные системы (ИИС)

Измерительные информационные системы предназначены для сбора, преобразования, регистрации и запоминания измерительной информации, содержащейся в значениях различных параметров электрических сигналов. Они используются в системах контроля, регулирования и управления энергетическими объектами.

В рамках АСЭТ и на основе входящих в него средств разрабатываются ИИС широкого назначения, а также для испытаний и исследований. Все эти ИИС построены по блочно-модульному принципу. Системы реализуют операции сбора данных, измерения, преобразования. первичной обработки (сравнение результатов измерения с уставками), выдачи информации на ЭВМ и оператору, выдачи сигналов управления. Для построения систем используют радиально-цепочечную и радиально-магистральные структуры.

Радиально-цепочечная структура ИИС.



Устройство управления (УУ) организует работу нескольких цепочек функциональных блоков (i-й и j-й). При этом вся командная и управляющая информация может сообщаться от устройства управления первому блоку цепочки, а затем каждый блок дешифрируется и использует относящуюся к нему информацию (часть информационного слова), а остальную информацию, в том числе и полученную в результате выполнения функционального преобразования в данном блоке, передает следующему по цепочке блоку. Эта структура соединяет преимущество цепочечной структуры (наращиваемость) с небольшим требуемым объемом сигналов радиальной структуры.

Радиально-магистральная (линейная) структура.



Адресные сигналы передаются по индивидуальным для каждого блока шинам, а все остальные сигналы – по общим для всех блоков однопроводным или многопроводным шинам.
^ Измерительно-вычислительные комплексы (ИВК)

Развитие ИИС привело к включению в их состав ЭВМ и созданию ИВК. Измерительно-вычислительный комплекс – автоматизированное средство измерения и обработки информации, предназначенное для исследования (контроля, испытаний) сложных объектов и представляющее собой совокупность программно-управляемых технических средств (измерительных, вычислительных, вспомогательных), которые имеют блочно-модульную структуру, определенную организацию и связи, а также обеспечивают получение, преобразование, накопление, обработку и выдачу измерительной, командной и другой информации в соответствующей форме, в том числе для воздействия на объект исследования.

Эти комплексы представляют собой автоматизированные средства измерений электрических величин, предназначенные для построения на их основе совместно с первичными преобразователями на входе и средствами воздействия на объект: автоматизированных информационно-измерительных систем; систем автоматизации научных экспериментов; систем автоматических испытаний и исследований изделий и объектов промышленности; автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Измерительно-вычислительные комплексы выполняют следующие функции: прямые, косвенные и совокупные измерения электрических величин; управление процессом измерений и воздействие на объект измерений; представление результатов измерений оператору в заданном виде.

Для реализации этих функций ИВК обеспечивают: восприятие, преобразование и обработку электрических сигналов от первичных преобразователей или от объекта измерений; управление средствами измерений и другими входящими в ИВК компонентами; выработку электрических сигналов для воздействия на объект исследования; оценку погрешности измерений и представление ее в установленной форме.

Характерными признаками ИВК являются: блочно-модульная структура; наличие ЭВМ или процессора (процессоров) в составе ИВК; программное управление от ЭВМ или процессора (процессоров) техническими средствами, входящими в ИВК; использование типовых интерфейсов для обеспечения взаимодействия между входящими в ИВК агрегатными средствами.
^ Особенности программного обеспечения для агрегатных средств, входящих в ИВК

Эффективность использования ИВК в значительной степени определяется применяемым программным обеспечением (ПО) для ИВК, которое отличается от ПО общего назначения прежде всего наличием программных средств обмена информацией (драйверов) с измерительной периферией.

Драйверы измерительной периферии предназначены для: выдачи необходимых управляющих сигналов приборам; контроля за текущим состоянием приборов; выдачи оператору диагностических сообщений; обеспечения обмена измерительной информацией.

Драйверы измерительной периферии должны быть согласованы: с типовым ПО, в рамках которого предусматривается их функционирование; с интерфейсом обслуживаемых приборов; с функциями, предъявляемыми к средствам измерительной периферии.

Особенностями измерительной периферии ИВК на базе средств АСЭТ, влияющими на драйверные программы с учетом способа их включения, являются следующие: разнообразие нестандартных форматов представления измерительной информации; большой диапазон быстродействий приборов даже в пределах группы одинакового функционального назначения; большой диапазон количества передаваемой информации при обмене; различия в алгоритмах управления приборами, наличие специальных режимов.
^ СИСТЕМЫ SCADA
АСУ ТП являются системами организационно-техническими, что означает наличие функций, выполняемых человеком (оператором). До недавнего времени эти функции заключались в основном в наблюдении за контрольно-измерительными приборами и непосредственном ручном управлении технологическим процессом. После начала компьютеризации производственного сектора взаимодействие между оператором и технологическим процессом стало осуществляться с помощью программного обеспечения, получившего общее название SCADA. В переводе на русский язык понятие «SCADA-система» (Supervisory Control And Data Acquisition System) – это система сбора данных и оперативного диспетчерского управления. Из названия определяются две основные функции, возлагаемые на SCADA-систему:

  • сбор данных о контролируемом технологическом процессе;

  • управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность технологического процесса.



Согласно традиционной структуре аппаратных средств АСУ ТП SCADA-системы в иерархии программного обеспечения систем промышленной автоматизации находятся на уровнях 2 и 3. SCADA обеспечивают выполнение следующих основных функций:

  1. Прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков.

  2. Сохранение принятой информации в архивах.

  3. Вторичная обработка принятой информации.

  4. Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме.

  5. Прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов.

  6. Регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы.

  7. Оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционировании ем программно-аппаратных средств АСУТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях.

  8. Формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации.

  9. Обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием (или, как ее принято называть сейчас, комплексной информационной системой).

  10. Непосредственное автоматическое управление технологическим процессом в соответствии с заданными алгоритмами.

Наличие некоторых функций и объем их реализации сильно варьируются в различных системах. Программное обеспечение с выраженным упором на функции взаимодействия с оператором (визуализация и т. п.) называют пакетами MMI (Man Machine Interface), или HMI (Human Machine Interface). Совмещение функций автоматического управления и операторского интерфейса на одном компьютере позволяет экономить на аппаратных средствах, но может иметь и ряд негативных последствий.

  1. может оказаться, что операционная система операторской станции (в настоящее время наиболее популярна Windows) не обеспечивает необходимую для конкретного технологического процесса скорость и/или детерминированность реакции SCADA-системы.

  2. неумелые действия оператора или запуск им несанкционированного программного обеспечения может вызвать полный выход из строя или «зависание» операторской станции.

SCADA-системы являются инструментом для эффективной разработки программного обеспечения верхнего уровня АСУ ТП. В большинстве случаев SCADA-системы позволяют значительно ускорить процесс создания ПО верхнего уровня АСУ ТП, не требуя при этом от разработчика знаний современных процедурных языков программирования. Т.е. в создании ПО могут принимать участие и технологи, которые досконально знают автоматизируемый технологический процесс. SCADA-системы также имеют встроенные механизмы обмена данными с определенной аппаратурой ввода-вывода.
^ SCADA GENIE

Пакет GENIE, разработанный фирмой Advantech, является инструментальным средством для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления (SCADA) и может применяться в проектах АСУ ТП масштаба технологического участка и/или цеха, с начальным или средним уровнем сложности.

^ Состав и архитектура системы

Пакет GENIE состоит из двух основных программных модулей: Построитель стратегий и Исполнительная среда. Построитель стратегий используется для проектирования и тестирования проектов, называемых стратегиями, а Исполнительная среда – для исполнения стратегий. Кроме того, в составе пакета имеется программа установки и настройки устройств ввода/вывода, а также набор динамически компонуемых библиотек.

GENIE имеет модульно-ориентированную архитектуру. GENIE позволяет реализовывать взаимодействие с другими приложениями для совместного доступа к данным во время исполнения стратегий. Результат разработки приложения в GENIE сохраняется в файле стратегии. Файл стратегии имеет расширение .GNI. Стратегия – это совокупность одной или нескольких задач вместе с одной или большим количеством экранных форм, а также одним основным сценарием. Задача, экранная форма и основной сценарий являются тремя основными элементами, используемыми при проектировании стратегий. Простейшая стратегия имеет одну задачу с одной экранной формой и не имеет основного сценария.

Задача представляет собой набор функциональных блоков, отображаемых в окне задачи в виде пиктограмм. Экранная форма представляет собой набор элементов отображения и элементов управления. Пиктограммы функциональных блоков и элементы отображения/управления являются стандартными элементами для построения стратегии. Элементы отображения служат для реализации графического интерфейса пользователя, а пиктограммы блоков скрыты во время исполнения стратегии.

Соединения между функциональными блоками в процессе разработки стратегии могут устанавливаться посредством видимых и невидимых связей. Соединения между пиктограммами блоков являются видимыми в окне Редактора задач. Соединения между пиктограммами блока и элементами отображения невидимы.

Каждая задача и экранная форма имеют собственные параметры, которые могут быть изменены пользователем в соответствии с требованиями алгоритма. Задача имеет такие параметры, как период сканирования (интервал времени между текущим и следующим вызовом задачи для исполнения), эффективный интервал исполнения (абсолютное время выполнения задачи), метод запуска и метод завершения. Экранная форма имеет такие параметры, как имя, стиль отображения окна, состояние и др.

В рамках стратегии может использоваться одновременно любое количество функциональных блоков и устройств ввода-вывода, которое ограничивается только быстродействием и размером памяти компьютера.

Построитель стратегий GENIE предоставляет в распоряжение пользователя четыре различных редактора:

  • Редактор задач,

  • Редактор форм отображения,

  • Редактор отчетов,

  • Редактор сценариев.

Данные редакторы используются для создания, отладки и модификации задач, экранных форм, отчетов и сценарных процедур соответственно. Поскольку в рамках одной стратегии может присутствовать несколько задач, то имеется возможность создания множества окон в Редакторе задач. Также возможно создавать множество окон в Редакторе форм отображения для редактирования множества экранных форм. Поскольку для любой системы может быть только один основной сценарий, то в Редакторе сценариев может быть открыто только одно окно.
^ Редактор задач

Редактор задач предназначен для реализации прикладных алгоритмов создаваемой системы. Разработка системы сводится к размещению пользователем функциональных блоков в окне задачи и установлению между ними связей, определяемых алгоритмом обработки данных. GENIE обеспечивает возможность разработки и одновременного исполнения до 8 задач, т.е. любая сложная система может быть разделена на несколько независимых одновременно выполняемых задач.

Редактор задач пакета GENIE использует информационно-поточную модель программирования. При разработке приложения сбора данных и управления пользователем создается блок-схема стратегии – выбранные объекты соединяются проводниками.

^ Редактор форм отображения

Редактор форм отображения предназначен для создания динамических экранных форм отображения, связанных с исполняемой стратегией сбора данных и управления. Редактор форм отображения путем использования входящих в пакет стандартных элементов отображения и управления. Графический интерфейс оператора может быть усовершенствован с помощью специальных инструментов рисования и элементов отображения, определяемых пользователем. Пользователь может конфигурировать цвета и размеры указанных графических примитивов. Пользовательские средства рисования включают овал (круг), прямоугольник, скругленный прямоугольник, многоугольник и линию. Внешний вид набора инструментов Редактора форм отображения показан на рис..

^ Редактор отчетов

Редактор отчетов предназначен для разработки и генерации отчетов. Редактор отчетов предоставляет возможность определять содержание отчета, формируемое на основе собираемых данных и действий оператора, с последующей автоматической печатью в определенные моменты времени. Также включена функция печати отчетов.

Редактор отчетов обеспечивает выполнение пяти основных функций: сбор данных, конфигурирование формата отчетов, составление расписания автоматической печати отчетов, генерацию отчета событий и генерацию отчета тревог.

Функция сбора данных в заданное пользователем время дает возможность создавать файлы базы данных (с расширением .DBF) для каждого объекта обрабатываемых данных, определенного пользователем.

Функция конфигурирования формы отчета реализуется при помощи диалоговых панелей, которые позволяют устанавливать формат и время печати отчета. Записи отчета организованы в табличной форме, и пользователи просто вводят текст или задают ключевые слова для определения каждого столбца таблицы.

Функция генерации отчета обрабатывает файл формата и файл базы данных, после чего производит печать отчета. С помощью планировщика отчета устанавливается время, в которое должны генерироваться отчеты.

Функция генерации отчета тревог позволяет создавать отчеты об отказах оборудования. Отчеты указанного типа содержат информацию о времени отказа, о подтверждении данного события оператором и о восстановлении работоспособности.



Рис. Набор инструментов Редактора задач



Рис. Набор инструментов Редактора форм отображения
Редактор сценариев (Script Designer)

Редактор сценариев предназначен для управления задачами, вычислениями и анализом данных в процессе исполнения стратегии. Данное средство создания сценарных процедур, совместимое с Microsoft Visual Basic, обеспечивает возможность разработки специализированных фрагментов стратегии на языке программирования высокого уровня.

Ядро подсистемы программирования и исполнения сценарных процедур представляет собой набор библиотек динамической компоновки, с помощью которых выполняется предварительная компиляция сценарных процедур на этапе разработки и их исполнение в процессе выполнения всей стратегии. Бейсик-сценарий обеспечивает возможность не только управления задачами, входящими в стратегию, но и взаимодействия с DOS, Windows и другими приложениями посредством механизмов DDE, OLE, ODBC (SQL). Синтаксис Бейсик-сценария совместим с Microsoft VBA (Visual Basic for Application), используемым в Excel, Word, Access. В состав Редактора сценариев входит редактор диалоговых панелей, который позволяет разрабатывать собственные средства взаимодействия с оператором

Редактор сценариев представляет собой редактор текста. Исходный текст сценария компилируется в псевдокод сразу после редактирования.

^ Центр обработки данных (Data Center)

Центр обработки данных является набором библиотек динамической компоновки (DLL-библиотек) и предназначен для хранения и обработки всех данных, связанных с работой стратегии. Центр обработки данных поддерживает три способа взаимодействия пакета GENIE с другими приложениями Windows:

  • интерфейс прикладного программирования С API;

  • механизм динамического обмена данными DDE;

  • механизм связывания и внедрения объектов OLE Automation.

Посредством интерфейса С API осуществляется взаимодействие между программными компонентами самого GENIE. Интерфейс связывания и внедрения объектов OLE Automation предназначен для организации взаимодействия между GENIE и другими приложениями Windows, поддерживающими механизм OLE.

Центр обработки данных является основным информационным хранилищем в GENIE. Результаты выполнения всех функциональных блоков и данные, вводимые пользователем с помощью элементов управления в экранных формах, передаются в центр обработки данных. Центр обработки данных располагается в оперативной памяти для обеспечения наиболее быстрого сохранения и извлечения данных.

^ Поддержка аппаратуры ввода/вывода

Драйверы ввода/вывода, входящие в комплект поставки GENIE, обеспечивают поддержку всех аппаратных средства промышленной автоматизации фирмы Advantech, включая модули сбора данных и управления, IBM PC совместимый модульный контроллер MIC-2000, устройства удаленного сбора данных и управления серий ADAM-4000 и ADAM-5000/485, а также устройства промышленной шины CAN с протоколом DeviceNet ADAM-5000 /CAN.

Также включены возможности разработки драйверов для поддержки аппаратуры других производителей.
^ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЭНЕРГОУЧЕТА
Доля промышленного потребления электроэнергии в отдельных регионах достигает 60-65%. Фактор высокой стоимости энергоресурсов обусловил кардинальное изменение организации энергоучета в промышленности. Применявшийся ранее приборный энергоучет (визуально-ручной съем измерительных данных и последующая ручная обработка) имеет ряд существенных недостатков:

  1. грубая аппроксимация реального процесса энергопотребления из-за фиксации только итоговых накопленных результатов;

  2. неполнота и фрагментарность энергоучета;

  3. низкая точность и достоверность учета;

  4. анахронизм учета, вызванный неодновременным характером съема показаний;

  5. малая информативность и трудоемкость энергоучета.

Современный контроль энергоресурсов основывается на использовании автоматизированного приборного энергоучета, сводящего к минимуму участие человека на этапе измерения, сбора и обработки данных и обеспечивающего достоверный, точный и оперативный учет по различным тарифным системам. С этой целью создают автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов – АСКУЭ. В общем случае АСКУЭ содержат три уровня:



а) нижний уровень – первичные измерительные преобразователи (ПИП);

б) средний уровень – контроллеры со встроенным программным обеспечением энергоучета, осуществляющие накопление, обработку и передачу этих данных на верхний уровень;

в) верхний уровень – ПК со специализированным программным обеспечением АСКУЭ, осуществляющий сбор информации со среднего уровня, итоговую обработку этой информации, отображение и документирование данных учета в виде, удобном для анализа и принятия решений (управления) операторами.

В зависимости от применяемых первичных преобразователей и ПК трехуровневая схема АСКУЭ может быть трансформирована в двухуровневую (ПК выполняет роль контроллеров).

Системы энергоучета принимают дистанционно-измерительную информацию от первичных измерительных преобразователей (ПИП) нижнего уровня АСКУЭ, установленных в определенных точках — точках учета (ТУ) — технологического процесса потребления электроэнергии и энергоносителей разного вида (питьевая и техническая холодная вода, горячая вода, пар, природный и технический газы, сжатый воздух, нефтепродукты). Информация с выходов ПИП поступает на соответствующие входы системы по измерительным каналам в виде дискретных (импульсных) или аналоговых электрических сигналов.

Система энергоучета осуществляет измерения, накопления и расчеты данных учета, во-первых, по своим измерительным входам Вх (каналам учета), во-вторых, по точкам учета (ТУ) и, в-третьих, по группам учета (ГУ). Точка учета системы обычно включает от одного до пяти измерительных входов. Группы учета представляют собою задаваемые пользователем арифметические функции над данными каналов, которые объединяются в группы с целью получения измерения-расчета по совокупности объектов учета, например, по расходу тепла с теплофикационной водой по двум трубопроводам — прямому и обратному, или расходу электроэнергии по группе фидеров, питающих завод, цех или участок.

Системы энергоучета классифицируются по следующим показателям: типу среды и количеству каналов учета, назначению и типу измерительных входов, по возможностям локального и дистанционного доступа к данным учета.




Системы учета электрической энергии по количеству каналов учета (как правило, это импульсные каналы) подразделяются на малоканальные (до 32 каналов) и многоканальные (свыше 32 каналов), а системы учета энергоносителей — на одно-, двух- и многопоточные, или многоточечные (одна труба — одна точка учета). В связи с тем, что точка учета энергоносителя может содержать, как показано ранее, до 5 измерительных каналов (как правило, аналоговых), многопоточные системы имеют до 15-20 каналов учета.

Назначение каналов определяет их привязку к измерению конкретного параметра энергоносителя: расходу, давлению или температуре — и выходным параметрам сигнала соответствующего ПИП. При фиксированном назначении конкретный вход системы может быть подключен только к ПИП определенного вида (например, только к датчику избыточного давления С токовым выходом 0-5 мА), а при программируемом назначении канала к нему можно подключать ПИП для измерения разных параметров энергоносителя и с разными выходными сигналами (например, датчик расхода, давления или температуры с токовыми выходами 0-5 , 0-20 или 4-20 мА). При подключении в последнем случае к системе того или иного датчика информация об этом заносится в систему — система программируется и настраивается на конкретный датчик.

По типу измерительных каналов все системы энергоучета подразделяются на системы с аналоговыми, дискретными (импульсными) или смешанными (содержат каналы как первого, так и второго типа) каналами. В аналоговых каналах используются, как правило, унифицированные сигналы постоянного тока диапазона 0-5, 0-20 или 4-20 мА, а в дискретных каналах — числоимпульсные сигналы 0-12 мА с частотой до 10 Гц. При измерении электрической энергии преобладают ПИП с числоимпульсным выходом, а при измерении параметров энергоносителей — ПИП с аналоговым выходом. Поэтому системы для измерения расходов электроэнергии в подавляющем большинстве случаев имеют числоимпульсные входы, а системы для измерения параметров энергоносителей — аналоговые входы (существуют ПИП и системы с отступлением от этого правила).

По возможностям локального доступа к данным энергоучета системы подразделяются на системы без доступа, имеющие только ограниченную светодиодную индикацию своей работоспособности, и на системы с доступом через табло и клавиатуру или самописец. Для децентрализованных АСКУЭ применимы только системы с табло и клавиатурой, позволяющие оперативно просмотреть все необходимые текущие и накопленные данные по энергоучету на месте. Дистанционный доступ (с верхнего уровня АСКУЭ) к данным энергоучета может осуществляться с помощью стандартных компьютерных интерфейсов, дискретных (импульсных) информационных выходов систем или переносного внешнего носителя.

По назначению АСКУЭ подразделяют на системы коммерческого и технического учета. Коммерческий, или расчетный учет – это учет выработанной и отпущенной потребителю энергии для денежного расчета за нее. Технический, или контрольный учет – это учет для контроля процесса энергопотребления внутри предприятия по его подразделениям и объектам. Системы АСКУЭ коммерческого и технического учета могут быть реализованы как раздельные системы или как единая (смешанная) система.

По принципу реализации и доступа к информации АСКУЭ как коммерческого, так и технического учета можно подразделить на централизованные и децентрализованные.

Структура централизованной системы совпадает с обобщенной трехуровневой схемой АСКУЭ. В такой системе сбор данных с ПИП осуществляется непосредственно или через УСД на многоканальный контроллер, а с него далее на ПК. Такая структура АСКУЭ гарантирует получение в реальном масштабе времени полной и точной информации.

Децентрализованная АСКУЭ строится на базе недорогих малоканальных контроллеров учета со встроенным табло и клавиатурой, которые устанавливаются непосредственно на контролируемых объектах и подключаются к главному ПК. Такая АСКУЭ обеспечивает в реальном масштабе времени доступ к информации энергоучета. Децентрализованные АСКУЭ позволяют оперативно и эффективно решать на местах задачи учета, контроля и экономии, позволяют реализовать автоматическое управление нагрузкой непосредственно на местах. Децентрализованная структура АСКУЭ разрешает объединить в рамках единой АСКУЭ функции коммерческого и технического учетов.

В типовой трехуровневой структуре АСКУЭ нижний уровень связан со средним уровнем измерительными каналами. К этим каналам относятся первичные преобразователи и линии связи, подключенные с одной стороны к выходам ПИП, а с другой стороны – ко входным цепям вторичных преобразователей. Большинство преобразователей имеет токовые аналоговые и/или токовые дискретные выходы. Поэтому выбор типов вторичных преобразователей (контроллеров, систем) в АСКУЭ, а также территориально-распределенная структура АСКУЭ во многом зависят от выходных интерфейсов используемых первичных преобразователей.

Каналы связи в трехуровневой структуре АСКУЭ между средним уровнем и верхним уровнем ПК имеют типовые интерфейсы.

Интерфейс с токовой петлей (CL) относится к классу универсальных двухточечных радиальных интерфейсов удаленного последовательного доступа к системам и позволяет осуществить связь по физическим линиям на расстояния до 3 км без использования модемов. Максимальная скорость передачи сигналов по токовой петле — 9600 бит/с на расстояние до 300 м. С увеличением расстояния скорость снижается. Токовая петля позволяет передавать данные по двухпроводной линии в одном направлении (симплексный) от передатчика к приемнику.

Для одновременной передачи в двух противоположных направлениях (дуплексный) используется четырехпроводная линия (интерфейсе ИРПС). Интерфейс содержит две цепи. Скорость 9600 бит/с на расстояние до 500 м и не регламентирует типы применяемых кабелей и разъемов.

Наиболее широко используют интерфейс RS-232C. В зависимости от условий конкретного применения используется различное число линий интерфейса. Например, для асинхронного обмена через модем требуются 8 цепей, а для аналогичной связи по физическим линиям – только три цепи. Скорость передачи данных по интерфейсу RS-232C составляет от 50 до 19200 бит/с. Более современные интерфейсы RS-422А и RS-485А имеют скорость передачи до 10 Мбит/с. Современный интерфейс RS-485 позволяет строить разветвленные децентрализованные АСКУЭ по многоточечной схеме (с удалением систем до 1200 м от ПК) с использованием двухпроводных линий связи.

Структуры АСКУЭ предназначены для решения следующих задач:

  • комплексный автоматизированный коммерческий и технический учет электроэнергии и энергоносителей;

  • контроль энергопотребления по всем энергоносителям, точкам и структурам учета в заданных временных интервалах (3, 30 минут, зоны, смены, сутки, декады, месяцы, кварталы и годы);

  • фиксация отклонений контролируемых величин энергоучета и их оценка в абсолютных и относительных единицах;

  • сигнализация отклонений контролируемых величин;

  • прогнозирование значений величин с целью планирования энергопотребления;

  • автоматическое управление энергопотреблением на основе заданных критериев и приоритетных схем включения/отключения;

  • обеспечение внутреннего хозрасчета по энергоресурсам между подразделениями предприятия;

Существующие в настоящее время АСКУЭ решают только часть перечисленных задач. Решение всего комплекса задач возможно только в рамках децентрализованных АСКУЭ (большинство действующих АСКУЭ построено по централизованной схеме).
^ Функции АСКУЭ

Для решения приведенных задач АСКУЭ должны обеспечивать выполнение следующих функций:

  • формирование нормативно-справочной базы энергоучета;

  • сбор в автоматическом и ручном режимах параметров системы;

  • накопление данных энергоучета в базе данных на ПК;

  • обработка накопленных значений энергоучета в соответствии с действующими тарифами, схемой энергоснабжения и структурой учета предприятия;

  • отображение измерительной и расчетной информации энергоучета в виде комплекса графиков, таблиц и ведомостей на мониторе ПК.

  • документирование измерительной и расчетной информации энергоучета;

  • сигнализация о нештатных ситуациях;

  • прогнозирование нагрузки;

  • автодиагностика АСКУЭ.

Величина экономического эффекта от использования АСКУЭ достигает по предприятиям в среднем 15-30% от годового потребления энергоресурсов. Эффективность конкретных АСКУЭ во многом зависит от правильного выбора специализированных информационно-измерительных систем энергоучета, устанавливаемых на среднем уровне АСКУЭ.
1   2   3   4   5   6   7



Скачать файл (725.5 kb.)

Поиск по сайту:  

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