67
2.2.3. Характеристика результатной информации
В Данном разделе описаны итоговые данные, полученные после выполнения
запросов поставленной задачи.
Результативной информацией при работе системы автоматизации ВЗУ
является выходной документ «Результаты работы ВЗУ».
Выходной документ «Результаты работы ВЗУ» содержит следующие
данные:
Сроки отчетного периода;
Данные о типах измеряющих устройств;
Основные технологические параметры работы ВЗУ за отчетный
период;
ФИО оператора;
Информация об ошибках, работе сигнализации;
Итого.
2.3. Программное обеспечение задачи
2.3.1. Общие положения (дерево функций и сценарий диалога)
Под алгоритмом управления понимается описание процедуры обработки
информации о наблюдаемых переменных состоянАия с целью определения
управляющих воздействий, реализуемых для получения требуемых показателей
управляемого процесса как в установившемся, так и в переходном режиме.
Программа должна выполнять следующие функции[19]:
– при выходе технологических параметров за допустимые пределы
сигнализировать об этом оператору в SCADA-систему;
– для параметров, по которым предусмотрена блокировка, при дальнейшем
их росте выдать сигнал на управление соответствующим блокирующим
оборудованием.
В автоматизированной системе на разных уровнях управления используются
различные алгоритмы:
68
- алгоритмы пуска (запуска)/ останова технологического оборудования
(релейные пусковые схемы) (реализуются на ПЛК и SCADA-форме),
- релейные или ПИД-алгоритмы автоматического регулирования
технологическими параметрами технологического оборудования (управление
положением рабочего органа, регулирование расхода, уровня и т. п.) (реализуются
на ПЛК),
- алгоритмы управления сбором измерительных сигналов (алгоритмы
в виде универсальных логически завершенных программных блоков, помещаемых
в ППЗУ контроллеров) (реализуются на ПЛК),
- алгоритмы централизованного управления АС (реализуются на ПЛК
и SCADA-форме) и др.
В данном дипломномпроекте разработаны следующие алгоритмы АС:
- алгоритм пуска/останова технологического оборудования,
- алгоритм сбора данных измерений,
- алгоритм автоматического регулирования технологическим
параметром.
В качестве каналов измерения выберем каналы измерения давления,
температуры, уровня и расхода жидкости.
При подаче питания контроллер инициализирует порты ввода-вывода,
переводя их в высокоимпедансное состояние, производит настройку и запуск
таймера. Таймер отсчитывает время между выборками. При переполнении таймера
генерируется запрос на прерывание и происходит запуск управления блоком.
69
Старт
Настройка и запуск
таймеров
Инициализация
подключённого
оборудования
Подпрограмма
измерения
показателей
датчиков
Вычисление
мгновенных и
усреднённых значений
Формирование
управляющего
воздействия
Фиксация полученных
данных
Подпрограмма работы
с сетью
Рисунок 2.6 – Блок схема работы ВЗУ
70
После запуска таймера, ПЛК производит инициализацию подключенных
модулей. Далее, контроллер находится в цикле ожидания таймера. Далее
происходят измерение заданных параметров, а также передача полученных данных
по сети. После сохранения измеренных значений происходит возврат в основную
подпрограмму.
Алгоритм сбора данных с аналоговых и цифровых датчиков представлен
на рисунке 2.7.
Старт
Инициализация
подключенных
датчиков
Считывание
показаний датчиков
Показания
изменились?
Формирование
информационных
полей посылки (кадра)
Пересылка посылки
(кадра)
Фиксация полученных
данных. Вывод на
индикаторы
Конец
ДаНет
Рисунок 2.7 – Алгоритм сбора данных измерений
71
На рисунке 2.8 представлена блок-схема подпрограммы работы с сетью.
Старт
Прием посылки
(кадра)
Возникновение
прерывания на прием от
аппаратного модуля
Посылка принята
Проверка адреса
Адрес
соответствует
Анализ полученных
данных.
Формирование ответной
посылки (кадра)
Передача посылки (кадра)
Возврат в основную
программу
ДаНет
ДаНет
Рисунок 2.8 – Блок схема подпрограммы приема данных
72
2.3.2. Характеристика базы данных
Кроме взаимодействия с ОРС-серверами, в MasterSCADA реализована
возможность обмена данными с «верхним уровнем» - базами данных. Механизм
использования баз данных в MasterSCADA (как для получения, так и для передачи
данных) основан на применении хранимых процедур самой БД. Параметры вызова
хранимых процедур и результаты их работы представлены в пакете, как обычные
переменные. MasterSCADA может работать с базами данных в трех режимах:
‒ Архивирование данных и сообщений - в этом случае архивация идет
в базу данных вместо файлового архива. При архивации в базу данных значительно
ускоряется получение данных (построение трендов, отчетов) особенно за большие
интервалы времени – за счет использования слоев данных.
‒ Экспорт данных - передача данных для получения сторонними
программами;
‒ Хранимые процедуры - получение и передача данных, для создания
обмена со сторонними программами.
На основании исходных данных и таблицы 1.4целесообразно выбрать
в качестве СУБД (система управления базами данных) – MS SQL.
MS SQL – система управления базами данных (СУБД) разработанная
компанией Microsoft. Основной используемый язык запросов - Transact-SQL
(расширенный вариант стандарта SQL-92). Наиболее распространенные редакции
СУБД.
Структура базы данных представлена на рисунке2.9
73
Рисунок 2.9 – Структура базы данных проектируемой системы
Механизм хранения данных:
Главное ограничение для любого архива - размер памяти, доступный
для его хранения. Для больших и сложных систем размер архива может достигать
десятков и сотен Гб. И работать с такими объемами данных непросто.
Для минимизации объемов архивов в MasterSCADA наряду с обычным регулярным
периодическим сохранением всех значений архивируемых переменных заложена
возможность оптимизации данных за счет исключения дублирования
неизменившихсяза прошедшее время значений. Данные в этом случае
записываются в архив не при каждом опросе значения переменной, а только в тех
случаях, когда изменение этого значения относительно последней архивной записи
находится за пределами заданной величины, обычно именуемой «мертвой зоной».
Такая зона может быть настроена заранее в целом для шкалы и впоследствии
скорректирована для любой архивируемой переменной. Если новое значение
переменной отличается от предыдущей менее, чем на величину мертвой зоны,
новое значение не записывается в архив. Раздельная настройка величины мертвой
74
зоны для мгновенной обработки данных и для архивирования обеспечивает
максимальную реактивность управления процессом за счет использования
минимальной мертвой зоны (вплоть до любого изменения), а для хранения в архиве
с целью значительного сокращения его размера величина изменения может быть
затрублена. Такой подход особенно действенен для медленно изменяющихся
технологических величин, например, объема или давления жидкости,
или стабилизируемых параметров, характеризующихся определенной
несущественностью для последующего контроля колебательности, например,
давлений. Для таких параметров, как расход, в архив часто бывает достаточно
записывать не текущие, а только средние и/или интегральные величины
за определенный период времени.
2.3.3. Структурная схема пакета
Примененный комплект автоматики реализует цели и задачи регулирования
в полной мере, соответствуя строгим требованиям, предъявляемым к современным
системам управления. Несмотря на это, не стоит забывать о том, что максимальная
отдача от введения автоматики возможна лишь при объединении всех инженерных
систем здания в единое информационное пространство.
Описание схемы автоматизации
Контроллер может быть использован одновременно для работы
с различными типами датчиков - термометрами сопротивления, термопарами и т.п.
При этом несущественно, к какому из входов контроллера будет подключен датчик
того или иного типа, так как все входы контроллера идентичны и универсальны.
Для контроля состояния внешнего оборудования, диагностики
работоспособности системы, а также подключения внешних устройств управления
состоянием контроллера предусмотрены восемь дискретных входов (DI1...DI8),
предназначенных для подключения контактных датчиков типа «сухой контакт».
В данной модификации задействовано 5 дискретных входов (DI4.DI8).
75
Рисунок2.10 – Блок-схема автоматизированной системы
диспетчеризации узла подготовки
В качестве датчиков типа «сухой контакт» могут быть использованы
датчики с выходом «сухой контакт», а также различные выключатели, кнопки,
концевые выключатели, контакты реле и т.д.
Для каждого дискретного входа в зависимости от типа подключенного
к нему датчика (нормально замкнутый или нормально разомкнутый) пользователь
задает логику его обработки в соответствующем разряде параметра «Логика
Дискр.Вх».
Сигналы формируются в результате подачи напряжения
на соответствующий дискретный вход.
При плавном регулировании параметров объектов, для управления
режимами работы контуров и индикации направления движения регулирующих
органов, используется плата индикации, которая устанавливается на передней
панели шкафа.
Данная система управления является децентрализованной. Такие системы
более гибкие, у них выше производительность из-за разделения функций между
76
управляющими устройствами и выше возможность наращивания ресурсов
по сравнению с централизованными системами управления.
Обозначение контактов приведено в таблице 2.11
Таблица 2.11
Параметры выводов контроллера
Номер
клеммы
Условное
обозначение
Назначение контакта клемм
1
U +
«+» источника питания контроллера
2
U -
«-» источника питания контроллера («земля»
питания)
3
Data +
Линия «Data+» (А) интерфейса RS-485
4
Data -
Линия «Data-» (B) интерфейса RS-485
5
Rx
Линия «Rx» (приём) интерфейса RS-232
6
Tx
Линия «Tx» (передача) интерфейса RS-232
7
GND
Общий провод для интерфейса RS-232 и всех Din
8
Do0
Dout 0. Транзистор. Открытый коллектор
9
Do1
Dout 1. Транзистор. Открытый коллектор
10
DI0/DO2
Программно назначаемый вход/выход:
Dout 2. Оптореле. Первый контакт
Din 0
11
DI1/DO2
Программно назначаемый вход/выход:
Dout 2. Оптореле. Второй контакт
Din 1
12
DI2
Din 2 (счетный, до 10Кгц)
13
DI3
Din 3 (счетный, до 10Кгц)
14
DI4
Din 4 (счетный, до 10Кгц)
Децентрализованный принцип управления обеспечивает возможность
реализации на нижнем уровне задач сбора и первичной обработки информации,
регулирования технологических параметров, логического управления
технологическими операциями, а на верхнем уровне – задач оптимизации, расчет
технико-экономических показателей управляемых процессов, накопления
и документирования информации. В зависимости от конфигурации объекта, могут
быть использованы модули различных модификаций. Количество применяемых
модулей определяется характеристиками данного объекта.