Ответы на вопросы по ПР АСОИУ

Ответы на вопросы к экзамену по проектированию АСОИУ
1. Основные этапы создания АСОИУ.
АСОИУ – система, которая: осуществляет сбор, обработку и представление данных об объекте; формирует
массивы информации; анализирует и дает обобщенную оценку состояния объектов; решает задачи управления.
Функциональная структура определяется перечнем задач АСОИУ: это информационные (сбор, первичная
обработка, регистрация и отображение), управляющие (логическое управление и регулирование технологических
параметров), вспомогательные (исследование ОУ, СУ и обучение персонала), специальные (диагностика
состояния КТС, защита от несанкц доступа).
Выполнение вышеперечисленных функций возможно при тесном взаимодействии её основных частей –
компонентов: техническое (КТС для сбора, передачи, управления), программное ( общее и специальное ПО для
решения задач управления и взаимодействия КТС), информационное (сигналы и способы кодирования) и
организационное обеспечение (набор описаний функций, описываемых в паспорте параметров).
Этапы создания и внедрение:
1. техническое задание – отражает все функции, которые должна реализовывать система и требования к ней.
В вводной части дается полное наименование системы, основание для её создания, сроки выполнения и объем
работ. Характеристика объекта автоматизации сводится к описанию сведений об объекте, режимах его работы,
уровне механизации и автоматизации. В разделе назначения четко формулируются цели, критерии и функции
системы, место её в общем процессе сбора и обработки информации. В соответствии с техническим заданием
производится предварительный расчет технико-экономической эффективности. В техническом задании могут
быть изложены требования к АСОИУ по показателям её эффективности. Требования к заказчику излагают
требования по подготовке объекта к внедрению, организации обслуживания системы. Прилагаются план-график
проведения всех работ.
2.Техническое и рабочее проектирование – включает разработку перечней сигналов и измерительных схем,
разработку организационной структуры и схем ввода, разработка полного набора алгоритмов и фонда
нормативно-справочной информации.
3.Внедрение предполагает подготовку системы к внедрению, проведение пусконаладочных работ.
2. Функции и состав АСОИУ.
Функции АСОИУ (по ГОСТ 34.003-90)
Управляющая функция автоматизированной системы управления технологическим процессом;
управляющая функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, включающая получение
информации о состоянии технологического объекта управления, оценку информации, выбор управляющих
воздействий и их реализацию.
Информационная функция автоматизированной системы управления технологическим процессом;
информационная функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, включающая получение
информации, обработку и передачу информации персоналу АСУТП или во вне системы о состоянии
технологического объекта управления или внешней среды.
Вспомогательная функция автоматизированной системы управления технологическим процессом;
вспомогательная функция АСУТП: Функция АСУ технологическим процессом, включающая сбор и обработку
данных о состоянии АСУТП и либо представление этой информации персоналу системы или осуществление
управляющих воздействий на соответствующие технические и(или) программные средства АСУТП.
АСОИУ – автоматизированная система обработки информации и управления, это система состоящая из
взаимосвязанных и взаимодействующих в пространстве и во времени вычислительных, алгоритмических
средств, а также средств связи, источников информации с метрологическим обеспечением, средств управления и
отображения, применяемых для получения продукта заданного качества в определенных условиях эксплуатации
с участием человека.
Состав АСОИУ:
Рис.2.1. Обобщенная структурная схема АСОИУ
Рассмотрим существо каждой из составляющих.
Информационная база - это совокупность данных, а именно массивы обрабатываемой информации, словари и
массивы справочной информации.
Программное обеспечение следует рассматривать как совокупность системного программного обеспечения,
управляющего функционированием ЭВМ, прикладного программного обеспечения, реализующего процессы обработки
текста, ведения баз данных, обработку табличной информации. Кроме того, каждая АСОИУ характеризуется
специализированным программным обеспечением, реализующим процедуры управления.
Организационная составляющая объединяет людей, совместная деятельность которых на основе определенных
правил и процедур направлена на достижение цели управления. Она регламентирует схему движения информации в системе,
сроки представления информации в соответствии с сетевым графиком управления.
Математическое обеспечение базируется на теории автоматического управления и представляет собой совокупность
математических методов и алгоритмов реализации задачи на ЭВМ.
Техническое обеспечение базируется в первую очередь на компьютерной технике, а также представлено
телекоммуникационными средствами приема и передачи информации, аппаратурой сопряжения с линиями связи, средствами
документирования информации, устройствами взаимодействия человека с ЭВМ.
К техническому обеспечению АСОИУ предъявляются следующие требования:
– обеспечение необходимой пропускной способности (время реакции на запрос пользователя не должно превышать
двух-трех секунд);
– единство информационной базы всех пользователей системы с правом коллективного доступа к ней и обеспечение
при этом защиты информации от несанкционированного доступа;
– интерактивный режим взаимодействия человека с системой;
– возможность развития системы;
– возможность работы в сети.
Методологическое обеспечение представлено документацией, отражающей состав и функционирование АСОИУ.
3. Техническое задание на создание АСОИУ.
Техническое задание на АСУ ТП в соответствии с ГОСТ 34.602-89, которое является основой для выполнения
работ по техническому и рабочему (технорабочему) проектированию, а также при подготовке к вводу Системы в
действие.
Техническое задание на создание АСУТП создается Разработчиком АСУТП при непосредственном участии
Организации заказчика. Согласно ГОСТ 34.602-89, Техническое задание должно состоять из следующих
разделов:
1. Общие сведения.
1.1. Полное наименование Системы.
1.2. Шифр темы.
1.3. Наименование Организаций-разработчиков, проектировщиков, заказчика, и их реквизиты.
1.4. Перечень документов, на основании которых создается Система.
1.5. Сроки выполнения работ.
1.6. Источники и порядок финансирования.
1.7. Порядок оформления и предъявления заказчика
2. Назначение и цели создания Системы.
2.1. Назначение системы.
2.2. Цели создания Системы.
3. Характеристика объекта автоматизации.
4. Требования к Системе.
4.1. Требования к Системе в целом.
4.1.1. Требования к структуре и функционированию Системы.
4.1.2. Требования к численности квалификации персонала.
4.1.3. Требования к показателям назначения.
4.1.4. Требования к надежности.
4.1.5. Требования безопасности.
4.1.6. Требования по эргономике и технической эстетике.
4.1.7. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию ремонту и хранению.
4.1.8. Требования к защите информации от несанкционированного доступа.
4.1.9. Требования по сохранности информации при авариях.
4.1.10. Требования к средствам защиты от внешних воздействий.
4.1.11. Требования к патентной чистоте.
4.1.12. Требования по стандартизации и унификации.
4.1.13. Дополнительные требования.
4.2. Требования к функциям, реализуемым Системой.
5.
4.2.1. Перечень задач РСУ и требования к качеству их выполнения.
4.2.2. Перечень и критерии отказов для каждой функции РСУ.
4.2.3. Перечень задач системы ПАЗ.
4.2.4. Перечень и критерии отказов для каждой функции системы ПАЗ.
4.3. Требования к видам Обеспечения.
4.3.1. Требования к Прикладному программному обеспечению.
4.3.2. Требования к Информационному обеспечению.
4.3.3. Требования к Лингвистическому обеспечению.
4.3.4. Требования к Стандартному программному обеспечению.
4.3.5. Требования к Техническому обеспечению.
4.3.6. Требования к Метрологическому обеспечению.
4.3.7. Требования к Организационному обеспечению.
Состав и содержание работ по созданию АСУТП.
5.1. Первое организационное совещание
4. Состав проектной документации при создании АСОИУ.
При создании разрабатывается следующая документация:
1. функциональные схемы системы сбора, обработки и управления;
2. схемы потоков информации: общая или по группам параметров;
3. структурная схема КТС;
4. схема привязки датчиков;
5. схемы функциональной, технической и организационной структур;
6. монтажные схемы и схемы внешних соединений;
7. компоновочные чертежи и планы расположения оборудования в операторском помещении;
8. заявочные ведомости и заказные спецификации на КТС;
9. пояснительная записка.
5.






Нормативные материалы, ГОСТы используемые при проектировании АСОИУ.
ГОСТ 34.003-90 ИТ. Автоматизированные системы. Термины и определения.
ГОСТ 24.104-85 ЕСС АСУ. Автоматизированные системы управления. Общие требования.
ГОСТ 34.201-89 ИТ. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных
систем.
ГОСТ 34.601-90 ЕСС АСУ. Автоматизированные системы. Стадии создания.
ГОСТ 34.602-89 ИТ. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на
создание автоматизированной системы.
ГОСТ 34.603-92 ИТ. Виды испытаний автоматизированных систем.
Функциональные схемы систем измерения и автоматизации. Назначение, методика и
общие принципы их выполнения
Функциональная схема – основной технический документ, определяющий функционально-блочную
структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и
оснащение оу приборами и средствами автоматизации. При разработке ФСА ТП решают задачи:
1.
получение первичной информации о состоянии ТП;
2.
непосредственное воздействие на ТП;
3.
стабилизация технологических параметров ТП;
4.
контроль и регистрация оных;
Указанные задачи решаются на основании анализа работы технологического оборудования. Реализация
функциональных задач обеспечивается с помощью технических средств, а результатом функционирования
является выбор методов измерения технологических параметров, выбор технических средств автоматизации
наиболее полно отвечающих, определение приводов исполнительных устройств и регулирующих механизмов,
размещение средств автоматизации на щитах, пультах и т.д. Общие принципы составления ФС:
1.
уровень автоматизации ТП в каждый период времени должен определяться целесообразностью
внедрения и перспективой модернизации и развития;
2.
при разработке должны учитываться характер и вид ТП, параметры ТП;
3.
система автоматизации должна строиться на базе серийно - выпускаемых средств автоматизации;
4.
в качестве локальных приборов используются приборы ГСП;
5.
при недоступности использования серийно - выпускаемой аппаратуры, выдается соответствующее
техническое задание на разработку новых средств автоматизации;
6.
6.
7.
выбор средств автоматизации, использующих вспомогательную энергию определяется условиями
пожаро-/взрыво безопасности;
количество приборов и аппаратуры управления и сигнализации устанавливаемых на щитах и пультах
должно быть ограничено.
7. Изображение средств измерений и автоматизации на функциональных схемах автоматизации
С одной стороны, изображение должно быть упрощенным, а с другой – давать ясное представление о
принципе её работы. Н а технологических трубопроводах показывают ту регулирующую и запорную арматуру,
которая непосредственно участвует в контроле и управлении процессом. В отдельных случаях некоторые
элементы технологического оборудования допускается изображать в виде прямоугольников с указанием их
наименования. Технологические коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными
обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-70. или ГОСТ 14.202-69. Каждая из подгрупп разделена на 10
разделов.
Отборное устройство
Регулирующий орган
Исполнительный механизм
Исполнительных механизм (общее обозначение)
ИМ открывающий РО при прекращении подачи энергии
ИМ закрывающий РО при прекращении подачи энергии
ИМ оставляющий РО в неизвестном положении
ИМ с дополнительным ручным приводом
Все приборы изображаемых на функциональных схемах присваивается позиционное обозначение, которое
сохраняется во всех материалах проекта. Нумерация выполняется арабскими цифрами на стадии проекта, а на
стадии рабочей документации строчными буквами русского алфавита или цифрами. Буквенное или циферное
обозначение присваивается каждому элементу функциональной группы в алфавитном порядке или возрастания
номера в зависимости от прохождения сигнала. Позиционное обозначение отдельных приборов и СА может
состоять только из порядкового номера (отборные устройства, приборы поставляемые комплектно с
технологическим оборудованием, РО и ИМ устанавливаемые в технологических частях проекта).
Применяется развернутый способ выполнения ФСА, при котором каждый элемент показан отдельным
условным и графическим обозначением, а прямоугольники щитов и пультов располагаются наиболее
оптимально, для обеспечения читаемости схемы. Приборы и СА не связанные с технологический процесс и не
располагаются на щитах и пультах, располагают в приборы местные. Для наглядности на ФС указывают
предельные рабочие значения при установившихся режимах работы.
8.
Функциональная схема регулирования температуры
9.
Функциональная схема регулирования расхода
10. Функциональная схема регулирования уровня
11. Функциональная схема регулирования давления
12. Изображение приборов и средств автоматизации по стандарту ANSI-ISA
Активное привлечение опыта зарубежных фирм по проектированию предприятий химической,
нефтехимической, фармацевтической, пищевой и в др. отраслях промышленности ставит задачу изучения
интернациональной символики в обозначении приборов и средств автоматизации на чертежах оборудования и
технологических схемах.
Базовый документ, признанный международной практикой, – американский стандарт ISA – S5.1 – 1984.
Условные обозначения по американскому стандарту ANSI ISA – S5.1 – 1984 (R1992) приведены в таблице
1.
Перевод таблицы 1 на русский язык представлен в таблице 2.
Некоторые символы таблицы 2 расширены практикой работы ведущих западных
проектно-технологических фирм и считаются общепризнанными:
C – символ управления, регулирования (на втором месте);
D – плотность или удельный вес (первая буква);
E – напряжение (первая буква);
G – измерение положения или размер (первая буква);
M – влагосодержание или влажность (первая буква);
R – регистрация или распечатка (на втором месте);
V – вязкость (первая буква); клапан, заслонка (последующие буквы).
Графические символы средств автоматизации представлены в таблице 3, дополненной изображением
микропроцессорного контроллера. Изображения приводов и регулирующих органов показаны в таблице 4.
Условные обозначения линий связи приведены в таблице 5.
Так как стандарт ISA (равно как и стандарт РФ, ГОСТ 21.404 – 85) в основных положениях ориентирован
на локальную автоматику, ведущие проектно-технологические фирмы используют дополнительные обозначения.
В таблице 6 приведены эти обозначения. Сравните их со стандартными символами.
13. Составление заказной спецификации на приборы и средства автоматизации
Спецификация представляет собой техническую документацию, в которой отражены все необходимые
сведения о приборах и средствах автоматизации объекта.
В заказную спецификацию включаются все приборы, средства автоматизации и вспомогательная аппаратура,
изображенные на функциональной схеме автоматизации, а также вспомогательные элементы, не показанные на
схеме, но являющиеся их неотъемлемой частью.
14. Структура ПТК Характеристики контроллеров
Структура ПТК – децентрализованная, двухуровневая, с радиальными линиями связи между центральной
диспетчерской и распределенными устройствами связи с объектами.
Разрабатываемый ПТК должен создаваться как единая автоматизированная система оперативного контроля
технологических параметров сети газораспределения и представлять собой территориально-распределенную,
иерархическую двухуровневую систему, построенную на основе современных информационных технологий и
программно-технических средств.
На первом уровне контролируемого пункта (далее по тексту - КП) находятся первичные измерительные
приборы, обеспечивающие сбор информации о текущих значениях контролируемых параметров, и автономные
телеметрические модули, предназначенные для первичной обработки информации и организации каналов связи с
центром.
На втором уровне (уровне пункта управления – ПУ; или диспетчерского пункта - ДП) находится
информационно вычислительный комплекс на базе IBM-совместимого компьютера и технические средства
организации каналов связи с КП.
Все контролируемые параметры КП (ГРС и ГРП) по каналам связи (проводная, радио, GSM и др.) передаются
на центральный ДП, где хранятся и отображаются на АРМ диспетчера.
Развитие системы происходит путем наращивания числа ГРП, оснащенных контроллерными шкафами и
первичными датчиками.
Характеристики контроллеров
Свойства и параметры основного компонента ПТК - контроллера - существенно различаются у разных
производителей. Если выделить важнейшие для пользователей показатели, то это будут: тип основной
вычислительной платы, разрядность, рабочая частота, наличие и объем различных видов памяти: ОЗУ,
энергонезависимой, ПЗУ (небезынтересно также знать каков объем памяти, предназначенный для программ
пользователя), операционная система контроллера, максимальное число различных входов и выходов
(аналоговых, дискретных, импульсных), которые можно подключить к контроллеру. Важным обстоятельством
является наличие в конкретном ПТК ряда модификаций контроллеров, отличающихся друг от друга мощностью,
памятью, условиями работы, резервируемостью и различными другими параметрами; при этом, естественно,
каждая из модификаций может использоваться в единой сетевой структуре.
Знание вышеуказанных характеристик позволяет наилучшим образом согласовать требования к системе
автоматизации с возможностями контроллеров; не допустить как применения излишне мощной аппаратуры (а,
следовательно, и более дорогой), так и применения контроллеров, которые по ряду параметров не будут
полностью удовлетворять заданным условиям работы. Естественно, что наличие ряда модификаций позволит
более гибко и экономно подойти к выбору контроллеров для разных участков автоматизируемого объекта.
15. Концепция SCADA. Технические характеристики SCADA­систем. Стоимостные
характеристики SCADA­систем. Эксплуатационные характеристики SCADA­систем.
Концепция SCADA.
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой,
или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий
выполняется автоматически RTU или ПЛК. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается
RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей
воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уста
для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за
тревожными сообщениями (алармами), такими как — потеря потока и высокая температура, которые должны
быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с
обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение
цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора. Далее
данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог
принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами
RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической
обработки накопленных данных.
SCАDA (SupervisoryControlAndDataAcquisition - диспетчерское управление и сбор данных) – система
отображения информации о ходе технологического процесса, с помощью которой оператор может видеть
состояние объекта и управлять им.
Функции SCADA:
сбор первичной информации от устройств нижнего уровня; обработка первичной информации; регистрация
событий и исторических данных; визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т. п.
автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального
программирования; средства исполнения прикладных программ; хранение информации с возможностью ее
последующей обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных).
Технические характеристики SCADA-систем.
К техническим характеристикам SCADA-систем относятся:
Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем. Подавляющее большинство SCADA-систем
реализовано на MS Windows платформах. Имеющиеся средства сетевой поддержки. Желательно, чтобы она
поддерживала работу в стандартных сетевых средах (ARCNET, ETHERNET и т. д.) с использованием
стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных
сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т. д.).
Встроенные командные языки. Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня,
VBasic-подобные языки. Поддерживаемые базы данных. Графические возможности. Функционально
графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. Используемая векторная графика дает возможность
осуществлять широкий набор операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на
экране, используя средства анимации.
Стоимостные характеристики SCADA-систем.
При оценке стоимости SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы:
 стоимость программно-аппаратной платформы;
 стоимость системы;
 стоимость освоения системы;
стоимость сопровождения
Эксплуатационные характеристики SCADA-систем.
К группе эксплуатационных характеристик можно отнести:
удобство интерфейса среды разработки - "Windows - подобный интерфейс", полнота инструментария и функций
системы; качество документации - ее полнота, уровень русификации; поддержка со стороны создателей количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д.
Разработка системы контроля и управления, которая включает следующие этапы:
Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное
назначение каждого узла системы автоматизации. Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой
распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с "горячим резервированием" и т. п. Создание
прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых
процессов наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи
автоматизации. Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой
обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры - ПЛК) с
внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.) Отладка созданной
прикладной программы в режиме эмуляции.
16. TRACE MODE 6 Принцип работы монитора. Канал TRACE MODE 6
При старте монитор считывает параметры узла, заданные в ходе разработки проекта в ИС, а также
параметры других узлов для корректного взаимодействия с ними.
Алгоритм работы любого монитора TRACE MODE заключается в анализе каналов – структур переменных,
создаваемых как при разработке проекта в ИС, так и в реальном времени. В зависимости от класса и
конфигурации канала, по результатам его анализа монитор выполняет ту или иную операцию – запись значений
переменных канала в архив, запрос значения источника данных по указанному интерфейсу и запись этого
значения в канал, вызов графического экрана оператора на дисплей и т.п.
Под записью значения в канал в общем случае понимается присвоение значения переменной (атрибуту)
Входное значение этого канала.
Для канала могут быть сконфигурированы два важнейших свойства – связь и вызов.
Первое свойство означает способность канала принимать данные от источников и передавать данные
приемникам – другими словами, с помощью этого свойства можно конфигурировать информационные потоки
АСУ.
Второе свойство означает способность канала вызвать (реализовать) шаблон с передачей ему необходимых
параметров (для канала класса CALL свойство вызов имеет расширенные функции). На основе свойства вызов
реализуется, например, графический интерфейс оператора, обмен с базой данных и т.д.
Совокупность каналов узла называется базой каналов этого узла.
Класс канала определяет его общее назначение. Например, канал класса FLOAT предназначен для
операций с 4–байтовыми вещественными числами, канал класса Единица оборудования – для учета единицы
оборудования, планирования и мониторинга ее техобслуживания. При разработке проекта могут быть созданы
каналы только предопределенных классов.
Переменные, входящие в канал, называются его атрибутами. Атрибуты канала имеют различное
назначение и различный тип данных. Булевы атрибуты и атрибуты, которые могут принимать только два
определенных значения, называются флагами. Примером флага может служить тип канала, который принимает
два значения – INPUT (числовые каналы типа INPUT предназначены для приема данных от источников) и
OUTPUT (числовые каналы типа OUTPUT предназначены для передачи своего значения приемникам).
Атрибуты, которые используются для передачи значений при вызове шаблона, называются аргументами канала.
Атрибуты снабжены числовыми индексами (индексация атрибутов начинается с 0, индексация аргументов – с
1000). Атрибуты имеют полное имя и короткое имя (мнемоническое обозначение). Идентификаторами атрибута
являются его индекс и, в ряде случаев, короткое имя.
Каналы содержат внутри себя предопределенные алгоритмы (часть из них может настраиваться
пользователем), в соответствии с которыми некоторые атрибуты канала устанавливаются или вычисляются
монитором в зависимости от состояния или значения других атрибутов. Например, для большинства каналов в
атрибут Время изменения монитор записывает время изменения атрибута Реальное значение канала (по
показаниям часов устройства, на котором запущен монитор).
Исполнение внутренних алгоритмов канала и анализ его атрибутов монитором называется пересчетом
канала.
При пересчете числовых каналов выполняется также процедура трансляции.
По результатам анализа атрибутов монитор выполняет действия, заданные с помощью канала (например,
вызов шаблона), – эта процедура называется отработкой канала. Отработка канала после его пересчета
выполняется при определенных условиях. При пересчете базы каналов пересчет конкретного канала также
выполняется при определенных условиях.
Каналы одного класса обладают идентичным набором атрибутов и предопределенных алгоритмов их
обработки. Существуют также атрибуты, которыми обладают все каналы вне зависимости от их класса (такие
атрибуты имеют одинаковые индексы во всех каналах).
17. TRACE MODE 6 Проект. Структура проекта. Графическая часть проекта. Узел.
Создание и настройка узла
Проект. Структура проекта
ИС объединяет в единой оболочке навигатор и набор редакторов для создания всех составляющих проекта.
ИС имеет многооконный интерфейс (рис. 17.1).
Рис.17.1 Интегрированная среда разработки
В ИС поддерживаются стандартные операции изменения размеров и перемещения окон.
В навигаторе структура проекта представлена в виде дерева (рис. 17.2.).
Рис. 17.2. Структура проекта
Корневые группы этого дерева (слои) предопределены и создаются автоматически при создании нового
проекта (слои отображаются в левом окне навигатора). Элементарные структурные составляющие (листья
структурного дерева) называются компонентами проекта. Например, компонентами проекта являются: канал;
канал вызывающий шаблон; шаблон; источник данных и т.д.
Группы компонентов, которые могут быть созданы в структуре проекта, предназначены для
структурирования проекта.
Структурирование в значительной степени облегчает редактирование проекта.
В ряде случаев группы имеют и другой, вполне определенный, смысл – например, узлы проекта создаются
как корневые группы слоя Система.
В правом окне навигатора отображается содержимое слоя (группы), выделенной в левом окне, – таким
образом, компоненты проекта могут быть отображены только в правом окне.
Все разновидности объектов структурного дерева предопределены и имеют предопределенную кодировку
TRACE MODE, которая может быть изменена в окне свойств или редакторе объекта.
Каждому объекту структурного дерева при его создании присваивается по определенному алгоритму
уникальный идентификатор (ID), отображаемый во всплывающей подсказке. По этим идентификаторам
объекты структуры анализируются мониторами TRACE MODE.
Структура проекта редактируется в навигаторе с помощью команд меню Проект, контекстного меню и
панелей инструментов, а также с помощью метода drag-and-drop.
Узел. Создание и настройка узла
Пусть компьютер 2 по условию задачи не должен выполнять функции графической станции, для него
можно создать узел без поддержки графических экранов оператора – например, MicroRTM.
Компьютер 1, напротив, должен отображать графический экран оператора, поэтому для него надо создать,
например, узел RTM (соответствующие исполнительные модули TRACE MODE должны быть установлены на
компьютерах) (рис. 17.3.).
Рис. 17.3. Создание узла
Группа Каналы создается в узле автоматически.
Откроем узел RTM в соответствующем редакторе (для этого надо выделить узел и выполнить команду
Редактировать из контекстного меню или нажать ЛК на кнопке панели инструментов навигатора), на вкладке
Основные укажем для него IP-адрес (или сетевое имя), заданный для компьютера 1, и, поскольку этот узел должен
только принимать данные, в разделе Адаптеры/Системный установим флаг Прием (при конфигурировании
сетевого адаптера в разделе Системный выбор адаптера для обмена предоставляется ОС) (рис. 17.4.).
Рис.17.4. Настройка основных параметров узла
В этом узле предполагается наличие канала, сообщения о котором должны заноситься в отчет тревог,
поэтому на вкладке Отчет тревог/Дамп/Параметры в разделе Отчет тревог надо задать имя файла, максимум
записей и разрешить его использование, выбрав в списке Состояние опцию TRUE (рис. 17.5.).
Рис.17.5. Настройка отчета тревог, дампа, параметров
Далее откроем узел MicroRTM в редакторе, на вкладке Основные укажем для него IP-адрес (сетевое имя),
заданный для компьютера 2, и, поскольку этот узел должен только передавать данные, в разделе
Адаптеры/Системный установим флаг Посылка.
При создании узлов им присваивается индивидуальный и групповой номера (внутренние параметры
TRACE MODE), отображаемые в разделе Номер узла в проекте. В редакторе узла эти параметры можно изменить,
однако изменять индивидуальный номер узла не рекомендуется (этот параметр используется только для
совместимости с версией 5). Информация о номерах всех узлов проекта имеется в каждом узле (в файле addr.ind).
В общем случае, явное указание IP-адресов (или сетевых имен) для узлов не является обязательным –
исполнительный модуль TRACE MODE способен получить IP-адрес от ОС, поставить его в соответствие своему
номеру в проекте и передать эту информацию по сети всем узлам проекта.
18. TRACE MODE 6 Архивирование каналов узла. Архивирование каналов проекта
Архивирование каналов узла
Для обеспечения архивирования параметров технологического процесса мониторы TRACE MODE
поддерживают функцию записи значений атрибутов каналов в базы данных реального времени – архивы СУБД
РВ SIAD/SQL 6 (в дальнейшем – архивы СПАД или архивы SIAD). Сообщения по каналу заносятся в архив при
изменении его значения.
Мониторы, работающие в контроллерах, поддерживают индивидуальные архивы.
Для каждого узла в ИС могут быть определены 3 пользовательских архива SIAD (локальных или
удаленных). Существует также системный архив, используемый мониторами для внутренних целей. При
конфигурировании канала указывается, в какой из заданных пользовательских файлов он должен архивироваться.
Архивы SIAD имеют следующие основные характеристики:
– точность значения времени – 1 мс;
– скорость записи в архив для рабочей станции с процессором Pentium-4 с тактовой частотой 2 ГГц – свыше
600 тыс. параметров в секунду.
Архивные данные могут использоваться мониторами, экспортироваться в приложения Windows, а также
отображаться на графическом экране (эту функцию реализует графический элемент Тренд).
Архивирование каналов проекта
Специализированный монитор Logger (Регистратор) может записывать в определенный для него архив
SIAD значения атрибутов каналов всех узлов проекта. Данные в этот монитор могут быть переданы по
протоколам I-NET и M-LINK .
В проекте может присутствовать до 3 регистраторов, в том числе имеющих резервы
19. TRACE MODE 6 TRACE MODE 6 Отчет тревог и генерация сообщений. Файл восстановления
Мониторы могут генерировать сообщения в различных ситуациях при работе АСУ – например, при выходе
значения канала класса FLOAT за установленную границу, при изменении статуса работника (т.е. при изменении
соответствующего атрибута канала класса Персонал) и т.п. Эти сообщения заносятся в специальный текстовый
файл – отчет тревог (ОТ), который конфигурируется для узла. В ОТ заносятся сообщения по каналам, для
которых установлен соответствующий флаг.
Конфигурирование ОТ разрешает монитору генерацию сообщений. Тексты сообщений для событий могут
быть заданы в словарях. Если канал связан со словарем, генерируются сообщения из словаря, в противном случае
монитор генерирует сообщения по умолчанию. Для некоторых каналов критерии генерации сообщений зависят
от параметров этих каналов.
В словаре могут быть заданы дополнительные направления передачи сообщений – например, в виде
SMS-сообщений на указанный номер сотового телефона, по сети консолям и т.п.
Ряд графических элементов, используемых при разработке графических экранов, позволяет оператору
заносить в отчет тревог произвольные сообщения, а также просматривать все сообщения ОТ и квитировать их
(информация о квитировании также заносится в отчет тревог).
Файл восстановления
Для узла может быть определен файл восстановления (дамп). В этот файл монитор записывает последние
значения атрибутов каналов узла. Данные заносятся в дамп по каналам, для которых установлен
соответствующий флаг, а также по каналам, созданным при работе в реальном времени.
Дамп используется для восстановления значений каналов узла после рестарта монитора.
20. TRACE MODE 6 Графический интерфейс оператора. Принципы разработки проекта в
ИС. Технология разработки проекта в ИС
Графический интерфейс оператора
TRACE MODE 6 обеспечивает графическое представление хода выполнения техпроцесса, а также
управление техпроцессом с помощью графических средств.
Графический интерфейс оператора реализуется в нескольких видах:
– в виде набора графических экранов, шаблоны которых разрабатываются в редакторе представления
данных (РПД; этот редактор входит в состав редакторов ИС), – для узлов, которые исполняются мониторами на
аппаратных средствах, имеющих достаточную производительность и другие необходимые характеристики
(например, при использовании объемной графики от видеосистемы требуется поддержка OpenGL 1.1). В состав
TRACE MODE 6 входит большое количество ресурсов – текстов, изображений, видеоклипов, различных
графических объектов, – которые могут использоваться при разработке графических экранов. Наборы ресурсов
могут создаваться пользователем;
– в виде набора графических панелей, шаблоны которых разрабатываются в модификации РПД, – для
узлов, которые исполняются мониторами на аппаратных средствах, имеющих ограниченную производительность
(например, в контроллерах с ОС Windows CE);
– в виде мнемосхем – для узлов, исполняемых мониторами в среде DOS.
Принципы разработки проекта в ИС
ИС объединяет в единой оболочке навигатор и набор редакторов для создания всех составляющих проекта.
ИС имеет многооконный интерфейс (рис. 20.1.).
Рис.20.1. Интегрированная среда разработки
В ИС поддерживаются стандартные операции изменения размеров и перемещения окон.
В навигаторе структура проекта представлена в виде дерева (рис. 20.2.).
Рис. 20.2. Структура проекта
Корневые группы этого дерева (слои) предопределены и создаются автоматически при создании нового
проекта (слои отображаются в левом окне навигатора). Элементарные структурные составляющие (листья
структурного дерева) называются компонентами проекта. Например, компонентами проекта являются: канал;
канал вызывающий шаблон; шаблон; источник данных и т.д.
Группы компонентов, которые могут быть созданы в структуре проекта, предназначены для
структурирования проекта.
Структурирование в значительной степени облегчает редактирование проекта.
В ряде случаев группы имеют и другой, вполне определенный, смысл – например, узлы проекта создаются
как корневые группы слоя Система.
В правом окне навигатора отображается содержимое слоя (группы), выделенной в левом окне, – таким
образом, компоненты проекта могут быть отображены только в правом окне.
Все разновидности объектов структурного дерева предопределены и имеют предопределенную кодировку
TRACE MODE, которая может быть изменена в окне свойств или редакторе объекта.
Каждому объекту структурного дерева при его создании присваивается по определенному алгоритму
уникальный идентификатор (ID), отображаемый во всплывающей подсказке. По этим идентификаторам
объекты структуры анализируются мониторами TRACE MODE.
Структура проекта редактируется в навигаторе с помощью команд меню Проект, контекстного меню и
панелей инструментов, а также с помощью метода drag-and-drop.
Технология разработки проекта в ИС
Разработка проекта в ИС включает следующие процедуры:
– создание структуры проекта в навигаторе;
– конфигурирование или разработка структурных составляющих – например, разработка шаблонов
графических экранов оператора, разработка шаблонов программ, описание источников/приемников и т.д.;
– конфигурирование информационных потоков;
– выбор аппаратных средств АСУ (компьютеров, контроллеров и т.п.);
– создание узлов в слое Система и их конфигурирование;
– распределение каналов, созданных в различных слоях структуры, по узлам и конфигурирование
интерфейсов взаимодействия компонентов в информационных потоках;
– сохранение проекта в единый файл для последующего редактирования (с помощью команды Сохранить
или Сохранить);
– экспорт узлов в наборы файлов для последующего запуска под управлением мониторов TRACE MODE
(по команде Сохранить для МРВ).
Перечисленные процедуры (за исключением двух заключительных) и входящие в их состав операции могут
выполняться в произвольном порядке. Например, можно начинать разработку проекта с разработки шаблонов
графических экранов оператора, с создания узлов и их каналов в слое Система (если аппаратные средства АСУ
известны заранее), можно конфигурировать каналы и информационные потоки после распределения каналов по
узлам и т.п.
21. TRACE MODE 6 Классификация компонентов.
По функциональному назначению компоненты проекта относятся к одному из следующих видов:
 каналы – компоненты, определяющие алгоритм работы проекта. Каналы могут создаваться в различных
слоях, однако их окончательное распределение по узлам в слое Система обязательно – в противном случае они не
будут экспортированы для;
 шаблоны – компоненты, которые при работе в реальном времени могут вызываться каналами с
передачей параметров. Передача параметров настраивается при разработке проекта в ИС посредством привязки
аргументов шаблона к каналам или источникам/приемникам;
 источники/приемники – шаблоны каналов обмена с различными устройствами и приложениями. Под
устройствами здесь понимаются контроллеры, а также внешние и внутренние модули/платы различного
назначения, обмен с которыми поддерживается мониторами TRACE MODE (в том числе через драйверы).
Системные переменные TRACE MODE и встроенные генераторы также создаются в ИС как
источники/приемники;
 наборы ресурсов – наборы текстов, изображений и видеоклипов, которые могут быть использованы при
разработке шаблонов графических экранов;
 графические объекты – компоненты, представляющие собой в общем случае несколько графических
элементов (из имеющихся в редакторе представления данных), сгруппированных в один. Графические объекты
могут быть использованы при разработке шаблонов графических экранов;
 последовательные порты – параметры COM-портов;
 словари сообщений – наборы сообщений, генерируемых при возникновении различных событий;
 клеммы – эти компоненты, описывающие электрические контакты (например, монтажных шкафов),
являются элементами схемы электрических соединений АСУ.
22. TRACE MODE 6 Классификация слоев. Классификация узлов.
Предопределенные слои структуры проекта имеют следующее назначение:
Ресурсы – для создания пользовательских наборов текстов, изображений и видеоклипов, а также
графических объектов;
Шаблоны программ – для создания шаблонов программ;
Шаблоны экранов – для создания шаблонов графических экранов, графических панелей и мнемосхем;
Шаблоны связей с БД – для создания шаблонов связей с базами данных;
Шаблоны документов – для создания шаблонов документов (отчетов);
База каналов – этот слой является хранилищем всех каналов проекта. Выполнять операции с каналами (в
том числе создавать их) можно в различных слоях, однако во всех случаях эти операции на самом деле
реализуются в слое База каналов. В любом другом слое, где выполняется команда для совершения операции с
каналом, ее результат только отображается – поэтому существуют команды удаления и уничтожения каналов;
Система – для конфигурирования узлов и их составляющих (узел создается как корневая группа этого
слоя);
Источники/приемники – для создания встроенных генераторов, шаблонов каналов обмена с различными
устройствами и программными приложениями, а также для конфигурирования системных переменных TRACE
MODE 6,
Технология – для разработки проекта от технологии (т.е. с группировкой компонентов по признаку их
принадлежности к технологическому объекту). В этом слое кодировка канала строится автоматически с
наследованием кодировки всех объектов вышестоящего уровня, в которые канал входит (если установлен флаг
Строить кодировку по технологии. При отладке проекта слой Технология может играть роль узла – для него
определена команда Сохранить узел для МРВ. Кроме того, для этого слоя определены команды взаимодействия
с технологической базой данных;
Топология – для разработки проекта от топологии (т.е. с группировкой компонентов по месту
расположения);
КИПиА – для описания электрических соединений АСУ;
Библиотеки компонентов – для создания библиотек объектов – проектных решений отдельных задач.
Этот слой содержит предопределенные группы Системные и Пользовательские. В группе Системные
содержатся библиотеки, подключенные к ИС по умолчанию.
23. TRACE MODE 6 Язык программирования FBD.
Язык Techno FBD предназначен для инженеров-технологов, решающих задачи управления
технологическим процессом. Трудно придумать более наглядное средство для программирование
контуров управления и регулирования. Программа на Techno FBD представляет собой схему,
состоящую из набора функциональных блоков, связанных между собой через входы и выходы. В
TRACE MODE® 6 включено более 150 типовых функциональных блоков, реализующих широкий
набор функций - от простейших логических операций до готового адаптивного регулятора.
Фильтрация,
ПИД,
ПДД,
модальное,
нечеткое,
позиционное
регулирование,
ШИМ-преобразование, статистические,
тригонометрические, а также блоки управления
клапаном, задвижкой, мотором - всё это реализовано в виде стандартных FBD-блоков.
24. TRACE MODE 6 Язык программирования ST
Techno ST ориентирован прежде всего на программистов, он представляет собой язык программирования
высокого уровня, похожий на Паскаль. В нем поддерживаются массивы (в том числе многомерные), контроль
преобразования типов, присутствуют такие конструкции
как
DO-WHILE,
REPEAT-UNTIL,
FOR-TO-DO,
IF-THEN-ELSE, CASE-OF и прочие интуитивно
понятные любому программисту операторы. Заголовок
программы строится автоматически по списку
аргументов, что позволяет экономить время на
оформлении программы. Служебные слова, метки,
комментарии и числовые константы выделяются цветом,
как это принято в современных средах разработки,
настройки цветов доступны пользователю
25. TRACE MODE 6 Разработка графического интерфейса.
Редактор представления данных
Графическое представление хода выполнения техпроцесса, а также управление техпроцессом с помощью
графических средств являются одними из главных задач, решаемых TRACE MODE 6. Для разработки
графического интерфейса оператора в интегрированную среду встроены редактор представления данных
(РПД) и его модификация – еРПД (рис.25.1.):
Рис. 25.1. Редактор представления данных
Отрезки, примыкающие к блоку справа, обозначают выходы блока (возвращаемые функцией значения).
Графический интерфейс оператора разрабатывается в РПД в виде набора графических экранов или в
еРПД в виде набора графических панелей , являющихся компонентами проекта.
Разработка псевдографического интерфейса оператора для узлов, которые исполняются мониторами в
среде DOS, описана в разделе Мнемосхемы.
Для создания шаблона экрана нужно выполнить команду Экран, для создания шаблона панели – команду
Графическая панель из контекстного меню слоя Шаблоны экранов.
С целью взаимодействия с другими компонентами проекта для экрана/панели могут быть заданы
аргументы.
Совокупность графических экранов/панелей узла образует его графическую базу. Совокупность
графических баз всех узлов разрабатываемого проекта АСУТП образует графическую часть проекта.
Графический экран/панель может содержать один или несколько графических слоев, каждый из которых, в
свою очередь, может содержать один или несколько подслоев.
В слоях графического экрана/панели размещаются графические элементы (ниже соответственно ГЭ и
еГЭ). Графические элементы имеют наборы настраиваемых атрибутов, динамических свойств и функций
управления. Эти параметры определяют вид графических
элементов и выполняемые ими функции отображения и управления при работе в реальном времени. РПД и еРПД
содержат большое количество встроенных графических элементов, позволяющих изобразить практически любой
техпроцесс, вывести на дисплей всю необходимую информацию о ходе его выполнения, а также управлять
техпроцессом.
Главное меню и панели инструментов РПД
Панель инструментов ’Графические элементы’
С помощью инструментов этой панели выбираются графические элементы для размещения их в
графических слоях экранов. При выборе ГЭ редактор переходит в режим размещения.
С помощью кнопки
в режим эмуляции.
данной панели можно перейти в режим редактирования, с помощью кнопки
Кнопка
предназначена
(обычный/полноэкранный).
для
переключения
режима
отображения
графических
–
экранов
Меню и панель инструментов ’Правка’
Меню и панель инструментов Правка содержат ряд типовых инструментов для редактирования
графических экранов. Данные инструменты доступны также из контекстного меню ГЭ. Контекстное меню ГЭ
содержит также команду Копировать в избранное.
В списке
(Масштаб) можно выбрать предустановленный масштаб или вручную задать
произвольный. Для выбора предустановленного масштаба можно также использовать кнопки
или
сочетания клавиш CTRL+ПЛЮС/МИНУС на цифровой клавиатуре. При выделении некоторой области AxB
экрана с помощью мыши с удержанием клавиши Z экран масштабируется в MIN{C/A, D/B} раз, где CxD –
размеры видимой области. Во всех случаях масштабирование производится относительно центра видимой
области.
Меню ’Сервис’ и панель инструментов ’Топология экрана’
Данные панель инструментов и меню содержат команды для позиционирования и тиражирования
выделенного графического элемента.
Меню Сервис содержит дополнительно команду Параметры экрана.
Панель инструментов ’Параметры текста’
В режиме редактирования с помощью типовых инструментов данной панели задаются параметры текста в
выделенном графическом элементе (выделенной группе ГЭ). Данные команды применимы только к такому
тексту, который может быть введен/отредактирован с помощью клавиатуры.
Вид ГЭ при его размещении в графическом слое зависит от параметров, установленных с помощью
инструментов этой панели.
Панель инструментов ’Параметры линии’
В режиме редактирования с помощью инструментов этой панели задаются параметры линии (линии
контура) выделенного графического элемента (выделенной группы ГЭ):
– выбор цвета линии. По этой команде на экран выводится стандартный диалог выбора цвета;
– выбор толщины линии.
– выбор стиля линии. По этой команде открывается список стилей, содержащий в том числе опцию
Без линии (при выборе этой опции линия невидима).
– выбор края линии (плоский, квадратный, круглый). Ниже на рисунках показан один и тот же
графический элемент Текст с различными краями линии контура:
 плоский;
 квадратный;
 круглый;
Вид ГЭ при его размещении в графическом слое зависит от параметров, установленных с помощью
инструментов этой панели.
Панель инструментов ’Параметры заливки’
В режиме редактирования с помощью инструментов этой панели задаются параметры заливки выделенного
графического элемента (выделенной группы ГЭ):
– выбор цвета заливки. По этой команде на экран выводится стандартный диалог выбора цвета;
– выбор стиля заливки.
Вид ГЭ при его размещении в графическом слое зависит от параметров, установленных с помощью
инструментов этой панели.
Панель инструментов ’Ресурсные библиотеки’
Инструменты данной панели предназначены для операций с библиотеками строк, рисунков и других
ресурсов, которые могут быть использованы при разработке графических экранов.
Меню ’Вид’
Команды этого меню управляют видимостью редактора аргументов экрана, окна Слои, таблицы
графических элементов и окна Избранное, а также панелей инструментов Топология экрана и Параметры
текста.