Контрольная работа: Цифровой мир производства и интеллектуальные здания

Недавно с автоматизацией "на уровне конторы", вроде бы, все начало более-менее проясняться, так как с применением персональных компьютеров связаны АСУП. А вот со спецификой вычислительных систем и программных средств, применяемых непосредственно в производстве, известно очень мало.

Цифровые технологии быстро вытесняют аналоговые, преобладавшие в системах управления технологическими процессами еще несколько лет назад. Это связано с тем, что возможности цифровых средств измерения и управления на порядок выше, чем у аналоговых:

- более точное представление измеряемых величин;

- большая помехозащищенность;

- возможности построения вычислительных сетей;

- большая гибкость и эффективность в управлении процессом и т. д.

Все эти возможности обеспечивают ускорение работы операторов системы управления, экономию финансовых ресурсов, повышение качества и корректности решений, принимаемых операторами, уменьшение потерь продукции.

В классической схеме промышленной автоматизации выделяют три уровня управления предприятием. Нижний уровень - это датчики и контроллеры, установленные непосредственно на производственных технологических линиях, оборудовании и конвейерах. Средний уровень - операторы процессов и начальники цехов (используют рабочие станции, как правило, промышленного исполнения). Высший уровень - это руководство предприятия, топ-менеджеры, которые используют обычные персональные компьютеры.

Самым нижним уровнем автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) является уровень датчиков и исполнительных механизмов, которые устанавливаются непосредственно на технологических объектах. Их деятельность заключается в получении параметров процесса, преобразовании их в соответствующий вид для дальнейшей передачи на более высокую ступень (функции датчиков), а также в приеме управляющих сигналов и в выполнении соответствующих действий (функции исполнительных механизмов).

К функциям среднего уровня (уровня производственного участка) относятся; сбор информации от датчиков нижнего уровня, ее обработка и хранение, выработка управляющих сигналов на основе анализа информации и передача информации о производственном участке на более высокий уровень.

На верхнем уровне в АСУТП (уровне управления) осуществляется контроль за производством продукции через центр управления производством, который может состоять из трех взаимопроникающих частей:

- операторской части (отвечает за связь между оператором и процессом на уровне управления, выдает информацию о процессе и позволяет в случае необходимости вмешательство в ход автоматического управления, обеспечивает диалог между системой и операторами);

- системы подготовки отчетов (выводит на экран, принтеры, в архивы информацию о технологических параметрах с указанием точного времени измерения, выдает данные о материальном и энергетическом балансе);

- системы анализа тенденций (позволяет оператору вести наблюдение за технологическим параметрами и делать соответствующие выводы).

На верхнем уровне АСУТП размещены мощные компьютеры, а основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (SupervisoryControlAndDataAcquisition - системы управления и доступа к данным).

Технологические параметры, присутствующие в реальном технологическом объекте, имеют аналоговый или дискретный вид. Чтобы связать между собой параметры, представленные в аналоговом и цифровом видах, в современной АСУТП используют устройства связи с объектом - конструктивно законченные устройства, выполненные в виде модулей.

По виду преобразуемого сигнала эти модули можно разделить на аналоговые, дискретные и цифровые.

По направлению прохождения данных модули можно разделить на:

- устройства ввода, обеспечивающие передачу сигналов датчиков;

- устройства вывода для формирования сигналов на исполнительные механизмы;

- двунаправленные.

2. Контроллеры

До последнего времени роль контроллеров в АСУТП в основном исполняли (PLCProgramableLogicControllers - программируемые логические контроллеры), SoftPLC и DCS (DistributionControlSystem). Контроллеры DCS работают с распределенными устройствами на уровне датчиков и исполнительных устройств, имеющих свой встроенный "интеллект". Контроллеры с "централизованным интеллектом" (PLC) содержат процессор, обрабатывающий данные от датчиков и выдающий сигналы управления для управления исполнительными устройствами. В табл. 1 приведены средства программирования контроллеров PLC.

В последнее время в производстве в качестве контроллеров начали появляться миниатюрные PC-совместимые компьютеры. Их основное преимущество связано с открытостью. Кроме того, они очень похожи на ПК верхнего уровня (обычные ПК и серверы), что не требует дополнительных затрат на подготовку персонала. Они обладают более высокой надежностью, как физической, так и программной.

Таблица 1.Средства программирования PLC

Продукт	Производитель	Краткая характеристика
ISaGRAF	AlterSys	Поддерживает 5 языков программирования PLC спецификации IEC 1131-3. Работает под управлением DOS, OS9, VxWorks, Windows 9х, NT, QNX4 и Windows СЕ. Имеется русскоязычная версия
Step 5	Siemens	Поддерживает 3 языка программирования: LD, STL и CSF (ControlSystemFlowchart). Используется для программирования контроллеров Siemens серии SIMATICS5
Step 7	Siemens	Используется для программирования контроллеров Siemens серий SIMATICS7
ProTool/Pro	Siemens	Используется для программирования панелей оператора
RTTarget-32	On Time	Кросс-средство для переноса 32-разрядных приложений во встраиваемые системы. Поддерживает языки программирования Borland C/C++, Microsoft C/C++, Watcom C/C+ +

3. Промышленные сети

Как было отмечено выше, типовые архитектуры АСУТП, как правило, включают в себя три уровня:

- датчики и исполнительные механизмы;

- контроллеры;