Котлоагрегаты

Другие объекты

Разное

Вопросы по АТП (автоматизации технологических процессов)

Designed by:
Joomla Templates

Данные в АСУ и технологии их обработки. Виды и представление данных.

 

Систематизация данных

В системах автоматизации технологических процессов и производств все данные по их использованию в решаемых задачах можно разделить на три категории:

  • входные;
  • выходные;
  • справочные.

Входные и выходные данные изменяются с периодичностью решения задач управления. Справочные данные обычно остаются неизменными во времени. Изменяемые во времени данные могут быть представлены как своими текущими (мгновенными) значениями, так и прошедшими (историческими) значениями. Текущие значения могут использоваться как без фиксирования для многократного использования, так и с фиксированием для использования в ряде задач управления. Исторические значения, это фиксированные текущие значения с меткой времени их фиксации. Используемые данные могут быть систематизированы по формату их обработки средствами ВТ. При этом они могут представляться целым числом в одно или два машинных слова или числом с плавающей точкой, требующим относительно больших машинных ресурсов. Машинное представление данных определяет их пользовательским типом. Используется, прежде всего, числовой, текстовый и денежный тип данных, а также тип даты и времени. Данные, требующие для своего представления значительных объемов памяти, имеют тип мемо.

Представление данных

Обрабатываемые в АСУ данные представлены набором переменных (описаний), который образует словарь переменных системы. В АС управления ТП словарь переменных содержит прежде всего описания для контролируемых параметров и управляющих воздействий. При описании переменных используется набор атрибутов. Состав атрибутов определяется назначением переменной. Каждой переменной назначается имя и тип. В процессе обработки переменных, и, прежде всего переменных ввода/вывода (В/В), их значения изменяются от исходных (входных), до конечных (выходных). При этом может иметь место и ряд промежуточных значений одной переменной. В АСУ обработка данных выполняется с заданной периодичностью – в реальном времени. При этом состав переменных и их значения, изменяемые в цикле расчета образуют базу данных реального времени (БДРВ) или базу данных процесса. Описание переменных АС и алгоритмы их обработки составляют основу любой системы автоматизации технологического процесса и производства.

Интерфейсы последовательной связи

Интерфейсы последовательной связи широко используются как для организации обмена данными на уровне контроллеров (горизонтальный обмен), так и между рабочими станциями и контроллерами (вертикальный обмен). При этом организуется как множественный обмен, так и обмен между двумя узлами («точка» - «точка»). Интерфейсы последовательной связи основаны на использовании универсального асинхронного приемопередатчика УАПП, называемого последовательным портом (СОМ). При этом обеспечивается дуплексная (одновременный прием и передача) передача данными со скоростью до одного мегабита в секунду. Микропроцессорные средства могут обслуживать до 32-х СОМ портов. При этом типовым является наличие двух встроенных СОМ портов. Расширение числа портов осуществляется использованием соответствующих аппаратных средств (плат), называемых мультиплексорами СОМ портов (Digiboard). Интерфейс RS-232 обеспечивает обмен данными между двумя СОМ портами, реализуя тем самым связь «точка» - «точка». Интерфейс обеспечивает множественный обмен не более чем с 32-мя портами последовательной связи. На интерфейсе RS-232 организуют радиальный обмен по 32-м каналам со скоростью до 115 Кбит в каждом канале. На интерфейсе RS-485 реализуют обмен по одному каналу последовательной связи. При этом скорость обмена уменьшается пропорционально числу используемых портов. Применяя преобразователи интерфейсов (шлюзы) можно организовывать систему радиально-последовательного обмена данных. При этом число портов не должно превышать 256. Использование интерфейсов последовательной связи для реализации множественного обмена обуславливает необходимость управления обменом (переключения режимов работы портов), так как в текущий момент времени в системе обмена должен быть только один передатчик. Логическая (число заданных узлов) и физическая (число подключенных узлов) конфигурация должны совпадать. Это требует проведение перенастройки системы в соответствующих условиях. В противном случае вновь подключенные узлы не будут опрашиваться, а при отключении узлов будет затрачиваться время на попытки связи с ними. Сети на стандарте Ethernet

Полевые шины

Применение сетевых технологий для обмена данными между техническими средствами АСУ позволяет увеличить скорость доступа, сделать независимой логическую конфигурацию сети от ее физической реализации, значительно сократить количество используемых проводов. Сети передачи данных в АСУ должны обеспечивать детерминированность передачи данных – гарантированность получения данных за заданный период времени. Исторически сложилось, что сетевые технологии для задач АСУ ТП создавались крупными создателями систем управления «под себя». Распространение таких сетей определяется прежде всего доступностью соответствующих сетевых компонентов. В настоящее время имеется восемь открытых промышленных сетей (ПС) и еще множество закрытых (фирменных). Все ПС объединяются понятием «полевая шина» (Fieldbus). Самой распространенной в мире, и прежде всего в Европе, признается ПС Profibus (Германия 1989 г.) Скорость передачи данных от 9600 бит/с до 12 Мбит/с. Значительное распространение имеют сети на основе CAN (Controller Area Network) технологи (Bosch, 1980 г.). Это ПС DeviseNet, CANopen, SDS и другие. CAN сети считаются самыми надежными. Длина до 500 м, скорость – до 1000 Кбит/с. Самой простой признается ПС AS-I (Actuation Sensor Interface) от AS-I Consortium (1993 г.). Данной ПС реализуется до 32-х узлов: 1 главный, 31(62) подчиненный. Длина сегмента – 100 м, скорость 167 Кбит/с. ПС на основе стандарт Foundation Fieldbus H1 и HSE (ISA 1998 г.) являются конкурентами ПС на технологии Profibus. Длина соединения до 1900 м, число узлов на сегмент – 240, число сегментов – до 65000. Скорость обмена для H1 –31 Кбит/с, для  HSE – 100 Мбит/с. Каждая ПС имеет соответствующее аппаратное (адаптеры) и программное обеспечение, а также систему кабелей, разъемных соединителей, соответствующих условий монтажа и эксплуатации.

Сети на стандарте Ethernet

Сети Ethernet стандарта IEEE 802.3 (1976 г.) являются самыми массовыми сетями цифровых систем. Стандартом предусматривается два вида доступа: CSMA и CSMA/CD. Сети на  CSMA/CD - шина произвольного доступа с автоматическим определением коллизий, как более надежные в передачи данных получили названия, применяются в качестве промышленных сетей и часто называются Industrial Ethernet. Массовое распространение Ethernet сетей ввиду возможности передачи больших объемов данных с высокой скоростью, обусловило производство значительного количества дешевых комплектующих и множество технических решений развития: концентраторы, коммутаторы, маршрутизаторы. Число узлов – до 1024, длина сегмента – от 100 м до 50 км, скорость передачи данных – от 10 до 1000 Мбит/с. С их модификацией: использование надежных контактных соединителей, подачи по сетевому кабелю питающего напряжения 24 В, повышения помехозащищенности, решения задач прикладного уровня, гарантирующих «разборку» пакетов данных между программами потребителями, данный стандарт может стать доминирующим в системах управления технологическим оборудованием промышленного производства.

Удаленный доступ

Интерфейс последовательной связи RS-232 позволяет организовать обмен данными на расстоянии до 30 м. Обмена данными по RS-232 с территориально удаленными узлами АСУ основано на применении модемов и интерфейса «токовая петля». Модем (модулятор-демодулятор), это устройство связи с преобразованием сигнала. На модемах образуют каналы связи типа «точка-точка». Модем имеет два интерфейса связи: интерфейс для связи с источником/приемником данных (RS-232), и интерфейс для связи между модемами. По способу межмодемной связи различают:

Технология ОРС – это решение задач обмена данными в АСУ на прикладном уровне.

COM оперирует объектами и регламентирует их поведение. Представителем объекта СОМ является ActiveX-компонент.

Объекты COM передают свою функциональность через интерфейсы. Интерфейс в COM объединяет группу взаимосвязанных функций.

Объект COM — сторона пассивная. Он лишь передает через интерфейсы свои функции. В этом смысле употребляется термин COM-сервер. Запрашивающая программа, соответственно, называется COM-клиент. Но это не исключает того, что обе программы одновременно могут быть и COM-серверами, и COM-клиентами.

Объект COM создается на время использования. После создания он предоставляет свою функциональность вызвавшему процессу, а после использования — уничтожается.

COM-объекты могут (а ActiveX просто обязаны) саморегистрироваться. Регистрация делает доступной информацию о расположении объектов всем приложениям.

Для интеграции приложений в сетях используется DCOM — системный сервис, делающий COM прозрачным в локальных сетях. При этом DCOM должен присутствовать в операционной системе.