Реферат
|
Скачать 0.86 Mb.
|
|
Мангистауский энергетический колледж Сравнение SCADA-систем для разработки АСУТП Выполнил: Куанов Михаил Павлович студент группы АиУ-42 Руководитель проекта: преподаватель спец.дисциплин Сарсен Раушан Нахувкызы г. Актау 2013 г Содержание Реферат ……………………………………………………………………2 Введение…………………………………………………………………...5 1.SCADA-системы: общие понятия и структура………………………7
Заключение………………………………………………………………..62 Список использованной литературы…………………………………….63 РЕФЕРАТ Научный проект проект состоит из 25 рисунков, 1таблицы, 2 диаграммы. Объем проекта 63 страниц. Цель работы: Продемонстрировать затраты интегратора на ПО для реализации проекта АСУ ТП от начала разработки до сдачи в эксплуатацию. Что необходимо сделать для достижения цели:
Обоснование проблемы выбора SCADA-системы для разработки АСУ ТП
Введение Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA Supervisory Control And Data Acquisition) является основным и в настоящее время остается наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) в жизненно важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. Именно на принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности и энергетике, на транспорте, в космической и военной областях, в различных государственных структурах. За последние 10 15 лет за рубежом резко возрос интерес к проблемам построения высокоэффективных и высоконадежных систем диспетчерского управления и сбора данных. С одной стороны, это связано со значительным прогрессом в области вычислительной техники, программного обеспечения и телекоммуникаций, что увеличивает возможности и расширяет сферу применения автоматизированных систем. С другой стороны, развитие информационных технологий, повышение степени автоматизации и перераспределение функций между человеком и аппаратурой обострило проблему взаимодействия человека-оператора с системой управления. Расследование и анализ большинства аварий и происшествий в авиации, наземном и водном транспорте, промышленности и энергетике, часть из которых привела к катастрофическим последствиям, показали, что, если в 60-х годах ошибка человека являлась первоначальной причиной лишь 20% инцидентов (80%, соответственно, за технологическими неисправностями и отказами), то в 90-х годах доля человеческого фактора возросла до 80%, причем, в связи с постоянным совершенствованием технологий и повышением надежности электронного оборудования и машин, доля эта может еще возрасти [1], [2], [3], (рис.1).  Рис.1. Тенденции причин аварий в сложных автоматизированных системах Основной причиной таких тенденций является старый традиционный подход к построению сложных автоматизированных систем управления, который применяется часто и в настоящее время: ориентация в первую очередь на применение новейших технических (технологических) достижений, стремление повысить степень автоматизации и функциональные возможности системы и, в то же время, недооценка необходимости построения эффективного человеко-машинного интерфейса (HMI Human-Machine Interface), т.е. интерфейса, ориентированного на пользователя (оператора). Не случайно именно на последние 15 лет, т.е. период появления мощных, компактных и недорогих вычислительных средств, пришелся пик исследований в США по проблемам человеческого фактора в системах управления, в том числе по оптимизации архитектуры и HMI-интерфейса систем диспетчерского управления и сбора данных. Изучение материалов по проблемам построения эффективных и надежных систем диспетчерского управления показало необходимость применения нового подхода при разработке таких систем: human-centered design (или top-down, сверху-вниз), т.е. ориентация в первую очередь на человека-оператора (диспетчера) и его задачи, вместо традиционного и повсеместно применявшегося hardware-centered (или bottom-up, снизу-вверх), в котором при построении системы основное внимание уделялось выбору и разработке технических средств (оборудования и программного обеспечения). Применение нового подхода в реальных космических и авиационных разработках и сравнительные испытания систем в Национальном управлении по аэронавтике и исследованию космического пространства (NASA), США, подтвердили его эффективность, позволив увеличить производительность операторов, на порядок уменьшить процедурные ошибки и свести к нулю критические (некорректируемые) ошибки операторов [4],[5]. 1.SCADA-системы: общие понятия и структура 1.1. Определение и общая структура SCADA SCADA процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами. Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех необходимых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие реального времени отличается для различных SCADA-систем. Прообразом современных систем SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации. Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (см. рис. 2): Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр его воплощений широк от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется конкретным применением. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.  Рис. 2. Основные структурные компоненты SCADA-системы Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени; одна из основных функций обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой (HMI, MMI). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем (мэйнфреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, и при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы. Communication System (CS) коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU (или удаленный объект в зависимости от конкретного исполнения системы).
Существует два типа управления удаленными объектами в SCADA: автоматическое и инициируемое оператором системы. Шеридан (Sheridan) [10],[19], (рис.3) выделил четыре основных функциональных компонента систем диспетчерского управления и сбора данных человек-оператор, компьютер взаимодействия с человеком, компьютер взаимодействия с задачей (объектом), задача (объект управления), а также определил пять функций человека-оператора в системе диспетчерского управления и охарактеризовал их как набор вложенных циклов, в которых оператор  Рис. 3. Основные структурные компоненты SCADA-систем планирует, какие следующие действия необходимо выполнить; обучает (программирует) компьютерную систему на последующие действия; отслеживает результаты (полу)автоматической работы системы; вмешивается в процесс в случае критических событий, когда автоматика не может справиться, либо при необходимости подстройки (регулировки) параметров процесса; обучается в процессе работы (получает опыт). Данное представление SCADA явилось основой для разработки современных методологий построения эффективных диспетчерских систем (см. раздел 4). Особенности SCADA как процесса управления Особенности процесса управления в современных диспетчерских системах: процесс SCADA применяется системах, в которых обязательно наличие человека (оператора, диспетчера); процесс SCADA был разработан для систем, в которых любое неправильное воздействие может привести к отказу (потере) объекта управления или даже катастрофическим последствиям; оператор несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимальной производительности; активное участие оператора в процессе управления происходит нечасто и в непредсказуемые моменты времени, обычно в случае наступления критических событий (отказы, нештатные ситуации и пр.); действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами). Основные требования к диспетчерским системам управления К SCADA-системам предъявляются следующие основные требования: надежность системы (технологическая и функциональная); безопасность управления; точность обработки и представления данных; простота расширения системы. Требования безопасности и надежности управления в SCADA включают следующие: никакой единичный отказ оборудования не должен вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления; никакая единичная ошибка оператора не должна вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления; все операции по управлению должны быть интуитивно-понятными и удобными для оператора (диспетчера). Области применения SCADA-систем Основными областями применения систем диспетчерского управления (по данным зарубежных источников), являются: управление передачей и распределением электроэнергии; промышленное производство; производство электроэнергии; водозабор, водоочистка и водораспределение; добыча, транспортировка и распределение нефти и газа; управление космическими объектами; управление на транспорте (все виды транспорта: авиа, метро, железнодорожный, автомобильный, водный); телекоммуникации; военная область. В настоящее время в развитых зарубежных странах наблюдается настоящий подъем по внедрению новых и модернизации существующих автоматизированных систем управления в различных отраслях экономики; в подавляющем большинстве случаев эти системы строятся по принципу диспетчерского управления и сбора данных. Характерно, что в индустриальной сфере (в обрабатывающей и добывающей промышленности, энергетике и др.) наиболее часто упоминаются именно модернизация существующих производств SCADA-системами нового поколения. Эффект от внедрения новой системы управления исчисляется, в зависимости от типа предприятия, от сотен тысяч до миллионов долларов в год; например, для одной средней тепловой станции он составляет, по подсчетам специалистов, от 200000 до 400000 долларов. Большое внимание уделяется модернизации производств, представляющих собой экологическую опасность для окружающей среды (химические и ядерные предприятия), а также играющих ключевую роль в жизнеобеспечении населенных пунктов (водопровод, канализация и пр.). С начала 90-х годов в США начались интенсивные исследования и разработки в области создания автоматизированных систем управления наземным (автомобильным) транспортом ATMS (Advanced Traffic Management System).
В силу тех требований, которые предъявляются к системам SCADA, спектр их функциональных возможностей определен и реализован практически во всех пакетах. Перечислим основные возможности и средства, присущие всем системам и различающиеся только техническими особенностями реализации: автоматизированная разработка, дающая возможность создания программного обеспечения (ПО) системы автоматизации без реального программирования; средства сбора первичной информации от устройств нижнего уровня; средства управления и регистрации сигналов об аварийных ситуациях; средства хранения информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных); средства обработки первичной информации; средства визуализации представления информации в виде графиков, гистограмм и т.п.; возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как единое целое ( recipe , или установки ). Основу большинства SCADA-пакетов составляют несколько программных компонентов (база данных реального времени, ввода-вывода, предыстории, аварийных ситуаций) и администраторов (доступа, управления, сообщений). Следует отметить, что технология проектирования систем автоматизации на основе различных SCADA-систем во многом схожа и 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 параметров прикладной системы в соответствие с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры ПЛ=+=) с внешним миром (датчики температуры, давления и др.). Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции (в некоторых системах, например IGSS, режим отладки практически отсутствует) и в реальном режиме. Перечисленные выше возможности систем SCADA в значительной мере определяют стоимость и сроки создания ПО, а также сроки ее окупаемости. |
Похожие:
 |
Задания-вопросы для заочного отделения по дисциплине «Технология конструкционных материалов» Подготовить в виде трех рефератов: реферат 1: из пяти вопросов, реферат 2: из пяти вопросов, реферат 3: из 6 вопросов. Рефераты и... |
|
Реферат по дисциплине "Правоохранительные органы" Реферат по дисциплине "Правоохранительные органы" выполнила студентка 5го курса заочного факультета по специальности "Юриспруденция"... |
|
Содержание реферат |
|
Реферат Дисципліна: англійська мова |
|
Реферат по пу ЭВМ. Тема: Принтеры |
 |
Реферат, краткий обзор, резюме; мн ч. тезисы |
|
Реферат по информатике на тему «Всё об internet» |
|
Реферат на тему Передача данных с помощью шины I2С |
|
Реферат по дисциплине: «Технология. Сельскохозяйственный труд (агротехнические технологии)» |
|
Реферат Приложение а (рекомендуемое) Форма задания на выпускную квалификационную работу |
|
Реферат Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования |
|
Реферат Отчет 2 Директор Департамента государственного регулирования в экономике Минэкономразвития России |
|
Реферат Обсессивно-компульсивное Государственное образовательное учреждение среднего профессионального образования |
|
Реферат по информатике программа для домашней видеостудии «Ulead Video Studio 8» Зарождение кино |
|
Реферат Тема: «Безопасность» Московский государственный институт радиотехники электроники и автоматики (технический университет) |
|
Реферат удк 625. 23. 004. 67 Курсовая работа содержит 45 страниц, 4 рисунка, 6 таблиц, 2 приложения, 5 источников |