3.4. Информационное обеспечение асу
В энергетике технологический процесс протекает очень быстро и информация быстро стареет. В АСУ ТП имеются соответствующие возможности по быстрому сбору информации. Существуют системы, позволяющие в течение нескольких секунд собирать до 5000 данных, поступающих с датчиков, и за 1-2 сек подавать импульс на регулирующие органы. Обработка информации осуществляется специальным программным комплексом.
Для информационного обеспечение важными являются следующие вопросы:
источники информации,
технические средства сбора, обработки и хранения информации,
математическое обеспечения сбора, обработки и хранения информации,
информационные модели, алгоритмы и программы решения различных задач (рисунок 3.4). Информационное обеспечение требует разработки комплекса информационных моделей для всех задач, решаемых в АСУ.
Рисунок 3.4 - Схема информационной модели задачи
Сбор и ввод информации от измерительных датчиков.
Информация, поступающая из документов, вводится стандартными способами, которые не имеет смысла рассматривать. Информация, поступающая с датчиков, отражает текущее состояние объекта управления и к ней предъявляются особые требования по надежности и своевременности. Это требует специальных решений по ее сбору и обработке.
Датчики, можно разделить на датчики непрерывных и дискретных сигналов. Датчики непрерывных сигналов выполнены на базе аналоговых элементов и могут измерять постоянный ток, напряжение постоянного и переменного тока, ЭДС и др. параметры. Они используются для непрерывных измерений режимных параметров. Аналоговые датчики могут быть число – импульсными, например счетчики электроэнергии. Датчики дискретных сигналов отражают позиционное состояние аппаратов – «включен – отключен». На крупной станции число аналоговых измерений составляет 1000 параметров и больше, а число дискретных несколько сотен.
Система обегающего контроля (рисунок 3.5). Для получения информации с датчиков используется обегающий контроль. Все датчики разбиты на однородные группы и подключены к быстродействующему коммутатору. Имеется УСО – утройство связи с объектом, с помощью которого информация от датчиков поступает в ЭВМ. Автоматически по команде, поступающей от «таймера», датчики опрашиваются. Чтобы информация не потеряла своей ценности и не устарела, опрос должен быть быстрым. Обычно требуется опросить все датчики за несколько секунд. Во время опроса ЭВМ не может выполнять другие задания, поэтому для сбора и обработки информации используется специальный многомашинный комплекс ОИК.
Все измерения, поступающие с датчиков, нормируются к унифицированным сигналам и затем поступают на аналогово – цифровой преобразователь АЦП. От АЦП информация в цифровом виде поступает в ЭВМ. В ЭВМ последовательно поступают данные от первого до последнего датчика, и после этого по команде таймера начинается новый опрос. Могут поступать также инициативные сигналы по командам, поступающим от задач или подсистем АСУ, человека.
При циклическом опросе с помощью программных средств предусматривается защита от сбоев ЭВМ и от недостоверных измерений.
Рисунок 3.5 - Схема сбора информации с датчиков.
Первичная обработка информации.
Первичная обработка информации производится в ОИК программными средствами внутреннего математического обеспечения и осуществляет:
проверку достоверности,
сглаживание информации для устранения случайных «выбросов»,
сжатие информации для формирования массивов данных.
Проверка достоверности осуществляется различными способами. Например, предполагается, что в силу инерционности технологический процесс не может меняться так быстро, как производится опрос датчиков. Поэтому два соседних измерения сравниваются
Хit – Xit+1 (3.1).
Повышается достоверность также с помощью избыточности измерений, когда одна и та же величина измеряется дважды, или измерение сопоставляется с данными косвенного расчета того же параметра. Все недостоверные данные «бракуются» и данные о неисправности датчика поступают персоналу.
Сглаживание информации сопровождается ее осреднением на определенном отрезке времени ил фильтрацией. Чаще всего применяется экспоненциальное сглаживание, при котором
Xt+1 * = Xt * + ( - 1) Xt+1 (3.2)
Звездочкой отмечены сглаженные величины, - константа сглаживания, причем, чем больше величина , тем больше вес предыдущего значения. Величина подбирается эмпирически с учетом возможных случайных бросков измеряемых величин.
Сжатие информации обеспечивает рациональное использование ресурса ЭВМ. Если новая величина, полученная после сглаживания мало отличается от старой, то без пересчета предыдущее значение засылается на место новой, т.е. проверяется условие:
Xt+1 * - Xt * сж (3.3)
Величина сж - это коэффициент чувствительности, который различается для разных режимных параметров. Существует несколько способов выбора масштаба сжатия информации, так как это определяет загрузку ЭВМ по обработке информации.
Кроме рассмотренных, в систему первичной обработки информации входят и другие операции, например, линеаризация измерений, масштабирование, прогнозирование и др. Вся система обеспечивает получение надежной и достоверной информации.
Особыми являются задачи регистрации информации при авариях. Непрерывно с дискретность в несколько микросекунд регистрируются важнейшие параметры, очередность действий средств РЗ и А, действия оперативно- диспетчерского персонала. Это позволяет получить полноценную картину аварии и действий средств и систем управления и персонала.
Вторичная обработка информации. Вторичная обработка информации заключается в том, чтобы представить ее в таком виде, как это необходимо для процесса управления. Основные задачи вторичной обработки информации:
составление, проверка и обновление рабочих массивов информации;
осреднение измеряемых величин в соответствие с требованиями различных задач управления;
контроль выхода технологических параметров за допустимые пределы;
регистрация параметров.
Контроль выхода технологического параметра за допустимые пределы. В нормальных условиях на технологические параметры накладываются ограничения
Xmin X Xmax . (3.4)
Если контролируемый параметр X вышел за допустимые пределы, то на печать выдается номер датчика, время начала и конца нарушения ограничения, максимальное значение параметра.
Осреднение режимных параметров. Все измерения с датчиков помещаются в информационную базу после первичной обработки информации. Для хранения значений контролируемых параметров отводится определенный объем памяти. Периодичность измерений параметров 10 – 15 сек. Такая подробная информация требуется только для анализа аварийных режимов. В предаврийных и аварийных ситуациях сохраняется и регистрируется вся информация, которая получена при опросе датчиков. Для анализа нормальных режимов достаточно иметь информацию на интервалах 15 мин – 1 час. Поэтому с определенной периодичностью информация осредняется и располагается в массивах, которые отведены для ее хранения. Чаще всего вначале информация осредняется на интервале 30 мин, а затем на интервале 1 час. Часовые значения относятся к информации длительного хранения. Для информации длительного хранения отводятся специальные массивы, причем только часть этой информации, например за сутки, занимает оперативную память.