Вопрос 5. Функциональная структура многоуровневой системы управления производством. Понятие cim пирамиды. Функц.Сх соврем су тп.
АСУ ТП предст. иерархически организованную 2х или 3-хуровневую систему, выполняющую функции: - сбора информации о состоянии (ТОУ);
поддержание технологических параметров на заданных значениях (уставках); контроль за технологическими параметрами, для которых не выполняется функция регулирования; сигнализация о параметрах, значения которых вышли за пределы, рассматриваемые как предельно допустимые; блокировка управлений, являющихся результатом ошибочных действий технологического персонала; противоаварийная защита (ПАЗ) процесса и производства при возникновении аварийных ситуаций. Эти ф-ции («control») выполняются подсистемами нижнего уровня.
Подсистемами второго и, возможно, третьего уровней выполняются такие функции как: архивирование событий; вычисление по моделям (косвенное измерение) не измеряемых технологических параметров, показателей качества продуктов производства, отдельных технико-экономических показателей; проверка или сведение материальных и энергетических балансов для аппаратов, установок, цехов и т.д.; выработка управлений для предотвращения развития аварийных событий, в частности, подключение резервного оборудования, диагностика наличия и причины неисправности, формирование уставок для подсистем нижнего уровня и т. д.
Решение задач автоматизации производства с применением современных вычислительных технологий происходит в многоуровневой системе управления (компьютерные системы автоматизации производства). Такие системы имеют следующую функциональную структуру
I/O (Input/Output), уровень ввода – вывода (сбор технологической информации посредством датчиков и управление исполнительными механизмами, сенсоры и актуаторы);
Control (Control Level), системы автоматического контроля и регулирования (автоматические регуляторы, микропроцессорные контроллеры и преобразователи);
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – система сбора данных и оперативного диспетчерского управления с помощью специального программного обеспечения (PMOT - Рабочее Место Оператора-Технолога);
MES (Manufacture Execution System) система исполнения производства; основная задача обработка и фильтрация информации о технологическом процессе с целью его дальнейшего использования средним и верхним эшелоном управления предприятием в реальном масштабе времени;
MRP (Manufacture Resource Planning) система автоматизации бухгалтерского учета, планирования, управления финансами и материально-техническим снабжением, организация документооборота.
Все пять уровней системы управления реализует ИАСУП (Интегрированная Автоматизированная Система Управления Предприятием).
Компьютерные средства, образующие СУП, формируют сложную по архитектуре сеть, характ. ос-ть которой – вертикальная иерархия. На каждом уровне реализуется логически обоснованный набор функций, таким образом, создается CIM (Computer Integrated Manufacture) пирамида.
В CIM пирамиде выделяют пять уровней (этажей)
1- уровень датчиков и исполнительных механизмов; 2- уровень процесса; 3- системный уровень; 4- уровень управления; 5- прикладной уровень.
При решении задач реализации (построения) АСУТП обычно используются специализированные программные пакеты, которые условно можно разбить на два подмножества:
1). CASE–средства (Computer Aided Software Engineering). предназначенные для программирования задач, реализуемых подсистемами нижнего уровня АСУТП на промышленных микроконтроллерах;
2). SCADA–системы, которые предназначены для автоматизированного конфигурирования АСУТП, обеспечения высокого уровня сервиса при предоставлении информации.
SCADA–пакеты предназначены для визуализации ТП и удобного представления информации, получили название MMI – систем (Man Machine Interface).
На рис. 5.3 приведена функциональная схема управления, в которой SCADA–система представлена как ядро АСУТП, а всё остальное условно отнесено к АСУП.
Рис. 5.3 Функциональная схема управления технологическим процессом
1-БД реального времени
2-средства представления инф-ции
3-архив
4-технологический регламент-данные о зависимости величины эксплуатац. затрат от технологич. режима
5-модели ситуационных отношений и прогнозирования
6-база инструкций и прецедентов. Прецедент-спецификация последовательности действий, кот. может осуществить система (класс) при взаимодействии с внешним миром. Понятие заключается в документировании функц. требований программн. средством и образующих сценарий.
7-формирование правил вывода
8-структура объекта
9-конструирование математич. моделей
В зависимости от распределения информационных и управляющих функций между человеком и УВК, между УВК и средствами контроля и регулирования возможны различные принципы построения АСУ ТП. Наибольшее распространение в промышленной практике получили следующие структуры: централизованные АСУ ТП и децентрализованные распределенные АСУ ТП.