Автоматизация программирования логических контроллеров на основе компьютерных моделей при разработках автоматизированных систем управления технологическими процессами в промышленности

• Автор: Большаков, Олег Андреевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ!
1.1 Технологический процесс как объект управления
1.2 Формулировка критериев разработки систем управления технологическими процессами в промышленности
1.3 Состав и характер задач, решаемых при разработке систем управления технологическими процессами
1.4 Обзор процесса разработки специального программного обеспечения
1.5 Цель и задачи исследования
ГЛАВА 2. ПРОГРАММНЫЕ АСПЕКТЫ СТРУКТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
2.1 Архитектура современных АСУТП
2.2 Программируемый логический контроллер
2.3 Конечные автоматы и программирование ПЛК
2.4 Средства разработки программного обеспечения для ПЛК
2.5 Разработка БСАОА-систем
2.6 Применение моделирования в разработке СПО для АСУТП
2.7 Выводы из главы
ГЛАВА 3. ПРЕДЛАГАЕМАЯ МЕТОДИКА РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОЙ ЧАСТИ ПРОЕКТОВ АВТОМАТИЗАЦИИ ТП
3.1 Система компьютерных моделей
3.2 Формулировка предлагаемой методики
3.3 Выбор компьютерных моделей
3.3.1 Применение технологии автоматного программирования
3.3.2 Применение методологии разработки DSL
3.4 Единая информационная среда разработки СПО для СУ ТП
3.4.1 Верификация моделей
3.4.2 Генерация программного кода
3.4.3 Интеграция инструментального средства «MetaAuto» в ЕИС
3.4.4 Разработка СПО для СУ ТП в ЕИС
3.5 Архитектура построения программ для ПЛК
3.6 Выводы из главы
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ МЕТОДИКИ НА ПРИМЕРЕ ПРОЕКТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛИ
4.1 Выкладка из технического задания
4.2 Разработка прототипа СУ ТП
4.3 Моделирование программ ПЛК
4.4 Экспериментальное тестирование разработанной СУ ТП
4.5 Выводы из главы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
А AML-файл модели предметной области
Б ASLГ-шаблон для генерации исходного кода
В Сгенерированный файл с исходным кодом
Г Сгенерированная мнемосхема проекта
Д Сгенерированный исходный код автомата А
ВВЕДЕНИЕ
Разработка проектов автоматизации существующих технологических процессов (ТП) с инженерной точки зрения, как правило, состоит из:
• инновационной части (модернизация оборудования технологического процесса);
• аппаратной части (проектирование шкафов управления, аварийных систем, промышленных сетей связи; подбор датчиков, исполнительных механизмов, различных устройств сбора данных процесса, программируемого логического контроллера (ПЛК) и его конфигурации);
• программной части (разработка специального программного обеспечения (СПО) для ПЛК, управляющего ТП, и 5САОА-системы в соответствии с техническим заданием (ТЗ)).
Данная диссертационная работа направлена на исследование методов синтеза специального математического обеспечения и пакетов прикладных программ, используемых для разработки программной части систем управления технологическими процессами (СУ ТП).
Технологический процесс (ТП) в соответствии с ГОСТ 3.1109-82 [1] - это часть производственного процесса, содержащая целенаправленные действия по изменению и (или) определению состояния предмета труда.
Примечания:
1. Технологический процесс может быть отнесён к изделию, его составной части или к методам обработки, формообразования и сборки.
2. К предметам труда относятся заготовки и изделия.
Программируемый логический контроллер (ПЛК) по определению Ж. Мишель в книге «Программируемые контроллеры» [2] - это электронная машина, доступная для программирования неспециалисту в области информатики и предназначенная для управления последовательными логическими процессами в условиях промышленной среды в реальном масштабе времени.

Старт Шаг

Обнуление данных

Входы
Опрос текущего состояния ВХОДОВ и сохранение значений в памяти ПЛК

Память событий Программа 1-я строка;
• Входы • Выходы • Регистр данных » 2-я строка;
п-я строка;
Выходы

- Изменение текущего состояния Шаг
ВЫХОДОВ

Рис. 2.5 Запуск и цикл работы ПЛК Модель конечного автомата используется не только для представления принципа работы ПЛК, но и для написания программ управления ТП. На рисунке
2.5 программа управления представлена в шаге 3, а в терминах теории автоматов является функцией переходов. Языки программирования для ПЛК позволяют создавать программы в виде набора взаимодействующих конечных автоматов (рисунок 2.6)
Action В .
State А
State В
Action А
switch OFF

switch ON
Щ ------------------------ l|<
Bulb ON Bulb OFF
Рис. 2.6 Взаимодействующие конечные автоматы, управляющие лампой