Методика разработки программно-технических комплексов СМ ЭВМ для АСУТП

• Автор: Глухов, Антон Викторович
• Шифр специальности: 05.13.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 181 с. : ил.

Глава 1. Программно-технические комплексы для АСУТП.
Состояние проблемы и постановка задачи
1.1 Анализ развития и современное состояние ПТК
СМ ЭВМ для АСУТП
1.2 Современные методики и технологии разработки ПТК
1.3 Постановка задачи работы
Глава 2. Проектирование структур ПТК с использованием математического аппарата нечетких множеств
2.1 Общее описание нечетких множеств. Метод описания, оценки и выбора
структур ПТК на основе СКВ-метода и нечетких множеств
2.2 Система проектирования структур на базе нечетких
множеств в EXCEL
2.3 Экспертное оценивание функций принадлежности для компоновки
программно-технических комплексов СМ ЭВМ
2.4 Оптимизация. Результаты расчетов
2.5 Основные выводы по главе
Глава 3. Практическое применение программно-технических комплексов СМ ЭВМ в АСУТП
3.1 Программно-технические комплексы СМ1820М
3.2 Использование и развитие SCADA-технологий
в АСУТП на базе СМ1820М
3.3 Применение ПТК СМ1820М в системе контроля и управления
Тяньваньской АЭС
3.4 Автоматизированная система контроля и управления процессом
получения водорода на базе ПТК СМ1820М
3.5 Основные выводы по главе
Основные результаты работы
Литература
Приложения

Актуальность темы. Автоматизация промышленного производства -одна из важнейших задач настоящего времени. Технической базой для построения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) в России в течение многих лет являются программнотехнические комплексы (ПТК) СМ ЭВМ, разрабатываемые в Институте электронных управляющих машин (ИНЭУМ).
СМ ЭВМ - это комплекс технических средств, включающий в себя ряд процессоров различной производительности, устройства оперативной и внешней памяти, набор устройств связи с объектом (УСО), устройств отображения информации, операционных систем, прикладных программных пакетов и т.п., обеспечивающий возможность создания многоуровневых АСУТП в различных отраслях промышленности. ПТК СМ ЭВМ применяются на предприятиях энергетики, металлургии, транспорта, химии, машиностроения.
В то же время создание ПТК для решения конкретной задачи автоматизации является сложным и неоднозначным процессом, имеющим множество альтернатив.
Множество требований, предъявляемых к проектируемому ПТК, требует научно-обоснованной методики оценки и выбора характеристик технических и программных компонентов комплекса: интерфейса, конструкции, номенклатуры модулей и устройств, их характеристик, состава системного программного обеспечения, тестов, требований к программному обеспечению человеко-машинного интерфейса.
Специфика состоит в том, что разработчик во многих случаях должен учитывать нечеткую, качественную исходную информацию, исходящую от эксперта. Эта ситуация создает трудности при поиске эффективных технических решений, приводит к дополнительным временным и финансовым затратам.

В этой связи разработка методики, позволяющей формализовать проектирование ПТК СМ ЭВМ при использовании неполной и экспертной информации является важной и актуальной задачей.
Научная новизна диссертационной работы заключается в решении ряда новых вопросов, связанных с проектированием ПТК для АСУТП:
- Разработана методика проектирования ПТК СМ ЭВМ с использованием математического аппарата нечетких множеств.
- Предложены функции принадлежности, формализующие экспертные оценки при выборе состава ПТК.
- Усовершенствованы инструментальные средства разработки ПТК: предложен и разработан специальный механизм обмена данными между БСАПА-системой и промышленными контроллерами.
Практическая реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы получены в Институте электронных управляющих машин в рамках Федеральной целевой программы «Национальная технологическая база» по теме «Разработка семейства многофункциональных промышленных контроллеров и УВК промышленного исполнения».
Разработанные автором методики и технические решения применены в следующих проектах:
• В автоматизированной системе контроля и управления Тянь-ваньской АЭС (КНР) не имеющей аналогов на российских атомных станциях.
• В автоматизированной системе контроля и управления процессом получения водорода для Объединенного института высоких температур РАН.
Практическая реализация результатов работы подтверждается прилагаемыми к диссертации документами.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

Трансляция сигналов контроллера на несколько рабочих станций верхнего уровня. Минимизация трафика обмена данными с системами нижнего уровня. Обеспечение передачи большого количества именованных сигналов.
Варианты обмена данными с контроллером.
4.1 Использование интерфейсной библиотеки SCADA-системы + службы обмена данными (API + DRS). При данной компоновке на сервере работает служба DRS, которая взаимодействует с системами нижнего уровня по определенным протоколам и обеспечивает обмен данными со SCADA-системой. Преимуществами является возможность частичной разгрузки логического модуля SCADA-системы за счет реализации простейших логических функций внутри службы. Возможность online переконфигурации системы связи без остановки SCADA-системы. Универсальный подход при компоновке систем, в которых в качестве нижнего уровня используются контроллеры СМ1820 или ОМ-690. Простота в наращивании библиотеки систем нижнего уровня. Простота перехода на другую SCADA-систему, путем замена интерфейсной библиотеки. Возможность трансляции сигналов в несколько систем верхнего уровня без перегрузки каналов связи с контроллерами.
Недостатки - значительные задержки в цепях управления, обусловленные временным циклом опроса выводных цепей SCADA-системы службой DRS (200 - 500 мс). Дополнительные задержки в цепях трансляции сигналов контроля с нижнего уровня в SCADA-систему за счет отработки логических функций.