Архитектура системы и реализация ее компонентов

АСУ ТП «Экология» выполнена в виде трехуровневой распределенной модульной системы с жестким распределением выполняемых функций по уровням:

уровень отображения информации, контроля и архивирования;

уровень управления;

уровень устройств связи с объектом (УСО). Структурная схема системы приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 — Структурная схема АСУ ТП.

Уровень отображения информации, контроля и архивирования включает в себя пульт оператора и автоматизированное рабочее место «Лаборатория». Пульт оператора (ПО) обеспечивает выполнение следующих функций:

отображение и контроль текущего состояния технологического процесса;

задание параметров управления технологическим процессом и передача их на уровень управления;

предупредительная и аварийная сигнализация;

прием и отображение результатов экспресс анализа от АРМ «Лаборатория»;

регистрация и формирование отчетных документов;

архивирование и просмотр архивных трендов.

Автоматизированное рабочее место (АРМ) «Лаборатория» обеспечивает ввод и передачу на пульт оператора результатов экспресс анализа промышленных стоков.

Уровень управления выполняет функции сбора и обработки данных с уровня УСО и управления технологическим процессом. Реализация функций управления осуществляется автономно, то есть без участия уровня отображения информации.

Уровень устройств связи с объектом (уровень УСО) предназначается для сопряжения уровня управления с датчиками и исполнительными устройствами объектов. Каждый из уровней соединен с другим уровнем информационными связями согласно иерархической структуре. Это означает, что верхний уровень может получить информацию от нижнего уровня только через средний и на оборот. Таким образом достигается функциональная законченность уровней автоматизации, возможность их автономного функционирования снизу вверх. Пульт оператора и АРМ «Лаборатория» предусматривают возможность связи с другими АСУ и более высокими уровнями иерархии общезаводской АСУП при дальнейшем развитии.

Пульт оператора, АРМ «Лаборатория» и локальный контроллер связаны посредством одноранговой локальной вычислительной сети Ethernet. Связь «уровень управления — уровень УСО» осуществляется посредством интерфейса RS 485. В качестве сетевой операционной системы выбрана Personal NetWare, так как в этом случае проще осуществить переход на более крупную сеть с выделенным сервером на основе сетевой операционной системы Novell NetWare v3.12 или выше.

В составе автоматизированного рабочего места «Лаборатория» используется программное обеспечение, разработанное в системе программирования Borland Pascal (Turbo Pascal) v7.0 с применением объектно-ориентированной библиотеки создания пользовательских интерфейсов Turbo Vision v2.0.

Программные средства, обеспечивающие реализацию пульта оператора, должны отвечать более жестким требованиям, так как пульт оператора участвует в управлении технологическим процессом, реализуя верхний уровень в иерархии управления. Пакет Trace Modev 4.2x отвечает этим требованиям и может использоваться в качестве универсального программного обеспечения для реализации верхних уровней современных информационно управляющих систем.

АРМ «Лаборатория» и пульт оператора функционируют на базе IBM PC совместимых компьютеров под управлением операционной системы MS DOSv6.22 и сетевой операционной системы Personal NetWare.

Для реализации уровня управления необходимо использовать надежный промышленный контроллер, способный работать в сложных условиях окружающей среды. Все функции автоматического управления сосредоточены на этом уровне, поэтому надежность данного уровня представляется достаточно важной.

Так как архитектура PC является стандартом в промышленности, для более эффективной реализации многоуровневой системы, представляющей собой взаимосвязь различных компонентов, необходимо применять, по возможности, IBM PC совместимое оборудование как наиболее распространенное в настоящее время. Использование IBM PC совместимой платформы предоставляет возможности по применению огромного разнообразия существующего в настоящее время аппаратного обеспечения, а также широкого спектра готового программного обеспечения и средств его разработки. Перечисленным требованиям отвечает серия промышленных контроллеров MicroPC фирмы Octagon Systems. Структурная схема локального контроллера показана на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 — Структурная схема локального контроллера.

Внешний вид локального контроллера представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 — Внешний вид локального контроллера.

Контроллер MicroPC имеет встроенную операционную систему DOS 6.22, а в качестве системы реального времени управления технологическим процессом используется монитор реального времени — Микро МРВ, входящий в состав пакета Trace Mode.

В качестве модулей устройств связи с объектом в системе используются модули серии ADAM 4000 фирмы Advantech.

Данные модули предоставляют средства для аналогового и дискретного ввода вывода с гальванической развязкой. Использование интерфейса RS 485 позволяет минимизировать количество физических линий связи при построении системы.

Для поддержки уровня УСО со стороны уровня управления применяется драйвер, обеспечивающий взаимодействие Микро МРВ с модулями ADAM. Исходя из набора входных и выходных сигналов объекта автоматизации, используются три типа модулей УСО:

ADAM 4052 — 8 канальный дискретный ввод (7 шт.);

ADAM 4017 — 8 канальный аналоговый ввод (7 шт.);

ADAM 4050 — 7 канальный дискретный ввод и 8 канальный дискретный вывод (9 шт.).