Дипломная работа: Автоматизированные системы управления производственно-технологическими процессами (на примере АО «Грасис»)
Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам
30
Основные подходы к проектированию:
1) Функционально-модульный или структурный подход – включает в
себя системный анализ с одной стороны и инженерный дизайн с другой.
Системный анализ создает понимание системы, ее элементов и среды,
которая описывает их функциональные, структурные и поведенческие аспекты.
Инженерный дизайн преобразует эксплуатационные потребности
пользователей в системные архитектуры, требования к производительности и
функциональности для системных элементов, а также определения внутреннего
и внешнего интерфейса;
2) Объектно-ориентированный подход – основное внимание уделяется
описанию структуры и поведению объектов управления, и созданию
небольших модулей, объединяющие как данные, так и процессы.
Основная цель объектно-ориентированного подхода - повысить качество
и производительность проектирования, сделав его более удобным для
использования.
На этапе анализа используются модели для заполнения разрыва между
проблемой и решением.
Объектно-ориентированный подход хорошо работает в ситуации, когда
системы постоянно проектируются, адаптируются и обслуживаются, он
идентифицирует объекты в проблемной области, классифицируя их с точки
зрения данных и поведения.
Сравнение функционально-модульного и объектно-ориентированного
подхода приведено в таблице 2.
Каноническое проектирование – состоит из восьми стадий и
ориентированно на каскадную модель жизненного цикла АСУ ТП. Стадии и
этапы проектирования стандартизированы в ГОСТ 34.601-90 и включают в себя
формирование требований к проектируемой системе, создании концепции и
технического задания, эскизного, технического, рабочего проектов, ввода в
действие системы и ее дальнейшее обслуживание.
31
Таблица 2
Сравнение функционально-модульного и объектно-
ориентированного подхода
Функционально-модульный подход
Объектно-ориентированный подход
Система делится на модули или функций.
Система делиться по классам
объектов управления.
Модули и функции вызываются поочередно
В системе передаются сообщения
между классами.
Повторное использование программного
обеспечения невозможно.
Возможность многократного
использования
Четкий переход от проектирования к
реализации
Не очень понятен переход от
дизайна к реализации.
Подходит для небольших систем и
проектов
Подходит для больших систем
реального времени
Трудно модернизировать и расширять
систему
Легко добавить новый функционал.
Типовое проектирование – предусматривает использование готовых
элементов и применимо, если есть возможность провести декомпозицию
проектируемой системы. Для каждой части системы выбирается готовое
типовое проектное решение. Достоинства по сравнению с каноническим
проектированием:
− модульный подход, возможна параллельные разработка проекта;
− высокая степень интеграции элементов;
− сокращение затрат на проектирование за счет готовых решений;
− легкая масштабируемость системы.
Недостатки по сравнению с каноническим проектированием:
− возможны большие затраты на сопряжение разнородных типовых
решений;
− возможны трудности при привязки типового решения к
конкретному объекту;
− требуется много времени на доработку типового решения, если его
функционала недостаточно.
Параметрическое ориентированное проектирование – основано на
выборе оптимального пакета программ для реализации АСУ ТП и состоит из
выбора критериев оценки, анализа объекта автоматизации и получения оценки
по выбранным критериям, доработки пакета программ под объект.
32
Модельно-ориентированное проектирование – заключается в адаптации
типовой системы к автоматизируемой, путем выбора и доработки типовых
модулей из репозитария.
В первой главе выпускной квалификационной работы определены
структура, назначения цели создания АСУ ТП, перечислены основные виды
систем, выделены назначение и характеристики, получены следующие
авторские выводы:
− АСУТП позволяет автоматизировать технологический процесс для
снижения стоимости и повышения качества управления;
− существует множество моделей для разработки систем управления,
каждая модель эффективна для определенных проектов, различных размеров
систем и требований;
− модель водопада и спиральная модель широко используются в
развивающихся системах, но спиральная модель имеет большую стоимость
разработки системы и возможность вносить изменения на любой стадии
разработки;
− поскольку технологический процесс разделения атмосферного
воздуха хорошо изучен и в процессе создания АСУ ТП не потребуются
постоянные изменения, выберем модель водопада, как имеющую низкую
стоимость и предполагающую развитие системы;
− технологический процесс разделения воздуха можно рассматривать
как совокупность независимых контуров регулирования, управляемых
параллельно, поэтому объектно-ориентированный подход будет наиболее
эффективным из-за возможности повторного использования моделей.
Проведенные исследования и полученные авторские выводы позволяют
перейти к рассмотрению материала второй главы, посвященной построению
АСУ ТП разделения атмосферного воздуха.
33
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ АСУ ТП
РАЗДЕЛЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА
2.1. Структура, функции и особенности проектирования АСУ ТП
разделения атмосферного воздуха
Структурная схема системы приведена на рисунке 7.
Рисунок 7. Структурная схема АСУ ТП разделения атмосферного
воздуха
Структурная схема системы включает в себя:
− станции оператора HIS0262, HIS0263;
− станция заместителя начальника цеха HIS0261;
− станция оператора, инженера HIS0264 для конфигурирования и
обслуживания системы;
− OPC-сервер OPC0258;
− принтер черно-белый (PR0272) и принтер цветной (PR0271);
− пульт аварийного останова (ПАО1);
− шкаф распределения питания ШРП-01;
− источник бесперебойного питания 15 кВА ИБП1, ИБП2;
34
− устройство аварийного включения резерва АВР1;
− Шкаф 1 ПАЗ SCS, ПАЗ реле;
− Шкаф 2 ПАЗ барьеры, Шкаф 3 ПАЗ кросс;
− Шкаф 4 СУ FCS, СУ реле;
− Шкаф 5 СУ барьеры, Шкаф 6 СУ кросс;
− шкафы связи ШСВ1, ШСВ2 с коммутаторами HUB0201-HUB0204.
Станции оператора HIS0262, HIS0263, принтеры и пульт аварийного
отключения ПАО1 располагаются в ЦПУ к. 1241, станция заместителя
начальника цеха находятся в комнате заместителя начальника цеха в к.1229 ,
остальные элементы находятся в аппаратной АСУ ТП к. 1241.
Функционально АСУ ТП цеха будет состоят из двух подсистем:
распределенной системы управления (РСУ) и ПАЗ, которая работает
независимо от РСУ и реализует функции безопасности, переводя
технологический процесс вместе с РСУ в заранее определенное безопасное
состояние. Все остальные функции выполняет РСУ.
Рассмотрим перечень выполняемых функций АСУТП:
1) Функция автоматизированного сбора и первичной обработки
технологической информации, определение значений параметров по
измеренным сигналам, должна включать в себя опрос аналоговых и дискретных
датчиков, фильтрацию сигналов от высокочастотных помех и выбросов,
масштабирование и перевод в действительные значения в соответствии с
градировочными характеристиками аналоговых измерительных элементов;
2) Функция автоматического контроля состояния технологического
процесса, должна включать в себя предупредительную сигнализацию при
выходе технологических показателей за установленные границы;
3) Функция управления технологическими режимами в реальном
масштабе времени должна обеспечиваться реализацией основных законов
регулирования (ПИД регулятор, соотношение, упреждение и т.д.). В каждом
контуре предусмотрена возможность дистанционного («ручного») управления
со станций оператора-технолога, а также безударный переход с режима ручного
Источник: https://baza.diplomsite.ru/previewfile/2529