Кафедра Автоматики и управления

Стр 1 из 51Следующая ⇒

Р.Ф.Марданов

Современная промышленная автоматика.

Распределенные системы управления

Казань 2012г

Оглавление

Часть 1. Современная промышленная автоматика. Состав и архитектура распределенных систем. 7

1. Системы промышленной автоматики. Общая характеристика. 7

1.1. Общая характеристика промышленной автоматики. 7

1.2. Основной структурно - функциональный состав ПА: 9

1.3. Обобщенные макроэлементы архитектуры АСУ ТП.. 10

1.3.1. Локальная автоматика. 10

1.3.2. Интегрирующая автоматика. 12

1.4. Обобщенная архитектура систем ПА.. 13

1.5. Классификация систем ПА.. 16

1.6. Обеспечение нормального функционирования систем ПА.. 17

1.7. Требования к архитектуре конкретной АСУ ТП.. 18

2. Состав ПА. Датчики. 20

2.1. Основные понятия и общая классификация. 20

2.2. Аналоговые датчики. Основные понятия и классификации. 20

2.2.1. Основные понятия. 20

2.2.2. Основные классификации. 21

2.2.3. Общая структурная схема датчиков. 22

2.2.4. Классификация датчиков по глубине преобразования. 23

2.2.5. Основные конструктивные особенности датчиков. 26

2.3. Термопары.. 28

2.4. Термопреобразователи сопротивления (терморезисторы) 30

2.5. Тензорезисторы.. 34

3. Состав ПА. Средства ввода - вывода. 39

3.1. Общая характеристика. 39

3.2. Ввод аналоговых сигналов. 40

3.3. Вывод аналоговых сигналов. 44

3.4. Ввод дискретных сигналов. 46

3.5. Вывод дискретных сигналов. 48

3.6. Ввод частоты, периода и счет импульсов. 49

3.7. Модули управления движением.. 51

4. Состав ПА. Средства программного управления оборудованием.. 54

4.1. Состав и общая классификация. 54

4.2. Программирование и управление СПУ.. 56

3. Состав ПА. СПУО. Контроллеры.. 58

3.1. Определение и общая классификация. 58

3.2. Принцип действия контроллера в системах автоматизации. 59

3.3. Основные характеристики. 60

3.4. Примеры контроллеров. 62

4. Состав ПА. СПУО. Компьютеры.. 65

4.1. Общие характеристики промышленных компьютеров. 65

4.2. Общие характеристики промышленных компьютеров. 66

4.3. Состав и общая классификация. 67

5. Состав ПА. СПУО. Системы программирования на языках МЭК 61131-3. 67

5.1. Язык релейно-контактных схем LD.. 68

5.2. Список инструкций IL. 69

5.3. Структурированный текст ST. 69

5.4. Диаграммы функциональных блоков FBD.. 70

5.5. Функциональные блоки стандартов МЭК 61499 и МЭК 61804. 70

5.6. Последовательные функциональные схемы SFC.. 71

5.7. Инструментальные средства программирования. 72

6. Состав ПА Средства программного управления интегрирующие. 73

6.1. Общая характеристика программного обеспечения. 73

6.2. Развитие программных средств интегрирующей автоматизации. 74

6.3. Графическое программирование. 75

6.4. Графический интерфейс. 75

6.5. Открытость программного обеспечения. 76

6.6. Связь с физическими устройствами. 76

6.7. Базы данных. 77

6.8. Операционные системы реального времени. 77

7. Состав ПА. СПУ И. ОРС-сервер. 79

7.1. Обзор стандарта OPC.. 79

7.2. ОРС DA-сервер. 80

7.3. ОРС HDA-сервер. 83

7.4. Спецификация ОРС UA.. 83

7.5. ОРС DA-сервер в среде MS Excel 87

7.6. Применение ОРС-сервера с MATLAB и Lab VIEW... 90

8. Состав ПА. СПУ И. SCADA -системы.. 90

8.1. Пользовательский интерфейс, SCADA-пакеты.. 90

8.2. Функции SCADA.. 90

8.3. Свойства SCADA.. 93

8.4. Предложения рынка. 94

9. Состав ПА. Средства человеко-машинного интерфейса. 95

9.1. ЧМИ как элемент системы управления. 96

9.2. Психологические модели. 98

9.2.1. Физиология и познание. 98

9.2.2. Модель человеческого поведения. 98

9.2.3. Теория двухуровневой памяти. 99

9.2.4. Ошибки. 101

9.3. Человек в сложной системе. 102

9.3.1. Мысленные модели сложных систем.. 102

9.3.2. Синтаксическая информация и семантические знания. 103

9.3.3. Управление уровнем сложности системы.. 104

9.3.4. Интерфейс пользователя как средство работы со сложными системами. 105

9.4. Оборудование для интерфейса пользователя. 106

9.5. Проектирование интерфейса пользователя. 108

9.5.1. Общие принципы.. 108

9.5.2. Применение естественного языка в интерфейсе. 110

9.5.3. Кодирование. 112

9.5.4. Отображение информации о процессе. 113

9.5.5. Команды оператора. 115

9.5.6. Меню.. 117

9.5.7. Оценка интерфейса пользователя. 118

9.6. Графический интерфейс пользователя. Система X Window.. 119

Часть 2. Современная промышленная автоматика. Общие характеристики распределенных систем. 120

10. Характеристики АСУ. Распределенность. 120

10.1. Распределенные системы автоматизации. 120

10.2. Локальные РСУ.. 122

10.3. Применение Интернет-технологий. 122

10.3.1. Основные понятия Интернет- технологий. 124

10.3.2. Принципы управления через Интернет. 124

10.3.3. Микро-веб-серверы.. 126

11. Характеристики АСУ. Открытые системы.. 126

11.1. Основные понятия и определения. 126

11.2. Свойства открытых систем.. 128

11.3. Средства достижения открытости. 130

11.4. Достоинства и недостатки. 131

12. Характеристики АСУ. Безопасность. 132

12.1. Общая характеристика опасных объектов. 132

12.2. Функциональная безопасность. 133

12.3. Взрывобезопасность. 135

12.3.1. Искробезопасная электрическая цепь. 135

12.3.2. Блоки искрозащиты.. 137

12.3.3. Правила применения искробезопасных устройств. 138

12.4. Выбор аппаратных средств. 138

12.4.1. Виды опасных промышленных объектов. 139

12.4.2. Классификация взрывоопасных зон. 139

12.4.3. Классификация взрывоопасности технологических блоков. 141

12.4.4. Взрывопожарная и пожарная опасность. 141

12.5. Требования к техническим устройствам.. 142

12.5.1. Маркировка взрывозащищенного оборудования. 143

12.5.2. Монтаж взрывоопасного технологического оборудования. 145

13. Характеристики АСУ. Точность. 145

13.1. Определения основных терминов. 145

13.2. Основные статические характеристики СИ СА.. 148

13.2.1. Точность, разрешающая способность и порог чувствительности. 148

13.2.2. Функция автокорреляции. 149

13.2.3. Точечные и интервальные оценки погрешности. 152

13.2.4. Погрешность метода и программного обеспечений измерений. 154

13.2.5. Достоверность измерений. 154

13.2.6. Погрешность многократных измерений. 155

13.2.7. Точность и продолжительность измерений. 157

13.3. Основные динамические характеристики СИ СА.. 158

13.3.1. Теорема Котельникова. 158

13.3.2. Фильтр и динамическая погрешность. 159

13.3.3. Алиасные частоты, антиалиасные фильтры.. 163

13.4. Суммирование погрешностей измерений. 166

13.4.1. Исходные данные для расчета. 166

13.4.2. Методы суммирования погрешностей. 167

13.4.3. Систематические погрешности. 168

13.4.4. Случайные погрешности. 169

13.4.5. Дополнительные и динамические погрешности. 169

13.4.6. Определение итоговой погрешности. 170

14. Характеристики АСУ. Надежность. 171

14.1. Основные понятия и определения. 171

14.2. Резервирование ПЛК и устройств ввода-вывода. 174

14.2.1. Общие принципы резервирования. 174

14.2.2. Модули ввода и датчики. 177

14.2.3. Модули вывода. 179

14.2.4. Процессорные модули. 182

14.2.5. Резервирование источников питания. 185

14.3. Резервирование промышленных сетей. 185

14.3.1. Сети Profibus, Modbus, CAN.. 185

14.3.2. Сети Ethernet 186

14.3.3. Резервирование беспроводных сетей. 189

14.4. Оценка надежности резервированных систем.. 190

15. Характеристики АСУ. Помехоустойчивость. 194

15.1. Общая характеристика помех. 194

15.1.1. Технические характеристики помех. 194

15.2. Основные источники внешних помех. 195

15.2.1. Помехи из сети электроснабжения. 195

15.2.2. Молния и атмосферное электричество. 197

15.2.3. Статическое электричество. 199

15.2.4. Электромагнитные помехи. 200

15.2.5. Другие типы помех. 201

15.3. Защита от внешних помех. 202

15.3.1. Защита от помех электропитания 50 Гц. 202

15.3.2. Защита от молний технических средств ПА.. 202

15.3.3. Защита от молний промышленных сетей. 204

15.3.4. Стандарты и методы испытаний по ЭМС.. 206

15.4. Источники внутренних помех в проводных каналах передачи сигналов. 207

15.4.1. Источники сигнала. 208

15.4.2. Приемники сигнала. 209

15.4.3. Прием сигнала заземленного источника. 210

15.4.4. Прием сигнала незаземленных источников. 211

15.4.5. Дифференциальные каналы передачи сигнала. 212

15.4.6. Помеховые модели средств ввода-вывода систем автоматизации. 213

15.4.7. Паразитные кондуктивные связи. 214

15.4.8. Индуктивные и емкостные связи. 215

15.5. Защита от помех. Заземление. 217

15.5.1. Определения. 217

15.5.2. Цели заземления. 218

15.5.3. Защитное заземление зданий. 219

15.5.4. Автономное заземление. 220

15.5.5. Заземляющие проводники. 220

15.5.6. Модель земли. 220

15.5.7. Виды заземлений. 222

15.6. Защита от помех. Экранирование и заземление. 223

15.6.1. Гальванически связанные цепи. 223

15.6.2. Экранирование сигнальных кабелей. 224

15.6.3. Гальванически развязанные цепи. 227

15.6.4. Экраны кабелей на электрических подстанциях. 227

15.6.5. Экраны кабелей для защиты от молнии. 227

15.6.6. Заземление при дифференциальных измерениях. 227

15.6.7. Интеллектуальные датчики. 228

15.6.8. Монтажные шкафы.. 228

15.6.9. Распределенные системы управления. 230

15.6.10. Чувствительные измерительные цепи. 230

15.6.11. Исполнительное оборудование и приводы.. 230

15.6.12. Заземление в промышленных сетях. 231

15.6.13. Заземление на взрывоопасных объектах. 231

15.6.14. Верификация заземления и экранирования. 232

15.7. Гальваническая развязка. 232

Сокращения. 234

Приложения. 234

Приложение 1.1. Особенности кулачкового процессора. 234

Приложение 1.2.Общая нормативная классификация АСУ по назначению.. 235

Приложение 2.1. Общепринятая схема классификации датчиков. 236

П.2.1.1.Материалы изготовления. 236

П.2.1.2.Средства преобразования. 236

П.2.1.3.Механизмы преобразований. 236

П.2.1.4.Области применения. 236

П.2.1.5.Внешние воздействия. 236

Абвиатуры.. 237

Приложение 2.2. Классификация датчиков в ГСП по принципу действия: 238

Приложение 2.3. Основные параметры термопар. 238

Приложение 2.4. Основные параметры терморезисторов. 239

Приложение 2.5. Кодировка степеней защиты от воздействия окружающей среды. 239

Приложение 8.1 Распределенная система сбора данных и управления ADAM-5000.[Advantech] 240

Список использованных источников. 241

Библиографические ссылки. 241

Нормативная документация. 241

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒