Типовые структуры и средства систем автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами

Стр 1 из 2Следующая ⇒

1.1 Основные понятия и определения

Технологический объект управления. Автоматизированный технологический комплекс. Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП). Критерий управления АСУТП. Функции АСУТП.

Литература: [1, c. 5-11].

Классы и типовые структуры САиУ, назначение и состав технических средств САиУ

Технические средства автоматизации. Программно-технические средства автоматизации. Общесистемные средства автоматизации. Классы и типовые структуры САиУ: неавтоматизированная система управления; система автоматического управления; система централизованного контроля и регулирования; централизованная АСУТП; супервизорная АСУТП, распределенная АСУТП.

Литература: [5, с. 6-9].

Архитектуры САиУ

Понятие архитектуры автоматизированной системы. Централизованная архитектура. Распределенная архитектура. Архитектура клиент-сервер.

Примечание: архитектура – это не только набор структурных элементов системы и связей между ними (не просто структура системы), но также еще и модель взаимодействия этих элементов.

Литература: [4, п. 3.2], [1, c. 109-115].

Комплексная автоматизация предприятия

Пирамида комплексной автоматизации предприятия. ERP-системы. MES-системы. Системы, построенные на основе принципов SCADA. Основные структурные компоненты системы, построенной на основе принципов SCADA.

Примечание. В литературе [9] термин «SCADA-система» в одних местах понимается как система автоматизации и управления, построенная на основе принципов SCADA, а в других местах – как программный SCADA-пакет. Поэтому, исходя из контекста, надо понимать различие трактовок термина «SCADA-система».

Литература: [1, c. 116-117], [9, c. 10-14].

Классификация САиУ

Классификации: по уровню, занимаемому в организационно-производственной иерархии; по характеру протекания управляемого технологического процесса во времени; по условной информационной мощности; по уровню функциональной надежности; по типу функционирования.

Литература: [1, c. 14-18].

Типовое обеспечение САиУ

Виды обеспечений: техническое, программное, математическое, информационное, лингвистическое, организационное, методическое, правовое, эргономическое.

Литература: [2, п. 2.3-2.11], [1, c. 12-13].

Этапы проектирования САиУ

Постановка задачи. Эскизная проработка. Техническое проектирование. Рабочее проектирование. Внедрение.

Литература: [3, c. 110-112].

Технические средства получения информации о состоянии объекта управления, датчики, измерительные преобразователи

2.1 Общие определения и классификация

Средство измерений. Измерительный прибор. Измерительный преобразователь. Первичный измерительный преобразователь. Промежуточный измерительный преобразователь. Датчик. Классификация измерительных приборов. Классификация измерительных преобразователей.

Литература: [6, с. 68, 74, 81- 89].

Характеристики датчиков

Система: датчик и измеряемая среда. Диапазон измерений. Статическая характеристика. Линейность и нелинейность статической характеристики. Чувствительность. Абсолютная погрешность. Относительная погрешность. Приведенная погрешность. Основная погрешность. Дополнительная погрешность. Разрешающая способность. Время установления показаний. Быстродействие.

Литература: [7, с. 128-131].

Чувствительные элементы датчиков

Чувствительные элементы: механические, потенциометрические, тензочувствительные, индуктивные, индукционные, емкостные, фотоэлектрические, температурные.

Литература: [7, с. 131-151].

Интеллектуальные сенсоры

Понятие сенсора. Простой сенсор. Простой сенсор с обработкой информации. Пассивные и активные сенсоры. Сенсорно-компьютерные системы. Интеллектуальный сенсор. Классификация интеллектуальных сенсоров.

Литература: [8, с. 15-31].

Технические средства использования командной информации и воздействия на объект управления, исполнительные устройства, регулирующие органы

3.1 Основные определения и классификация.

Исполнительное устройство. Регулирующие (рабочие) органы. Классификация исполнительных устройств. Электромагнитные исполнительные устройства. Соленоидные электроприводы. Электромагнитные реле. Электродвигательные исполнительные устройства. Электромеханические устройства. Электромагнитные устройства. Электромашинные устройства. Электрическая машина. Классификация электрических машин.

Литература: [7, с. 174-177], [10, c. 3-8].

Исполнительные механизмы на основе асинхронных двигателей

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Скольжение. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Механические характеристики асинхронных двигателей. Пуск, регулирование частоты вращения и торможение асинхронных двигателей.

Литература: [11, c. 16-35].

Исполнительные механизмы на основе двигателей постоянного тока

Устройство и принцип действия двигателя постоянного тока. Потери мощности в случае двигателя постоянного тока. Пуск, регулирование частоты вращения и торможение двигателей постоянного тока. Характеристики двигателей постоянного тока. Общие сведения об исполнительных двигателях постоянного тока. Импульсное управление исполнительными двигателями постоянного тока.

Литература: [11, c. 69-77, 108-115, 117-118, 122-123].

Исполнительные механизмы на основе шаговых двигателей

Устройство и классификация шаговых двигателей. Способы управления шаговыми двигателями. Зависимость момента от скорости, влияние нагрузки. Способы питания шагового двигателя.

Литература: [12, c. 3-28, 32-35].

Технические средства обработки, хранения информации и выработки командных воздействий.

Цифровые средства обработки информации в САиУ

Тенденции развития вычислительных средств САиУ. ЭВМ общего назначения. Специализированные ЭВМ и вычислительные комплексы. Управляющие ЭВМ, управляющие вычислительные комплексы (УВК), промышленные (индустриальные) персональные компьютеры (ПК), рабочие станции, микро-ЭВМ и микроконтроллеры.

Литература: [15, c. 5-14].

Контроллеры

Терминология, связанная с программируемыми контроллерами. Промышленный компьютер. Универсальный программируемый контроллер (программируемый компьютерный контроллер). Программируемый логический контроллер (ПЛК). Контроллер сбора данных. Структура ПЛК. ПЛК в системе управления. Операционная система ПЛК. Классификация ПЛК. Мощный ПЛК. ПЛК малого формата. Однокристальные микроконтроллеры.

Примечание. Универсальный программируемый контроллер также называется программируемым компьютерным контроллером.

Литература: [1, c. 119-134], [17, с. 5-9].

5 Технические средства приема, преобразования и передачи измерительной и командной информации по каналам связи. Аппаратно-программные средства распределенных САиУ

Устройства связи с объектом управления и устройства ввода-вывода сигналов

Устройства связи с объектом (УСО). Устройства ввода-вывода сигналов (УВВС). Централизованные УСО и УВВС. Распределенные УВВС. Основные характеристики и выбор УВВС.

Литература: [13, c. 4-8].

Способы подключения УВВС к компьютерам

Компьютерные шины. Подключение централизованных УВВС. Подключение распределенных УВВС. Пример платы централизованного ввода-вывода сигналов.

Литература: [13, c. 9-16].

Подсистемы сбора и первичной обработки информации

Принципы компоновки подсистемы сбора и первичной обработки информации.

Литература: [3, c. 118-119].

5.4 Устройства распределенного сбора и управления на примере модулей серии ADAM

Подключение модулей ADAM к компьютеру. Структурная схема модуля ADAM-4011.

Литература: [3, c. 119-122].

Выбор модулей подсистемы сбора и первичной обработки аналоговых сигналов

Оценка погрешности. Выбор нормализаторов, усилителей, фильтров, АЦП.

Литература: [3, c. 122-130].

Алгоритмы первичной обработки информации в подсистеме сбора и первичной обработки информации

Проверка на достоверность. Сглаживание. Скользящее среднее. Экспоненциальное сглаживание. Пересчет в технические единицы. Проверка на технологические границы.

Литература: [3, c. 130-139].

Контроллерные сети

Интерфейс RS-485. Интерфейс 1-Wire. Интерфейс I²C. Интерфейс USB.

Литература: [14, c. 175-176, 180-184, 193-198].

Сети передачи данных

Сети передачи данных. Беспроводные сенсорные сети.

Литература: [14, c. 198-202].

Промышленные сети

Основные понятия и характеристики промышленных сетей. Примеры промышленных сетей: AS-interface, InstaBus EIB, Foundation Fieldbus, HART, InterBus, LonWorks, Profibus PA, WorldFIP. Передача данных по силовыми линиям.

Литература: [16, c. 23-53].

Основные понятия. Устройства связи с оператором

Регистрирующие и показывающие приборы. Самопишущие и печатающие приборы. Человеко-машинный интерфейс. Органы управления, используемые оператором. Типовые средства отображения информации. Пользовательский интерфейс. Погружающий или иммерсивный интерфейс.

Литература: [6, с. 84], [18, c. 7-10].

Пользовательский интерфейс

Основные функции и требования. Структура пользовательского интерфейса. Стили пользовательского интерфейса: графический, web-интерфейс, объектно-ориентированный.

Литература: [18, c. 25-33].

Функциональный состав ПТК

Литература: [16, c. 17-20].

Примеры ПТК

Литература: [16, c. 10-16].

Библиографический список

1. Втюрин В.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Основы АСУТП [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2006. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=66030& file=asu2.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

2. ГОСТ 34.003-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения.

3. Пьявченко Т.А., Финаев В.И. Автоматизированные информационно-управляющие системы [Электронный ресурс] // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2007. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=61206& file=pos_ASU_TP_2.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

4. ГОСТ Р ИСО 15704-2008. Промышленные автоматизированные системы. Требования к стандартным архитектурам и методологиям предприятия.

5. Мордасов М.М., Мордасов Д.М., Трофимов А.В., Чуриков А.А. Технические средства автоматизации [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2005. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=38106& file=tstu2005-155.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

6. Новиков Г.А. Основы метрологии [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2010. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=71794& file=ulstu2010-60.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

7. Гордеев А.С. Основы автоматики [Электронный ресурс]: Учебное пособие для вузов // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2006. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=64503& file=0284.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

8. Войтович И.Д., Корсунский В.М. Интеллектуальные сенсоры [Электронный ресурс]: Учебное пособие. Глава 1 // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2009. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=65340& file=Voytovich_978-5-9963-0124-9/Glava1_cC0124-9.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

9. Пономарев О.П. Наладка и эксплуатация средств автоматизации. SCADA-системы. Промышленные шины и интерфейсы. Общие сведения о программируемых логических контроллерах и одноплатных компьютерах [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2006. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=37097& file=kvshu04.pdf (дата обращения: 17.03.2011).

10. Арменский Е.В. Фалк Г.Б Электромеханические устройства автоматики [Электронный ресурс]. Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2002. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=24734& file=1.pdf (дата обращения 17.03.2011).

11. Брандина Е.П. Электрические машины [Электронный ресурс]: Письменные лекции. Примеры решения задач // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2004. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=40524& file=1700.pdf (дата обращения 17.03.2011).

12. Емельянов А.В., Шилин А.Н. Шаговые двигатели [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2005. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=61155& file=Step_motors.pdf (дата обращения 17.03.2011).

13. Засов В.А., Савченков Н.Н. Устройства ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов для компьютерных систем [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2002. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=29213& file=samiit230.pdf (дата обращения 17.03.2011).

14. Ключев А.О., Ковязина Д.Р., Петров Е.В., Платунов А.Е. Интерфейсы периферийных устройств [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2010. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=72751& file=itmo500.pdf (дата обращения 17.03.2011).

15. Туманов М.П. Технические средства автоматизации и управления: цифровые средства обработки информации и программное обеспечение [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2005. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=24739& file=6.pdf (дата обращения 17.03.2011).

16. Втюрин В.А. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Программно-технические комплексы [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2006. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=66031& file=asu3.pdf (дата обращения 17.03.2011).

17. Евланов Ю.Н., Новиков В.А., Шатохин А.А. Однокристальный микроконтроллер 80C552 [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2001. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=69585& file=publab2.pdf (дата обращения 17.03.2011).

18. Сергеев С.Ф., Падерно П.И., Назаренко Н.А. Введение в проектирование интеллектуальных интерфейсов [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2001. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=72820& file=itmo519.pdf (дата обращения 17.03.2011).

19. Лиференко В. Программирование ПЛК и стандарты IEC 61131-3 [Электронный ресурс] // Компоненты и технологии. 2006 URL:
http: //www.kit-e.ru/assets/files/pdf/2006_04_82.pdf (дата обращения 17.03.2011).

20. Карпенко Е. IEC 61131-3: языки и средства программирования [Электронный ресурс] // Компьютерное обозрение. 2007. URL:
http: //ko.com.ua/iec_61131-3_yazyki_i_sredstva_programmirovaniya_34561 (дата обращения 17.03.2011).

21. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе [Электронный ресурс]: Учебное пособие // Единое окно доступа к образовательным ресурсам. 2007. URL: http: //window.edu.ru/window_catalog/redir? id=61205& file=PiavchenkoT.pdf (дата обращения 17.03.2011).

1.1 Основные понятия и определения

Литература: [1, c. 5-11].

12 Следующая ⇒