Программное обеспечение

Принято разделение программного обеспечения (ПО) на базовое (фирменное), поставляемое разработчиком ПТК, и прикладное (пользовательское), которое создается при реализации конкретной системы управления.

Разработку прикладного программного обеспечения АСУ ТП можно условно разделить на две части:

- программирование пользовательского интерфейса и обработкуданных на операторских станциях;

- программирование контроллеров.

Для разработки прикладного ПО АСУ ТП используется базовое программное обеспечение, позволяющее существенно снизить затраты на разработку.

Это может быть специализированное программное обеспечение, ориентированное на конкретный ПТК, либо универсальное, используемое в открытых системах. Обычно базовое ПО использует привычный интерфейс WINDOWS и интуитивно понятные средства программирования, что позволяет заниматься разработкой ПО не программистам, а инженерам-технологам после определенной подготовки.

Для программирования операторских станций и отображения на них информации при эксплуатации используются SCADA-системы (Supervisory Control and Data Acquisition). Для программирования контроллеров -технологические языки программирования.

Важной составляющей базового программного обеспечения являются средства управления проектом при разработке прикладного программного обеспечения, позволяющие в удобной форме осуществлять конфигурирование ПТК. Такие средства называют системами автоматизированного проектирования (САПР). В их состав входят различные библиотеки стандартных элементов, позволяющие вести разработку прикладного ПО и технических средств ПТК из готовых блоков. На рис 4.11 приведен пример окна конфигурирования технического обеспечения ПТК.

В правой части экрана прорисована общая структура ПТК, на которой показаны две операторские станции (OS1 и OS2) и два контролера (PS1 и PS2).

Обратим отдельное внимание на элемент, нарисованный в виде ноутбука. Это инженерная станция. Инженерные станции входят в состав многих ПТК и предназначены для разработки, отладки и загрузки прикладного ПО. На них обычно и устанавливается основная часть базового ПО. В оперативный контур управления инженерная станция не входит, но может быть подключена к системе для анализа работы ПТК.

В левой части экрана представлена структура технических средств в виде дерева, на котором виден состав модулей контроллера, структура полевой сети и состав модулей УСО одного из узлов этой сети. Для каждого модуля дано краткое пояснение. Например, Analln 8 Ch - модуль аналогового ввода на 8 каналов, DigIn 16 Ch - модуль дискретного ввода на 16 каналов, DigOut 16 Ch - модуль дискретного вывода на 16 каналов. К каналам модулей УСО осуществляется привязка входных и выходных сигналов, характеризующих состояние оборудования.

Также в виде дерева может быть наглядно представлена логическая структура ПО. На ней показывается, какие задачи выполняются на разных контроллерах и каковы их характеристики (время цикла, приоритет). Для удобства программирования каждая задача может состоять из набора подзадач, реализующих тот или иной набор алгоритмов. Такой подход позволяет легче ориентироваться в сложных проектах с сотнями или тысячами сигналов.

Как уже отмечалось, основой для программирования является база данных переменных. Программы на контроллерах и операторских станциях, выполняясь циклически, обращаются к этой базе. Контроллер опрашивает модули УСО и на основе входных сигналов обновляет значения входных переменных, затем производит расчеты, определяя выходные переменные, потом передает сигналы на выходы УСО для воздействия на исполнительные механизмы. Программы операторских станций отображают значения переменных на мнемосхемах; с помощью кнопок и других элементов управления изменяют значения переменных в базе; проводят анализ данных для формирования сообщений; работают с архивными данными.

Цикл выполнения программ на операторских станциях составляет примерно 1 с, что соответствует скорости реакции оператора. На контроллерах разные задачи выполняются с разным циклом. Так, опрос медленных переменных может осуществляться раз в 1 - 2 с, задачи дистанционного управления выполняются раз в 0,5 с, сигналы технологических защит должны фиксироваться с разрешением 10 мс.

Так как в настоящее время сложились общие подходы к разработке прикладного программного обеспечения ПТК, рассмотрим основные принципы разработки средств управления на примере электродвигателя безотносительно к конкретной системе программирования.

Рис.4.11. Конфигурирование ПТК