Системы реального времени

1.

Теффенберг Денис Петрович
Директор Тюменского филиала
ООО “НПА Вира Реалтайм”
Доцент кафедры КС
Выпускник кафедры АТП 2000г.

2. Лекция №1

Системы
реального
времени

3. Система реального времени

Система реального времени – система, фиксирующая и
обрабатывающая события в реальном масштабе времени.
“В реальном масштабе времени” означает, что данные о
событии предоставляются в тот же момент, когда это
событие произошло.
Все цифровые системы получают информацию посредством
опроса датчиков (сканирования), то есть периодично.
Эффект “реального времени ” достигается путем более
частого сканирования.

4. SCADA, DCS, GIS

Системы
SCADA
DCS
(Системы ТМ)
(АСУТП)
Множество
территориально распределенных однородных объектов.
Критичное время –
минуты, часы
Пример: СДКУ
GIS
Геоинформационная
система.
Критичное время – дни,
месяцы
Единичная сложная
централизованная
установка
Критичное время –
миллисекунды, секунды
Пример: АСУТП НПС

5. Основные понятия

СДКУ – Система дистанционного
контроля и управления технологическими
процессами.
АСУ ТП – Автоматизированная система
управления технологическим процессом.

6. Функции АСУ ТП

- Защита технологического оборудования;
- Управление технологическим
оборудованием;
- Контроль (измерение) технол. параметров;
- Регулирование технологических параметров;
- Отображение и регистрация информации;
- Связь с другими объектами.

7. Система реального времени

Процесс
1T
2T
3T
4T
5T
6T
7T
8T
9T
10T 11T
t
Теорема Котельникова:
Период сканирования должен быть как минимум в два раза
меньше времени протекания самого быстрого процесса.

8. Реальное время

Реальное время
Жесткое
Информация поступает жестко
по расписанию, все события
отслеживаются, время их
возникновения известно.
Пример: НПС, котельная и т.п.
Гибкое
Информация поступает не
постоянно, но целостность
информации не теряется и времена
возникновения событий известны.
Пример: Система диспетчеризации
трубопровода, кустовая система.

9. АСУ ТП

АСУ ТП
(DCS)
Релейные
МПА
На основе релейных схем
коннтроля и управления
На основе
микропроцессорных
устройств

10. Требования к АСУТП

К АСУ ТП предъявляются следующие
основные требования:
• надежность;
• быстродействие;
• гибкость;
• достоверность.

11. Надежность

Методы повышения надежности системы:
• качество оборудования;
• проектные решения (резервирование, распределенность);
• своевременное ТО и ТР;
• квалифицированный обслуживающий персонал.

12. Быстродействие

Методы повышения быстродействия системы:
• быстродействующее процессорное оборудование, память;
• скоростная связь;
• проектные решения (многозадачность).
В теореме Котельникова взят самый быстрый процесс. В
действительности, на одном объекте протекает множество
процессов.
Время
их
протекания
различно.
Соответственно, может быть несколько различных задач с
разным периодом выполнения, для того, чтоб ведущей
самый быстрый процесс задаче выделить наибольший
ресурс.

13. Гибкость

В процессе эксплуатации объект претерпевает изменения
(ввод нового оборудования, неоднозначная замена датчиков
и т.п.) Система должна перестраиваться под эти изменения
силами обслуживающего персонала. В идеале – без
останова, вмешательства программиста и изменения
конфигурации. При проектировании в состав оборудования
закладывается 15%-й запас (входы\выходы). Резервные
входы и выходы контроллера учитываются при написании
программы контроля и управления и могут быть
задействованы в процессе эксплуатации.

14. Достоверность

Поступающие
в
систему
достоверными.
Для
данные
этого
должны
производится
быть
проверка
аналоговых сигналов на соответствие верхнему и нижнему
техническим
уровням,
сглаживание,
диагностика
состояния модулей ввода/вывода и т.п. Дублирование
датчиков, контролирующих особо важные параметры.

15. 3-х уровневая система АСУ ТП

Система АСУ ТП подразделяется на 3 уровня:
3- MMI (HMI) – Man (Human) Mashin Interface –
человеко-машинный интерфейс.
2PLC Programmable Logical Controller или
ПЛК (программируемый логический контроллер)
1- Датчики, исполнительные механизмы.

16.

Верхний уровень управления
РДП
АРМ оператора
Система отображения
Модем
IFix
Genesis 32
Модем
Workstation
Сеть ModBus +
Средний уровень управления
Контроллер
Интеллектуальные
приборы
УСО 1
БГП
ModBus
4-20 мА, 0-5В, 0-24В, 220В, RS-485
Нижний уровень управления
Датчики
Исполнительные механизмы
БРУ

17. Нижний уровень

Датчики
Интерфейсные
Аналоговые
преобразователи,
которые преобразуют
измеряемую величину в
стандартный,
аналоговый сигнал,
удобный для передачи в
систему автоматики.
(4-20мА, 0-10В)
Дискретные
реле (сигнализатор), которое
при определённом значении
контролируемого параметра
замыкает (размыкает)
контакт.
(0, 1)
заранее обработанные
данные выдаются по
последовательному каналу
связи.
(регистры)

18. Средний уровень

PLC – Programmable Logical Controller
Или
ПЛК – Программируемый Логический Контроллер
Функции PLC:
• Сбор данных;
• Обработка данных;
• Выдача управляющих воздействий;
• Связь с верхним уровнем и другими системами

19. Верхний уровень

Верхний уровень АСУ ТП представляет собой систему
человеко-машинного интерфейса на базе ПК.
Основные функции системы ВУ:
• Визуализация данных технологического
процесса;
• Выдача команд управления
( от оператора в ручном режиме)
• Архивирование данных;
• Формирование и выдача отчетов;