18 февраля 2018г.
Производство конфет является одной из наиболее перспективных отраслей кондитерской промышленности. Конфеты являются самой многочисленной по ассортименту группой кондитерских изделий и самой большой по числу кондитерских масс, из которых они изготавливаются.
Процессы производства конфет относятся к сложным технологическим процессам. Управление технологическими процессами в условиях меняющейся номенклатуры и требуемой производительности, колебаниях качества исходного сырья требует использования высокоэффективных алгоритмов и гибких автоматизированных систем управления, построенных на базе современных программно-технических средств и принципов организации автоматизированных систем.
В течение многих лет системы управления строились по традиционной централизованной схеме, в которой имелось одно мощное вычислительное устройство и большое количество кабелей, посредством которых осуществлялось подключение датчиков и исполнительных механизмов. В настоящее приверженцев такого подхода остается все меньше и меньше. Такие недостатки централизованных АСУ ТП, как большие затраты на кабельную сеть и вспомогательное оборудование, сложный монтаж, низкая надежность и сложная реконфигурация, сделали их во многих случаях абсолютно неприемлемыми как экономически, так и технологически.
В последнее время благодаря резкому снижению стоимости микропроцессорной техники, повышению ее эксплуатационных характеристик (увеличение температурного диапазона, надежности, снижения энергоемкости и т.д.) и интенсивному распространению промышленных сетей, увеличивается доля распределенных систем управления (рис.1а), которые строятся на базе промышленных сетей.
Более широкому распространению распределенных АСУ ТП способствует также проникновение микропроцессоров на уровень датчиков и исполнительных механизмов. Связь с такими «интеллектуальными» датчиками и исполнительными механизмами осуществляется посредством некоторой промышленной сети. Помимо этого, встроенные микропроцессоры наделяют датчик и исполнительный механизм дополнительными полезными свойствами. Например, позволяют осуществлять диагностику датчика, дистанционную калибровку, передавать дополнительную служебную информацию и т.д. Структура АСУ ТП, построенной, с использованием «интеллектуальных» датчиков и исполнительных механизмов, может иметь вид, представленный на рис.1б.
Промышленная сеть является цифровой, двунаправленной, многоточечной, последовательной коммуникационной сетью, используемой для связи изолированных друг от друга контроллеров, станций оператора, интеллектуальных устройств связи с объектом (УСО), датчиков, исполнительных механизмов и т.п. Каждый такой узел сети способен самостоятельно выполнять ряд функций по самодиагностике, контролю и обслуживанию функций двунаправленной связи. В отличие от сетей офисных сетей промышленные сети должны отвечать следующим требованиям: обеспечение функций реального времени; жесткая детерминированность поведения; помехоустойчивость; работа на длинных линиях с использованием недорогих физических сред.
АСУ ТП, построенные на базе промышленных сетей отличают [1]:
·
Повышение надежности системы управления. По надежности цифровой метод передачи данных намного превосходит аналоговый. Передача в цифровом виде малочувствительна к помехам и гарантирует доставку информации благодаря специальным механизмам, встроенным в протоколы промышленных сетей. Повышение надежности функционирования и живучести АСУ ТП на базе промышленных сетей также связано с распределением функций контроля и управления по различным узлам сети. Выход из строя одного узла не влияет либо влияет незначительно на отработку технологических алгоритмов в остальных узлах. Для критически важных технологических участков, возможно дублирование линий связи или наличие альтернативных путей передачи информации. Это позволяет сохранить работоспособность системы в случае повреждения кабельной сети.
·
Существенная экономия кабельной продукции.
·
Легкость тестирования и отладки. Поскольку все элементы системы активны, легко обеспечить самодиагностику и поиск неисправности.
·
Гибкость и модифицируемость. Добавление или удаление отдельных точек ввода-вывода и даже целых узлов требует минимального количества монтажных работ и может производиться без остановки системы автоматизации. Переконфигурация системы осуществляется на уровне программного обеспечения и занимает минимальное время.
Контроллеры в системе управления (рис.1а, 1б) выполняют: сбор сигналов от датчиков; предварительную обработку сигналов; реализацию алгоритмов управления и формирование управляющих сигналов на исполнительные механизмы объекта управления; прием и передачу информации из промышленной сети. При разработке прикладного программного обеспечения для контроллеров следует руководствоваться международным стандартом на языки программирования контроллеров IEC – 61131-3. Для повышения качества и скорости разработки программного обеспечения контроллеров используются различные CASE-средства, реализующие стандарт IEC – 61131-3, например инструментальные системы ISaGRAF, CoDeSys и др.
Станции оператора, как правило, представляют собой PC совместимые промышленные компьютеры с операционной системой семейства Windows, при этом стандартным механизмом взаимодействия программного обеспечения АСУ ТП признан стандарт OPC (OLE for Process Control), который основан на объектной модели COM/DCOM фирмы Microsoft. Для наиболее ответственных применений, например, в системах жизнеобеспечения, следует использовать операционные системы жесткого реального времени, например, QNX.
Основу программного обеспечения станций оператора составляют системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных), реализующие все основные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, выделение аварийных и предаварийных ситуаций, передачи данных и команд системе контроля и управления, решение прикладных программ пользователя (например, задач поиска оптимальных управлений) и др.
В заключение следует отметить, что при создании современных АСУ ТП пищевых производств наблюдается мировая интеграция и унификация технических решений. Основное требование современных систем управления – это открытость системы. Система считается открытой, если для нее определены и описаны используемые интерфейсы и форматы данных, что позволяет подключать к ней «внешние» независимо разработанные компоненты.
Наблюдающийся в последнее время подъем отечественной промышленности позволяет оснащать российские предприятия современными индустриальными компьютерными технологиями, что даст возможность реализовать высокоэффективные системы управления.
Список литературы
1. Елизаров И.А. Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: учебное пособие для вузов / И. А. Елизаров, Ю. Ф. Мартемьянов, А. Г. Схиртладзе; Тамб. гос. техн. ун-т. - Тамбов: ФГБОУ ВПО "ТГТУ", 2012. - 180 с.
