WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |
0 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ Бойков В.И., Болтунов Г.И., Мансурова О. К.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ Учебное пособие Санкт-Петербург 2010 г.

1 Бойков В.И., Болтунов Г.И., Мансурова О. К.

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ – СПб: СПбГУ ИТМО, 2010. – 162 с.

В целях повышения эффективности интегрированной автоматизированнаой системы, её построение осуществляется сквозным методом и обеспечивается совместимостью подсистем в едином информационном пространстве, в основе которого использование открытых архитектур международных стандартов.

В Раздел 1 включены темы по изучению функционального моделирования компонентов автоматизированного производства, а также конфигурирование структуры интегрированных систем управления процессами производства.

Раздел 2 посвящен изучению средств программного и аппаратного взаимодействия комплекса технических средств интегрированной системы, приведены соответствующие примеры.

В последующих разделах подробно рассматриваются функциональные программируемые контроллеры, оснащенные высокопроизводительными 16-битными или 32-битными процессорами, позволяющими решать задачи управления в масштабе реального времени, быстроту опроса и работу с сетевыми протоколами. Интегрированные автоматизированные системы имеют многоуровневую иерархическую структуру. Относятся к классу больших систем управления с клиент-серверной архитектурой по способу организации обработки данных: централизованная, распределённая и смешанная. В последнем разделе рассмотрены примеры построения систем автоматизации с использованием SCADA пакета «Круг 2000», MasterSCADA, iFIX. Пособие предназначено для студентов (магистров) технических вузов, обучающихся по направлению «Системный анализ и управление»-220100. Рекомендовано к печати Учёным советом Факультета КТ и У, 08.06.2010, протокол № В 2009 году Университет стал победителем многоэтапного конкурса, в результате которого определены 12 ведущих университетов России, которым присвоена категория «Национальный исследовательский университет».

Министерством образования и науки Российской Федерации была утверждена Программа развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «СанктПетербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики» на 2009–2018 годы.

© Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, © Бойков В.И., Болтунов Г.И., Мансурова О. К, Содержание Введение……………………………………………..………………………Раздел 1. Основы построения интегрированных автоматизированных производств…………...…..……………………………………………….. 1.1.Функциональное моделирование компонентов автоматизированного производства………………………………………………………………... 1.2.Основные принципы управления интегрированных автоматизированных систем…….................................................................. 1.3.Типовая архитектура интегрированной автоматизированной системы……………………………………………………………………… 1.4.Функции уровней управления интегрированной системы…………Раздел 2. Средства сетевой поддержки интегрированной автоматизированной системы…………………………………………… 2.1.Промышленные сети. Технология обмена информации в сетях ИАС………………………………………………………………………….. 2.2.Физические среды передачи информации в ИАС………………….. 2.3. Средства коммуникации узлов и компонентов в интегрированной системе…….………...……………………………………………………….Раздел 3. Программно-технические устройства ИАС……………….. 3.1. Применение контроллеров в ИАС…………...................................... 3.2 Технические средства отображения информации………………….. 3.3. Обеспечение структурной надежности ИАС……………………….Раздел 4. Программное обеспечение интегрированной автоматизированной системы управления. …………………………… 4.1 Компоненты и основные возможности SCADA систем……………. 4.2 Архитектура SCADA системы iFix……...…………………………… 4.3. Примеры интеграции многоуровневых систем автоматизации….. 4.4. SCADA-приложения для слежения за производственным процессом........................................................................................................Заключение..………………………….………..………………………….. Литература………………………..….……….……... …………………….ВВЕДЕНИЕ Интегрированные автоматизированные системы (ИАС) управления машиностроительным производством – это новая концепция 21 века, ведущая к созданию и организации производства, сочетающая в себе современные технологии внедрения эффективных систем промышленной автоматизации, надежное управление и минимальные затраты на их содержание. Сущность новой концепции состоит в том, что она позволяет интегрировать, т.е. объединять в единую производственную систему составные автономные автоматизированные комплексы для технологических процессов, охватывающие все основные стадии и этапы производства изделия – от задания и проекта до выпуска готового изделия, или как говориться «под ключ».

Интеграция производства отличается от комплексной автоматизации тем, что при последней автоматизируются отдельные производственные процессы проектирования, материально-технического снабжения и учета, маркетинговые функции, оперативного управления производством, эксплуатация и сервиса оборудования и технических средств, другие вспомогательные и обслуживающие функции, но при этом стыковки и увязки автономных подсистем в единую систему управления производством затруднены и сталкиваются порой с проблемами закрытости технических структур и стандартизации в области совместного использования данных производства и информационного взаимодействия между собой.



В настоящее время развитие производственной деятельности в отрасли машиностроения происходит под эгидой частичной или полной интеграции, определяемой уровнем интеграции. Уровень интеграции – показатель количества производственных автоматизированных функций и процессов с возможностью их реализации в едином информационном пространстве.

Единое информационное пространство (ЕИП) – совокупность информационных средств и ресурсов, объединяемых в единую систему [1].

Информационные ресурсы – это автономные информационные вычислительные службы, включающие в себя программные компоненты, базы данных, файлы данных и компоненты существующих информационных систем. К информационным средствам относится системно организованная совокупность аппаратных, программных и транспортных средств и вычислительных ресурсов, включая организационную, методическую и правовую формы обеспечения.

В основе ЕИП лежит использование открытых архитектур, международных стандартов. Создаётся единое информационное пространство с использованием международных и российских стандартов, среди которых можно выделить шесть групп:

• Функциональные стандарты;

• информационные стандарты;

• стандарты технического обмена;

• стандарты по защите информации;

• стандарты по электронной цифровой подписи;

• стандарты общего назначения.

1) Функциональные стандарты регламентируют процессы и методы формализации данных об изделии и технические руководства по применению автоматизированных технологий определённых ГОСТами 110, приведённых ниже.

1. ГОСТ Р ИСО 10303-1 – 99 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 1. Общие представления и основополагающие принципы».

2. ГОСТ Р ИСО 10303-21 – 99 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 21. Методы реализации. Кодирование открытым текстом структуры обмена».

3. ГОСТ Р ИСО 10303-41 – 99 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 41. Интегрированные обобщенные ресурсы. Основы описания и поддержки изделий».

4. ГОСТ Р ИСО 10303-11 – 2000 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 11. Методы описания. Справочное руководство по языку EXPRESS».

5. ГОСТ Р ИСО 10303-12 – 2000 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 12. Методы описания. Справочное руководство по языку EXPRESS-I».

6. ГОСТ Р ИСО 10303-45 – 2000 «Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 45. Интегрированные обобщенные ресурсы. Материалы».

7. Р 50.1.027 – 2001. «Информационные технологии поддержки ЖЦ продукции. Автоматизированный обмен технической информацией.

Основные положения и общие требования».

8. Р 50.1.028 – 2001 «Информационные технологии поддержки ЖЦ продукции. Методология функционального моделирования».

9. Р 50.1.029 – 2001 «Информационные технологии поддержки ЖЦ продукции. Интерактивные электронные технические руководства. Общие требования к содержанию, стилю и оформлению».

10. Р 50.1.030 – 2001 «Информационные технологии поддержки ЖЦ продукции. Интерактивные электронные технические руководства.

Требования к логической структуре базы данных».

2) Информационные стандарты описывают данные об изделии и процессах: представляют общие определения информационных элементов, отношений, защиты данных и доступности данных. Эти стандарты направлены на обеспечение единого представления текста, графики, информационных структур. STEP – стандарт общего описания элементов данных об изделиях и доступа к ним; PLIB – формирование библиотек данных о комплектующих изделиях; MANDATE – представление производственных данных; SGML – общее описание текстовой информации; CGM – стандарт представления графики; ISO 10303 STEP, ISO 10303-11 Express, ISO 8879 SGML, ISO 18876 – стандарты информационного описания объектов управления.

Стандартизация представления информации в процессах проектирования, обеспечения производства, изготовления продукции производства является основой создания единого информационного пространства.

3) Стандарты технического обмена контролируют хранение информации и процессы обмена между источником приемников данных, определяют общий набор правил для обмена информацией в цифровой форме. Стандарты технического обмена – это общие правила цифрового обмена информацией.

4) Стандарты по защите информации содержат общие требования к программным и аппаратным средствам защиты информации (в том числе путем применения электронной цифровой подписи, включая алгоритмы шифрования и управления ключами) в государственном масштабе, в корпоративном применении или в рамках предприятия. Закон РФ «Об информации, информатизации и защите информации» требует обязательной сертификации информационных систем государственных органов и организаций, которые обрабатывают информацию с ограниченным доступом.

5) Стандарты по электронной цифровой подписи обеспечивают информационную безопасность на основе методов и средств защиты информации, в том числе путем обязательного подтверждения целостности электронного документа и аутентификации подписи с использованием различных алгоритмов для юридического решения вопросов совместного использования информации.





6) Стандарты общего назначения определяют правила и руководящие указания по формулировке определений данных, принципы присвоения имен и идентификацию элементов данных, регистрацию элементов данных.

Единое информационное пространство определяет основные особенности архитектуры современной интегрированной автоматизированной системы:

- единый проект для всех компьютеров и контроллеров;

- «прозрачная» распределенность, программная настройка связей узлов;

- открытость – обмен данными с любыми внешними программами.

Единое информационное пространство должно обладать следующими свойствами:

1) содержать информацию в электронном виде;

2) использовать стандарты электронного обмена данными;

3) содержать интегрированную модель бизнес процессов и распределенную базу данных.

Рассмотрим первое свойство ЕИП на примере механообрабатывающего производства, где системы с ЧПУ на производстве объединяются в цеховую производственную сеть, по которой в цех на СЧПУ передаются следующие производственно-технологические данные:

1) производственное задание;

2) технологические карты;

3) управляющие программы для станков с СЧПУ;

4) изображение эталонов деталей.

Чертежи поступают в цех не в бумажном виде, а в электронном и отображаются на мониторе оператора.

От СЧПУ передаются производственно-технологические данные:

1) наряды;

2) информация о текущем состоянии диагностики оборудования;

3) наименование обработанных деталей и их количество;

4) заявки на получение оснастки и инструментов;

5) результаты контроля геометрии деталей;

6) информация об использовании оборудования ;

7) информация о соблюдении заложенных в технологическом процессе параметров и режимов обработки;

8) опрос состояния оборудования.

Вся эта информация вносится в СЧПУ прямо на рабочем месте без создания промежуточных бумажных документов, т.е. реализуется принцип фиксации информации в электронном виде на рабочем месте в момент ее возникновения (рис. 1), а также электронный документооборот – автоматизированные процедуры прохождения документации между подразделениями, имеющими отношение к действиям, предписанных в документах.

Сервер Цеховой сервер Цех Цех СЧПУ СЧПУ СЧПУ СЧПУ СЧПУ СЧПУ СЧПУ СЧПУ Рис. 1. Передача данных по цеховой сети Важность этого принципа можно уяснить при анализе 2-х информационных потоков, представленных на рисунках 2 и 3.

Обозначения, принятые на рис. 2 и 3:

1 - источник информации 2 - потребитель информации 3 - крупный отдел с численностью до 100 и более человек, которые обеспечивают преобразование информации из бумажного вида в электронный, обработку и передачу ее в бумажном виде потребителю На рис. 2 информация из цеха поступает в бумажном виде, затем возникает необходимость из бумажной подачи информации преобразовать в электронную.

Рис. 2. Схема передачи данных Переход к ЕИП требует, чтобы создавались рабочие места в производственных подразделениях для преобразования информации в источниках ее возникновения или потребления, как показано на схеме рисунка 3.

Рис. 3. Схема передачи данных в электронном виде В рамках ЕИП используется понятие интегрированная модель.

Интегрированная модель – иерархическое организованная модель, содержащая все информацию об изделии, требуемую на любом из этапов жизненного цикла (ЖЦ) изделия. При построении каждого из фрагментов интегрированной модели используют единые средства и методы построения [2]. Для формирования интегрированной модели используются CALC/ИПИ-технология [1], основными задачами которой являются:

1) структурирование и моделирование данных об изделиях и процессах;

2) обеспечение эффективного управления и обмена данными между всеми участниками ЖЦ изделий;

3) создание и сопровождение документации, необходимой для поддержки всех этапов ЖЦ изделий.

Наряду с рассмотренными основными свойствами, ЕИП должно иметь возможность постоянного развития и расширения. К достоинствам использования ЕИП следует отнести:

1. независимость работы специалистов различных профилей;

2. обеспечение целостности данных;

3. возможность организации доступа с любого рабочего места к данным географически удаленных участков ЖЦ изделия;

4. отсутствие потерь данных при переходе между этапами ЖЦ изделия;

5. изменения данных доступны одновременно всем участникам ЖЦ изделия;

6. преодоление информационных барьеров, недоступности к данным, что в свою очередь ведет к повышению эффективности взаимодействие между участниками производственного процесса, и, следовательно, к снижению материальных и временных затрат.

Стратегия CALS/ИПИ предусматривает двухэтапный переход к ЕИП:

1) Автоматизация отдельных процессов (или этапов) ЖЦ изделия и представление относящихся к ним данных в электронном виде (в соответствии с требованиями ЕИП). Предполагается, что на этом этапе обмен данными между исходными системами осуществляется отдельными файлами (электронными документами) либо на магнитных носителях, либо по сетям.

2) Интеграция в рамках ЕИП автоматизированных процессов и относящихся к ним данных, представленных в электронном виде. На этом этапе взаимодействие подсистем осуществляется с помощью программных средств в режиме реального времени, с параллельной работой исполнителей через единую сеть посредством стандартных протоколов и средств связи.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 15 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.