ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность

1.4. Предпроектные работы

Особое значение при создании механосборочного производства приобретают предпроектные работы, выполняемые с целью: 
• сбора исходных данных; 
• анализа существующего уровня производства; 
• разработки технико-экономического обоснования (ТЭО) или технико-экономического расчета (ТЭР) целесообразности создания нового, расширения, реконструкции или технического перевооружения существующего (действующего) производства; 
• разработки технической заявки на проект и подготовки различных технических материалов для проведения проектных работ.
Предпроектные работы чаще всего проводят за два этапа:
• предпроектное обследование и разработка ТЭО (ТЭР);
• разработка и утверждение технической заявки на создание и внедрение новой производственной системы.
При реконструкции производства необходимо иметь бoльшее количество исходных данных, чем при проектировании нового производства, т.к. в проекте используются уже имеющиеся на заводе здания, сооружения, оборудование и т.д. Поэтому перед началом реконструкции на завод выезжает группа проектантов, которая изучает производство, подбирает и систематизирует необходимые сведения о заводе и его цехах.
Основная цель обследования – изучение производственных, материальных, финансовых и людских ресурсов действующего производства. Обследование перед реконструкцией производства проводят комплексно по нескольким частям:
1. Общая и технико-экономическая части включают в себя общие данные по действующему механосборочному производству, его состав, объем производства и номенклатуру выпускаемой продукции, производственное кооперирование, производственные фонды, состав работающих и их квалификация, уровень зар. платы, себестоимость продукции, общие выводы и основные технико-экономические показатели.
2. Технологическая часть содержит сведения о назначении цеха, выпускаемой продукции и производственной кооперации, размещении цеха, режиме его работы, станкоемкости и трудоемкости изготовления продукции, организации производства, составе цеха и технологических процессах.

1.1. Выбор места строительства завода

Выбор региона и пункта строительства промышленных предприятий производится в соответствии со следующими требованиями:
• наличие сырьевых баз и расстояния от них;
• обеспеченность топливом;
• наличие источника и условий электроснабжения;
• наличие, состояние и возможность использования транспортных путей;
• расстояние от мест потребления продукции;
• наличие местных строительных материалов и рабочей силы;
• близость промышленного региона и населенных пунктов;
• наличие свободных площадей, пригодных для строительства завода;
• благоприятные гидрометеорологические и климатические условия.

1.2. Производственное деление завода

В нашей стране широкое распространение получили автоматические поточные линии, объединяющие комплексы автоматически работающих агрегатных станков и станков-автоматов.
Недостаток – узкая ориентация на изготовление определенного вида изделий. В связи с этим подобные средства можно использовать только там, где производство носит массовый, устойчивый характер.
В промышленно развитых странах крупносерийное и массовое производство составляет лишь 20%, а единичное, мелкосерийное и серийное производство – 80 %.
В целях разрешения противоречий, обусловленных, с одной стороны, мелкосерийностью объектов производства, а с другой, крупными масштабами самого производства, были разработаны методы групповой технологии.
Следующим шагом на пути автоматизации производства является разработка программируемых и за счет этого перенастраиваемых средств, то есть гибкого оборудования. К ним относятся станки с ЧПУ, в том числе обрабатывающие центры, промышленные роботы и другое оборудование. Еще большей гибкостью обладают системы, управляемые от ЭВМ. Подобные системы называют по разному:
В Японии – гибкой автоматизацией, гибким производственным комплексом.
В США – гибкой производственной системой (FMS). (ГПС).

Буквенные обозначения средств автоматизации строятся на основе латинского алфавита и состоят из трех групп букв:
1 буква - Контролируемый, сигнализируемый или регулируемый параметр:

D - плотность,
Е - любая электрическая величина,
F - расход,
G - положение, перемещение,
Н - ручное воздействие,
К - временна’я программа,
L - уровень,
М - влажность,
Р - давление,
Q - состав смеси, концентрация,
R - радиоактивность,
S - скорость (линейная или угловая),
Т - температура,
U - разнородные величины,
V - вязкость,
W - масса

2 буква (не обязательная) - может указываться также уточнение характера измеряемой величины:
D - разность, перепад,
F - соотношение,
J - автоматическое переключение,
Q - суммирование, интегрирование.
3 группа символов (несколько букв) Далее указывается один или несколько символов, обозначающих функции и функциональные признаки прибора:
I - показания,
R - регистрация,
С - регулирование,
S - переключение,
Y - преобразование сигналов, переключение,
А - сигнализация,
Е - первичное преобразование параметра,
Т - промежуточное преобразование параметра, передача сигналов на расстояние,
К - переключение управления с ручного на автоматическое и обратно, управление по программе, коррекция.

В Internet/Intranet решениях в обмене данными, кроме технологического сервера, как поставщика данных, и клиента, как получателя информации, задействован Web-сервер (рис. 5). 

Рис.5 Клиенты и серверы Web
Информация на сервере хранится в виде страниц, на которых кроме текста могут находиться разные объекты: графические изображения, аудио- и видеоролики, формы для ввода данных, интерактивные приложения и т.д.
Страницы сервера WWW могут содержать не только статическую, но и динамическую информацию. Страница может содержать формы для выполнения запросов к базе данных. Результат такого запроса будет динамически сформирован в виде страницы, которая появится на экране пользователя. Сервер WWW может решать любую задачу, принимая любые данные от удаленного пользователя, обрабатывая их и передавая обратно. Для обработки на сервере WWW запросов, поступающих от клиентских приложений SCADA и требующих получения данных из БДРВ или других источников информации реального времени (РВ), разрабатывается специальное серверное расширение, которое, с одной стороны, получает и обрабатывает динамические запросы от Web-клиентов, а с другой, обеспечивает взаимодействие с Microsoft Internet-серверами. Взаимодействие между Web-сервером и клиентами осуществляется на основе протокола HTTP (HyperText Transfer Protocol протокол передачи гипертекста.). Так компанией Wonderware предлагается FactorySuite (FS) Web-сервер, который обеспечивает динамическими данными клиента Web, реализованного в виде SCADA-приложения InTouch (см. врезку Серверное расширение FactorySuite Web Server ).

С появлением Windows NT/2000 Terminal Services вновь стала возможна организация клиентских сессий, когда каждый клиент функционирует независимо от других. В этом случае каждый пользователь получает свой ресурс: память, время центрального процессора, доступ к дискам сервера и приложениям. Когда клиент запускается, терминальный сервер его регистрирует, предоставляя доступ к ресурсам сервера. ОС Windows создает также виртуальный дисплей, который затем передается клиенту и отображается на локальном мониторе. Операции ввода, активизируемые клиентом с клавиатуры и мыши также обслуживаются сервером. Добавление новых клиентов сводится к встраиванию нового терминала.
Для организации взаимодействия между сервером и клиентом используются стандартные протоколы Microsoft RDP (Remote Desktop Protocol) и Citrix ICA (Independent Computing Achitecture), что допускает реализацию клиентов в виде супер-тонких бездисковых рабочих станций на платформах Linux/CE, от Windows 3.11.95.98 до рабочих станций Windows NT или 2000.
Используя новые архитектурные возможности, компании-разработчики SCADA-систем имеют возможность предложить терминальные сервисы, поддерживающие выполнение SCADA-приложений в режиме сессии. Так компания Wonderware уже поставляет Terminal Services (терминальные сервисы) для SCADA-системы InTouch версии 7.1, что позволяет установить исполняющую систему InTouch один раз на центральном сервере и затем запускать InTouch-приложения много раз. Клиентские узлы необходимо подключать в режиме терминальной сессии InTouch. Бедный клиент может быть в этом случае терминалом персонального компьютера или встроенным терминальным устройством с вышеперечисленными операционными системами (рис.4).

Рис.4 Архитектура терминал/сервер
Терминальные пользователи имеют доступ к данным, графическим мнемосхемам с возможностью обмена информации в реальном времени без необходимости установки InTouch на локальном клиентском компьютере. Применение терминал-серверной модели позволяет создавать более экономичные решения за счет того, что приложение устанавливается и поддерживается инженерами только на сервере, при этом можно использовать клиентские узлы на различных платформах. Следует заметить, что на клиентских узлах может просматривать как одно и то же приложение, так и разные приложения

Cтруктура Windows DNA это, в первую очередь, реализация трехуровневой модели приложения, включающей следующие уровни (рис.2):
уровень представления;
уровень бизнес-логики;
уровень доступа к данным.
Кроме технологий, привязанных к уровням, применяются технологии, представляющие общие сервисы, а также склеивающие технологии. В программном обеспечении Microsoft роль склеивающих технологий играют архитектуры COM и COM+. Архитектура архитектура компонентных объектов COM (Component Object Model) это объектно-ориентированная технология. Приложение с компонентной организацией конструируется из COM-объектов, используя готовые наборы этих объектов.

Рис. 2 Структура Windows DNA
Слои Windows DNA. Технологии Microsoft и относящийся к ним инструментарий предназначены для разработки и реализации трехуровневых приложений.
Уровень представления. На этом уровне есть два обширных вида клиентов, называемых бедными (thin) и богатыми (rich) клиентами. В отличие от толстого (fat) клиента богатый клиент в большей степени ссылается на используемые при создании пользовательского интерфейса технологии, чем на то, какое количество кода выполняется на стороне клиента. Богатые клиенты похожи на обычные приложения Win32, но являются клиентской частью трехуровневого приложения.
Бедные клиенты не одинаково бедны. Примером бедного клиента служит давно известный терминал. Компания Microsoft предложила технологию Windows Terminal Server, в которой приложение Windows работает на центральном сервере и передает графический интерфейс пользователю-клиенту. При этом требуется дорогостоящий сервер и широкая полоса пропускания между клиентом и сервером. Чаще всего понятие бедный клиент обозначает приложение, работающее на Web-сервере и передающее пользовательский интерфейс с помощью HTML-страниц на Web-браузер.
Далее появилась идея обогащения Web-приложений различными компонентами, которые могут использоваться браузером, управляющие элементы ActiveX, аплеты Java и т.д. Различной оснащенности бедные клиенты предлагаются и компаниями-поставщиками SCADA-систем.

База Данных (БД) — информационная модель, позволяющая в упорядоченном виде хранить данные о группе объектов с одинаковым набором свойств или поименованную совокупность структурированных данных. (Поименованная совокупность структурированных данных предметной области).
Организация структуры БД формируется исходя из следующих соображений:
1.Адекватность описываемому объекту/системе — на уровне концептуальной и логической модели.
2.Удобство использования для ведения учёта и анализа данных — на уровне так называемой физической модели.
Виды концептуальных (инфологических) моделей БД: «сущность-связь», семантические, графовые
Виды логических (даталогических) моделей БД:
1.Документальные (архивы) — ориентированные на формат документа, дескрипторные, тезаурусные.
2. Фактографические (картотеки)
По модели представления данных БД классифицируются:
• Картотеки
• Иерархические
• Сетевые
• Реляционные
• Многомерные
• Объектно-ориентированные
На уровне физической модели электронная БД представляет собой файл или их набор в формате TXT, CSV, Excel, DBF, XML либо в специализированном формате конкретной СУБД. Также в СУБД в понятие физической модели включают специализированные виртуальные понятия, существующие в её рамках — таблица, табличное пространство, сегмент, куб, кластер и т. д.
В настоящее время наибольшее распространение получили реляционные базы данных. Картотеками пользовались до появления электронных баз данных. Сетевые и иерархические базы данных считаются устаревшими, объектно-ориентированные пока никак не стандартизированы и не получили широкого распространения. Некоторое возрождение получили иерархические базы данных в связи с появлением и распространением XML.
Примеры баз данных
• Astrophysics Data System
• Scientific and Technical Network
• Zentralblatt MATH
• MRLookup
• ABC-CLIO
• SPIRES
• ArXiv
• Didactics of Mathematics
• Jahrbuch Database
Поступающие в SCADA - систему данные не только сохраняются во внутренней базе данных, но и могут обрабатываться согласно определенным инженерами алгоритмам, что дает возможность реализации систем автоматического управления, то есть управления без участия оператора. 
Отчеты могут выводиться на экран, распечатываться, а также сохраняться на диске для последующей распечатки или просмотра. Отчет можно обрабатывать средствами любого текстового редактора. Их можно автоматически сохранять в SQL-базах и других ODBC-совместимых базах данных.