9.1.3. Открытость программного обеспечения
Программные средства автоматизации должны удовлетворять требованиям открытости (см. "Понятие открытой системы" 1). Для этого они должны поддерживать:
стандартные средства программирования МЭК 61131-3;
стандарт ОРС для связи с физическими устройствами;
стандартные сетевые протоколы Ethernet, Modbus, Profibus, CAN и др.;
стандартный интерфейс ODBC для доступа к базам данных c языком запросов SQL;
наиболее распространенные операционные системы (Windows XP/CE, Linux);
веб-технологию;
обмен данными с Microsoft Office.
Перечисленные средства удовлетворяют общепризнанным или официальным стандартам, имеются в свободной продаже, разрабатываются несколькими независимыми производителями, конкурирующими между собой (последнее не касается MS Windows и MS Office).
Содержание
- Архитектура автоматизированной системы
- 1.1. Разновидности архитектур
- 1.1.1. Требования к архитектуре
- 1.1.2. Простейшая система
- 1.1.3. Распределенные системы автоматизации
- 1.1.4. Многоуровневая архитектура
- 1.2. Применение интернет-технологий
- 1.2.1. Проблемы и их решение
- 1.2.2. Основные понятия технологии интернета
- 1.2.3. Принципы управления через интернет
- 1.2.4. Микро веб-серверы
- 1.2.5. Примеры применения
- 1.3. Понятие открытой системы
- 1.3.1. Свойства открытых систем
- Модульность
- Платформенная независимость
- Взаимозаменяемость
- Интероперабельность (аппаратно-программная совместимость)
- Масштабируемость (наращиваемость)
- Интерфейс пользователя
- Программная совместимость
- 1.3.3. Достоинства и недостатки
- 1.4. Заключение к главе "Архитектура автоматизированных систем"
- Обзор публикаций
- 2. Промышленные сети и интерфейсы
- 2.1. Общие сведения о промышленных сетях
- 2.2. Модель osi
- 2.2.1. Физический уровень
- 2.2.2. Канальный уровень
- 2.2.3. Сетевой уровень
- 2.2.4. Транспортный уровень
- 2.2.5. Сеансовый уровень
- 2.2.6. Уровень представления
- 2.2.7. Прикладной уровень
- 2.2.8. Критика модели osi
- 2.3. Интерфейсы rs-485, rs-422 и rs-232
- 2.3.1. Принципы построения Дифференциальная передача сигнала
- "Третье" состояние выходов
- Четырехпроводной интерфейс
- Режим приема эха
- Заземление, гальваническая изоляция и защита от молнии
- 2.3.2. Стандартные параметры
- 2.3.3. Согласование линии с передатчиком и приемником
- 2.3.4. Топология сети на основе интерфейса rs-485
- 2.3.5. Устранение состояния неопределенности линии
- 2.3.6. Сквозные токи
- 2.3.7. Выбор кабеля
- 2.3.8. Расширение предельных возможностей
- 2.3.9. Интерфейсы rs-232 и rs-422
- 2.4. Интерфейс "токовая петля"
- Аналоговая "токовая петля"
- Цифровая "токовая тепля"
- 2.5. Hart-протокол
- Принципы построения
- Сеть на основе hart-протокола
- Адресация
- Команды hart
- Язык описания устройств ddl
- Разновидности hart
- 2.6.1. Физический уровень
- Электрические соединения в сети can
- Трансивер can
- 2.6.2. Канальный уровень
- Адресация и доступ к шине
- Достоверность передачи
- Передача сообщений
- Пауза между фреймами
- Фильтрация сообщений
- Валидация сообщений
- 2.6.3. Прикладной уровень: caNopen
- Коммуникационные модели
- 2.6.4. Электронные спецификации устройств caNopen
- 2.7.1. Физический уровень
- 2.7.2. Канальный уровень Profibus dp
- Коммуникационный профиль dp
- Передача сообщений
- 2.7.3. Резервирование
- 2.7.4. Описание устройств
- 2.8.1. Физический уровень
- 2.8.2. Канальный уровень
- Описание кадра (фрейма) протокола Modbus
- Структура данных в режиме rtu
- Структура Modbus rtu сообщения
- Контроль ошибок
- 2.8.3. Прикладной уровень
- Коды функций
- Содержание поля данных
- Список кодов Modbus
- 2.9. Промышленный Ethernet
- 2.9.1. Отличительные особенности
- 2.9.2. Физический уровень
- Методы кодирования
- Доступ к линии передачи
- Коммутаторы
- 2.9.3. Канальный уровень
- 2.10. Протокол dcon
- 2.11. Беспроводные локальные сети
- 2.11.1. Проблемы беспроводных сетей и пути их решения
- Зависимость плотности мощности от расстояния
- Влияние интерференции волн
- Источники помех
- Широкополосная передача
- Методы модуляции несущей
- Другие особенности беспроводных каналов
- Методы уменьшение количества ошибок в канале
- Передача сообщений без подтверждения о получении
- Использование пространственного разнесения антенн
- Вопросы безопасности
- Физический и канальный уровень
- Модель передачи данных
- Структура фреймов
- Сетевой уровень
- Уровень приложений
- Физический и канальный уровень
- Архитектура сети Wi-Fi
- 2.11.5. Сравнение беспроводных сетей
- 2.12. Сетевое оборудование
- 2.12.1. Повторители интерфейса
- 2.12.2. Концентраторы (хабы)
- 2.12.3. Преобразователи интерфейса
- Преобразователь rs-232 - rs-485/422
- Преобразователь rs-232 в оптоволоконный интерфейс
- Преобразователь usb в rs-232, rs-485, rs-422
- 2.12.4. Адресуемые преобразователи интерфейса
- 2.12.5. Межсетевые шлюзы
- 2.12.6. Другое сетевое оборудование
- Маршрутизаторы
- Сетевые адаптеры
- Коммутаторы
- Мультиплексоры
- Межсетевой экран
- 2.12.7. Кабели для промышленных сетей
- 2.13. Заключение к главе "Промышленные сети и интерфейсы"
- 3. Защита от помех
- 3.1. Источники помех
- 3.1.1. Характеристики помех
- 3.1.2. Помехи из сети электроснабжения
- 3.1.3. Молния и атмосферное электричество
- 3.1.4. Статическое электричество
- 3.1.5. Помехи через кондуктивные связи
- 3.1.6. Электромагнитные помехи
- 3.1.7. Другие типы помех
- 3.2. Заземление
- 3.2.1. Определения
- 3.2.2. Цели заземления
- 3.2.3. Защитное заземление зданий
- 3.2.4. Автономное заземление
- 3.2.5. Заземляющие проводники
- 3.2.6. Модель «земли»
- 3.2.7. Виды заземлений
- Силовое заземление
- Аналоговая и цифровая земля
- «Плавающая» земля
- 3.3. Проводные каналы передачи сигналов
- 3.3.1. Источники сигнала
- 3.3.2. Приемники сигнала
- 3.3.3. Прием сигнала заземленного источника
- 3.3.4. Прием сигнала незаземленных источников
- 3.3.5. Дифференциальные каналы передачи сигнала
- Токовый дифференциальный канал
- Балансный канал
- 3.5. Методы экранирования и заземления
- 3.5.1. Гальванически связанные цепи
- 3.5.2. Экранирование сигнальных кабелей
- 3.5.3. Гальванически развязанные цепи
- 3.5.4. Экраны кабелей на электрических подстанциях
- 3.5.5. Экраны кабелей для защиты от молнии
- 3.5.6. Заземление при дифференциальных измерениях
- 3.5.7. Интеллектуальные датчики
- 3.5.8. Монтажные шкафы
- 3.5.9. Распределенные системы управления
- 3.5.10. Чувствительные измерительные цепи
- 3.5.11. Исполнительное оборудование и приводы
- Заземление в промышленных сетях
- 3.5.12. Заземление на взрывоопасных объектах
- 3.6. Гальваническая развязка
- 4. Измерительные каналы
- 4.1. Основные понятия
- 4.1.1. Определения основных терминов
- 4.1.2. Точность, разрешающая способность и порог чувствительности
- 4.1.3. Функция автокорреляции
- 4.1.4. Коэффициент корреляции
- 4.1.5. Точечные и интервальные оценки погрешности
- 4.1.6. Погрешность метода измерений
- 4.1.7. Погрешность программного обеспечения
- 4.1.8. Достоверность измерений
- 4.2. Многократные измерения
- 4.2.1. Повышение точности путем усреднения результатов измерений
- 4.2.2. Точность и продолжительность измерений
- 4.3 Динамические измерения
- 4.3.1. Теорема Котельникова
- 4.3.2. Фильтр и динамическая погрешность
- Измерение при синусоидальном сигнале
- Измерение при входном сигнале "единичный скачок"
- Измерение сигнала произвольной формы
- 4.3.3. Sinc-фильтр в измерительных модулях ввода
- 4.3.4. Алиасные частоты, антиалиасные фильтры
- 4.4. Суммирование погрешностей измерений
- 4.4.1. Исходные данные для расчета
- 4.4.2. Методы суммирования погрешностей
- 4.4.3. Систематические погрешности
- 4.4.4. Случайные погрешностей
- 4.4.5. Дополнительные погрешности
- 4.4.6. Динамические погрешности
- 4.4.7. Нахождение итоговой погрешности
- Нахождение погрешности измерительного канала в условиях недостатка исходных данных
- 4.5. Заключение к главе "Измерительные каналы"
- Обзор литературы
- 5.1. Идентификация моделей динамических систем
- 5.1.1. Модели объектов управления
- Модель первого порядка
- Модель второго порядка
- Модель в переменных состояния
- Модели интегрирующих процессов
- 5.1.2. Выбор тестовых сигналов
- Единичный скачок
- Прямоугольный импульс
- 5.1.4. Идентификация в замкнутом и разомкнутом контуре
- Идентификация в разомкнутом контуре
- Прямая пассивная идентификация в замкнутом контуре
- Косвенная идентификация в замкнутом контуре
- Прямая активная идентификация в замкнутом контуре
- 5.1.5. Аналитическая идентификация
- Идентификация модели первого порядка по средней длительности переходного процесса
- Метод двойного прямоугольного импульса
- Использование результатов частотной идентификации
- 5.1.6. Методы минимизации критериальной функции
- 5.2. Классический пид-регулятор
- 5.3.4. Регулятор отношений
- 5.3.5. Регулятор с внутренней моделью
- 5.3.6. Эквивалентные преобразования структур пид-регуляторов
- Предиктор Смита
- 5.4. Особенности реальных регуляторов
- 5.4.1. Погрешность дифференцирования и шум
- 5.4.2. Интегральное насыщение
- Ограничение скорости нарастания входного воздействия
- Алгоритмический запрет интегрирования
- Компенсация насыщения с помощью дополнительной обратной связи
- Условное интегрирование
- Интегратор с ограничением
- 5.4.3. Запас устойчивости и робастность
- Критерий Найквиста
- Частотный критерий устойчивости
- Функции чувствительности
- Робастность
- 5.4.4. Сокращение нулей и полюсов
- 5.4.5. Безударное переключение режимов регулирования
- 5.4.6. Дискретная форма регулятора
- Переход к конечно-разностным уравнениям
- Уравнение цифрового пид-регулятора
- Инкрементная форма цифрового пид-регулятора
- 5.5. Расчет параметров
- 5.5.1. Качество регулирования
- Ослабление влияния внешних возмущений
- Ослабление влияния шумов измерений
- Робастность к вариации параметров объекта
- Критерии качества во временной области
- Частотные критерии качества
- 5.5.2. Выбор параметров регулятора
- Настройка параметров регулятора по методу Зиглера и Никольса
- Метод chr
- 5.5.3. Ручная настройка, основанная на правилах
- 5.5.4. Методы оптимизации
- 5.6. Автоматическая настройка и адаптация
- 5.6.1. Основные принципы
- 5.6.2. Табличное управление
- 5.6.3. Обзор коммерческих продуктов
- 5.6.4. Программные средства настройки
- 5.7. Нечеткая логика, нейронные сети и генетические алгоритмы
- 5.7.1. Нечеткая логика в пид-регуляторах
- Принципы построения нечеткого пи-регулятора
- Применение нечеткой логики для подстройки коэффициентов пид-регулятора
- 5.7.2. Искусственные нейронные сети
- 5.7.3. Генетические алгоритмы
- 5.7.4. Обзор публикаций
- 5.8. Заключение к главе "пид-регуляторы"
- 6. Контроллеры для систем автоматизации
- 6.1. Программируемые логические контроллеры
- 6.1.1. Типы плк
- 6.1.2. Архитектура
- Процессорный модуль
- Источник питания
- 6.1.3. Характеристики
- 6.1.4. Пример плк
- Характеристики процессора:
- Характеристики плк:
- Программное обеспечение
- 6.1.5. Устройства сбора данных
- 6.2. Компьютер в системах автоматизации
- 6.2.1. Компьютер в качестве контроллера
- 6.2.2. Компьютер для общения с оператором
- 6.2.3. Промышленные компьютеры
- 6.3. Устройства ввода-вывода
- 6.3.1. Ввод аналоговых сигналов
- Структура модулей ввода
- Команды управления модулем
- 6.3.2. Модули ввода тока и напряжения Потенциальный вход
- Токовый вход
- 6.3.3. Термопары
- Погрешность измерений
- 6.3.4. Термопреобразователи сопротивления
- Двухпроводная схема измерений
- Четырехпроводная схема измерений
- Трехпроводная схема измерений
- Погрешность измерений
- 6.3.5. Тензорезисторы
- Датчики на основе тензорезисторов
- Измерения с помощью тензодатчиков
- Влияние сопротивления соединительных проводов
- Составляющие погрешности измерения
- 6.3.6. Вывод аналоговых сигналов
- 6.3.7. Ввод дискретных сигналов
- Ввод дискретных сигналов 220 в
- 6.3.8. Вывод дискретных сигналов
- 6.3.9. Ввод частоты, периода и счет импульсов
- 6.3.10. Модули управления движением
- 6.4. Заключение
- 7. Автоматизация опасных промышленных объектов
- 7.1. Искробезопасная электрическая цепь
- 7.2. Блоки искрозащиты
- 7.3. Правила применения искробезопасных устройств
- 7.4. Функциональная безопасность
- 7.5. Выбор аппаратных средств
- Виды опасных промышленных объектов
- Взрывоопасные производственные объекты
- 7.5.2. Классификация взрывоопасных зон
- 7.5.3. Классификация взрывоопасности технологических блоков
- 7.5.4. Взрывопожарная и пожарная опасность
- 7.5.5. Требования к техническим устройствам
- 7.5.6. Маркировка взрывозащищенного оборудования
- Маркировка и выбор оборудования, работающего в среде газа
- Маркировка и выбор оборудования для среды пыли
- 7.5.7. Монтаж взрывоопасного технологического оборудования
- 7.6. Заключение к главе "Автоматизация опасных производственных объектов"
- 8. Аппаратное резервирование
- 8.1. Основные понятия и определения
- 8.2. Резервирование плк и устройств ввода-вывода
- 8.2.1. Общие принципы резервирования
- Системы с голосованием
- Резервирование замещением
- Общее и поэлементное резервирование
- 8.2.2. Модули ввода и датчики
- Резервирование аналоговых модулей ввода и датчиков
- Резервирование датчиков и модулей ввода дискретных сигналов
- 8.2.3. Резервирование модулей вывода
- Резервирование аналоговых модулей вывода
- Резервирование модулей дискретного вывода и нагрузки
- 8.2.4. Резервирование процессорных модулей
- Горячее резервированиезамещением
- Резервирование методом голосования
- Тестирование процессорного модуля
- 8.2.5. Резервирование источников питания
- 8.3. Резервирование промышленных сетей
- 8.3.1. Сети Profibus, Modbus, can
- 8.3.2. Сети Ethernet
- Метод агрегирования
- Протокол stp и его модификации
- Метод физического кольца
- Полное резервирование сети
- 8.3.3. Резервирование беспроводных сетей
- 8.4. Оценка надежности резервированных систем
- 8.5. Заключение к главе «Аппаратное резервирование»
- 9. Программное обеспечение
- 9.1. Развитие программных средств автоматизации
- Разделение труда по созданию программных средств автоматизации
- Заказные и специализированные программные средства автоматизации
- 9.1.1. Графическое программирование
- 9.1.2. Графический интерфейс
- 9.1.3. Открытость программного обеспечения
- 9.1.4. Связь с физическими устройствами
- 9.1.5. Базы данных
- 9.1.6. Операционные системы реального времени
- 9.2. Орс сервер
- 9.2.1. Обзор стандарта орс
- 9.2.2. Орс da сервер
- 9.2.3. Opc hda сервер
- 9.2.4. Спецификация opc ua
- Архитектура, ориентированная на сервисы
- Независимость от com, dcom
- Безопасность
- Достоинства нового стандарта
- Концепция системы на базе opc ua
- 9.2.5. Орс da сервер в среде ms Excel
- Упрощенный интерфейс EasyAccess
- 9.2.6. Применение орс сервера с Matlab и LabView
- 9.3. Системы программирования на языках мэк 61131-3
- 9.3.1. Язык релейно-контактных схем, ld
- 9.3.2. Список инструкций, il
- 9.3.3. Структурированный текст, st
- 9.3.4. Диаграммы функциональных блоков, fbd
- 9.3.5. Функциональные блоки стандартов мэк 61499 и мэк 61804
- 9.3.6. Последовательные функциональные схемы, sfc
- 9.3.7. Программное обеспечение
- 9.4. Пользовательский интерфейс, scada-пакеты
- 9.4.1. Функции scada
- Разработка человеко-машинного интерфейса
- Scada как система диспетчерского управления
- Scada как часть системы автоматического управления
- Хранение истории процесса
- Безопасность scada
- Общесистемные функции
- 9.4.2. Свойства scada
- Инструментальные свойства
- Эксплуатационные свойства
- Степень открытости
- Экономическая эффективность
- 9.4.3. Программное обеспечение
- 9.5. Заключение к главе "Программное обеспечение"