Распределенная информационно- управляющая система поток-С

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 10 Декабря 2012 в 16:36, дипломная работа

Краткое описание

Дипломная работа посвящена описанию опыта создания распределенной информационно-управляющей системы ПоТок-С для филиала ПТС ОАО “Северо-Западный Телеком”, которая в настоящее время сдана в опытную эксплуатацию. Следует сказать, что ОАО “Северо-Западный Телеком” была одной из первых организаций в России, в которой в 1996 году начались работы по использованию систем для мониторинга режимов теплоснабжения и коммерческого учета потребления тепла сооружениями этой организации. Сложившаяся инфраструктура позволила в рамках выполнения этого проекта провести ряд исследований и демонстрационных экспериментов, результаты которых представляют интерес для системных интеграторов подобного рода проектов, а также для целого ряда смежных областей.

Содержание

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ…………………………………………………………………3
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………………….……4
1 ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ И ПАТЕНТОВ…………….…….…….6
1.1 Обзор систем мониторинга и управления распределенными объектами ……….…....6
1.2 Обзор контроллеров и встраиваемых компьютеров ……………………………………..21

2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ…………………………………………………………………………40
2.1 Описание проблематики……………………………………………………………………40
2.2 Общие требования к системам класса ИУС (СДМУ)…………………………………….41
2.3 Особенности построения и концепция РИУС ПоТок-С………………………………….43
2.4 Требования к программному обеспечению системы……………………………………..46
3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ…………………………………….……..48
3.1 Низкоуровневое ПО контроллера ASK-Lab……………………….……………………...48
3.2 Высокоуровневое ПО системы видеоконтроля……………….………………………….68
4 ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТКИ…………………………………………….…….......76
4.1 Оценка результатов разработанной системы…………………………………………….76
4.2 Оценка результатов разработанного ПО контроллера ASK-Lab……………………….78
4.3 Результаты применения системы видеоконтроля ……………………………….………80
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………...….83
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………….……………………………..85

Прикрепленные файлы: 1 файл

dip_roch.doc

— 1.81 Мб (Скачать документ)

Внешний вид одноплатного компьютера NetCore представлен на рисунке 1.6.

Особенности одноплатных компьютеров NetCore

  • низкая потребляемая мощность;
  • повышенная эксплуатационная надежность;
  • безвентиляторное охлаждение;
  • расширенный диапазон рабочих температур;
  • малые габаритные размеры;
  • наличие аппаратного Watchdog.

 

Технические характеристики

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Ethernet 10/100;

- RS232;

- RS485;

- USB-A/B (USB 1.1);

- IDE.

Системный процессор

- 300/500MHz, MIPS32™

Память

- RAM:  до 64 Мбайт;

- Flash:  до 16 Мбайт.

Корпус (печатная плата) 

- печатная плата размерами 120x93x14мм;

- печатная плата, смонтированная  в металлическом корпусе 180x100x30мм;

- большой корпус 240x160x100мм с возможность установки RACK для 2" или 3.5" винчестера.

Операционная система

- Linux 2.4

Программное обеспечение

- C/C++;

- ПО совместимое с Linux.

1.2.5 Микроконтроллер  InorTek µC-Series

 

В источнике [20] представлен микроконтроллер iNorTek µC-Series. iNorTek µC-Series - это мощный программно-аппаратный комплекс, состоящий из промышленного микроконтроллерного комплекта и системы разработки целевых приложений на языках программирования C/C++.

Внешний вид контроллера InorTek µC-Series представлен на рисунке 1.7.

 

Преимущества применения

  • высокая надёжность;
  • простое тиражирование, расширение и обслуживание устройств управления;
  • упрощение монтажа и ввода в эксплуатацию целевых систем;
  • быстрое обновление алгоритмов управления (в том числе и на работающем оборудовании);
  • высокая функциональность;
  • открытое программное обеспечение, разработка целевых приложений на языках C/C++;
  • наличие 3-х независимых шин расширения, что позволяет использовать данный контроллер как для построения локальных систем регулирования, так и для сложных, распределенных систем АСУТП.

 

Технические характеристики

Подключение устройств

- до 8-и 12-ти разрядных встроенных универсальных каналов аналогового ввода (напряжение/ток/сопротивление - определяется типом мезонинной платы расширения);

- до 4-х 12-ти разрядных встроенных каналов аналогового вывода (4..20mA);

- до 10-ти встроенных каналов дискретного ввода, типа "сухой контакт" (гальваническая развязка, 3 - 50В);

- до 10-ти встроенных каналов дискретного вывода, типа "открытый коллектор" (гальваническая развязка, до 250мА);

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Широкие сетевые возможности  (Web-сервер, e-mail, SMS, FTP);

- шина расширения MODBUS/TCP (Ethernet, XPort™ LANTRONIX);

- MODBUS/RS (оптически изолированный интерфейс RS-485, до 254 узлов сети, витая пара, до 115200 Бод) для организации распределенных систем сбора данных и управления объектами с визуализацией данных на диспетчерских системах верхнего уровня (SCADA системы).

Системные устройства

- Сторожевой таймер;

- Часы реального времени и календарь.

Системный процессор

- микроконтроллер i80C188

Память

- RAM:   до 512/256 Кбайт;

- EEPROM:  до 64 Кбайт.

Корпус 

- 157мм x 86мм x 59мм;

- монтаж на DIN-рейку.

Рабочий температурный диапазон 

- -25...+55°C

Питание

- ~12B;

- потребляемая мощность - до 3Вт.

Пользовательский интерфейс

- 2-х строчный дисплей;

- 9-ти кнопочная клавиатура для диагностики.

Операционная система

  - нет

Программное обеспечение

- C/C++;

- Встроенные стандартизованные  библиотеки адаптивного ПИ/ПИД-регулирования, ШИМ-управления и пр.

 

 

1.2.6 Контроллер  измерительный "КОНТАР" МС8

 

В источнике [21] представлен контроллер измерительный "КОНТАР" МС8. Комплекс модулей "КОНТАР" — совместная российско-американская разработка (МЗТА – Arecont Systems, Inc) — основан на новейших информационных технологиях и уже проверен во многих проектах различной сложности (системы жизнеобеспечения зданий, объекты ЖКХ, автоматизация цехов и т.п. в России и США).

Контроллеры измерительные  МС8 (далее МС8) предназначены для  сбора информации и реализации разнообразных алгоритмов автоматизированного управления технологическими процессами. Контроллеры МС8 являются основным (базовым) элементом комплекса КОНТАР.

Контроллеры комплекса "КОНТАР" прошли сертификационные испытания  как средство измерения и на электромагнитную совместимость в России и США. Имеется разрешение на их использование на объектах, подведомственных ГОСГОРТЕХНАДЗОРу.

Идеология построения MC8 позволяет использовать его как  в качестве автономного контроллера, так и объединять нужное количество контроллеров в локальные сети и сложные иерархические системы, осуществлять управление и сбор информации от разнообразных источников,передачу ее по единому каналу связи, в том числе с использованием сети Интернет.

Внешний вид контроллера "КОНТАР" МС8 представлен на рисунке 1.8.

 

Основные функции

  • измерение и преобразование в цифровую форму сигналов, поступающих от аналоговых и дискретных датчиков технологических параметров;
  • формирование дискретных и аналоговых выходных сигналов для воздействия на технологический процесс;
  • реализация алгоритмов функционирования, необходимых для управления конкретными технологическими процессами (например, аналоговое или импульсное ПИД-регулирование, различные виды формирования задания, в том числе с возможностью изменения в реальном времени, программно-логическое управление, автоматическое включение резервного оборудования и т.д.);
  • архивирование событий во внутренней памяти контроллера;
  • вывод информации на дисплей встроенного пульта оператора, карманного компьютера (PDA) или на экран монитора персонального компьютера через интерфейс RS232C, Ethernet;
  • обеспечение связи через различные интерфейсы (RS485 между контроллерами и другими модулями, RS232С с периферийными устройствами, Ethernet при работе в локальной сети и сети Интернет).

Технические характеристики

Подключение устройств

- 4 дискретных входов;

- 8 аналоговых входов;

- 8 дискретных выходов;

- 8 аналоговых выходов.

Коммутационные модули (интерфейсы)

-RS232С;

- RS485, с гальванической изоляцией;

- Ethernet.

Модули расширения

- Интерфейсный субмодуль WebLinker (Ethernet и RS232C);

- коммуникационный модуль (GPRS/CDMA);

- Пульт MD8.2 (внешний) Применяется для щитового утопленного монтажа. Соединение пульта с контроллером осуществляется через интерфейсный субмодуль SPI.

Системные устройства

- Часы реального времени и календарь;

Системный процессор

- Информация отсутствует;

Память

- 60кБайт - для алгоритма  и его описания;

- 30кБайт - для архивирования.

Корпус 

- 157мм x 86мм x 58,5мм;

- Монтаж на DIN-рейку  по стандарту DIN EN 50 022; Степень защиты IP20.

Питание

- ~220B (~24В);

- потребляемая мощность не более 6ВA.

Пользовательский интерфейс

- 2-х строчный дисплей;

- 4-х кнопочная клавиатура  для диагностики;

- Индикация – 8 светодиодов состояния дискретных выходов.

Операционная система

- ОС записывается в  контроллер производителем и  не может быть изменена потребителем;

- обеспечивает связь  с другими контроллерами внутри  сети, между контроллером и оборудованием; 

- функция самодиагностики.

Программное обеспечение

- Функциональный алгоритм разрабатывается при помощи графической инструментальной системы КОНГРАФ;

- Алгоритмы функционирования, необходимых  для управления конкретными технологическими  процессами (например, аналоговое или  импульсное ПИД-регулирование).

 

1.2.7 Встраиваемый компьютер (контроллер) UN0-2160

 

В источнике [22] рассмотрен UN0-2160 – встраиваемый компьютер (контроллер) с двумя слотами расширения PCI/104.

Внешний вид встраиваемого компьютера UN0-2160 представлен на рисунке 1.9.

 

Технические характеристики

Подключение устройств

- 4 канала дискретного ввода с гальванической изоляцией;

- 4 канала дискретного вывода с гальванической изоляцией;

- Поддержка протоколов ModBus/RTU и ModBusACP.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x Ethernet 10/100;

- 2x RS232;

- 2x RS232/ RS422/RS485;

- 2x USB-A/B.

Системные устройства

- 2 слота расширения PCI/104;

- Гнездо для установки  карт PCMCIA типа I/II;

- Встроенная поддержка  модулей серии ADAM;

- 2 счетчика/таймера (16 разрядов).

Системный процессор

- Celeron 400/650 МГц

Память

- RAM: 256/512 Мбайт;

- SRAM:  512 Rбайт с резервным питанием от батарейки.

Операционная система

- Windows CE .NET 4.2;

- Windows XP Embedded.

Программное обеспечение

- Драйверы устройств для Windows 2000/XP;

- ПО совместимое с Windows XP Embedded/CE.


1.2.8 Встраиваемый  компьютер (контроллер) UN0-2050

 

В источнике [22] рассмотрен UN0-2050 – встраиваемый компьютер (контроллер) UNO со встроенными каналами ввода-вывода.

Внешний вид встраиваемого  компьютера UN0-2050 представлен на рисунке 1.10.

 

Технические характеристики

Подключение устройств

- 8 изолированных дискретных входов с поддержкой счетчиков/таймеров;

- 8 изолированных дискретных выходов;

- Поддержка протоколов ModBus/RTU и ModBusACP.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x Ethernet 10/100;

- 2x RS232;

- 2x RS232/ RS485 с гальванической изоляцией до 2000 В.

Системные устройства

- Соединитель DB-15 VGA;

- 2 счетчика/таймера (16 разрядов).

Системный процессор

- GX1 300 МГц

Память

- RAM: 64/128 Мбайт

Операционная система

- Windows CE .NET

Программное обеспечение

- ПО совместимое с Windows CE .NET


1.2.9 Встраиваемый  компьютер (контроллер) UN0-2052

 

В источнике [22] рассмотрен UN0-2052 – встраиваемый компьютер (контроллер) UNO со встроенными каналами ввода-вывода и CAN-интерфейсом.

Внешний вид встраиваемого  компьютера UN0-2052 представлен на рисунке 1.11.

 

Технические характеристики

Подключение устройств

- 4 канала дискретного ввода с гальванической изоляцией;

- 4 канала дискретного вывода с гальванической изоляцией;

- 2 канала аналогового ввода;

- 2 порта с интерфейсом CAN;

- Поддержка протоколов ModBus/RTU и ModBusACP.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Ethernet 10/100;

- RS232.

Системные устройства

- Соединитель DB-15 VGA;

- Встроенная поддержка модулей серии ADAM;

- 2 счетчика/таймера (16 разрядов).

Системный процессор

- GX1 300 МГц

Память

- RAM: 64/128 Мбайт

Операционная система

- Windows CE .NET

Программное обеспечение

- ПО совместимое с Windows CE .NET


 

1.2.10 Универсальный  логический модуль Siemens LOGO!

 

В источнике [22] рассмотрены логические модули LOGO!. Универсальные логические модули LOGO! предназначены для замены традиционных схем управления, выполненных на основе реле, контакторов и подобных им устройств. Алгоритм функционирования модулей задаётся программой, составленной из набора встроенных функций, который включает в себя самые распространённые на практике логические функции, в том числе шесть базовых (AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR), а также ряд специализированных функций (задержка включения и выключения, импульсное реле, выключатель с часовым механизмом, реле с самоблокировкой, тактовый генератор и др.).

Для хранения управляющей  программы в модуле имеется встроенное энергонезависимое запоминающее устройство (EEPROM). Создание резервной копии программы, а также перенос её на другие модули LOGO! могут быть осуществлены с помощью специального модуля памяти.

Внешний вид логического модуля Siemens LOGO! представлен на рисунке 1.12.

 

Преимущества применения

  • высокая надёжность;
  • упрощение монтажа и ввода в эксплуатацию целевых систем;
  • увеличение количества обслуживаемых входов/выходов обеспечивается с помощью модулей расширения;
  • модули LOGO! имеют морские сертификаты (ABS, BV, DNV, GL, LRS), сертификаты UL, CSA и FM, маркировку СЕ, отвечают требованиям стандартов VDE 0631, IEC 1131, EN 55011 (класс В), ГОСТ Р 50377-92, ГОСТ 28244-89, ГОСТ 29216-91 (сертификат № РОСС DE.ME20.B00820).

Информация о работе Распределенная информационно- управляющая система поток-С