SCADA жүйелері

Нормативтік сілтемелер 6
Пайданылатын қысқартулар мен белгілер 7
Кіріспе 8
1. SCADA жүйелері 9
2. SCADA жүйелердің сипаттамалары 12
3. Орталық процессорының бағдарламалық . логикалық
кескіндері 17
Пайдаланылған әдебиеттері 26

Тақырыбының өзектілігі.
Курстық жұмыстың өзектілігі тақырыб бойынша қарастылылған мателиалдардың микропроцессорлық техникада пайдалуымен анықталады.
Курстық жұмыстың мақсаттары мен міндеттерімикропроцессорлық техникадағы пайдаланатын құрылғыларды қолдану принциптеріне негізделеді.
Практикалық қажеттілігі.
Курстық жұмыстың практикалық қажеттілігі қарастырылған принциетері, құрылымдық схемалары, сипаттамалары әр-түрлі цифрлық техникада қолдану мұмкіндіктерімен анықталады.
Курстық жұмыстың мазмұны тапсырманың және әдістемелік нұсқаудың талаптарына сәйкеседі [1].

1. Б.С. Есмағамбетов. «Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар» пәні бойынша 5В071900 «Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар» мамандығы студенттеріне курстық жұмысты орындау үшін ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚАУ. М.О.Әуезов атындағы ОҚМУ баспа орталығы, Шымкент қ., Тауке хан д., 5
2. Есмағамбетов Б.С. Басқару жүйелердргі микропроцессорлық кешендер. Оқу құралы. Шымкент: «Әлем баспасы», 2013, 236с
3. Есмағамбетов Б.С. Цифрлық құрылғылары және микропроцессорлар. Оқу құралы. Шымкент: «Нұрлы бейне» баспасы, 2010, 184с
4. М.В.Напрасник. Микропроцессоры и микроЭВМ.-М.: Высшая школа, 1989.
5. Е.П.Балашов, В.Л.Григорьев, Г.А.Петров, Микро- и мини-ЭВМ.-Л.: Энергоатомиздат, 1984. (3)
6. С.Т.Хвощ, Н.Н. Варлинский, Е.А. Попов. Под общей редакцией С.Т.Хвоща. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. – Л.: Машиностроение, 1987. (2)
7. Ч.Юэн, К.Бичем, Дж. Робинсон. Микропроцессорные системы и их применение при обработке сигналов. Перевод с английского Т.Э.Кренкеля. Под ред. Б.А.Калабекова. – М.: Радио и связь, 1986.

Пән: Автоматтандыру, Техника
Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ
МИНИСТРЛІГІ
М.ӘУЕЗОВ атындағы ОҢТҮСТІК ҚАЗАҚСТАН МЕМЛЕКЕТТІК УНИВЕРСИТЕТІ
Автоматтандыру, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ және
БАСҚАРУ кафедрасы

КУРСТЫҚ ЖҰМЫС
пәні Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар
мамандығы: Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар
тақырыбы: SCADA жүйелері

Жұмыс ____________
Бағасы
Бағасына қорғалды
___ ___________ 2015_ж.

Комиссия
____________
қолы, аты - жөні

____________
қолы, аты - жөні

Норма бақылау:
______________________
қолы, аты - жөні

Орындаған
Студент ________________________
Тобы _______________-
_______________________
қолы, аты - жөні,

Жетекші _____________________
қолы, аты - жөні,

Шымкент 2015 ж.
Ф.7.05 - 04
М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті
Автоматтандыру, ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ және
БАСҚАРУ кафедрасы

Бекітемін
Кафедра меңгерушісі
Исмаилов С.Ө. т.ғ.к., доцент
___________ 2015ж.
Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар
пәні бойынша курстық жұмыс
ТАПСЫРМА № 16
Студент тобы
Жұмыс тақырыбы: SCADA жүйелері
Бастапқы мәліметтер жоқ

№
Курстық жұмыстың мазмұны
Орындау мерзімі
Салыстырмалы көлемі (парақ саны)
1
Кіріспе
2 апта
1-2
2
SCADA жүйелері
5 апта
1-2
3
SCADA жүйелердің сипаттамалары
7 апта
3-4
4
Орталық процессорының бағдарламалық - логикалық кескіндері
8 апта
8-9

№
Графикалық бөлімнің мазмұны
Орындау мерзімі
Парақ саны
Формат

Әдебиет:
1. Б.С. Есмағамбетов. Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар пәні бойынша әдістемелік нұсқау
2. Есмағамбетов Б.С. Цифрлық құрылғылары және микропроцессорлар. Оқу құралы. Шымкент: Нұрлы бейне баспасы, 2010, 184с
3.Есмағамбетов Б.С. Басқару жүйелердргі микропро-цессорлық кешендер. Оқу құралы. Шымкент: Әлем баспасы, 2013, 236с
Тапсырманың берілген күні _________, жұмысты қорғалған күні ______
Жұмыстың жетекшісі: _______________________
(аты - жөні, қолы)
Тапсырманы орындауға қабылдаған ____________________________
(күні, студенттің қолы)

Ф.7.04 - 06
Қазақстан республикасы білім және ғылым министрлігі
М.О. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан мемлекеттік университеті

Ақпараттық технологиялар және энергетика жоғары мектебі
Автоматтандыру, телекоммуникация және басқару кафедрасы

Бекітемін
Кафедра меңгерушісі
Исмаилов С.Ө. т.ғ.к., доцент
_________________2015ж.

Курстық жұмыс қорғау
Хаттамасы № 16

пәні: Цифрлық құрылғылар және микропроцессорлар

студент ___________________ тобы _________________-
(аты - жөні)
Курстық жұмыс тақырыбы SCADA жүйелері
Қорғау кезінде келесі сұрақтарға жауап алынды:
1. ___________________________________ ____________________________
2. ___________________________________ ____________________________
3. ___________________________________ ____________________________

Курстық жұмысты орындау кезінде алынған балл (60 мүмкіндіктен) _______, қорғау бағаланды (40 мүмкіндіктен ) __________ балл.
Сомалық баллы ____________
Жұмыстың бағасы ____________
Курстық жұмыстың жетекшісі ___________________

Комиссия мүшелері _________________________

Комиссия мүшелері _____________________________

Қорғау күні ___________________________2015ж.

Аннотация

Соңғы кезде өндірістік технологиялық процестерінде қолданылатын машиналар мен жабдықтардың көбісінде басқару әрекеттері цифрлық аппаратурамен жүзеге асады. Басқаруды бір мақсатқа бағытталған ақпараттың өзгеруі деп қарастырғанда, мұндай аппаратура микропроцессордың ақпарат өңдейтін мүмкіндігін пайдаланады. Осы тұрғыдан қарағанда, курстық жұмысында қарастырылған мәселелер SCADA аппараттық-бағдарламалық жүйелерімен танысуға жол ашады.
Курстық жұмысында SCADA жүйелері, SCADA жүйелердің сипаттамалары, орталық процессорының бағдарламалық - логикалық кескіндері қарастырылған.
Көлемі 27 бет, 15 сурет, 1 кесте, 7 әдебиет қолданылған.

Мазмұны

Нормативтік сілтемелер 6
Пайданылатын қысқартулар мен белгілер 7
Кіріспе 8
1. SCADA жүйелері 9
2. SCADA жүйелердің сипаттамалары 12
3. Орталық процессорының бағдарламалық - логикалық
кескіндері 17
Пайдаланылған әдебиеттері 26

Нормативті сілтемелер

Белгілер
Атауы
ВСН 205-84
Технологиялық процестерді автоматтындыру жүйесінің электр құрылғыларының жобалау бойынша нұсқаулық
ГОСТ 2.708-81
Сандық және есептік техниканың электр схемаларын орындау ережесі
ГОСТ 2.755-87
Сызбадағы шартты графикалық белгілер.коммутациялық және байланыс желілер.
ГОСТ 2.754-72
Шартты шрафикалық электр құрылғылары және жоспардағы сымдар.
ГОСТ 2.601-95
Эксплуатациялық құжаттар (ЕСКД)
ФС ОҚМУ 4.6-002-2004 СМК
Оқу құжаттарын рәсімдеу ережелері. Графикалық құдаттарға қойылатын жалпы талаптар.
СНиП 3.05.07-85
Автоматтандыру жүйесі.
ПТҚ
Тұтынушылардың электр құрылғыларын техникалық пайдалану ережесі.
ТҚЕ

Тұтынушылардың электр құрылғыларын пайдалану кезінде техникалық қауіпсіздік ережелері
ВСН-329-78
Бақылау аспаптарының және автоматтаедыру құралдарын монтаждау мен жөндеу кезінде техникалық қауіпсіздігі бойынша нұсқаулық

Қолданылған қысқартулар мен белгілер

МП - микропроцессор
ЭЕМ - электронды есептеу машина
ТП АБЖ - технологиялық процесстерді автоматтандырылған басқару жүйелері
ДЛК - дербес логикалық компьютер
АЦТ - аналогты - цифрлық түрлендіргіш
БМК - біркристалды микроконтроллер
ОП - орталық процессор
ОЕСҚ - оперативті есте сақтау қрылғы
ТЕСҚ - трақты есте сақтау қрылғы

Кіріспе

Тақырыбының өзектілігі.
Курстық жұмыстың өзектілігі тақырыб бойынша қарастылылған мателиалдардың микропроцессорлық техникада пайдалуымен анықталады.
Курстық жұмыстың мақсаттары мен міндеттері микропроцессорлық техникадағы пайдаланатын құрылғыларды қолдану принциптеріне негізделеді.
Практикалық қажеттілігі.
Курстық жұмыстың практикалық қажеттілігі қарастырылған принциетері, құрылымдық схемалары, сипаттамалары әр-түрлі цифрлық техникада қолдану мұмкіндіктерімен анықталады.
Курстық жұмыстың мазмұны тапсырманың және әдістемелік нұсқаудың талаптарына сәйкеседі [1].

1. SCADA жүйелері

SCADA (анг. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерлік басқару және деректерді жинақтау) - басқару және бақылау объекті туралы ақпаратты жинақтау, өңдеу, көрсету және сақтау жүйелердің нақтылы уақыт аралығында жұмыс істеуды қамтамасыз ету және әзірлеу үшін арналған бағдарламалық пакет [2]. SCADA автоматтандыру, бақылау, ТП АБЖ (технологиялық процесстерді автоматтандырылған басқару жүйелері, орыс. АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическими процессами) жүйелердің бөлімі болу мүмкін. Нақтылы уақыт аралығында технологиялық процесстерді оператор арқылы бақылау керек барлық шаруашылық салаларда SCADA жүйе пайдаланады. SCADA жүйе компьютерлерде орналасады және объектімен байланысты ұйымдастыру үшін еңғізу-шығару драйверлерді немесе OPCDDE серверлерді пайдаланады. Программалық код программалық тілінде (мысалы үшін - С++) жазылу мүмкін. SCADA жүйе арқылы объектіні басқару көрсетімі төменде:

Сурет 1 SCADA жүйе арқылы объектіні басқару көрсетімі

Өнеркәсіптік контроллерлерді программалау үшін [3,4] кейде SCADA жүйелерге қосымша бағдарламалар қосылады. Осындай SCADA жүйелер біріктірілген (орыс. - интегрированный) деп аталады және оларға SoftLogic деген термин қосылады.
SCADA жүйелер келесі тапсырмаларды орындайды:
драйверлер арқылы нақтылы уақыт аралығында ОБҚ мен (объектімен байланыстыру құрылғы), яғні, енгізу-шығару платалармен және өндіріс контроллерлермен, деректерді айырбастау;
нақтылы уақыт аралығында ақпаратты өңдеу;
логикалық басқару;
адамға ыңғайлі және түсінікті түрде ақпаратты монитордың бетіне шығару;
технологиялық ақпарат туралы нақтылы уақыт дерекқорыны жүргізу;
қауіпті хабарларды басқару және апаттық сигналды беру;
технологиялық процесс өту туралы есептерді генерирлеу және дайындау;
SCADA жүйедегі компьютерлер арасында жүйелік әрекеттесуды жүзеге асыру.
SCADA жүйелердің бөлімдері:
- драйверлер немесе енгізу-шығару серверлер - енгізу-шығару құрылғыларымен (мысалы үшін өндіріс контроллерлермен) SCADA жүйені байланыстыру үшін керек бағдарламалар;
- нақтылы уақыт жүйесі - деректерді нақтылы уақыт аралығында өңдеуге мүмкіндік беретін бағдарлама;
- адам-машина интерфейсі (англ. HMI - Human Machine Interface) - технологиялық процесс өту туралы ақпаратты операторға көрсететін бағдарлама; осы бағдарлама технологиялық процессті бақылауға және оны басқаруға мүмкіндік береді;
- логикалық басқару жүесі - SCADA жүйесіндегі логикалық басқару программаларды атқаруды қамтамасыз ететін бағдарлама;
- нақтылы уақыт бойынша дерекқоры - технологиялық процесстің тарихін нақтылы уақыт аралығында сақтауды қамтамасыз ететін бағдарлама;
- дабылдарды басқару жүйесі - технологиялық уақиғаларды автоматты түрде басқаратын программа, уақиғаларды қалыпты, алдын ала ескерту немесе апатты жағдайға жатқызуды қамтамасыз етеді; оператор немесе компьютер арқылы процессті өңдеуге қамтамасыз етеді;
-есептер генераторы - технологиялық процесстер туралы есеп ұйымдастыратын бағдарлама;
- сыртқы интерфейстер - SCADA мен басқа программалары арасында деректерді айырбастау үшін арналған стандарттық интерфейстер, әдетте OPC, DDE, ODBC, DLL т,б.
SCADA адамның қатысумен болатын орталықтандырылған бақылау және басқару жүйеге жатады.
Әдетте басқару әсерлерінің көбі автоматты түрде орындалады. Мысалы үшін 10.2 суретті көреік.
Процессті тікелей басқару дербес логикалық компьютер (ДЛК, анг. PLC) арқылы қамтамасыз етіледі, ал SCADA жұмыс режимдерді басқарады. Мысалы үшін, технологиялық процесстің кей бір бөлімінің ішінде суытқыш судың ағынын PLC басқару мүмкін, ал SCADA жүйе оператор арқылы ағынның шығынын өзгертуге, ағынның ағу бағытын аустыруға мүмкіндік береді. Сонымен қатар дабылды жағдайларда (мысалы үшін, ағынның шығынының азаю, температураныңөзгеру, т.б.) оператордың дер кезінде ықпал етуге мүмкіншілігін береді. Басқару циклі кері байланыс арқылы PLC көмегімен өтеді, ал толық циклдің орындаудын SCADA жүйесі басқарады.
Деректерді жинақтау өлшеу приборлары арқылы PLC деңгейінде басталады. Содан кейін, адам-машина интерфейсті қолданып, оператор бақылау шешімдердін қабылдайды (мысалы үшін, деректерді PLC құралдары арқылы өтетін стандартты басқаруды тоқтату немесе түзету). Сонымен қатар, жинақталған деректер архивке сақтау үшін жазылу мүмкін.

Сурет 2 Автоматты басқару

Әлемдегі әйгілі SCADA жүйелер төменде көрсетілді.

Сурет 3 Әлемдегі әйгілі SCADA жүйелер
2. SCADA жүйелердің сипаттамалары.

Техникалық сипаттамалар
SCADA жүйелерді бағалайтын сипаттамаларды атап шығамыз.
SCADA жүйесі жүзеге асырылатын бағдарламалық-аппараттық тұғырнамалар. Аталған тұғырнамалар тізіміне талдау жүргізу қажет, себебі қолда бар есептеуіш құралдарына SCADA жүйелерінің таратылу сұрақтарына жауап алу тәуелділігі орын алады. Сонымен қатар, жүйенің пайдалану қунын бағалау ескерілуі тиіс.
Әртүрлі SCADA жүйелерде осы мәселе әртүрлі шешіледі. Мысалы үшін, Factory Link қолдайтын бағдарламалық-аппараттық тұғырнамалардың тізімі кең:

Сурет 4 Бағдарламалық-аппараттық тұғырнамаларды қолдану

Ал RealFlex және Sitex SCADA жүйелерінде бағдарламалық тұғырнамалардың негізін QNX нақтылы уақыт операциялық жүйе құрайды.
SCADA жүйелерінің басым көпшілігі MS Windows тұғырнасында жүзеге асырылды. Ең толық және жеңіл өсіріп жетілдіретін адам-машина интерфейстік құралдарды дәл осындай жүйелері ұсынады. Тіпті қөп тұғырнамалық SCADA жүйелерінің құрастырушылары, әсіресе United States DATA Co, SCADA жүйелерінің алдағы дамуы Windows NT тұғырнамасында болу керек деп есептейді.
Желілік қолдауы бар құралдары. Интеграцияның жоғары дәрежесі кәзіргі күндердегі автаматтандыру жүйелердің негізгі ерекшеліктерінің біреуі болып табылады. Басқару объектілер, атқару құрылымдары, ақпаратты тіркеу және өңдеу аппаратуралар, операторлардың жұмыс орындары, дерекқор серверлері т.б. әрбір сондай жүйеде пайдалануы мұмкін. Осындай әртекті ортада тиімді жұмыс орындау үшін SCADA жүйелері желілік сервистің жоғары дәрежесін қамтамасыз ету керек. Стандарттық протоколдарды (NETBIOS, TCPIP және т.б.), пайдаланатын стандарттық желілік орталарда (ARCNET, ETHERNET и т.д.) SCADA жүйе жұмысты атқаруы тиіс. Сонымен қатар өнеркәсіптік интерфейстердің желілік стандарттардын қолдауын қамтамасыз ету керек. Осындай жүйенің жалпыланған сұлбасы 5 сүретте көрсетілді.

Сурет 5 Кешенді басқару жүйелерге SCADA-қосымшаларды ықпалдау сұлбасы

Барлық SCADA жүйелер осындай қойылған талаптарға әртүрлі дәрежесінде үйлеседі, әлбетте олардың айырмашылығы - қолдайтын интерфейстердің жиынтығы әртүрлі болады.
Еңгізілген командалық тілдер. Көбінесе SCADA жүйелері VBasic тіліне ұқсас жоғары дәрежелі енгізілген тілдерді пайдаланады. Осындай тілдер ауыспалы шаманың өзгеруіне, кейбір логикалық шарттың орындалуына, клавиштердің комбинациясын басуына, т.б. байланысты оқиғаларға дұрыс жауапты шығарып отырады.
Қолдайтын дерекқорлар. SCADA жүйелердің барлығы, соның ішінде Genesis, InTouch, дерекқорының типіне тәуелсіз ANSI SQL синтаксисін пайдаланады. Сонымен, қосымшалар виртуалды оқшауланған осы жағдай сол қолданбалы есептерді өзгертпейтіндей дерекқордың ауысыуна, ақпаратты талдайтын тәуелсіз бағдарламаларды құруға және деректерді өңдеуге бағытталған жұмыстағы бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдалануға мүмкіндік береді.
Графикалық мұмкіншіліктері. Пайдаланушыларға арналған графикалық интерфейс (Graphic Users Interface) автоматтандыру жүйелерді әзірлеуші мамандар үшін, сонымен қатар, SCADA жүйелерді пайдаланатын технология мамандар үшін өте қажет. Әртүрлі SCADA жүйелердің графикалық интерфейстердің функциялары бір біреуне өте сәйкес келеді. Әрбірінде анимациялық функциялардың белгілі жиынтығы бар графикалық редакторы пайдаланады. Таңдалған объектілермен жиынтығы кең операцияларды орындауға, сонымен қатар, қолданатын анимация құралдары арқылы экрандағы көрсетімдерді жылдам жаңартуға пайдаланатын векторлық графика мұмқіндік береді.
Жүйенің ашықтығы. Бағдарламалық жүйе ашық болып табылады, себебі тәуелсіз әзірленген компоненттерді қосуға мұмкіншілік береді, яғні процедуралық интерфейс және пайдаланатын деректердің форматы анықталған және баяндалған.
Еңгізу-шығару драйверлері. Технологиялық процессте пайдаланатын аппаратураларды таңдауына бүгінгі SCADA жүйелер шек қойып отырмайды, себебі драйверлердің немесе еңгізу-шығару серверлердің кең жиынтығынан құрайды және жаңа құрылғылардың драйверлерді құрастыру үшін өте жақсы өркендеген құралдарынан құрайды. Драйверлерді әзірлеуы стандарттық программалау тілдері көмегімен өтеді. Ол ұшін әзірлеуші фирма жеткізіп беріп тұратын негізгі программалық комплет (Trace Mode жүйе) пайдаланады, немесе драйверлерді құрастыру үшін арнайы программалық пакет (FactoryLink, InTouch) қажет болу керек. Сонымен қатар, драйверлерді құрастыру үшін арнайы әзірлеуші фирмаларға тапсырысты беруге болады.
Еңгізу-шығару драйверлерді SCADA жүйеге жалғау үшін екі механизм пайда болды: деректерді стандарттық динамикалық айырбастау (Dynamic Data Exchange, DDE) және ішкі (тек әзірлеуші фирмаға белгілі) пртокол арқылы айырбастау. Осы кезге дейін DDE механизм негізгі механизм болып табылады. Дегемен, өз өнімділігі мен сенімділігінің шектелуыне байланысты нақтылы уақыт аралығында ақпаратты айырбастау үшін жарамдылығы әбден емес. DDE орына Microsoft компаниясы процесстер арасындағы деректерді тапсыру үшін эффективті және сенімді OLE (Object Linking and Embedding) құралды ұсынды. RSView, Fix, InTouch, Factory Link және т.б. бағдарламалар OLE механизмді қолдайды. Өндіріс автоматтандыру нарығына бағыт көрсетілген OLE стандартқа негізделген OPC жаңа стандарт жузеге асырылды. Жаңа стандарт әртүрлі басқару және бақылау жүйелерді объектілер деңгейінде біріктіруге қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, сәйкесті коммуникациялық программалық драйверлерді және әртүрлі стандарттық емес жабдықтарды пайдалану қажеттіліктерін жояды. SCADA жүйелерінің көзқарасынан, OPC-серверлердің пайда болуы технологиялық құрылғыларымен деректерді айырбастау программалық стандарттарды әзірлеуды білдіреді. Осы стандарттар арқылы өндірушілер сәйкес драйверлерді әзірлеуге тиіс. OPC-интерфейс әртүрлі айырбастау тәсілдерді рұқсат етеді: деректерді құрылғылардан алу, деректерді бөлісілген бақару жүйеден алу және деректерді қосымша программалардан алу (сурет 10.6). OPC-компоненттерді жазу үшін нарықта FactorySoft Inc. Фирмасының келесі бағдарламалары пайда болды: OPC-Toolkits, OPC Server Toolkit , OPC Client Toolkit.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.