Разработка модуля для контура управления tic-104 (стр. 1 из 4)
Федеральное агентство по образованиюФилиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу
«Автоматизация технологических процессов и производств»
Разработка модуля для контура управления tic-104 при помощи модуля PI-SDK инструментальной среды PI-System и программной среды Visual Basic
Стерлитамак 2011
Содержание
Введение
1. Краткая характеристика PI System и контура управления tic-104
2. Анализ и планирование требований к модулю “tic-104”
3. Проектирование модуля “tic-104”
4. Построение модуля “tic-104”
5. Внедрение модуля в приложение PI ProcessBook
Заключение
Актуальность проекта. Современный нефтеперерабатывающий завод представляет собой все более и более сложную систему, а значит, для обеспечения безопасного и эффективного производства необходимо учитывать и контролировать все возрастающее число различных технологических параметров. Кроме того, важно проводить планирование и прогнозирование дальнейшей деятельности как отдельной установки, так и нефтеперерабатывающий завод (НПЗ) в целом. Для решения всех этих задач применяются различные системы управления и контроля. Для ОАО «Салаватнефтеоргсинтез» выбрана система PI, которая позволяет проводить мониторинг производственного процесса в режиме реального времени как операторам установок, так и специалистам, находящимся в головном офисе Общества. Наличие открытой информации о работе как отдельной установки, так и всего НПЗ позволяет обеспечивать управление предприятием на всех уровнях: сотрудники НПЗ осуществляют контроль технологических дисциплин и режимов, а также проводят экспресс-анализ технологической ситуации; на уровне Общества отслеживается фактическое наличие и отгрузка продукции, ее качество, а также своевременно обнаруживаются возможные проблемы. Кроме того, система PI позволяет составлять ежедневный баланс производства, а также проводить план-факт анализ, оценку направления потерь и мобильную корректировку. Среди других целей ее внедрения можно отметить необходимость актуализации линейных моделей, повышение уровня безопасности производства, улучшение возможностей по анализу инцидентов, а также определение качественных показателей выходной продукции. Все вышеперечисленные факты доказывают актуальность рассматриваемой программной среды.
PI-System является системой MES уровня. Являясь гибким инструментом для создания информационной системы производства, PI System позволяет при помощи интерфейсов получать данные от:
• распределенных систем управления (DCS);
• систем операторского контроля, сбора данных и управления (SCADA);
• непосредственно от контроллеров (PLC);
• лабораторных систем (LIMS);
• устройств ручного ввода.
Цель проекта. Разработка модуля для контура управления tic-104 при помощи модуля PI-SDK инструментальной среды PI-System и программной среды Visual Basic.
Для достижения указанной цели в проекте поставлены и решены следующие задачи:
1. Проследить полный путь, который проходит информация.
2. Изучить модуль PI-SDK.
3. Создать модуль для контура управления tic-104 при помощи PI-SDK и Visual Basic для решения проблемы быстродействия системы.
Новизна и практическая ценность. Целью создания Модульной базы данных является упрощение доступа к данным временных рядов PI. Быстрота действия системы является в настоящее время одним из первоочередных критериев, по которым оценивается качество, востребованность и удобство системы. Также безусловная практическая ценность заключается в масштабируемости и надежности баз данных.
Внедрение проекта. Постоянно производятся усовершенствования и обновления оборудования, устраняются неисправности. Когда эти изменения приводят к изменениям в базах данных PI, существующие приложения могут перестать работать корректно. При замене контура управления могут потребоваться новый интерфейс и новый набор точек. Чтобы упростить внедрение изменений, модули должны уметь запоминать все сделанные ранее изменения.
1. Краткая характеристика PISystem и контура управления tic-104
В данном проекте рассматривается самонастраивающийся терморегулятор (TIC), конфигурируемый для регулирования температуры в резервуаре.
По своей сути, это ПИД-регулятор. Как известно, ПИД-регулятор — это звено в контуре управления с обратной связью, используемое для поддержания заданного значения измеряемого параметра. ПИД-регулятор измеряет отклонение стабилизируемой величины от заданного значения (так называемой уставки) и генерирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально этому отклонению, второе пропорционально интегралу отклонения и третье пропорционально производной отклонения. На любом производстве используется множество ПИД-регуляторов.
Множество простых методик настройки пропорционально-интегрально – дифференциальных (ПИД) контуров были автоматизированы и встроены в коммерческие регуляторы. Функции «самонастройки» по запросу повторяют операции, выполняемые квалифицированным инженером для настройки контура регулирования во время запуска системы. К тому же регуляторы с самонастройкой «на лету» могут продолжать обновлять константы настройки контуров уже после запуска системы в эксплуатацию.
Хотя оба подхода нашли признание среди специалистов по АСУ ТП, самонастройка «по запросу» пользуется большей популярностью. С 80-х и начала 90-х годов, когда были проведены основные исследования, самонастройка стала ведущим направлением.
Разработка осуществляется при помощи модуля PI-SDK программы PI-System. OSI Software, Inc. разрабатывает и поставляет Plant Information System, сокращенно PI System – семейство клиент/серверных и Web программных продуктов. PI System является инфраструктурой реального времени и используется в качестве одного из основных компонентов корпоративной информационной системы для интеграции и согласования данных, интеграции приложений и разнородных “островов” автоматизации (DCS, PLC, SCADA и т.д.). PI System дает возможность эффективно хранить, быстро обновлять и отображать, совместно использовать и анализировать как текущие, так и архивные данные.
Говоря в целом, PISystem- это:
- Это инструмент построения информационной системы производства реального времени для промышленных предприятий. PI System наилучшим образом обеспечивает сбор, хранение и представление в едином формате данных от различных SCADA-систем, DCS, ПЛК, устройств ручного ввода, заводских лабораторий и т. п.
- PI System предоставляет информацию о технологических процессах в реальном масштабе времени на уровень управления производством и бизнес-систем для специалистов среднего и верхнего звена предприятия.
- PI System служит инструментом для анализа и оптимизации производственных процессов.
PISystem используется в различных отраслях промышленности таких, как химия, нефтегазовая, фармацевтика, пищевая, целлюлозно-бумажная, энергетика. Его применяют крупные компании, которым требуется быстрая окупаемость их инвестиций в автоматизацию производства, а также быстрый ввод в действие, простота применения и высокий доход по инвестициям.
PISystem внедрили такие крупные мировые компании, как Total, Shell, BritishPetroleum, SaudiAramco, ExxonMobil, ChevronTexaco. PISystem также внедрена во многих компаниях в СНГ и Странах Балтии .
Продукт PI-SDK является, по своей сути, иерархической объектной моделью, основанной на ActiveX-технологии фирмы Microsoft.
PI-SDK (PI Software Development Kit) – пакет средств разработки программного обеспечения PI который представляет собой инструмент создания программ доступа к PI-серверам. Он состоит из встроенного ActiveX-сервера, элемента управления ActiveX и библиотек поддерживающих программ. Предшественником PI-SDK являлся так называемый интерфейс прикладного программирования PI-API (PI Application Programming Interface).
PI‑SDK не существует в виде отдельного процесса вне приложения. Вместо этого, он становится частью самого процесса, реализуемого в приложении.
PI-SDK построен из коллекций объектов и индивидуальных объектов, которые упорядочены в иерархическую модель, представляющую PI-серверы. Свойства этих объектов доступны вызывающей программе.
В общем случае приложение получает доступ к объекту верхнего уровня иерархии либо при помощи создания нового объекта (C++), или по умолчанию (Visual Basic). Через этот объект верхнего уровня приложение получает доступ к другим объектам и коллекциям, которые, в свою очередь, открывают доступ к следующим объектам и коллекциям.
В корне этой схемы лежит объект PI-SDK. Этот объект обладает свойством, называемым Servers (Серверы), которое возвращает ссылку на коллекцию Servers. Коллекция Servers может возвращать ссылки на любой доступный в системе сервер-объект. Каждый объект Server может вернуть ссылки на целый ряд объектов, включая его коллекцию PIPoints (PI-точки), PI BatchDB (База данных производственных циклов) и PI ModuleDB (модульная база данных). Коллекция PIPoints может возвратить ссылки на различные объекты PIPoint, а те в свою очередь – на другие объекты, относящиеся к данному PIPoint. Коллекция PointAttributes (Атрибуты точки) объекта PIPoint обеспечивает доступ ко всей информации об этой точке, имеющейся в базе данных. Затененный объект Data обеспечивает доступ к архивной и текущей динамической информации для данного PIPoint. В текущей версии имеется только ограниченный доступ к данным.
Пакет PI-SDK может быть использован в целом ряде сред программирования и во множестве прикладных областей. Первоначально он предназначался для обеспечения внутреннего интерфейса между PI-сервером и конечными пользовательскими приложениями.
В зависимости от архитектуры приложения, PI-SDK можно вызвать из самого приложения, из некоторых объектов или приложений среднего уровня или через другие приложения, такие как Web-серверы.