Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

обслуживания клиентов, наиболее полного удовлетворения их требований

путем оптимизации производственных графиков, которые можно

просмотреть благодаря функции Resource Scheduling и внести

необходимые изменения в поставки сырья и материалов.

Модуль калькуляции издержек производства позволяет

контролировать себестоимость продукции на всех этапах ее производства.

Функция Cost Modeling оптимизирует работу предприятия по критерию

максимальной рентабельности.

Модуль управления снабжением призван автоматизировать операции

снабжения в соответствии с полученными заказами. Особенностью

подсистемы является наличие каталогов необходимой продукции (сырья,

материалов, запасных частей, упаковки и пр.) в реальном масштабе

времени.

Система «ОптиМет» ЗАО НТЦ «ЛАГ Инжиниринг» (Россия).

Система «ОптиМет» предназначена для расчетов и прогнозирования

технологических, экономических и экологических показателей

применительно к структуре металлургического производства. В качестве

критериев оптимизации приняты:

- минимум себестоимости товарной продукции;

- минимум потребления энергетических ресурсов;

- максимум прибыли и минимум дефицита бюджета;

- минимум вредного воздействия на окружающую среду.

Система основана на глобальной математической модели

металлургического производства, включающей нелинейные модели

процессов - коксохимического, доменного, агломерационного,

конверторного и др. «ОптиМет» позволяет выполнить сквозной расчет

всех производств от получения сырья до выпуска готовой продукции.

Оптимизация сырьевой структуры предполагает разработку стратегии

закупки сырья, определяемую данными корреляции стоимости и качества

сырья у различных поставщиков. Оптимизация структуры производства

определяется расчетом оптимальной загрузки коксохимического,

доменного и агломерационного производств, перераспределением

производства чугуна, стали и проката в зависимости от конъюнктуры

рынка и оптимального соотношения цены и себестоимости проката.

Снижение энергоемкости производства осуществляется за счет

повышения эффективности работы оборудования, применения

энергосберегающих технологий, снижения энергопотребления и

устранения необоснованных потерь.

Снижение вредного воздействия на окружающую среду

осуществляется за счет расчета экономической оценки ущерба от вредных

выбросов и принятия мер к их снижению. Расчет и планирование

экономических и финансовых показателей металлургического

производства включает расчет себестоимости продукции, сметы затрат,

формирование портфеля заказов, программы закупок сырья, финансовый

анализ производства за прошедший период и на перспективу.

Система «Галактика» корпорации «Галактика», Россия.

Комплексная информационная система «Галактика» является

многопользовательской сетевой системой управления деятельностью

предприятия, направленной на решение задач планирования, оперативного

управления, учета, контроля и анализа деятельности предприятия.

Система поддерживает наиболее распространенные серверные

платформы - Pervasive SQL, MS SQL, Oracle. К основным принципам

построения системы относятся открытость, модульность, универсальность

и адаптируемость, корпоративность и др.

В состав системы «Галактика» входят:

- контур управления финансами (управление бюджетом, платежный

календарь, финансовый анализ);

- контур управления персоналом (управление кадрами, заработная

плата);

- контур бухгалтерского учета (финансово-расчетные и кассовые

операции, учет основных средств и материальных ценностей, налоговые

регистры, финансовая и бухгалтерская отчетность, векселя и кредиты,

фактические затраты);

- контур логистики (управление снабжением и сбытом, складской

учет, расчеты с поставщиками и получателями, управление договорами);

- контур управления производством (управление заказами, технико-

экономическое планирование, техническая подготовка производства, учет

материальных ценностей, техническое обслуживание и ремонт

оборудования);

- контур отраслевых и специализированных решений (управление

автотранспортом, капитальным строительством, рекламной

деятельностью; претензионно-исковая работа; розничная торговля,

сервисное обслуживание и др.).

КИС «Галактика» ориентирована на управление предприятиями в

различных отраслях промышленности.

К другим ЕRP-системам относятся «Oracle Application» компании

Оrасlе, «BAAN IV» компании Baan и др.

2.8.10.2. СРМ-системы

Система СОМSНАRЕ МРС компании СОМSНАRЕ Inс. (США).

СОМSНАRЕ МРС представляет собой систему бюджетирования,

управленческого планирования и контроля. Система СОМSНАRЕ МРС

позволяет заменить обработку финансовой информации, выполняемую с

помощью таблиц Ехсеl, системой централизованного ввода и обработки

данных. Данную систему относят к классу систем управления

эффективностью бизнеса. Такие системы позволяют автоматизировать

процессы составления бюджета (бюджетирования), планирования,

финансового анализа и управленческой отчетности, подчинив их

стратегическим задачам развития предприятия.

Хотя СPM-системы являются дополнением ЕRP-систем, внедрение их

на предприятии должно быть первоочередным. Это вытекает из

необходимости оптимизации не только процессов бюджетирования, но и

стратегического прогнозирования.

2.8.10.3. МЕS-системы

Рассмотрим краткие характеристики наиболее распространенных МЕS-

систем.

РI System (Plant Information System) фирмы ОSI Software (США) –

универсальная информационная система сбора, хранения и представления

в едином формате данных от различных ПЛК, DCS, SCADA-систем,

устройств ручного ввода и пр. РI System поддерживает клиент-серверную

архитектуру. Клиентское ПО базируется на ОС Windows 9х/NТ/2000/ХР.

Основным компонентом системы является РI Server – БД РВ с

подсистемой обработки данных. РI System имеет свыше 250 интерфейсов

для связи с DCS, ПЛК и SCADA-системами. В ПО клиентских приложений

РI System входят (рис. 2.50).

Рис. 2.50. Состав приложений PI System

С учетом рассмотренных систем, общую структуру интегрированной

системы управления предприятием можно представить в виде рис. 2.51.

2.8.10.4. Серверы баз данных

Возросший объем информации, охватывающий все уровни

иерархической структуры предприятия, включая производственную,

хозяйственную, финансовую и др. виды деятельности предприятия,

предъявляет повышенные требования к устройствам хранения, обработки

и обмена данными. Эти задачи возлагаются на компьютеры с большими

вычислительными ресурсами – серверы.

Рис. 2.51. Общая структура интегрированной системы управления предприятием

Концепция сервера основана на использовании одного или нескольких

компьютеров для решения специфических задач – хранения, обработки,

преобразования информации, печати и др. для некоторого числа других

компьютеров (рабочих станций). Сервер локальной вычислительной сети –

это файл-сервер, предоставляющий доступ к общему дисковому

пространству. К прикладным серверам относят сервер баз данных, сервер

печати, сервер резервирования, факс-сервер и др.

Сервер может быть выделенный или совместно используемый,

централизованный или распределенный. Выделенный сервер имеет более

высокую производительность и более надежную защиту данных, но

является более дорогостоящим. Производительность сервера совместного

использования ниже из-за более частых прерываний операционной

системы при обслуживании ряда пользователей. Централизованный сервер

подразумевает использование одного компьютера для выполнения

сервисных функций, что делает его надежность выше, чем у

распределенного сервера.

В зависимости от вычислительной мощности серверы подразделяются

на следующие типы: сервер рабочих групп, сервер подразделения (отдела),

сервер предприятия, корпоративный сервер и Internet-сервер (Web-сервер).

Встречается деление серверов на серверы начального, среднего и высшего

уровней (классов). Различные типы серверов приведены на рис. 2.52.

а б

д г

Рис. 2.52. Типы серверов:

а - система хранения данных SUN Storrage T3 компании SUN Microsystems; б -

серверная платформа Intel SRSH4; в - сервер предприятия; г - серверный корпус Intel

SC5200; д - blade-сервер

Сервер рабочих групп (сервер начального уровня) используется для

сетевой печати, управления файлами и удаленного доступа по сети.

Сервер подразделения (сервер среднего уровня) служит для

организации работы приложений для нескольких рабочих групп,

электронной почты, поддержки работы удаленных подразделений.

Сервер предприятия – мощный сервер для управления предприятием в

целом. Эффективен при формировании кластеров и отказоустойчивых

вычислительных систем. Поддерживает работу ЕRР, СRМ, EАМ и др.

систем верхнего уровня.

Корпоративный сервер – мощный сервер для работы с большими

базами данных, приложениями сложных информационных систем и Web-

приложений. Эффективен при формировании кластеров и

отказоустойчивых вычислительных систем.

Internet-сервер (сервер Internet-приложений) эффективен при работе со

сложными Web-приложениями, требующими непрерывной работы с

высокой производительностью.

Основные требования, предъявляемые к серверам:

· возможность наращивания дискового пространства и

вычислительной мощности (до сотен терабайт);

· высокая надежность хранения данных;

· защита данных от несанкционированного доступа и др.

Отличительными особенностями серверов являются:

- многопроцессорность (до 16 процессоров, в том числе RISС-

процессоров с поддержкой режима многопроцессорной обработки);

- большой объем НDD-памяти (многомодульность памяти) - 250 Гб и

больше, а также кэш-памяти (до 8 Мб и больше):

- многоуровневая шинная архитектура:

- поддержка RAID-технологии дисковых массивов.

Транзакционная производительность сервера по тесту ТРС-С

измеряется в единицах trmС (примерно 60000 для сервера среднего

класса).

Для накопления и обработки больших массивов информации

существуют сетевые хранилища данных, удовлетворяющие следующим

требованиям:

- возможность быстрого доступа к данным по сети;

- возможность резервирования хранимой информации в условиях

сбоев и сетевых помех;

- управление массивами независимо от платформ и конфигураций

вычислительных систем:

- использование высокоскоростной «шины» РСI-Х и др.

Среди фирм, выпускающих серверы различной производительности и

назначения, отметим компании Intel, Hewlett Paccard, Compaq, ICP

Electronics Inc., I-O Data, Sun Microsystems и др.

Серверы компании Hewlett Paccard обладают рядом функциональных

достоинств, среди которых функции предотвращения отказов,

масштабирования ресурсов и функции удаленного управления ресурсами.

Компания Hewlett Paccard выпускает серверы начального уровня – НР

L1000 и L2000, среднего уровня – НР N4000 (на замену НР9000), NetServer

LН6000 и LТ6000, серверы разработки Web-приложений – WebSphere

Application Server. Сервер НР N4000 – на базе 8-ми RISС-процессоров

РА8600 (Precession Architecture RISC). Серверы LН6000 и LТ6000 – 6-

процессорные серверы на базе Xeon РIII фирмы Intel. Новые серверы

фирмы Hewlett Paccard А400 и А500: сервер А400 – на базе одного

процессора РА8500 440 МГц, А500 – на базе двух процессоров РА8500 440

МГц и РА8600 552 МГц.

Фирмой выпущены сверхплотные (blade) серверы в виде отдельной

платы с возможностью «горячей» замены. Blade-серверы реализуют

переход от концепции множества территориально распределенных

серверов к единому центру обработки, где каждый сервер выполняет свои

функции. Линейка Blade-серверов компании Hewlett Paccard НР РrоLiant

ВL используется в корпоративных вычислительных центрах. Новое

поколение серверов НР РrоLint ВL10е, ВL20р и ВL40р построено на базе

процессоров Intel Xeon МР 400 МГц. Так, Blade-сервер НР РrоLiant ВL40р

имеет 4 процессора 400 МГц, ОЗУ – 12 ГБ.

При подключении к системе SAN HP StorageWorks при обслуживании

ЕRР- и СRM-систем емкость систем хранения данных может быть

увеличена до сотен терабайт.

Компания IСР Electronics Inc. выпускает серверы серии NAS,

представляющие собой сетевые хранилища данных. Они должны

удовлетворять следующим требованиям: возможность быстрого доступа к

данным, резервирование хранимой информации, управление массивами

данных независимо от платформ и конфигураций компьютера. Серверы

NAS используют ОС Linux, но поддерживают файлы различных ОС и

сетевых протоколов, имеют возможность резервного копирования,

надежную защиту данных.

Фирма Compaq выпускает 4-процессорные серверы РrоLiant 6500 на

базе процессоров Pentium III, ОС – Windows NT и др.

Серверы начального уровня PRIMERGY серий ТХ и RХ выпускает

компания Fujitsu Siemens Computers. Серверы серии ТХ150 с ПРЦ Intel

Pentium 4, ТХ - 2 ПРЦ Intel Xeon ТХ300 - 2 ПРЦ Intel Xeon выполнены в

напольном исполнении. Серверы RХ100, RХ200 и RХ300 используются в

качестве Web-серверов и выполнены в шкафном исполнении. Так, сервер

RХ300 имеет шесть жестких дисков с возможностью их «горячей» замены,

а также ОЗУ 12 ГБ с функцией «горячей» замены.

Компания I-О Data выпускает сетевой накопитель типа НDL-хххU

различной емкости. НDL 120U имеет емкость 120 Гбайт, НDL 160U – 160

Гбайт, НDL 250U – 250 Гбайт. Все накопители работают под управлением

ОС Windows 98/МЕ/NТ/2000 ХР.

Компания Sun Microsystem производит сервер начального уровня

NETRA X1, монтируемый в 19” стойку (высота сервера – 1U). В сервере

использован 64-разрядный процессор UltraSparc с тактовой частотой 500

МГц, кэш-память – 32 байта, ОЗУ – 2 Гбайта, НЖМД – 2x20 Гбайт.

Коммуникационные порты: 2xEthernet/Fast Ethernet, 2хRS-232С/RS423,

2хUSB v.1.0. В качестве ОС использована ОС Solaris 8. Более ранние

модели серверов компания Sun Ultra Enterprise – модели 150, 450, 3000,

4000, 5000, 6000 и 10000 имеют от одного до 64 процессоров (серия

10000), память – до 64 Гбайт. Эта же компания выпускает систему

хранения данных масштаба предприятия Sun Storedge T3 для рабочей

группы. Используя последние достижения RAID-технологии, система

позволяет наращивать базу хранения данных. Хранилище данных состоит

из модулей, вмещающих по 9 дисководов емкостью 18, 36 и 73 Гбайта.

Общая емкость одной монтажной стойки из 72 дисководов – от 1,3 до 5,2

Терабайт, а системы из 32 монтажных стоек – от 41,5 до 168,2 Терабайт.

Система Sun Storedge T3 имеет RAID-контроллер, кэш-память 256 Мбайт,

порт RS232С, ОС Solaris 7 (8).

Большая линейка серверов выпускается по технологии Intel российской

фирмой «ВИСТ». К их числу относятся серверы Netline-СС2 (архив),

-СС2АТА (архив), СS2 (архив), WС2е, WС2еАТА, WS2 (архив), WS2е,

серверы марок V-Рrо-AН2 (архив), DН2 (архив), WС1е (архив), WР1е, а

также серверы марок Х-Рrо-VН2е, -ВН2е, -СН2 (архив), -СН2е, -НН2

(архив), -НН2е, -SС4 и -SD4. К примеру, сервер Netline-WC2е имеет 2

процессора Intel Xeon, тактовая частота – 400/533 МГц, кэш – 512 кбайт,

флэш – 8 Мбайт, общая емкость системы – 286 Гбайт (2хНDD емкостью

143 Гб), корпус Rack Mountable для монтажа в 19" стойку (высота сервера

1U). Сервер имеет функции диагностики и автоматического устранения

неисправностей (автоматические коррекция ошибок памяти и отключение

неисправного процессора, автоматическая перезагрузка при выключении

системы или зависании ОС). При нарушениях осуществляются

автоматическая рассылка сообщений по SNMP, E-mail, регистрация

событий и индикация состояний системы.

Сервер V-Рrо WС1е является сервером приложений начального уровня.

Может содержать один процессор Intel Pentium 4 или четыре процессора

Celeron, тактовая частота – 400/533 МГц, общая емкость системы – от 40

до 480 Гбайт.

Сервер Х-Рrо SС4 является сервером отдела или предприятия и создан

на базе нового чипсета Grand Champion НЕ, а также четырех процессоров

Intel Xeon с тактовой частотой 400 МГц. Объем ОЗУ – 24 Гбайт, общая

емкость системы – от 18 до 1430 Гбайт (от 1 до 10 НDD). Сервер Х-Рrо

VН2е представляет собой рабочую станцию на базе двух процессоров

Intel Xeon с тактовой частотой 400/533 МГц , ОЗУ – 8 Гбайт, общая

емкость системы – от 18 до 715 Гбайт (число НDD от 1 до 5). Исполнение

– башня, высота – 450 мм, ширина – 235 мм, глубина – 485 мм.

Следует ожидать, что с развитием микропроцессорной техники,

прежде всего процессоров и элементов памяти, появятся новые, еще более

производительные серверы.

2.8.11. Примеры применения ПЛК при разработке РСУ

2.8.11.1. Решение типовых задач управления на языках IЕС

61131-3

Организация контуров управления. Функции управления

процессом являются основными элементами любого языка, используемого

для программирования контуров регулирования на ПЛК. В частности, эти

функции предназначены для:

- реализации последовательных процессов, которые требуют

дополнительных функций управления (процессы смешения, розлива,

обработки металлов и др.);

- обеспечения простых алгоритмов управления процессом

(управление печами для варки металла, стекла, печами для обжига

керамики, клинкера и т.д.);

- обеспечения конкретных задач автоматического регулирования

или механического управления, где особенно важен период дискретности

(управление вращением, скоростью, управление роботами и др.).

Чаще всего в программном обеспечении контроллеров не

существует ограничений на максимальное количество реализуемых

контуров управления. На практике число контуров управления

ограничивается максимальным числом входных и выходных модулей,

доступных с использованием данного ПЛК. Для решения типовых задач

управления каким-либо технологическим параметром обычно используют

стандартный ПИД-закон регулирования. Как известно, закон

регулирования представляет собой математическое выражение,

связывающее рассогласование между текущим значением управляемой

величины и заданным ее значением с величиной управляющего

воздействия, передаваемого на объект управления при помощи тех или

иных исполнительных механизмов. Для ПИД-закона это выражение имеет

вид

)(

)()(

Tdtt

tktu

+D+D=

(2.1)

где и(t) – управляющее воздействие; ∆(t) – рассогласование между

текущим и заданным значениями управляемой величины; k

p ,

–

коэффициент усиления, постоянные времени интегральной и

дифференциальной частей соответственно, называемые параметрами

(настройки) регулятора.

В соответствии с (2.1) управляющее воздействие складывается из

трех составляющих: первая пропорциональна величине отклонения; вторая

учитывает среднее значение отклонения по всему времени переходного

процесса, устраняя статическую (остаточную) ошибку управления; третья

учитывает динамику изменения отклонения. Учитывая преимущества

ПИД-закона регулирования (структура алгоритма позволяет легко

реализовать П-, ПИ-, ПД- и ПИД- законы регулирования), производители

ПЛК включают этот алгоритм в структуру программного обеспечения

контроллера. Большинство контроллеров позволяют осуществить

автоматический поиск оптимальных параметров ПИД-регулятора из

условия минимума среднеквадратичной ошибки регулирования для

конкретного физического объекта.

Режим автоматизированной настройки параметров регулятора, как

правило, реализуется для ПИ-регулятора, при этом постоянная времени

дифференцирования рассчитывается в определенном соотношения с

постоянной времени интегрирования и составляет (исходя из практики) T

= T

/4,5. Существуют различные способы автоматизированной настройки

параметров регулятора – графоаналитический (подача на вход объекта

ограниченного ступенчатого возмущения и автоматический расчет

параметров K

и T

), расчет оптимальных параметров регулятора по

времени запаздывания объекта, по периоду колебаний контура при

пропорциональном регулировании, а также автоматизированная настройка

параметров ПИ-регулятора по параметрам колебаний, возбуждаемых в

контуре регулирования после включения в него двухпозиционного

релейного элемента с фазосдвигающим фильтром. Последний метод,

предложенный В.Я. Ротачем, реализован в отечественных микропроцес-

сорных регуляторах серий МИНИТЕРМ, ПРОТАР и др.

С учетом возможных погрешностей определения оптимальных

параметров ПИД-регулятора, связанных с изменением параметров объекта,

характером и величиной возмущений и др. факторами, может возникнуть

необходимость корректировки полученных параметров, осуществляемая, в

частности, по виду переходного процесса в системе. Рассмотрим влияние

отдельных настроек регулятора на характер переходного процесса в

системе.

- Пропорциональная составляющая ПИД-закона позволяет

пользователю влиять на время реакции процесса. Чем выше коэффициент

усиления k

, тем меньше время реакции и ниже статическая ошибка, но