Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Астраханский ГПЗ как объект автоматизированного управления 4
1.1 Описание основных технологических процессов 4
1.2 Особенности АГПЗ как объекта автоматизации 10
1.3 Особенности микропроцессорных программно-технических комплексов 12
1.3.1 Структура ПТК 12
1.3.2 Стандартизация, типизация и открытость ПТК 14
1.3.3 Характеристики контроллеров 15
1.3.4 Характеристики блоков ввода-вывода данных 16
1.3.5 Надежность работы ПТК 16
1.3.6 Прикладное программное обеспечение ПТК 18
1.3.7 Организационно-экономические факторы внедрения ПТК 19
1.3.8 Основные требования к ИУС АГЗ 20
1.4 Анализ возможностей ПТК І/A-Series и особенности проектирования ИУС в условиях ГПП повышенной степени интеграции 21
1.4.1 Основные характеристики средств фирмы I/A-Series 21
1.4.2 Технические средства 24
1.4.3 Программное обеспечение 25
1.4.4 Основные особенности средств I/A-Series 27
Глава 2. Концептуальные принципы построения и архитектура ИУС ГПЗ на основе ПТК I/A-Series 30
2.1 Структурная схема ИУС Астраханского ГПЗ 30
2.1.1 Общие положения 30
2.1.2 Подсистемы (узлы) Таз", "Сера" и "Конденсат" 32
2.1.3 Подсистема "Диспетчеризация" 32
2.1.4 Связь с локальной вычислительной сетью предприятия "Астраханьгазпром" 35
2.1.5 Операционная система Windows NT Server 4.0. для работы с I/A-Series 38
2.1.6 Развитие информационно-вычислительной сети предприятия "Астраханьгазпром" 40
2.2 Основные компоненты базы данных ИУС АГПЗ 41
2.2.1 Этапы создания ИУС 41
2.2.2 Создание проектной базы данных ИУС АГПЗ 43
2.3 Концепции построения модулей управления в ИУС АГПЗ 44
2.4 Типизация контуров управления, контроля и регулирования 46
2.5 Создание многозвенных диаграмм ступенчатой логики 48
2.6 Разработка контуров аналогового управления 52
2.7 Принципы построения графического интерфейса 55
Глава 3. Синтез алгоритмов многосвязного управления для ПТК 61
3.1 Математическая модель автоматизированной системы управления технологическими процессами 61
3.2 Алгоритм управления многосвязными нелинейными объектами на основе метода Ньютона 67
3.3 Алгоритм управления на основе метода итераций 72
3.4 Алгоритмы управления на основе метода наискорейшего спуска 78
Глава 4. Исследование эффективности и надежности ИУС АГПЗ 83
4.1 Методика оценки надежности системы 83
4.2 Надежностные показатели функционирования ИУС АГПЗ [34,42,43] 90
4.3 Анализ эффективности функционирования системы 94
4.4 Оценка экономического эффекта от внедрения системы 97
Выводы 100
Литература 102
- Основные характеристики средств фирмы I/A-Series
- Связь с локальной вычислительной сетью предприятия "Астраханьгазпром"
- Алгоритм управления многосвязными нелинейными объектами на основе метода Ньютона
- Надежностные показатели функционирования ИУС АГПЗ [34,42,43]
Введение к работе
Актуальность работы. Астраханский Газоперерабатывающий Ком-екс (АГК), относится к крупнейшим предприятиям по переработке пласто-го газа. Объемы переработки АГПЗ-2 составляют 8,6 млрд. нм3/год с полу-нием товарных продуктов:
товарного газа в объеме 4,5 млрд.м3;
сжиженного газа в объеме 188 тыс.тонн;
серы газовой 3450 тыс.тонн;
стабильного конденсата 2206 тыс.тонн.
Астраханский ГПЗ, как объект автоматизированного управления характе-зуется многообразием сложных непрерывных и периодических химико-шологических и других технологических процессов, таких, как: - транс-рт газа, конденсата и их продуктов; - принятие, хранение, подготовка и реработка продуктов.
Все процессы переработки, хранения, отгрузки и транспортировки газа :но взаимосвязаны между собой; требуют четкого централизованного равления и протекают в условиях повышенной взрыво-, пожаро- и газо-асности.
Существовавшая ранее на предприятии щитовая система управления не вечала требованиям времени из-за крайне низкой надежности и невозмож-сти оперативного анализа режимов работы и управления основными пара-трами, что приводило к функционированию основных технологических ъектов в неоптимальном режиме и вследствие этого к существенным эко-мическим потерям.
В связи с этим была поставлена задача создания новой информацнонно-равляющей системы распределенного типа, основанной на современных тодах управления сложными производственными системами. Основными :бованиями, которым должна удовлетворять ИУС АПТЗ являются следующие:
устойчивое и надежное функционирование основных технологических процессов АГПЗ в течение всего срока эксплуатации технологического оборудования;
снижение материально-энергетических затрат,
повышение безопасности, оперативного контроля и управления в аварийных
ситуациях;
своевременное предупреждение и ликвидация технологических нарушений;
снижение количества обслуживающего персонала;
гибкость, универсальность и масштабируемость системы. Анализ существующих вариантов построения ИУС АГПЗ показал, что ^лучшим решением является построение ИУС на базе современного про-іммно-технического комплекса I/A-Series "FOXBORO", соответствующего ровому уровню развития информационно-управляющих технологий, еющему сертификат Госстандарта РФ и соответствующего отраслевым рмам Газпрома по автоматизации газоперерабатывающих производств.
— 4 —
Цель диссертационной работы: разработка структуры системы и комплекса алгоритмов микропроцессорного управления ИУС АГПЗ, обеспечивающих эффективную, безотказную работу основных химико-технологических объектов.
Основная идея работы состоит в том, что для повышения эффективности, надежности и гибкости функционирования информационно-управляющая система АГПЗ-2 должна быть реализована на базе передовых информационных технологий - микропроцессорных программно-технических комплексов I/A-Series.
Основные задачи, решаемые в диссертации:
анализ основных химико-технологических процессов АГПЗ как объектов автоматизированного управления и регулирования;
исследование особенностей существующих микропроцессорных ПТК и обоснование выбора для реализации ИУС АГПЗ как системы повышенной интеграции;
разработка архитектуры и базы данных ИУС АГПЗ;
построение имитационной модели фоновых концентраций сероводорода в рабочей зоне технологической установки с целью возможности анализа эффективности и безопасности ИУС;
разработка структур типовых модулей управления, контроля и управления для ИУС АГПЗ на базе ПТК;
разработка теории синтеза алгоритмов многосвязного цифрового регулирования для ПТК ИУС на основе классических схем решения систем нелинейных уравнений;
исследование эффективного функционирования и надежности системы управления ИУС АГПЗ-2.
На защиту выносятся следующие научные положения:
архитектура информационно-управляющей системы управления основными химико-технологическими объектами Астраханского газоперерабатывающего завода, отличающаяся тем, что в соответствии с современными концепциями построения сложных систем является открытой, распределенной, масштабируемой, интеллектуальной системой с интегрированной базой данных и унифицированными алгоритмами управления;
метод, алгоритм и имитационная модель вероятностного процесса изменения фоновой концентрации сероводорода в рабочей зоне АГПЗ;
алгоритмы микропроцессорного управления многомерными нелинейными статистическими объектами, реализованные на базе классических методов линейной алгебры, обеспечивающие эффективное управление многосвязными сложными процессами;
— 5 —
методики оценки надежности и эффективности функционирования информационно-управляющей системы Астраханского газоперерабатывающего завода, основанной на двухуровневой FBM-СР модели ИУС.
Практическую ценность представляют:
разработанные в диссертации методы конфигурирования сложных алгоритмов управления на базе типовых модулей управления ПТК I/A Series; графический интерфейс операторов технологических установок для оперативной обработки информации и принятия решений; способы и методы централизации и группирования устройств представления информации и структура функциональной децентрализации контроля и управления газоперерабатывающих заводов; результаты исследования надежности и эффективности функционирования системы ПТК на базе I/A Series Астраханского ГПЗ.
Достоверность основных научных положений диссертации ітверждается:
корректным использованием методов системного анализа и теории автоматического управления сложными объектами;
результатами комплексной проверки работоспособности и эффективности основных технических решений и принципов построения ИУС АГПЗ-2;
опытом успешной промышленной эксплуатации основных подсистем ИУС АГПЗ-2: ТАЗ", "СЕРА", "КОНДЕНСАТ".
Апробация работы
Основные научные положения диссертационной работы докладывались
семинаре РАО "Газпром" по системам управления на базе ПТК (Астрахань,
1996),
семинаре-совещании по обмену опытом создания, внедрения и эксплуатации
систем управления на предприятии "Астраханьгазпром" (Астрахань, апрель,
1998 г.);
выставке "Астрахань. Нефть и газ - 98" (Москва, РАО Газпром, декабрь,
1998 г.);
теоретическом семинаре "Интеллектуальные системы управления сложными
химико-технологическими объектами", (Москва, МИТХТ, ноябрь, 1998 г.);
отраслевом экспертном Совете по автоматизации ОАО "Газпром" (Москва,
РАО "Газпром", 19-22 апреля 1999 г.).
Публикации по теме диссертации
Основные результаты диссертации опубликованы в 5 работах.
Структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка ли-атуры из 55 наименований.
— 6 —
Основные характеристики средств фирмы I/A-Series
Эти блоки могут быть встроены в конструктив контроллера, либо (у некоторых производителей) как вариант располагаться в отдельных выносных конструктивах. В первую очередь важно иметь их разнообразие в части числа сигналов, опрашиваемых одним блоком, и параметров коммутируемых ими сигналов. Существенны также следующие свойства блоков: разрядность и точность преобразователей блоков; наличие, варианты и параметры гальванической развязки; наличие искробезопасных блоков и блоков с предварительной вычислительной обработкой поступающих сигналов.
При анализе этих компонентов ПТК надо точно согласовывать их с имеющимся и проектируемым набором датчиков и исполнительных механизмов автоматизируемого объекта. Так, в качестве распространенных примеров приведем такие: по блокам аналоговых сигналов для объектов, оснащенных отечественными датчиками, важным бывает наличие входов на 0...5 мА; по блокам дискретных сигналов для многих исполнительных механизмов требуется сигнал А при напряжении 220 В, и лучше обеспечить его без добавочных релейных преобразователей; для пожаро- и взрывоопасных объектов необходимо предусмотреть искробезопасное исполнение; в зависимости от особенностей заземления датчиков и наличия электромагнитных помех может потребоваться тот или иной тип гальванической развязки; наконец, почти всегда важно знать метрологическую точность преобразования измеряемых сигналов в ПТК [13, 14].
Основные характеристики надежности не могут достаточно точно определяться для ПТК такой удобной и привычной характеристикой, как "число часов наработки на отказ"; ввиду высокой надежности современных вычислительных элементов и плат, сквозного контроля блоков и конструктивов в процессе их изготовления (что осуществляется на любом ответственном современном производстве) отказы в работе компонентов ПТК весьма редки и провести достаточно чистый эксперимент, чтобы набрать необходимый статистический материал для расчета числа часов наработки на отказ, хотя бы по средней по объему выборке, производители обычно не могут, тем более что сами вычислительные элементы модифицируются быстрее, чем мог бы закончиться эксперимент. По этой причине характеристики надежности правильнее оценивать косвенными показателями и возможностями ПТК: глубиной и полнотой диагностических тестов определения неисправностей в отдельных компонентах ПТК; возможностями, вариантами и полнотой резервирования отдельных компонентов ПТК: сетей, контроллеров, блоков ввода-вывода, пультов оператора; наличием встроенных в систему блоков UPS (аккумуляторов) и временем их работы при прекращении питания системы от сети, а также возможностью и длительностью перерыва питания (при отсутствии UPS) без нарушения функций управления. Поскольку использование резервирования и его полнота напрямую связаны со стоимостью системы, важно правильно оценить необходимость и желательный вид резервирования разных частей ПТК в разрабатываемой системе автоматизации (частей для: аварийных контуров, блокировочных зависимостей, контуров регулирования, цепей контроля), а уж после этого оценивать подходящие для данного объекта возможности резервирования различных ПТК. Что касается общих соображений о надежности того или иного ПТК (без сомнения, играющих важнейшую роль при выборе системы), то они слагаются из знания особенностей диагностики неисправностей; поведения системы при кратковременных перерывах питания; полноты н тщательности контроля производства при изготовлении ПТК, что косвенно определяется престижем данного ПТК на рынке; наконец, поведением ПТК в работающих системах автоматизации, по отзывам их эксплуатационного персонала [13, 16, 23, 32]. Условия окружающей среды, в основном, характеризуют варианты конструктивного исполнения отдельных компонентов ПТК. Они определяют особенности наружной среды, в которой может устанавливаться система и/или ее отдельные части: диапазон температур и важности окружающей среды; имеющуюся защиту от влажности и пыли (этот показатель большей частью указывается по значению европейского стандарта IP); максимальное содержание в среде различных агрессивных газов; наибольшие вибрацию и ударные нагрузки, которым может подвергаться система; максимальные электрические и магнитные помехи, допускаемые при работе системы; возможность работы системы при некачественном заземлении ее компонентов. В зависимости от отрасли промышленности, особенностей производства, окружающего климата в каждом конкретном случае выдвигаются на первый план те или иные свойства окружающей среды, являющиеся важнейшими ограничениями при выборе ПТК. Следует отметить, что почти всегда существует вариант обхода неблагоприятных свойств окружающей среды путем расположения аппаратуры в специальных помещениях, достаточно изолированных от нежелательных внешних воздействий; но обычно этот вариант оказывается довольно дорогим, так как требует создания и эксплуатации помещений с кондиционированием, очисткой воздуха, избыточным давлением, экранированием и т.п.; кроме того, отказ от распределения по производству компонентов ПТК приводит к значительному увеличению кабельных линий системы, что также сказывается на стоимости ПТК [29, 32,41,43]. Частью ПТК является его прикладное программное обеспечение (ПО), которое подразделяется на следующие части: ПО контроллеров: непроцедурные технологические языки реализации логических последовательностей операций; конфигуратор и библиотека программных модулей (модули математических функций, первичной обработки информации, регулирования). Конкретными особенностями ПО являются свойства и простота использования технологических языков; наличие в библиотеке модулей современных совершенных алгоритмов (advance control) типа самонастройки регуляторов, адаптации параметров управления, экспертной системы диагностирования; наименования языков высокого уровня, на которых следует составлять пользовательские программы, реализуемые в контроллерах; ПО пультов операторов (SCADA-программы). Отличия конкретных SCADA-программ: мощность графического редактора и используемой библиотеки графических объектов для проектирования дисплейных кадров; особенности реализации текущих и исторических трендов измеряемых величин; параметры используемой СУБД; особенности обработки измерительной информации на пульте оператора и включения в его работу различных пользовательских программ; включаемые в ПТК по желанию пользователей пакеты прикладных программ как общего назначения (статистическая обработка информации, многосвязное регулирование, экспертная система поддержки принятия управленческих решений и т.п.), так и объектного (рациональное, а иногда оптимальное управление типовыми агрегатами в отдельных отраслях промышленности); их наличие, перечень и свойства отличают один ПТК от другого; прилагаемые к ПТК программы САПР, позволяющие автоматизировать разработку документации к системе, составление блок-схем реализуемых в системе алгоритмов, схем расположения и взаимосвязей аппаратуры ПТК и т.д.
Связь с локальной вычислительной сетью предприятия "Астраханьгазпром"
Особенностью узла "Диспетчеризация" является его значительное удаление (до 1700 м) от трех первых подсистем. Задачу удалось решить с помощью применения оптиковолоконного преобразователя LAN и прокладки оптико-волоконного кабеля связи. Необходимость использования в данном случае многомодового волоконно-оптического кабеля определяют следующие его достоинства: большая пропускная способность (до 100 Мбит/с); большая дальность передачи сигнала между узлами (до 2 км в дуплексном режиме); абсолютная электромагнитная помехозащищенность; электрическая развязка между узлами; невозможность несанкционированных подключений к кабельной сети с целью пользования информацией; большая коррозионная устойчивость. Конвертор обеспечивает двустороннее преобразование сигнала между коаксиальным и оптико-волоконным кабелями и совместимость с протоколом IEEE 802.4. В качестве серверной станции в узле "Диспетчеризация" применена прикладная рабочая станция AW51, обеспечивающая комбинированные функции прикладного процессора и процессора рабочей станции. Остальные рабочие места в четвертом узле организованы на основе обычных персональных компьютеров (PW-OE). PW также выполняет: комбинированные функции прикладного процессора и процессора рабочей станции; обеспечивает архивирование данных, конфигурирование системных и пользовательских параметров в режимах ON и OFF-LINE; стандартные функции управления производством. Важно отметить, что в PW используется та же операционная система и прикладная математика, что и в специализированных процессорах на сети. Это позволяет продолжать дальнейшее развитие системы без конвертирования или наращивания уже разработанного математического обеспечения. Причинами, вызвавшими образование узла "Диспетчеризация" являются: 1. Необходимость получения диспетчерской информации о производственном процессе первой очереди АГПЗ. 2. Необходимость интеграции функций контроля, управления производством и информационной поддержки на уровне ПДС завода, ЦПДС комплекса и локальной вычислительной сети предприятия "Астраханьгазпром". 3. Развитие информированности Центра экологического мониторинга АГКМ в направлениях: необходимости получения в Центре информации о режимах работы печей и текущих объемах выбросов отходящих газов установок АГПЗ; необходимости получения сведений о загазованности атмосферного воздуха в промышленной зоне АГПЗ. Для шлюзования устройств фирмы BULL, служащих для сбора и обработки информации о производственном процессе первой очереди АГПЗ применен универсальный произвольно программируемый интерфейсный блок I/A-Series, называемый Gateway Processor (GW). Такой шлюз поддерживает передачу данных и связь между внутренней сетью системы и внешними устройствами. Он позволяет обмениваться информацией по асинхронной RS-232 связи с использованием свободного протокола обмена и отвечает за трансляцию сообщений в базу данных системы I/A для их дальнейшего использования в функциях управления, наблюдения и дисплеях оператора. GW являются не только мостами, но также выполняют весь набор стратегий управления. Блоки непрерывного и периодического управления находятся в самом шлюзе с четкой общей оптимизацией архитектурной надежности и гибкости.
Концепция создания интегрированной информационно-управляющей системы всего предприятия "Астраханьгазпром" предполагает создание ПТК, содержащего средства технологической и диспетчерской связи, телемеханики, центров хранения и обработки информации, локальные и удаленные от этих центров автоматизированные рабочие места (АРМ), а также оборудование и каналы для передачи данных между ними. Практическая реализация первоочередной задачи - создание сети передачи данных (СПД) АГПЗ, как наиболее крупного концентрированного объекта предприятия.
СПД объединит в единую распределенную информационно-вычислительную сеть (ИВС) АГПЗ локальные вычислительные сети (ЛВС) и удаленные АРМ отдельных структурных подразделений завода. При этом предполагается, что СПД АГПЗ охватывает как территорию завода, так и прилежащую территорию, где находятся здания, в которых размещены подразделения, относящиеся и к АГПЗ и к АГП в целом. Каждая ЛВС также является ПТК, содержащим один или несколько серверов, от нескольких до сотен локальных АРМ и средства передачи данных между ними - компьютерную кабельную сеть и сетевое оборудование для сегментации сети, передачи и маршрутизации потоков данных [9,17,33,35].
Распределенная ИВС АГПЗ первоначально будет состоять из 9 ЛВС, объединенных в единую сеть каналами связи, обеспечивающими необходимую скорость обмена, через программируемые коммуникаторы и маршрутизаторы (рис.2.3)
Местом подключения к корпоративной СПД АГПЗ информационно-управляющей системы VA-Series выбрана центральная операторная первой очереди завода (ЦО-1). Предполагаемый к монтажу в ЦО-1 коммутатор Bay Stack 350-12Т с оптическими портами обеспечивает доступ к информационным ресурсам ИУС и одновременно играет роль репитера для оптико-волоконного кабельного канала для связи ИВС АГПЗ [39, 45, 46].
Информация о технологическом процессе из I/A-Series будет поступать в корпоративную сеть передачи данных с помощью пакета "Data for Windows" через Widows NT сервер на лицензированное количество пользователей сети.
Алгоритм управления многосвязными нелинейными объектами на основе метода Ньютона
Компьютер используется как централизованное хранилище большого количества коллективно используемых файлов. Для организации файл-сервера не требуется специальной подготовки (монтирования томов и т.п.). Все файловые ресурсы, независимо от того, на каком диске они расположены сразу могут быть предоставлены для совместного использования. В качестве рабочих станций для I/A-Series могут выступать компьютеры, на которых установлены операционные системы: Windows for Workgrups или Windows NT Workstation [48,49, 51].
Для каждого файла можно определить тип доступа для любого пользователя или группы пользователей. Особенно это становится актуальным, если принять во внимание тот факт, что доступ к файлам Windows NT Server можно осуществлять не только по сети, но и локально. Полезной также является возможность разрешения доступа к файлу только определенным лицам, в число которых может и не входить администратор системы. Если на сервере хранится конфиденциальная информация, то администратор сможет получить доступ к этой информации, только вступив во владение этим файлом, что станет известно владельцу файла. Можно выполнять аудит доступа не только всех пользователей, но и отдельных лиц или групп. Регистрироваться могут следующие события: "чтение файлов", "запись", "исполнение", "удаление", "смена прав", а также "изменение владельца". Для обеспечения высокой надежности хранения информации в Windows NT поддерживаются зеркалирование и дуплексирование дисков, а также программная поддержка RAID вплоть до 5-го уровня. 2. Windows NT Server как сервер печати. Windows NT Server позволяет подключать и предоставлять в совместное пользование неограниченное число принтеров. Они могут быть подключены локально или по сети с помощью протоколов TCP/IP или DLC. Если Вы работаете на рабочей станции в системе Windows для рабочих групп или Windows NT Workstation и хотите подключиться к удаленному принтеру, предоставляемому Windows NT Server. Вам нужно лишь выбрать этот принтер из списка доступных. В этом случае система использует драйвер установленный на сервере. 3. Windows NT Server как сервер приложений. В перспективе использования интегрированной вычислительной сети АГПЗ в качестве структуры, предназначенной для решения задач автоматизированного технического обслуживания, наибольшая потребность возникает в системах, способных исполнять основное, тяжелое приложение на мощном высокопроизводительном сервере, а результаты деятельности по запросам передавать на маломощные клиентские станции, реализуя тем самым модель клиент-сервер. Происходящий в настоящее время переход с больших мэйнфреймов на современные системы на базе ПК средней и большой мощности как раз и требует именно такого подхода. В силу того, что Windows NT, аналогично как и I/A, изначально построена по схеме клиент-сервер, эта операционная система отлично приспособлена для работы в качестве сервера приложений. Приложениями такого рода являются, в первую очередь, системы управления базами данных, системы информационного обмена, системы управления. Локальная вычислительная сеть (LAN) I/A-Series создана с учетом ее интеграции посредством Корпоративной сети передачи данных АГПЗ в информационно-управляющую инфраструктуру П "Астраханьгазпром". Такое направление дальнейшего развития оказалось возможным благодаря тому, что архитектура LAN и совокупность программно-аппаратных средств для ее построения отвечают следующим требованиям: надежность и отказоустойчивость (выход из строя отдельных элементов сети -кабелей, сетевого оборудования не приводит к отказу других компонентов сети). эффективная защита от несанкционированного доступа к информационным ресурсам и разграничение прав доступа к отдельным ресурсам сети; полноценный доступ к любой информации и ресурсам сети, предоставляемый LAN I/A-Series (в пределах разрешенного доступа) с каждого рабочего места, включенного в сеть. высокая производительность и пропускная способность каналов доступа к серверам; администрирование сетью и обнаружение неисправностей в сети осуществляется централизованно и максимально автоматизировано; возможность реконфигурации и расширения сети путем добавления новых коммуникационных средств, рабочих станций и серверов без больших временных затрат; возможность перехода в дальнейшем на новые сетевые технологии без перепроектирования сети в целом. Таким образом аппаратная интеграция ЛВС АГПЗ в ЛВС П "Астраханьгазпром" не представляет собой особой сложности. Основными же проблемами являются: оптимизация скорости передачи данных и времени их обработки за счет эффективной сегментации сети, коммутации и маршрутизации потоков данных [46]. Эффективная работа распределенной ИВС, в которой имеется много серверов различной мощности и сотни АРМ, которым в принципе могут быть доступны любые из серверов, может быть обеспечена только при иерархической структуре, в которой наиболее нагруженные ЛВС верхнего уровня имеют наибольшую пропускную способность.
Надежностные показатели функционирования ИУС АГПЗ [34,42,43]
Управление в системе I/A-Series основано на концепции компаундов и блоков. Компаунд - это логическая совокупность блоков, которые реализуют стратегию управления. Блок - это элемент алгоритмического набора, который выполняет некоторую задачу в компаунде. Отличительной особенностью компаунда является то, что он имеет уникальное системное имя и тем самым создает основу для компоновки: непрерывного управления; ступенчатой логики; последовательного управления. В этой структуре любой блок в любом компаунде может быть связан с любым другим блоком в любом другом компаунде в системе. Блок содержит параметры, которые могут принимать значения следующих типов данных: действительное, булево, целое или строковое. Для осуществления таких свойств компаунд наделен следующими функциями: установление приоритета нарушения, блокировка нарушений и группировка нарушений; объявление состояния последовательности; определение параметров ступенчатой логики; фазирование для выполнения заданного уровня производительности. Границы взаимодействия компаундов оговорены несложным набором правил: несколько компаундов могут выполняться в одной и той же станции; связи компаундов могут переходить через границы станции; одиночный компаунд не может пересекать границы станции. В свою очередь, блок имеет один или более входов/выходов и выполняет заранее заданную функцию, которая предопределяется алгоритмом. Для того, чтобы охватить все мыслимые потребности технологического управления были созданы 33 типа функций блоков непрерывного управления, 5 типов последовательностных блоков и один тип функции блока ступенчатой логики, которые могут быть скомпонованы и подобраны самым необходимым образом. Простое перечисление упомянутых функций может занять необоснованно много места, стоит лишь отметить некоторые из них: накапливание; фильтрация входа; изменение приоритета сигнализации; поддержка аналогового выхода; смещение (арретир) аналогового выхода; сигнализация булевых нарушений; вычисление до 50 шагов арифметических и логических операций; поддержка дискретных входов/выходов; запаздывание; регистрация событий и т.д. Особо следует остановиться на аспектах безопасности (защиты), организованной для предотвращения нежелательных последствий при возникновении различных ошибок. "Круговая порука" гарантирует правильное управление связями через компаунд и интерфейсы станций. Вышележащий блок переходит в состояние захвата и удержания, когда нижележащий блок находится в состояниях BAD, OFF или отсоединен. Если во вторичном блоке обнаруживается условие ошибки связей, локальная уставка сохранит последнее достоверное значение, пока связь не восстановится до нормы. Это действие предотвращает возможный процесс нарушения под влиянием условий разрыва связей, таких как инициализация вышестоящего блока или сброс удаленной станции. При возврате к норме нижележащий блок запрашивает инициализацию. Если же первичный контроллер обнаруживает ошибку своей связи, тогда он не отдает предпочтения запросу на инициализацию от своего вторичного блока. На этом держатся принципы глубокой самодиагностики и достоверности данных. Кроме того, в непрерывном режиме происходит определение неисправности. Первая проверка на неисправность входа (BAD) происходит в FBM. Ее осуществляет тест "bad channel status", который контролирует пилот-сигнал на превышение. После выявления неисправности по этому тесту включаются и другие диагностические проверки FBM. В рамках системного подхода в разработке программного обеспечения на ПТК широко использовались принципы модульного исполнения. Ярким примером этого является создание набора типовых решений, который получил несколько редакций по типизации. Для пускового комплекса второй очереди АГПЗ были разработаны типовые решения в следующих подсистемах ПТК ИУС: контроль и регулирование; блокировки и защиты; последовательное управление. Кроме того, рассматривались типовые исполнения в части реализации функций человеко-машинного интерфейса. В результате появились программные блоки I/A-Series, отвечающие типовым решениям, как типовые элементы, используемые при описании перечисленных подсистем. Конкретные схемы одного типа состоят из одинаковых программных блоков, которые к тому же имеют одинаковые связи. Отличия индивидуальных схем - в параметрах программных блоков. При большой степени детализации каждый блок подсистемы блокировок и защит, последовательного управления представлялся в виде программы, содержащей группы связанных операций. При этом выделялись типовые решения следующего уровня -фрагменты, содержащие одинаковые последовательности операций. Работа, проведенная в этом направлении обеспечила не вызывающие сомнения возможности: классифицируются основные типы принимаемых решений. Тем самым облегчается анализ корректности полученных программных блоков, упрощается процесс их программной реализации (написание и отладка программ). появляется возможность детального исследования ограниченного набора типовых решений. Таким образом, типовыми являются схемы, представляющие собой структуры программных блоков неоднократно используемых при конфигурировании баз данных подсистем контроля, регулирования, блокировок и защит, последовательного управления. Список типовых схем представлен в [34, 39]. Там же приведены функциональные структуры каждого типового контура, алгоритм взаимодействия и внутренние связи. Буква в шифре типового контура означает принадлежность данного контура к соответствующей подсистеме: М - подсистема контроля; С - подсистема регулирования; S - подсистема блокировок и защит; Р - подсистема последовательного управления.
