Рыбалев А.Н. Имитационное моделирование АСУ ТП

Монография. — Благовещенск: Амурский государственный университет (АмГУ), 2019. — 408 с. — ISBN: 978-5-93493-335-8.В первой части книги кратко описываются используемые технологии. Основной упор сделан на изложение их сущности и практическим рекомендациям по настройке межпрограммного взаимодействия.
Вторая часть посвящена теоретическим (но не только!) вопросам автоматического регулирования и программно-логического управления. Как это принято, можно было бы разрешить теоретически-подкованным читателям пропустить эту главу, однако автор, нисколько не сомневаясь в этой подкованности, все же настойчиво рекомендует с ней ознакомиться, поскольку материал является в достаточной степени оригинальным. При его изложении предпринята попытка по возможности упростить математические выкладки и больше сосредоточиться на «физике» рассматриваемых процессов. Конечно, совсем без математики не обойдешься, но можно сделать так, чтобы она не сразу «била по голове», а усваивалась постепенно. Поэтому относительно много времени, а точнее, страниц, посвящено вопросам математического описания систем управления и их элементов, причем это описание рассматривается с «физической» точки зрения. С другой стороны, некоторые «фундаментальные» вопросы теории только «затронуты» самым «поверхностным образом». Нет никакого смысла повторять то, что написано в бесчисленном количестве учебников, если только Вы не предлагаете чего-то нового или какой-то новый взгляд на уже существующие вещи.
В третьей части приводится ряд примеров реализации концепции. Подробно описан процесс разработки имитационных моделей систем регулирования технологического параметра с типовым регулятором. При этом рассматриваются все три уровня таких систем: уровень объекта, точнее, его имитационной модели, уровень контроллера и уровень SCADA-системы. Отдельно разбираются различные варианты технической реализации управляющего воздействия: объект управляется непрерывным сигналом, управляющее воздействие формирует исполнительный механизм постоянной скорости без измерения положения и с его измерением. Затрагиваются вопросы взаимодействия программного обеспечения контроллера и операторской панели со SCADA-системой, а также вопросы ведения архивов дискретных событий и непрерывных величин.
Продемонстрирован общий подход к построению нетипового линейного программного регулятора для ПЛК с произвольной передаточной функцией. Предложено несколько алгоритмов программной реализации транспортного запаздывания в составе закона регулирования, которые были опробованы в ходе моделирования системы с предиктором Смита.
На примере системы управления процессом дозирования построена достаточно сложная имитационная модель системы программно-логического управления. Ее частью стала модель электрической схемы цепей коммутации с различными блокировками, оформленная как подпрограмма ПЛК на языке LAD. Основная программа для ПЛК построена как конечный автомат. Помимо нее в ПЛК действует также программа архивирования. Оператор SCADA-системы может наблюдать за ходом процесса и просматривать архивы.
На примере системы управления несколькими насосами рассмотрена проблема обеспечения равномерного износа однотипных агрегатов. Предложен универсальный алгоритм и его программная реализация для ПЛК, которые и были опробованы в имитационной системе.
В заключение представлена имитационная модель лабораторной лифтовой установки, реально существующей (и действующей) на кафедре автоматизации производственных процессов и электротехники Амурского государственного университета.