Проектирование АСУ ТП на базе программно-технического комплекса КОНТАР

Московский государственный технический университет 
имени Н.Э. Баумана 

Н.П. Деменков  

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ ТП  
НА БАЗЕ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКОГО 
 КОМПЛЕКСА КОНТАР 

Рекомендовано редсоветом МГТУ им. Н.Э. Баумана 
в качестве учебного пособия 

М о с к в а 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 7 

УДК 681.5(075.8) 
ББК 14.2.6 
Д302 

Рецензенты: Г.Н. Васильев, Б.И. Кайлинский 

Деменков Н.П 
Д302 
Проектирование АСУ ТП на базе программно-технического 
комплекса Контар: Учеб. пособие – М.: Изд-во МГТУ им. 
Н.Э. Баумана, 2007. – 179 с.  

ISBN 978-5-7038-2961-5 

Рассмотрены вопросы проектирования АСУ ТП как с методологических позиций, так и с позиций их практической реализации. 
Материал изложен на примере отечественного программно-технического комплекса Контар (KONTAR).  
Для студентов, изучающих курсы «Управление в технических 
системах», «Проектирование интегрированных систем управления 
производственными процессами», «Управляющие ЭВМ и комплексы», «Алгоритмическое и программное обеспечение систем управления». Настоящее издание будет полезным также для широкого 
круга научных работников, инженеров, аспирантов и студентов 
старших курсов технических университетов. 
Ил. 140. Табл. 6. Библиогр. 8 назв. 

УДК 681.5(075.8) 
 
ББК 14.2.6 

ISBN 978-5-7038-2961-5 
 © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007 

ВВЕДЕНИЕ 

Совершенствование методов управления в условиях современного производства предполагает разработку более сложных математических моделей технологических процессов, позволяющих оптимизировать управление, а использование усложненных моделей  
порождает проблему задания значений характеристик и параметров 
модели, нужных для формирования требуемого управления.  
Основная концепция проектирования систем автоматического 
управления техническими и технологическими объектами состоит 
в следующем. Задана математическая модель объекта управления 
и критерий оптимального функционирования системы управления 
этим объектом со всеми ограничениями; требуется определить алгоритм функционирования управляющего устройства и осуществить его техническую реализацию так, чтобы удовлетворялись все 
поставленные требования. 
Для систем управления сложными технологическими объектами 
требуется определить еще и информационную структуру системы,  
т. е. число и местоположение дополнительных каналов связи объекта 
с управляющим устройством, поскольку подобные системы обычно 
строятся как многоконтурные и с компенсацией возмущений.  
Задачи, решаемые при разработке системы управления, между 
отдельными стадиями проектирования, распределяются следующим образом.  
1. На стадии формулировки технического задания, технического и рабочего проектирования намечаются возможные варианты 
информационных структур системы управления и определяется 
информационное и техническое обеспечение, достаточное для 
реализации каждого варианта. Неотъемлемой частью проекта 
должны быть средства автоматизации процесса «идентификацииоптимизации», выполняемого на стадии ввода системы в действие, 
а также при последующей эксплуатации объекта с целью совершенствования системы.  
2. На стадии ввода (внедрения) системы в действие с помощью 
технических средств и программ, имеющихся в составе системы, 

осуществляется оптимизация принятых вариантов решений и выбор из них наилучшего. 
3. На стадии анализа функционирования системы проводится 
всестороннее изучение системы с целью: 
а) конкретизации методологии автоматизированной оптимизации настройки применительно к данному объекту и выдачи рекомендаций эксплуатационному персоналу по ее реализации; 
б) выявления путей возможного совершенствования системы; 
в) пополнения банка данных САПР САУ для математических 
моделей объектов и оптимальных решений по выбору систем 
управления для использования этих данных в будущем. 
Сформулированная концепция проектирования в полном объеме может быть использована в системах управления, построенных на базе программно-технического комплекса (ПТК) Контар, 
включающего в себя программируемые логические контроллеры 
(ПЛК) Контар и SCADA-систему (от Supervisory Control And Data 
Acquisition) Контар АРМ (автоматизированное рабочее место), поскольку в такой системе имеется возможность: 
а) безболезненного и практически любого изменения алгоритмов и структуры управления непосредственно в процессе пуска 
системы на действующем объекте; 
б) включения в ее состав специального математического обеспечения программы идентификации и оптимизации с организацией диалогового режима с наладочным персоналом. 
В учебно-научном центре «Интеллектуальные системы» при кафедре «Системы автоматического управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана (http://iu1.bmstu.ru/) накоплен опыт управления технологическими установками и техническими объектами на основе промышленных контроллеров Контар, в том числе и через Интернет, с  
использованием SCADA-систем Трейс Моуд и Контар. Трейс Моуд 
является базовым программным средством при изучении общеуниверситетской дисциплины «Управление в технических системах» 
для всех студентов университета. Для ряда специальных дисциплин 
кафедры «Системы автоматического управления» используется 
SCADA-система Контар АРМ совместно с контроллерами Контар. 
Кафедра располагает 13 учебно-исследовательскими стендами (рис. В1), на которых студенты имеют возможность проводить исследования на реальной аппаратуре, включающей датчики, исполнительный механизм, контроллеры и SCADA-систему 
с возможностью выхода в Internet на реальные технологические 
объекты (рис. В2). 

Рис. В1. Схема лабораторного комплекса Контар 

Рис. В2. Общая функциональная схема автоматизированного рабочего места студента на основе ПТК КОНТАР: 

 ДЧ – датчики;  ИМ – исполнительные механизмы 

В учебном пособии дано описание вопросов (методики, алгоритмов, программного и технического обеспечения), связанных с 
организацией процесса проектирования систем управления на базе 
ПТК Контар. 
В первой главе рассматриваются общие вопросы проектирования систем мониторинга и управления технологическими процессами и предъявляемые к ним требования: мотивация создания, 
средства реализации, новейшие технологии в промышленной автоматизации, этапы создания систем диспетчерского контроля и 
управления. 
Вторая глава посвящена организации процесса проектирования 
систем управления на базе программно-технического комплекса 
Контар. Рассмотрены: состав ПТК Контар и его основные характеристики, составление технического задания и разработка алгоритма управления в инструментальной системе KONGRAF, отладка 
проекта в инструментальной системе CONSOLE, диспетчеризация 
объектов в инструментальной системе KONTAR-SCADA, совместная отладка управляющей программы и мнемосхем. 
В третьей главе обсуждается система управления центральным 
кондиционером, построенная с помощью двух инструментальных 
систем: Трейс Моуд и Контар, технико-экономические показатели 
выбора системы управления, методика сравнительного анализа 
Контар и Трейс Моуд с помощью программного комплекса МАИ. 
 

ГЛАВА 1. СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И УПРАВЛЕНИЯ 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ 

1.1. Мотивация создания 

Современные средства автоматизации, т. е. системы мониторинга и управления технологическими процессами, представляют 
собой сложные многофункциональные, иерархические, многорежимные, распределенные системы. В процессах принятия решений 
по управлению в подобных системах участвует человек, осуществляется совместная обработка сложноорганизованных данных и 
знаний. Поэтому при разработке систем необходимо опираться на 
современные информационные технологии.  
Систему автоматизации некоторого производства представим в 
виде многоуровневой иерархической системы (рис. 1.1).  
Нижний (нулевой) уровень системы включает набор датчиков 
(ДЧ) и исполнительных механизмов (ИМ) (они достаточно часто 
встраиваются в конструктивные узлы технологического оборудования), которые предназначены для сбора первичной информации 
и реализации управляющих воздействий. Это уровень ввода/вывода (ВВ) данных (информации) или уровень объектов 
управления. Используемые технические средства на этом уровне: 
датчики, исполнительные механизмы и другие устройства.  
Первый уровень служит для непосредственного автоматического управления с помощью различных устройств сопряжения с 
объектом (УСО) и программируемые логические контроллеры 
(ПЛК). Это уровень непосредственного управления. Технические 
средства: УСО и ПЛК. 
Второй уровень – уровень сбора данных и оперативного 
(диспетчерского) управления – предназначен для отображения 
(или визуализации) данных о производственном процессе и 
оперативного комплексного управления различными объектами, 
в том числе с участием диспетчерского персонала (на основе 
SCADA-систем). Технические средства: компьютеры, SCADAсистемы.  

Рис. 1.1. Интегрированная система управления производством 

Третий уровень – уровень управления производством – автоматизация обработки информации о ходе изготовления продукции. Технические средства: компьютеры, специальные программные пакеты.  
Четвертый уровень – уровень планирования ресурсов предприятия. В России системы этого уровня больше известны под названием АСУП (автоматическая система управления предприятием). 
Здесь осуществляется автоматизация планирования производства 
и финансовой деятельности, снабжения и продаж, анализа и прогнозирования и т. д. Технические средства: компьютеры, специальные программные пакеты.  
Исходя из технических средств, на основе которых реализуются верхние уровни системы (а они в основном аналогичны), можно 
ее обобщить до трех уровней (уровень объектов часто считают нулевым, с учетом этого приведенную на рис. 1.1 схему системы 
можно считать также и двухуровневой).  
Информационный обмен между компонентами различных 
уровней управления, их интеграция в единую систему реализуется 
посредством локальных вычислительных сетей (ЛВС).  

ЛВС представляют собой системы распределенной обработки данных, охватывающие относительно небольшие территории 
(до 5…10 км) и объединяющие с помощью общего канала связи 
сотни абонентских узлов. Одни ЛВС могут подключаться к другим 
ЛВС, а также к региональным и глобальным сетям ЭВМ (в том 
числе и к Интернет).  
Это определяет возможность оперативного доступа к достоверной и точной информации из любой точки управления производством, что, в свою очередь, определяющим образом влияет на 
эффективность работы предприятия.  
Следовательно, можно говорить о путях создания интегрированной распределенной АСУ. Основу подобной системы составляют локальные сети.  
На нижнем уровне ЛВС обеспечивают физическую и логическую связь между распределенными ПЛК, их интеграцию в единую систему управления (рис. 1.2, ОУ – объект управления). Такие 

Рис. 1.2. Общая функциональная схема распределенной системы управления