МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ ГОРНО-ШАХТНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Конструкторско-технологический институт вычислительной техники СО РАН
В КТИ ВТ СО РАН ведутся работы по разработке автоматизированных систем контроля и управления (АСКУ) для горно-шахтных предприятий. Разработаны системы автоматизации для конвейерного транспорта, технологического оборудования и другие.
Автоматизированная система контроля и управления технологическими объектами (АСКУ ТО) предназначена для применения в подземных выработках угольных шахт, опасных по рудничному газу (метану) и угольной пыли (рис. 1).
АСКУ ТО является распределенной системой с иерархической структурой, разделенной логически на верхний и нижний уровни. Верхний уровень представляет собой автоматизированную систему сбора и обработки информации. Она выполняет функции диспетчеризации и хранения данных, а также связь с другими промышленными АСКУ предприятия. Нижний уровень состоит из связанных цепочек оборудования – контроллер (обрабатывает информацию от модулей ввода/вывода, вырабатывает управляющие воздействия и передает информацию по каналу связи на верхний уровень системы) и модули ввода/вывода (обеспечивают сбор информации от датчиков и управление исполнительными механизмами). Канал связи реализован в нескольких вариантах, зависящих от специфики и удаленности объекта автоматизации – оптоволоконная линия связи и/или витая пара [1].
Рис. 1. Структура АСКУ ТО
В настоящее время, когда система разработана, сертифицирована и внедрена в промышленность ( Кузбасс» «Шахта «Сибиргинская», «Кыргайская» и другие), возникла задача усовершенствования и развития АСКУ ТО шахтного оборудования для обеспечения оптимальной работы, повышения уровня безопасности и безотказности, снижения стоимости систем автоматизации.
Эту задачу предполагается решать с помощью имитационного моделирования [2].
Основная задача имитационной модели АСКУ ТО – это моделирование оборудования системы и команд управления со стороны оператора или автоматического управления. Результатом решения данных задач является: проверка проектных решений, имитация работы оборудования, отладка и тестирование программного обеспечение и усовершенствование системы.
Для решения перечисленных задач предполагается разработка испытательного стенда в составе (рис. 2):
· АРМ (автоматизированное рабочее место) оператора;
· физически существующего оборудования АСКУ ТО, частично или полностью в наличии;
· 
имитационной модели АСКУ ТО в составе моделей – оборудования системы, внешней среды, датчиков и исполнительных механизмов.
Рис. 2. Структура испытательного стенда
АРМ оператора – это вычислительный комплекс с рабочим местом оператора. Комплекс оснащен операционной системой QNX (операционная система реального времени семейства UNIX) и программным обеспечением верхнего уровня.
Модель оборудования имеет одинаковый с реальным объектом набор входных и выходных сигналов, производит обработку данных также как и объект с повторением задержки выполнения команд. Это позволяет производить отладку и тестирование программы управления, как с полным набором оборудования, так и с неполным.
Модель внешней среды, датчиков и исполнительных механизмов реализует технологические и аварийные ситуации и процессы. Она обеспечивает тем самым возможность моделировать работу системы в различных ситуациях.
Имитационная модель представляет собой совокупность средств имитации аппаратной части АСКУ ТО, датчиков и исполнительных механизмов и воздействий внешней среды на систему, а так же параметризации модели. Программное обеспечение реализуется на языке программирования С++ с переносом под операционную систему QNX.
Испытательный стенд позволит снизить затраты, повысить надежность и ускорить следующие этапы работ: проверка проектных решений, модернизация программного обеспечения, анализ поведения системы в различных ситуациях, не прибегая к тестированию на реальном объекте, которое может быть не безопасно. Так же возможно использование стенда в качестве тренажера для обучения операторов.
Литература
1. , , и др. Современные технические средства для автоматизации технологического процесса добычи угля // Силовая интеллектуальная электроника, 2008, № 3(9). С. 11–12.
2. , , Пищик сложных технологических объектов управления // Сиб. журн. вычисл. математики / РАН. Сиб. отд-ние. –– Новосибирск, 2007. –– Т. 10, № 3. –– С. 299–305.
