2. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
ГСП представляет собой сложную развивающуюся систему, состоящую из ряда подсистем, которые можно рассматривать и классифицировать с разных позиций. Рассмотрим функционально-иерархическую и конструктивно-технологическую структуры технических средств ГСП.
2.1. Функционально-иерархическая структура гсп
Рис. 3. Иерархия ГСП
Отличительными особенностями современных структур построения автоматизированных систем управления промышленными предприятиями являются: проникновение вычислительных средств и внедрение сетевых технологий на все уровни управления.
В мировой практике специалисты по комплексной автоматизации производства также выделяют пять уровней управления современным предприятием (рис. 4), что полностью совпадает с выше приведенной иерархической структурой ГСП. [23]
На уровне ЕRP – Enterprise Resource Planning (планирования ресурсов предприятия) осуществляются расчет и анализ финансово-экономических показателей, решаются стратегические административные и логистические задачи.
На уровне MES – Manufacturing Execution Systems (системы исполнения производством) – задачи управления качеством продукции, планирования и контроля последовательности операций технологического процесса, управления производственными и людскими ресурсами в рамках технологического процесса, технического обслуживания производственного оборудования.
Эти два уровня относятся к задачам АСУП (автоматизированным системам управления предприятием) и технические средства, с помощью которых эти задачи реализуются – это офисные персональные компьютеры (ПК) и рабочие станции на их основе в службах главных специалистов предприятия.
Рис. 4. Пирамида управления современным производством.
На следующих трех уровнях решаются задачи, которые относятся к классу АСУ ТП (автоматизированных систем управления технологическими процессами).
SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition (система сбора данных и супервизорного (диспетчерского) управления) – это уровень тактического оперативного управления, на котором решаются задачи оптимизации, диагностики, адаптации и т.п.
Control-level – уровень непосредственного (локального) управления, который реализуется на таких ТСА как: ПО – панели (пульты) операторов, ПЛК – программируемые логические контроллеры, УСО – устройства связи с объектом.
HMI – Human-Machine Interface (человеко-машинная связь) – осуществляет визуализацию (отображение информации) хода технологического процесса.
Input/Output – Входы/Выходы объекта управления представляют собой
датчики и исполнительные механизмы (Д/ИМ) конкретных технологических установок и рабочих машин.
2.2. Конструктивно-технологическая структура гсп
Рис. 5. Структура ГСП
УКТС (унифицированный комплекс технических средств) – это совокупность разных типов технических изделий, предназначенных для выполнения различных функций, но построенных на основе одного принципа действия и имеющие одинаковые конструктивные элементы.
АКТС (агрегатный комплекс технических средств) – это совокупность различных типов технических изделий и приборов, взаимосвязанных между собой по функциональному назначению, конструктивному исполнению, виду питания, уровню входных/выходных сигналов, создаваемая на единой конструктивной и программно-технической базе по блочно-модульному принципу. Примеры известных отечественных УКТС и АКТС приведены в табл. 1.
ПТК (программно-технический комплекс) – это совокупность микропроцессорных средств автоматизации (программируемые логические контроллеры, локальные регуляторы, устройства связи с объектом), дисплейных панелей операторов и серверов, промышленных сетей, связывающих между собой перечисленные компоненты, а также промышленного программного обеспечения всех этих составных частей, предназначенная для создания распределенных АСУ ТП в различных отраслях промышленности. Примеры современных отечественных и зарубежных ПТК приведены в табл. 2.
Конкретные комплексы технических средств состоят из сотен и тысяч различных типов, типоразмеров, модификаций и исполнений приборов и устройств. [11,12,13]
Тип изделия – это совокупность технических изделий, одинаковых по функциональному назначению, единого принципа действия, имеющие одинаковую номенклатуру главного параметра.
Типоразмер – изделия одного и того же типа, но имеющие свои конкретные значения главного параметра.
Модификация – это совокупность изделий одного типа, имеющих определенные конструктивные особенности.
Исполнение – конструктивные особенности, влияющие на эксплуатационные характеристики.
Комплексы ТСА Таблица 1
Наименование |
Состав оборудования |
Область применения |
Агрегатные средства контроля и регулирования (АСКР) |
Преобразователи; устройства программной обработки сигналов; средства отображения информации |
Централизованный контроль и регулирование непрерывными и дискретными ТП |
Агрегатный комплекс аналоговых электрических средств регулирования на микроэлементной базе (АКЭСР) |
Устройства ввода/вывода; регуляторы; задатчики; функциональные блоки; бесконтактные ИМ |
Локальные САУ, АСУ непрерывными ТП |
Агрегатный комплекс щитовых электрических средств регулирования (КАСКАД-2) |
Аналоговые и позиционные регуляторы; вспомогательные устройства |
Локальные САУ; системы централизованного контроля и регулирования |
Комплекс ТС для локальных информационно- управляемых систем (КТСЛИУС-2) |
Устройства преобразования сигналов; ввод/вывод информации в процессор; ОЗУ и внешняя память; контроллеры |
Локальные САУ в составе АСУ ТП для непрерывных и дискретных ТП |
Микропроцессорные средства диспетчеризации автоматики и телемеханики (МикроДАТ) |
Устройства сбора, первичной обработки, отображения и хранения данных; цифровое, программно-логическое управление |
Распределенные непрерывные и дискретные АСУ ТП |
Агрегатный комплекс щитовых пневматических средств регулирования (СТАРТ) |
Регуляторы; показывающие и регистрирующие приборы; функциональные блоки |
Пожароопасные
технологические
процессы |
Агрегатный функционально-технический комплекс пневматических средств (ЦЕНТР) |
Устройства контроля; ПИ-регуляторы; дистанционное управление ИМ; пульты операторов |
|
Агрегатный комплекс средств сбора и первичной обработки дискретной информации (АСПИ) |
Устройства регистрации, первичной обработки, сбора и передачи информации |
АСУ ТП и АСУП для сбора и формирования дискретной первичной информации |
Агрегатный комплекс средств электроизмерительной техники (АСЭТ) |
Устройства сбора и преобразования информации; коммутаторы; ЦАП и АЦП |
Научные исследования, испытания; диагностика |
Агрегатный комплекс средств вычислительной техники (АСВТ-М)
|
Устройства непрерывного управления и переработки, хранения информации, ввода/вывода на носители |
АСУ ТП и АСУП, связанные с обработкой большого количества информации |
Агрегатный комплекс электрических исполнительных механизмов (АКЭИМ) |
Исполнительные механизмы, построенные из унифицированных блоков и модулей
|
АСУ ТП во всех отраслях промышленности |
Программно-технические комплексы ТСА Таблица 2
Наимено- вание |
Состав и характеристики |
Назначение и области применения |
Произво-дитель |
«САРГОН» |
Техническое обеспечение: - контроллеры МФК, ТКМ52(51), Теконик с сетевыми УСО (ЗАО «Текон», г. Москва), - IBM-совместимые компьютер; - сетевое оборудование; Программное обеспечение: - ОС контроллеров и компьютеров - программный комплекс «САРГОН» |
Создание полнофункциональных АСУТП энергетических объектов (энергоблока, котлоагрегата, турбины, цеха, станции). Внедрение: Волгоградская ТЭЦ, ГРЭС-3 Мосэнерго, Калининградская ТЭЦ-1. |
АО «НВТ- автоматика», г. Москва, nvt.msk.ru |
«СИРИУС» |
Комплекс включает в себя: - контроллеры Миконт-М и Сателлит - контроллер пункта управления Виконт, собирающий и обрабатывающий информацию от ПЛК нижнего уровня и передающий ее в ПЭВМ; - ПО «Cirius-QNX» - SCADA-пакет для создания систем управления, работает под управлением ОС РВ QNX Интерфейсы связи: RS 232, 485, токовая петля 20 мА, С1-ТЧ (модем с частотной модуляцией для физической линии, телефонных и радиоканалов) Протоколы: Modbus, Modbus Plus, HDLC, «Сириус» (TM 120.x) и др. |
Создание систем телемеханики в электроэнергетике, нефтегазовом комплексе и других областях. Внедрение: - АСУ «Н-Новгород» для перекачки нефти ОАО «Верхневолжскнефте-провод» - Октябрьские электрические сети ОАО «Мосэнерго» и др. |
ООО «НПА Вира Реалтайм», г. Москва www.rlt.ru |
Микропро-цессорная система контроля и управления (МСКУ М) |
Комплекс построен по принципу децентрализованной системы. Номенклатура изделий комплекса позволяет создавать системы любой сложности и степени децентрализованности. Верхний уровень представлен рабочими станциями ПС 5101. В изделиях используются импортные комплектующие и модули (фирм Intel, IBM, Motorola, Siemens, Advantech и др.) |
Предназначен для создания единой интегрированной системы управления технологическими процессами Внедрение: АСУ ТП энергоблоков Кольской и Курской АЭС, Запорожской, Киришской, Углегорской ГРЭС и др. |
АО«Импульс» Северодонецк |
«КРУГ-2000» |
Полностью сертифицированный открытый ПТК. Техническое обеспечение: - контроллеры серии TREI-05B;
- Пакет программ «КРУГ-2000» |
АСУ ТП предприятий металлургической, химической, горнодобывающей и других отраслей. Более 70 внедрений
|
НПФ «КРУГ» г. Пенза, www.krug-2000.ru |
Унифицированный программно-технический комплекс (УПТК)
|
Состав комплекса:
- программное обеспечение, построенное на базе SCADA-системы Trace Mode |
АСУ ТП предприятий металлургической, химической, горнодобывающей и других отраслей, а также локальных САУ транспортных средств, охранной сигнализации и т.п.
|
ОАО «Союзцветмет-автоматика» и ТОО «Мультисеть» (совместно)
|
«ДИРИЖЕР» |
Комплекс построен на основе серии ГОЖ ПКЭМ-З. В основе контроллера и ПТК: WME-архитектура, ОС РВ OS-9, мезонинные технологии, стандартные коррозионно-стойкие конструктивы, поддержка сетей Profibus, Modbus, Ethernet, технологическое программирование контроллеров в среде ISaGRAF. Контроллер имеет каркасно-модульное исполнение, в качестве базового процессорного модуля использован модуль VIUC производства PEP Modular Computer (Германия) |
Предназначен для создания АСУТП предприятий металлургической, химической, горнодобывающей и других отраслей, а также локальных САУ транспортных средств, в том числе и на водном транспорте |
ОАО «Электромеханика», г. Пенза |
«ЦИТРОН» |
Комплекс включает: приборы КСО (контроллер связи с объектом) до 30 шт., IBM-совместимый компьютер в офисном или промышленном исполнении, сетевые средства связи, фирменное программное обеспечение центра сбора данных (ПО ЦСД). |
Предназначен для применения в различных областях автоматизации и измерений в условиях круглосуточной эксплуатации |
ЗАО НПП «Электронные информационные системы», www.eisystem.ur.ru |
«КРУИЗ» |
Комплекс включает: - PC- совместимые контроллеры (на базе комплектующих Octagon Systems), установленные вместе с блоками устройств сопряжения с объектом (УСО) в функциональные шкафы стандарта Евромеханика; - персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении; - SCADA-система: TRACE MODE фирмы AdAstrA Research Group, Ltd. (Россия) |
Предназначен для построения распределенных автоматизированных систем управления техническими объектами любой степени сложности. Внедрение: ТЭС «Нассирия» Республика Ирак; АСУ ТП (4 блока по 210 МВт); Тюменская ТЭЦ-1 АСУТП энергоблока ПГУ-220; Ангарская ТЭЦ-9 АСУ ТП котла № 8 и топливоподачи |
ЗАО «ПИКЗебра» г. Москва www.pikzebra. ru |
«КВИНТ» |
Комплекс включает: -микропроцессорный контроллер Ремиконт Р-310 -персональные компьютеры в обычном или промышленном исполнении -ПО: САПР системы управления, включающее программы для введения базы данных АСУ ТП, технологического программирования микроконтроллеров, для создания мнемосхем для операторских станций |
Решение задач управления технологическими объектами различной степени сложности вплоть до объектов, включающих десятки тысяч параметров, в самых разных областях народного хозяйства |
ОАО Чебоксарское НПП “Элара”, www.elara.ru |
«ТОРНАДО»
|
ПТК «Tornado» выпускается в 4-х основных модификациях, которые отличаются архитектурными решениями и используемым контроллерным оборудованием. Каждый тип ПТК предназначен для определенного класса объектов. Состав комплекса включает:
SCADA-система InTouch |
Используется для создания АСУ ТП на промышленных объектах энергетики, нефтяной, газовой, химической промышленности, перерабатывающих отраслей, транспорта, коммунального хозяйства и других |
Компания МС Торнадо, Новосибирск, www.tornado. nsk.ru
|
«Техноконт»
|
Компоненты архитектуры ПТК:
- Система программирования контроллеров IsaGRAF (AlterSys Inc Канада) - коммутационное оборудование сети Ethernet и комплекты PC в ассортименте лучших мировых и проверенных российских производителей |
Используется для создания АСУ ТП на промышленных объектах энергетики, нефтяной, газовой, химической промышленности, перерабатывающих отраслей, транспорта, коммунального хозяйства и других |
НПО «Техноконт» www. technocont.ru |
«ДЕКОНТ» |
Состав комплекса включает: - управляющий контроллер Decont-182 - модули-мезонины для организации интерфейсных каналов контроллера Decont-182 (RS232, RS485, модемы и радиомодемы) - большая номенклатура удаленных модулей УСО - IBM-совместимый компьютер в офисном или промышленном исполнении |
Создание автоматизированных систем контроля, учета и управления на предприятиях, характеризующихся территориальной рассредоточенностью объектов |
Фирма «ДЭП», г. Москва, www.dep.ru |
Система полевых приборов «ТРАССА» и ПЛК «КРОСС» |
Комплекс микропроцессорных средств включает: - интеллектуальный шлюз для сети контроллеров Р-130 - высокопроизводительный контроллер КРОСС - комплект полевых приборов ТРАССА для работы на полевой сети - распределенные измерительные среды РИС; - SCADA-системы InTouch и Trace Mode |
Построение распределенных открытых систем в соответствии с международными стандартами и технологиями |
ОАО «Завод электроники и механики», г. Чебоксары www.zeim.ru
|
«Машинист» |
Техническое обеспечение: - контроллеры измерения, регулирования и управления: контроллеры SMART I/O фирмы PEP Modular Computer
SCADA: «КРУГ-2000» (НПФ КРУГ») |
Создание полнофункциональных АСУ ТП энергетических объектов (энергоблока, котлоагрегата, турбины, цеха, станции). Внедрение: Уфимская ТЭЦ-1, Ново-Салаватская ТЭЦ и др. |
«Энергоавто-матика», г.Уфа АО «РТ-Софт» г. Москва
|
«Турбоком- 4000»
|
Техническое обеспечение: - РС-совместимые контроллеры, выполненные в стандартах VMEbus, CompactPCI, STDbus, PCI, PC/104, ISA и др. - рабочие станции управляющего контура: IBM PC совместимые компьютеры в промышленном исполнении (Корунд (Россия), OR, PEP, XYCOM, Octagon) - рабочие станции информационно-вычислительного контура: IBM PC совместимые ПЭВМ общего или индустриального исполнения - локальные сети: Ethernet, AnyLan, Tokin-Ring, Arcnet; - «полевые» сети: CANbus, Lightbus, Profibus и др. Программное обеспечение:
- средства программирования ПТК: «Конфигуратор», «Графический редактор», язык Микром |
Для решения всех управляющих, информационно- вычислительных и информационно-транспортных задач, возникающих при автоматизации технологических процессов. ПТК может использоваться на объектах с числом параметров от 50... 1000 до 30 000 ... 50 000 в энергетической, металлургической, химической и других отраслях промышленности
|
ОАО «Электро- центро-наладка» г. Москва
|
«ОВЕН» |
Программируемые регулирующие приборы: Измерители-регуляторы температуры ТРМ1, 2ТРМ1; ТРМ10, ТРМ12, ТРМ101, ТРМ501 и др.; Многоканальные регуляторы УКТ38, ТРМ138; Контроллеры МПР51, БКМ, ТРМ151, ТРМ32, ТРМ33, ТРМ133, ТРМ974, ТРМ961, ЭРВЕН; Термопреобразователи: ТС, ТП; Модули ввода/вывода: МВА, МБУ Усилители и блоки питания; Адаптеры интерфейса связи с ЭВМ; SCADA-система Owen Process Managar |
Создание специализированных систем контроля и регулирования температуры, а также систем управления отоплением, водоснабжением, вентиляцией зданий и управления холодильными машинами. |
ПО «Овен» г. Москва www.owen.ru
|
SIMATIC |
ПЛК (PLC): SIMATIC S5/S7/C7; Logo ПЛК на базе ПК: SIMATIC WinAC; УСО: Станции децентрализованной периферии (DP) ET-200; Человеко-машинный интерфейс (HMI):Панели операторов ОР/ТР/МР; Промышленные сети (NET): ASi, Profibus, Ethernet; Д/ИМ (I/O): КИП (SITRANS, SIREC, SIPART), BERO, MOBI, SIMODRIV, SIRIUS, MICROMASTER и пр.; ППО (Soft): Step5, Step7, S7Graph, S7PLCSim, Logo-Soft-Comfort, PDM, PID-Control, PCS-7, SCADA-системы: ProTool, WinCC. |
Реализация любых систем автоматизации, начиная от локальных (<10 вх./вых.) до сложных комплексных распределенных АСУ ТП в различных отраслях промышленности. Концепция “Totally Integrated Automation” -комплексной интегрированной автоматизации. Сотни внедрений по России |
“Siemens” (Германия) Департамент «Автомати-зации и приводов» (A&D) www.siemens. ru/ad/as |
Allen Bradley -Rockwell Software (AB-RS) |
ПЛК Allen Bradley: MicroLogix-1000, SLC 500, PLC-5. Панели операторов: Panel View, Massage View, DTAM Промышленные сети: Remote I/O, DeviceNet, ControlNet, DH-485, Ethernet. ППО фирмы Rockwell Software: RSLogix-500, RSLogix-5, RSLogix- Emulate, RSWire, RSTools, RSLadder, RSLinx, RSSql, RSMailman, SCADA-система RSView32, INTERCHANGE |
Для построения сложных иерархических распределенных АСУ ТП с возможностью интеграции оборудования других фирм. |
“Rockwell Automation” (США)
|
Advantech |
Промышленные ЭВМ: IPC, PCM, MIC Рабочие станции операторов: MiPC, PPC, AWS, PCA, FPM. Платы ВВ/ВЫВ: PCL, PCLD, PCIA. Коммуникационные платы: PCL-700. УСО: ADAM-4000/5000 (на RS485) Промышленные сети на базе RS-232/422/485 и CAN-протокола. ППО: пакеты PCLS. SCADA-система Genie. |
Полный набор решений задач локальных и распределенных АСУТП на базе IBM совместимых компьютеров для применения в закрытых цеховых помещениях. |
“Advantech” (США) www.prosoft.ru
|