5.3.3. Принципы построения приборов локального контроля для аскуэ

Модульность современных приборов локального контроля позволяет комплектовать конкретное устройство только необходимыми компонентами для избежания избыточности комплектации и сопутствующего удорожания прибора. При этом устройство с удаленным доступом должно быть высоконадежным, не требовать обслуживания и предусматривать возможность дистанционной диагностики.

ПЛК могут быть специализированными под конкретный вид энергоучета либо выполнять функции универсального прибора, гибко настраиваемого на любые энергоносители. Некоторые приборы не требуют введения специальных интерфейсов и имеют дополнительные функции телеуправления и телесигнализации.

Среди модулей ПЛК существуют также устройства, работающие только с цифровой информацией. К ним относятся коммуникационные модули, предназначенные для сетевого взаимодействия (например, повторители для увеличения протяженности линии связи, преобразователи интерфейсов RS-232/RS-485).

По направлению прохождения данных модули ПЛК можно разделить на три типа:

1) устройства ввода, обеспечивающие прием сигналов от датчиков;

2) устройства вывода для формирования сигналов на исполнительные механизмы измерительных преобразователей;

3) двунаправленные.

В реальных системах модули ПЛК могут, не присутствуя в виде самостоятельных устройств, входить в состав смежных по уровням иерархии блоков. Примером могут служить датчики, выдающие готовый цифровой сигнал. В этом случае граница между первичным преобразователем и ПЛК проходит внутри датчика. С другой стороны, ПЛК могут быть выполнены в виде АЦП/ЦАП-плат, вставляемых в стандартные ISA или PCI слоты компьютера. В этом случае аналоговые сигналы могут быть введены прямо в компьютер, где и преобразуются в цифровой вид.

В качестве одного из вариантов модульной комплектации УСПД на рис. 5.7 приведена структурная схема ЭКОМ-3000, который имеет IBM PC-совместимую открытую архитектуру [96].

Все модули выполнены в формате MicroPC. УСПД является совместимым с широко распространенным протоколом Modbus-RTU, что позволяет использовать его в одной сети с другими Modbus-контроллерами. Высокая надежность УСПД достигается использованием готовых модулей и компонентов, сертифицированных по международному стандарту качества 1SO-9001. Процессорный модуль 4000 фирмы Octagon Systems имеет наработку на отказ более 25 лет, источники питания фирмы Computer Products – более 15 лет. В УСПД используются компоненты Burr-Brown, Analog Devices, Wago и других известных производителей.

Р и с. 5.7. Структурная схема модульного УСПД ЭКОМ-3000

УСПД ЭКОМ-3000 решает следующие задачи:

• сбор информации с измерительных преобразователей (электросчетчиков, расходомеров и т.д.), имеющих числоимпульсный, частотный и аналоговый выходы;

• сбор информации с интеллектуальных счетчиков;

• телесигнализация и телеуправление;

• расчет, накопление и хранение в архивах данных интегральных (количество за период архивации) и средних (усреднение за период архивации) значений параметров;

• формирование различного типа архивов и их энергонезависимое хранение с привязкой к реальному времени;

• обмен информацией с диспетчерским компьютером, по RS-485, радиолинии или телефонному модему и др.

Модули ввода аналоговых сигналов, термопар и термосопротивлений, частотных, дискретных и числоимпульсных сигналов, а также коммуникационные модули содержатся в любых технически целесообразных комбинациях. Пользователь сам имеет возможность конфигурировать УСПД, добавлять или уменьшать число модулей.

Блок обработки информации и обмена включает следующие функциональные модули: модуль процессора серии MicroPQ; модули ввода для сбора информации по 64 каналам; модули релейного вывода; клавиатура и буквенно-цифровой дисплей; коммуникационные модули; источник питания. Модуль процессора поставляется с предустановленным программным обеспечением и программой удаленного тестирования и конфигурации, работающей в среде Windows2000. Программа позволяет в диалоговом режиме с удаленным интерфейсом компьютера конфигурировать систему УСПД. Имеется возможность выдачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы нижнего уровня по команде, переданной по последовательному интерфейсу.

Семейство экономичных, многоканальных контроллеров сбора данных (DAS) производит Maxim Integrated Products [89]. Контроллеры MAX1407/1408/1409/1414 имеют 16-разрядные АЦП, 10-разрядные ЦАП с источником опорного напряжения 1.25 В (ИОН). АЦП способен принимать на входах униполярные и биполярные сигналы со скоростью 60 выборок в секунду. Система автокалибровки минимизирует ошибки преобразования и зависимость от температуры.

Контроллеры SCADAPack, поставляемые компанией «ПЛКСистемы», благодаря своим характеристикам и возможностям успешно применяются в системах коммерческого учета энергопотребления, требующих комплексной автоматизации при ведении многотарифного учета для оптимизации финансовых затрат по оплате полученных (отпущенных) энергоресурсов. Эти системы позволяют вести оперативный учет потребленных энергоносителей, осуществлять контроль параметров горячего и холодного водоснабжения, отопления [100].

Теплоэнергоконтроллер ТЭКОН-17 – многофункциональный вторичный прибор, совмещающий в себе функции многоканального регистратора, счетчика, тепловычислителя и контроллера [86].

Теплоэнергоконтроллер обеспечивает комплексное решение следующих задач:

• коммерческий учет энергоносителей с помощью любых типов датчиков расхода, давления, температуры;

• автоматическое регулирование заданных параметров;

• автоматическое и автоматизированное управление исполнительными механизмами (включить – выключить) по любым заданным алгоритмам;

• вывод любых измеренных и расчетных параметров на показывающие или контрольно-самопишущие приборы;

• архивирование (хранение в памяти) учетных параметров;

• теледиспетчеризацию;

• вывод на персональные ЭВМ диспетчерских пунктов всей информации об объекте.

На базе контроллера CPU-188-5 v.3 фирмы Fastwel построен периферийный сервер регистрации данных, предназначенный для многоканальной круглосуточной регистрации данных аналоговых, частотных и импульсно-временных датчиков в составе АСКУЭ, а также для автономной регистрации в течение ограниченного промежутка времени. Контроллер содержит: аналого-цифровой преобразователь с 8-ю входами; 2-канальный цифро-аналоговый преобразователь; 2 порта FPGA; энергонезависимый таймер типа SmartWatch фирмы Octagon; дополнительную энергонезависимую память CMOS объемом 128 кбайт. Последовательный порт COM1 сконфигурирован на интерфейс RS-232 для подключения удаленной консоли на скорости обмена 115200 бод, а порт COM2 настроен на интерфейс RS-485 для подключения к сети модулей типа ADAM. Настройка сервера, управление им и обмен данными осуществляются как непосредственно (с локальной или удаленной консоли), так и дистанционно, с центрального компьютера, по соответствующим программам [98].