7.3. Птк «каскад» для построения и функционирования асутп

Рассмотрим особенности, техническую структуру, драйверы, модули, диалоговую среду, кросс-систему, сферу применения и сетевые возможности разработанного новочебоксарским ПО «Химпром» ПТК «Каскад».

Назначение и состав: ПТК «Каскад» предназначен для по­строения и функционирования АСУТП с использованием микро­контроллерной техники отечественного и зарубежного исполне­ния и рабочих станции, в качестве которых используются IBM-совместимые ПЭВМ как обычного, так и промышленного исполнения.

АСУТП имеет иерархическую структуру. Система включает:

• датчики и исполнительные механизмы (ИМ) объекта управления;

• микропроцессорные контроллеры (или их сети);

• автономные рабочие станции (PC) или PC, объединенные в сети LAN высокого уровня. В этом случае используют РС-со- вместимый компьютер.

Микроконтроллеры, с одной стороны, связаны с датчиками и ИМ объекта управления, которые в зависимости от типа ПЛК мо­гут быть объединены в сети, с другой — по интерфейсным кана­лам ПЛК связаны с PC. Функционально ПЛК осуществляют сбор технологической информации от датчиков и выполняют все функ­ции по оперативному управлению ТП как на основе внутренних алгоритмов управления, так и команд, поступающих с уровня PC.

В составе ПТК «Каскад» могут применяться следующие типы ПЛК и средства:

• Ремиконт (Р-110, -112, -120 и -122);

• Ломиконт (Л-110, -112, -120 и -122);

• Ремиконт 130 (Р-130, РК-131);

• Контраст (РК-300, КР-300, Контраст);

• Адам (Адам-4000, -5000);

• измерительные преобразователи типа ИП-Т20, -С20.

Для связи PC с ПЛК используются как стандартные, так и специализированные комплекты средств связи (КСС). К одной PC максимально можно подключить до 8 ПЛК или их техноло­гических сетей. PC функционально делятся на управляющие и информационные.

Управляющие PC (УРС) по интерфейсным каналам связаны непосредственно с микроконтроллерами или их технологически­ми сетями и выполняют весь комплекс информационных и управляющих функций АСУТП. На их основе строятся АРМ операторов-технологов, выделенные инженерные станции и т. п.

Информационные PC (ИРС) могут быть не связаны с мик­роконтроллерами, а выполняют только информационные функ­ции АСУТП. Как ИРС могут быть, например, построены архив­ные PC, АРМ технолога, инженера КИП и А и т. п. Все PC, независимо от функциональных возможностей, работают в стан­дартных ЛВС и могут находиться как в одном, так и в разных ее сегментах.

Программное обеспечение для создания PC строится на мо­дульном принципе и обеспечивает практически все функции по построению и функционированию АСУТП. УРС работают только в среде MS-DOS как наиболее устойчивой и живучей ОС, тогда как ИРС могут строиться на различных операционных платфор­мах (DOS, Win3.x, Win9.x, Win NT). В стандартный набор про­граммных модулей PC входят:

• драйвер сбора и регистрации данных (СРД);

• диалоговая среда контроля и управления (ДСКУ);

• модуль сигнализации и регистрации событий;

• кросс-система для технологического программирования ПЛК;

• экспорт и графическая визуализация БД;

• псевдографический специализированный редактор;

• набор дополнительных вспомогательных программ и утилит.

При работе с ПЛК серии Р-130 связь с сетью «Транзит»

обычно осуществляется через дополнительное устройство, назы­ваемое «Шлюз». Для устранения недостаточной надежности этого устройства и увеличения быстродействия обмена с сетью разра­ботано ПО, которое позволяет исключить шлюз как устройство из сети, полностью передавая его функции на УРС.

Особенности ПТК «Каскад»

ПТК «Каскад» позволяет реализовать все стандартные функ­ции АСУТП в обобщенном виде, имеет диалоговую систему, ко­торая быстро и без специальных знаний по методам и языкам программирования настраивается на конкретный объект управле­ния, контекстную помощь. Единственное требование — умение работать в псевдографическом или графическом редакторе, вхо­дящем в состав поставляемого пакета программ.

С помощью такого ПТК можно в кратчайшие сроки и без особых усилий создать гибкую многофункциональную АСУТП, удовлетворяющую потребностям промышленного производства.

Максимальные надежность, быстродействие и защита от не­санкционированного доступа достигнуты путем избирательного дублирования контроллеров и PC, объединенных по каналам в сеть, а также за счет применения специальных методов програм­мирования, исключающих избыточность.

Полный набор инструментальных средств обеспечивает посто­янную модернизацию АСУТП без специальных перерывов в ра­боте технических и программных средств. Программное обеспе­чение позволяет работать одновременно с любыми другими при­ложениями и пакетами программ, сохраняя свои функции по регистрации, защите, блокировке и сигнализации нарушений па­раметров ТП.

Комплекс надежно сохраняет «историю» развития ТП в пол­ном объеме и позволяет периодически экспортировать информа­цию о предыстории развития аналоговых и дискретных парамет­ров в формате DBF-файлов на гибкие магнитные диски для хра­нения или использования при разработке логических и математических моделей объектов управления. Разработаны раз­витые подсистемы визуализации полученных архивов DBF в виде графиков аналоговых и дискретных параметров в МРВ, исследо­вания и выдачи на печать.

В качестве универсального интерфейса пользователя применя­ется стандартная клавиатура PC и мышь; имеется возможность, в случае необходимости, разработки специальной технологической клавиатуры. ПТК открыт для расширения как по типам ПЛК, так и по специфическим требованиям АСУТП; он может быть использован для создания узлов технического учета энергетики и материальных потоков.

Комплект средств связи

Комплект средств связи предназначен для интерфейсной свя­зи между ПЛК или их технологическими сетями и PC.

В качестве аппаратуры КСС могут применяться:

• адаптер дистанционной связи (АДС), преобразующий сиг­налы последовательного порта PC СОМ в стандарты интерфей­сов ИРПС (токовая петля 20 мА) или RS-485, и наоборот; в ка­честве АДС могут использоваться, например, модули 1ТИ-1, 1ТИ-2 из номенклатуры контроллеров серии «Контраст»;

• модуль коммутации интерфейсов (МКИ), представляю­щий собой мультиплексор на 4, 8 или 16 каналов; он преобра­зовывает сигналы RS-232C в стандарт ИРПС; в качестве источ­ника сигналов RS-232C используется один из последовательных портов PC;

• модуль расширения последовательных портов (МРПП). который позволяет дополнительно в PC установить до 8 незави­симых последовательных портов с преобразованием их сигналов RS-232C в стандарты ИРПС или RS-485; МРПП настраивается на 4 различных диапазона базовых адресов и использует один аппаратный уровень прерывания из ряда 3,4,5, 10,11 и 12; все каналы МРПП работают параллельно;

• индивидуальная настройка каждого из 8 каналов связи с указанием базового адреса последовательного порта и исполь­зуемого аппаратного уровня прерывания; она позволяет в каче­стве КСС использовать практически любую аппаратуру, выра­батывающую интерфейсные уровни сигналов, удовлетворяющие уровням интерфейсных сигналов ПЛК. Все интерфейсные ка­налы должны быть гальванически развязаны от цепей питания PC и ПЛК. Список КОС может быть расширен по желанию заказчика.

Драйвер сбора и регистрации данных

Драйвер СРД устанавливается только на PC, работающих под DOS, как управляющих, так и информационных. Драйвер явля­ется резидентной программой и не влияет на работу в среде DOS любых других корректных программ и приложений.

Драйвер обеспечивает выполнение следующих функций:

• инициализации драйвера;

• периодического опроса ПЛК и формирования оперативных массивов данных;

• ведения временной БД;реализации интерфейса связи ПЛК с задачами верхнего уровня ПТК и интерфейса чтения временнбй БД;

• поддержки сетевого протокола в рамках ЛВС (периодиче­ского опроса сетевых УРС, ведения временнбй БД и организа­ции связи с задачами верхнего уровня ПТК, решаемых на PC в пределах ЛВС). Набор функций драйвера СРД оговаривается за­казчиком.

Модуль сигнализации и регистрации событий

Программный модуль сигнализации и регистрации событий (СРС) является резидентной задачей и служит для составления протокола о всех нарушениях технологического регламента и действиях оперативного персонала по ведению ТП.

При выходе параметров ТП за уставки необходимо информи­ровать об этом оператора звуковой сигнализацией через встроен­ный динамик PC или звуковой мультимедийный набор, если он установлен (звуковая карта + колонки). Одновременно модуль СРС является универсальным шлюзом по обеспечению массива­ми проектного информационного обеспечения для систем управ­ления с иерархической конфигурацией технических и программ­ных средств. Выполнение задачи носит оперативный характер; состав функций модуля может быть расширен по требованию за­казчика.

Диалоговая среда контроля и управления

Диалоговая среда контроля и управления (СКУ) реализует все стандартные для АСУТП типы обработки параметров, в том чис­ле индикацию и обработку АРМов, непрерывное и дискретное управление, программируемые и конфигурируемые функции управления.

Ориентация на определение логического параметра, использо­вание рекурсии в отношении связей между параметрами и спосо­бами их обработки позволяют при минимальной изобретательно­сти осуществить богатый набор нестандартных способов обработ­ки данных, включая вычисления по формулам-алгоритмам пользователя и генерацию отчетов в свободном формате. Встро­енные в СКУ алгоритмы математической аппроксимации и пере­счетов выдержаны в стиле действующих стандартов и СРД, ха­рактеризуются минимальными погрешностями и не требуют большого числа расчетных итераций.

Настройка ПТК на конкретный объект проводится в диалого­вом режиме с применением системы меню, контекстной помощи

с защитой от некорректных действий, предполагается свободное конфигурирование параметров процесса, привязка логических па­раметров к функциональным схемам, видеокадрам и выходным формам документов в необходимом варианте реализации СУ.

Входной информацией для 'диалоговой среды являются:

• сформированные драйвером СРД массивы оперативных данных и временная БД в кодовом представлении;

• паспорта на все виды используемых в системе управления входных и выходных сигналов процесса (регламентируют норма­тивно-справочную информацию, алгоритмы типовой первичной и вторичной обработки сигналов);

• статические функциональные схемы, видеокадры, формы входных и выходных документов;

• параметрическая привязка видеокадров к конкретным пас­портам;

• данные ручного операторского ввода.

Статическая часть видеокадров и форм выходных документов формируется пользователем с помощью псевдографического, гра­фического и любого текстового редактора.

Графические изображения строятся на основе стандарта УЕА5 в режиме 256-цветной палитры с максимально допустимым раз­решением экрана конкретной ПЭВМ.

Ведение системы паспортов и параметрическая привязка их к видеокадрам осуществляются непосредственно в диалоговой сре­де контроля и управления.

Выходная информация включает в себя реализацию следую­щего инструментария (панели):

• щитовых приборов — тренды аналоговых параметров;

• общего вида — обзоры, тревоги, сигналы;

• мнемосхем — функциональные схемы объекта с возможно­стью оперативного управления;

• управления — работа с контурами регулирования и их па­раметрами;

• оперативных сообщений — протокол событий и действий оператора;

• гистограмм — цифровые значения аналоговых параметров;

• предыстории развития параметров — графики аналоговых и состояния дискретных сигналов с возможностью визирования и изменения масштабов;

• рапортов — формирование, выдача обработанной отчетной технологической информации;

• 273

  параметров ручного ввода — диалоговый ввод значений параметров.

18- 4869

Кроме того, выходная информация содержит диагностику ошибок драйвера СРД — визуализацию буфера ошибок и сообще­ний.

Направление потоков информации: экран PC, печатающее устройство или файл — задается по каждой панели при функциот нировании.

Кросс-система для технологического программирования ПЛК

Кросс-система является сервисной программой и предназна­чена для программирования ПЛК по их интерфейсным каналам связи. Программа может работать как через интерфейс драйвера СРД, так и автономно, создавая свой собственный интерфейс с ПЛК.

Кросс-система обеспечивает следующие функции по програм­мированию ПЛК и устройств:

• оперативное изменение технологических программ и лю­бых параметров ПЛК;

• восстановление рабочего состояния ПЛК после длитель­ных остановов, сбоев и ремонта;

• автономную подготовку конфигураций и технологических программ для последующей их загрузки в ПЛК;

• быстрое тиражирование однотипных конфигураций и тех­нологических программ;

• тестирование ПЛК и интерфейсных каналов связи;

• полную эмуляцию пульта Ломиконта с дополнительными функциями по изменению программ пользователя (ПРП) в ПЛК.

Для ПЛК серии Ломиконт разработана интегрированная среда разработки (ИСР) технологических программ на базе языка МИКРОЛ с функциями загрузки и редактирования символьного текста ПРП, компиляции их исходного текста в загрузочный формат ПЛК, рекомпиляцию из загрузочного формата в сим­вольный листинг, печати исходных текстов программ.

Программное обеспечение для эмулятора пульта Ломиконта может поставляться как отдельный продукт и полностью исклю­чает использование устройства МПВП.

Для сети «Транзит» контроллеров серии Р-130 разработано ПО «Инженерный пульт Р-130» с функциями:

• оперативной загрузки, выгрузки программ и конфигура­ций;

• табличного редактирования с полным контролем ошибок конфигураций и программ;

• печати программ и конфигураций;

изменения системных и приборных параметров;

• обслуживания оперативного изменения входов и выходов алгоблоков, параметров контуров регулирования в режиме «Ра­бота»;

• использование оперативной выборочной регистрации сиг­налов.

Пакет ПО «Инженерный пульт Р-130»

На базе пакета ПО «Инженерный пульт Р-130» строится кросс-система сети «Транзит» для контроллеров серии Р-130. Кросс-система представляет собой программный пакет, предназна­ченный для разработки и наладки технологических программ контроллеров Р-130 и для их конфигурирования и технического обслуживания при создании на его базе систем контроля и управления.

Основные особенности и функциональные возможности по инженерному обслуживанию:

• работа как без использования блока шлюза (БШ), так и с его использованием со всеми версиями встроенного ПО Р-130, имеющими различные протоколы обмена по интерфейсным ка­налам связи;

• создание, редактирование технологической программы на ПЭВМ для контроллера, быстрая загрузка и выгрузка программ в любой Р-130 сети «Транзит», сохранение в файле как программ, так и необходимых параметров конфигурации контроллера;

• работа на любых IBM PC-совместимых компьютерах, имеющих асинхронные порты СОМ. Разработки ОАО «Химпром» (г. Новочебоксарск), ООО «АББ Реле Чебоксары» (Москва) на базе контроллерной техники фирмы «АББ» и SCADA-системы «Каскад» разработки ОАО «Химпром» обеспечивают:

• увеличение в 3 + 4 раза скорости обмена с контроллерами Р-130 по сравнению с обменом через серийно выпускаемое обо­рудование БШ-1.

Увеличение скорости достигается в результате:

• работы с использованием последовательного канала на скорости 9600 Бод (через БШ-1 — всего 4800 Бод);

• при обмене с контроллерами Р-130 через БШ-1 для устой­чивой работы шлюза не рекомендуется посылать сообщение че­рез него, пока не будет получен ответ на предыдущее сообщение, во избежание его «зависания»;

18*

275

при обмене с контроллерами Р-130 через АДС можно по­сылать сообщение всем контроллерам одновременно в режиме полного дуплекса.

«Инженерный пульт Р-130» представляет собой программный пакет с функциями:

• чтения и записи в контроллер Р-130 технологической про­граммы;

• табличного редактирования технологической программы;

• сеансовой архивации и просмотра технологических пара­метров;

• настройки алгоблоков в режиме непрерывного обмена с контроллером;

• регулирования и дополнительного сервиса.

SCADA-система «Каскад» может базироваться на эмуляторе

БШ или поставляться в стандартном варианте с реализацией всех функций АСУТП. В случае заинтересованности высылается ком- пакт-диск с демонстрационными материалами.