Технические средства автоматизированных систем управления

Рис. 1.15. Схема АСУ ТП с использованием архитектуры «клиент-сервер»

Рис. 1.16. Распределенная АСУ ТП с использованием архитектуры «кли-

ент-сервер» и резервированием выделенных серверов

Способы и средства связи для информационного обмена между ком-

понентами ПТК:

• локальная вычислительная сеть (ЛВС) на базе 10 Мбитной технологии

Ethernet (обмен между контроллерами, станциями оператора, архивной, ин-

женерной и другими станциями);

•ЛВС на базе 100 Мбитной технологии Ethernet (обмен между всеми станциями, кроме контроллеров);

•выделенные физические линии (RS 232, RS 485, ИРПС, модемы);

•коммутируемые телефонные линии (модемы);

•радиоканал (радиомодемы).

В качестве базового протокола сетевого и межсетевого взаимодействия используется, как правило, протокол TCP/IP (UDP/IP).

При этом реализована программная «надстройка» протокола, обеспе-

чивающая его адаптацию к специальным требованиям, предъявленным сис-

темами реального времени при обмене данными.

В случае использования сети на базе интерфейса RS-485 применяются как стандартный протокол MODBUS (MODBUS RTU), так и фирменные протоколы.

Для сетей на базе Ethernet предусмотрена возможность 100 %-ного

«холодного», «теплого» или «горячего» резервирования.

Совокупность способов и средств связи обеспечивает как горизон-

тальный, так и вертикальный обмен информацией между отдельными ком-

понентами ПТК.

Горизонтальный обмен обеспечивает передачу информации между компонентами одного уровня, а вертикальный обмен - между компонентами разных уровней.

При вертикальном обмене информация от контроллеров через заданные интервалы времени направляется станциям оператора, архивной, инженерной,

серверу оперативной базы данных. Кроме того, контроллеры передают этим станциям событийную информацию (с меткой времени), связанную с выходом

за уставки аналоговых сигналов, изменением состояния дискретных сигналов,

появлением или исчезновением ошибок. Такой вид обмена используется в целях регистрации событий (в частности, аварийных).

Связь со смежной или вышестоящей системой может осуществляться через выделенный файлсервер или на базе технологии коммутируемых сетей

(10/100 Switch Ethernet), или, например, по модему (коммутируемая или вы-

деленная телефонная или физическая линия), радиомодему.

Диагностика. Программные и технические средства системы обеспе-

чивают глубокую степень диагностики и самодиагностики компонентов технических средств. Информация о работе этих средств формируется с по-

мощью:

•индикаторов, встроенных в технические средства;

•сообщений, передаваемых в инженерную и операторскую станции по локальной сети инженерной станции.

С помощью средств самодиагностики фиксируются, как минимум,

следующие ситуации:

•отказ источников питания;

•отказ контроллера;

•отказ рабочей станции;

•обрыв цепи аналогового датчика с сигналом 4 - 20 мА;

•обрыв цепи дискретного датчика с сигналом 5 - 48 В;

•несоответствие текущего состояния дискретных выходов для ре-

лейных модулей состоянию, задаваемому пользовательской программой;

•отклонение сигналов за установленные диапазоны.

Все средства самодиагностики определяют конкретный адрес неис-

правного модуля.

Диагностические сообщения поступают в инженерную станцию, опе-

раторскую станцию и квитируются оперативным персоналом.

В подсистеме автоматического сбора и обработки информации форми-

руются диагностические данные о состоянии:

•исполнительных устройств;

•датчиков аналоговых и дискретных сигналов;

•линий связи.

В контроллерах, обеспечивающих автоматический сбор и первичную обработку информации, формируется диагностическая информация об отка-

зах и нарушениях в работе отдельных модулей.

В системе формируются также следующие диагностические сообщения:

•отказ (восстановление) связи контроллеров со станциями опера-

тора;

•нарушение работоспособности принтеров;

•останов (или включение в работу) станции оператора, станции архивирования и др.;

•отказы в системе электропитания ПТК;

•превышение температуры в шкафах с контроллерами выше до-

пустимой и др.

но-вычислительных и управляющих функций системы;

•гибкость структуры, обеспечиваемой модульностью технических средств и программного обеспечения;

•возможность построения многоуровневых многомашинных ком-

плексов, обеспечивающих территориально распределенную обработку ин-

формации и управление;

• возможность развития системы путем модульного наращивания подсистем и реализуемых функций контроля и управления.

ПТК включает в себя следующие компоненты:

•контроллеры TREI-5B ( www.trei-gmbh.ru);

•системы и средства передачи данных, в том числе локальные сети;

•средства представления информации - станции оператора (вы-

числительные средства, цветные мониторы, принтеры и т. п.);

•технические средства архивирования;

•систему бесперебойного питания;

•сервисные средства для эксплуатации, проверки, контроля рабо-

ты, наладки и обслуживания системы.

Контроллеры и монтажные шкафы. Контроллеры TREI-5B - это ком-

пактные проектнокомпонуемые многофункциональные аттестованные уст-

ройства, выполненные в конструктиве Евромеханика 19".

Контроллеры TREI-5B имеют модульную структуру, что позволяет при изменении набора и количества модулей устанавливать требуемую инфор-

мационную и вычислительную мощности.

Вычислительную часть контроллера составляет одноплатный IBM PC/AT-совместимый компьютер в промышленном исполнении.

Контроллеры TREI-5B обеспечивают:

•ввод информации от датчиков дискретных сигналов;

•ввод унифицированных аналоговых сигналов, сигналов термопар

итермометров сопротивления;

•циклический и адресный опрос датчиков;

•фильтрацию и сглаживание значений параметров;

•линеаризацию нелинейности характеристик датчиков: масшта-

бирование (приведение к физической шкале) значений параметров;

•компенсацию температуры холодных спаев термопар, извлечение квадратного корня при измерении расходов;

•контроль достоверности измерительной информации по гранич-

ным значениям, скорости изменения (или по другим критериям);

•прием команд оператора, противоаварийных защит, формирова-

ние команд управления исполнительными механизмами;

•формирование команд противоаварийных защит по технологи-

ческим параметрам и действиям оператора;

•формирование управляющих воздействий для реализации законов регулирования (П-, ПИ-, ПИД и т. п.);

•управление исполнительными механизмами, контроль их со-

стояния.

Семейство TREI-5B состоит из трех типов контроллеров:

>TREI-5B-00 - средний по мощности контроллер, рассчитан на 192

(768)канала ввода/вывода, поддерживает шину ISA.

>TREI-5B-01 - наименьший по мощности контроллер семейства,

рассчитан на 128 дискретных или 24 аналоговых каналов ввода/вывода, под-

держивает шину РС-104.

>TREI-5B-02 - наибольший по мощности контроллер семейства,

рассчитан на большое количество каналов аналогового (до 1984) и дискрет-

ного (до 3968) ввода/вывода, построен по магистральномодульной архитек-

туре, поддерживает шину РС-104 и соединяется с интеллектуальными пла-

тами ввода/вывода через последовательный порт RS-485.

Все контроллеры имеют варианты исполнения с искробезопасными цепями, приспособленными к работе во взрывоопасных зонах.

Контроллеры поддерживают набор типовых портов и интерфейсов:

>TREI-5B-00 - ИРПС, RS-232, RS-485, Ethernet;

>TREI-5B-01 - RS-232, RS-485;

>TREI-5B-02 - RS-232, RS-485, Ethernet, Profibus DP и FMS, Mod-

bus.

Контроллеры TREI-5B-01 и TREI-5B-02 поддерживают дополнительные интерфейсы к типовым промышленным сетям, совместимым с шиной РС-104.

Связь контроллеров и рабочих станций осуществляется по сети Ethernet

со скоростью передачи данных до 10 Мб/c на оптоволокне или по Fast Ethernet

со скоростью до 100 Мб/c. К контроллерам можно напрямую подключить

VGA-монитор.

Удаленные блоки ввода/вывода соединяются с контроллером по по-

следовательному интерфейсу RS-485 и могут находиться на расстоянии до

1200 м. Число узлов, подключаемых к линии, может достигать 124 устройств.

Табл. 1.5. Характеристика входных и выходных сигналов контроллера