Ицкович_Выпуск2_ПТКОтечественныхФирм (2005 г

80

Блоки ввода аналоговых сигналов имеют 10 - 12 двоичных разрядов, обеспечивают погрешность от 0.1% до 0.4%, время преобразования порядка 60 мсек. для 8 каналов, имеется автоматическая коррекция смещения нуля и крутизны преобразования сигнала, фильтр от помех промышленной частоты и индивидуальная настройка канала на тип датчика. Встроенные процессоры блоков ввода аналоговых сигналов осуществляют преобразование, первичную переработку, диагностику. Блоки аналогового вывода имеют 8 разрядов, время преобразования не более 2 мсек. Блоки дискретного ввода обеспечивают подключение переходного контакта, контроль обрыва и короткого замыкания, время приема не более 50 мкс. Для блоков дискретного вывода применяются бесконтактные ключи с гальванической развязкой, со схемой контроля работоспособности, электронной защитой от перегрузки по току, с временем передачи на выход - не более 50 мкс.

81

6. Рабочие станции

В составе СПА-ПС имеются ряд модификаций общих и местных рабочих станций, а также щитов управления мозаичного исполнения. В рабочие станции и щиты встраиваются до 20 типов различных модулей, обеспечивающих отображение информации на видеотерминалах, показывающих приборах, индикаторах, а также звуковую сигнализацию и выдачу команд операторами.

Рабочие станции операторов имеют ряд вариантов:

-на нижнем уровне это местные панели операторов, состоящие из простых панелей индикации, функциональных клавиатур и панелей настройки контроллеров;

-на верхнем уровне используются мощные персональные компьютеры в промышленном исполнении, подключаемые в качестве абонентов локальных сетей по соответствующим интерфейсам.

Для местных постов управления фирма использует универсальные панели оператора серии UnioP (выпускаемые итальянской фирмой EXOR ELECTRONIC R&D). В частности, в СПА-ПС применена одна из модификаций этой серии - информационная функциональная клавиатура UniPLUS, представляющая собой объединенные в одном корпусе алфавитно-цифровой индикатор и клавишную панель.

UniPLUS может непосредственно запрашивать внутренние переменные контроллера и контролировать достоверность вводимых оператором данных. Кроме того, UniPLUS может контролировать и отображать до 256 аварийных сообщений, показывая самые важные, благодаря 256-ти уровневой системе прерываний, а система 8-и уровневых паролей защищает систему от несанкционированного доступа. Интерфейс для подключения: RS-232, токовая петля (ИРПС).

В СПА.-ИС используется также управляющая функциональная клавиатура - операторская панель Tline, являющаяся фактически промышленным РС-совместимым компьютером, имеющим графический LCD монитор с разрешением 620*480 точек и HDD емкостью 80 Мб. Подключается Tline по интерфейсу RS 232.

Рабочие станции оператора верхнего уровня АСУТП в комплексах СПА-ПС предлагается реализовывать на базе PC в промышленном исполнении или на базе рабочих станций "Беста", выпускаемых СП " САПСАН ". Основные характеристики рабочей станции пульта представлены ниже в таблице.

82

7. Динамика работы комплекса

Минимальный цикл опроса датчиков - 60 мс для 8-и канальных аналоговых модулей и 40 мс для 15 канальных ; 1 мс для 1280 дискретных сигналов.

Минимальное время реакции на аварийные сигналы :

-при обработке в цепях аварийной защиты на уровне контроллеров - 100 мс;

-при передаче к пультам операторов (с использованием сетевых модулей СПАПС) - 500 мс.

Минимальный цикл смены данных на рабочей станции оператора при наличии до 200 динамических элементов в кадре - 1 с.

Минимальный цикл смены кадров - 2 с.

Минимальное время реакции на команду оператора с местного пульта - 1 мс, и при управлении с пульта оператора (с использованием сетевых модулей СПА-ПС) не более 0,1 с.

Минимальное время перезапуска системы после перерыва питания - 2 мин. Минимальное время перезапуска контроллеров после перерыва питания не

превышает 10 с.

8. Надежность работы комплекса

Рассмотрим основные способы повышения надежности работы системы, примененные в ПТК СПА-ПС. Улучшению показателей надежности способств уют общие принципы построения комплекса СПА-ПС - мультипроцессорность, максимальный самоконтроль в модулях (до 95% неисправностей в контроллерах позволяют выявить встроенные средства аппаратного и программного контроля), хранение рабочих программ в ПЗУ и применение циклических программ с аппаратным контролем времени и результатов их исполнения, что повышает устойчивость программ к сбоям и ошибкам при работе. Данные по основным способам обеспечения надежности сведены в таблицу.

83

При отказе контроллера выходные управляющие цепи переводятся в безопасное состояние.

8.Условия окружающей среды

Взависимости от конфигурации и исполнения контроллеры могут иметь разные характеристики. Степень защиты контроллера от пыли и влаги - IP20 для 3-х контроллерного напольного шкафа и IP54 для одноконтроллерного настенного шкафа.

Контроллеры СПА-ПС устойчивы к воздействию следующих внешних факторов:

-температура от +5 град. С до +50 град. С.(при спец. исполнении от -45 град. С. до +50 град. С),

-атмосферное давление от 84 до 107 кПа; -относительная влажность до 98% при 35 град. С. и более низких температурах

без конденсации влаги; принудительная вентиляция не требуется и корпус может быть герметизирован;

-синусоидальная вибрация от 1 до 100 Гц с ускорением до 2g; -многократные удары с ускорением до 3g длительностью 2-20 мс;

-сейсмическое воздействие до 9 баллов по шкале MSK-64 при высоте установки всей аппаратуры до 25 м и до 45 м для аппаратуры в настенных шкафах.

84

-напряженность внешнего непрерывного магнитного поля промышленной частоты не более 100 А/м или кратковременного импульсного магнитного поля не более 1000 А/м;

-напряженности внешнего переменного электрического поля до 10 Кв/м при частоте 26-1000 Мгц.;

-динамические изменения напряжения питания сетей от 187 в до 242 в и частоты в диапазоне от 47.5 до 51 гц.

О работе устройств системы при наличии в среде агрессивных газов сведений нет. Отсутствие качественного заземления не существенно сказывается на работе контроллеров СПА-ПС из-за наличия как минимум групповых гальванических развязок во всех цепях ввода-вывода, но конкретных сведений нет.

9. Программное обеспечение комплекса

Для конфигурирования рабочей станции оператора, построенного на базе операторских рабочих станций Беста или совместимых с IBM PC персональных компьютерах используются собственные программные средства фирмы для генерации экранных форм и редактирования видеокадров. В качестве исторической базы данных используется СУБД Informix. Возможно использование различных открытых SCADA программ, работающих под ОС UNIX.

Программирование контроллера осуществляется на PC в среде MS DOS с использованием разработанной в фирме программной оболочки Procl. В качестве специального технологического языка программирования применяется язык Teprol, в состав которого входят: библиотека программных модулей и библиотека графических изображений модулей; генератор ПО; графический редактор; схемный редактор; компилятор; средства моделирования. При использовании этого языка технологический алгоритм представляется в виде набора графических соединений между собой программных модулей из библиотечного набора.

С помощью схемного редактора пользователь (не программист) может набрать в графическом виде схему технологического алгоритма, а с помощью графического редактора создать новые блоки. Затем полученное схемное описание преобразуется компилятором в программу на языке C++ и конфигурируется ПО для контроллеров. Средства моделирования позволяют отладить ПО и исследовать характеристики его работы перед использованием в контроллерах.

В открытой библиотеке конфигуратора содержится более 150 различных программных модулей контроля и управления (79 элементарных модулей и более 50 укрупненных модулей типа управления задвижками и т.п.). В качестве модулей пользователь может использовать различные типовые или специальные функции контроля, алгоритмы регулирования, управления, динамические звенья, нелинейные элементы, арифметические и логические функции, и т.д. Библиотека может расширяться.

Во время комплексной отладки ПО контроллеров может загружаться через СОМ порты PC и сервисные порты микропроцессорных модулей по интерфейсу RS-232C в схемы ОЗУ, установленные в контроллерах вместо ПЗУ .

После отладки программное обеспечение для контроллеров должно загружаться в ПЗУ контроллеров.

Пользовательские программы для контроллеров СПА-ПС могут в принципе разрабатываться на любом из языков, поддерживаемом ПО IBM PC, однако, учитывая ограничения, налагаемые на ПО объемом ПЗУ, целесообразно применять C++, Ас­ семблер и Teprol.

85

Программ САПР по разработке документации не имеется (есть только автоматизированный конфигуратор выходных документов АСУ ТП).

11. Организационные показатели комплекса

Гарантийное обслуживание своих изделий фирма обеспечивает в течении 12 месяцев со дня ввода в эксплуатацию, но не более 24 месяцев с момента поставки на объект.

Технический центр по обслуживанию и ремонту системы имеется в г. Омске.

86

КОМПЛЕКС ТЕХНОКОНТ ФИРМ «ТЕКОН» и «ТЕХНОКОНТ»

1. Краткая характеристика фирм производителей

Разработчиками, производителями и распространителями комплекса являются группы компаний «ТЕХНОКОНТ» и «ТЕКОН» (оба г. Москва).

Фирмы начали выпуск компонентов ПТК Техноконт в 1993 году. Внедрено сотни комплексов. Основой этой системы стали собственные программные и технические разработки фирмы, но в нее включены также покупные зарубежные компоненты.

На базе контроллеров комплекса Техноконт фирма «НВТ-Автоматика» выпускает ПТК САРГОН со своим прикладным программным обеспечением, специализированным под энергетические объекты (описание ПТК САРГОН см. в данном обзоре).

2. Общие сведения о комплексе

Комплекс Техноконт является общепромышленным, на его базе могут быть построены системы управления технологическими объектами в разных отраслях (от отдельной установки до участка и цеха предприятия). Диапазон мощности объекта, охватываемый комплексом, от 100 до 10 000 информационных каналов. Фирма имеет опыт внедрения комплекса в тепловой энергетике, в нефтеперерабатывающей и химической промышленности.

Имеющиеся сертификаты на комплекс:

1.Сертификат на средство измерения Госстандарта России.

2.Контроллер ТСМ21, входящий в комплекс, сертифицирован на применение во взрывоопасных производствах без промежуточных барьеров.

3.Этот же контроллер в специальном исполнении (УСОД "Метран-Скаут") сертифицирован Госстандартом России для систем коммерческого учета тепловых и водяных потоков.

Открытость комплекса определяется использованием в нем стандартного промышленного интерфейса ОРС, типовых сетей Bitbus и Ethernet, к которым имеют интерфейсы контроллеры многих фирм и корпоративные сети предприятий, а также интерфейсом к типовой сети Modbus.. Комплекс использует открытые российские SCADA программы Trase Mode и MasterSCADA, имеющие интерфейс ОРС и ряд драйверов к контроллерам разных фирм, а также инструмент для написания новых драйверов.

Имеется специальный Текон ОРС-сервер - универсальное средство доступа к данным в контроллерах комплекса со стороны SCADA-программ, имеющих интерфейс ОРСклиент. Текон ОРС-сервер работает по сети Ethernet.

Примеры применения комплекса: ОА «Апатит», Владимирская ТЭЦ, Челябинский комбинат хлебопродуктов.

3.Сетевая структура

В комплексе реализовано три уровня сети: полевой, промышленный и информационный, частично также выполняющий роль промышленной сети. Это связано с тем, что контроллеры комплекса разных типов подсоединяются к разным сетям. Контроллеры ТКМ21 и ТКМ51 связываются между собою через сеть Bitbus и

87

подсоединяются к рабочим станциям оператора либо через сеть Bitbus, либо через концентратор-шлюз, связывающий сети Bitbus и Ethernet; контроллеры ТКМ52, ТКМ410 и МФК3000 связаны с сетью Ethernet; контроллер - МФК могут подсоединяться к сетям Ethernet и Bitbus; контроллерные (процессорные) модули подсистемы ТЕКОНИК - Т7101 подсоединяются к промышленной сети Ethernet, а со своими выносными блоками ввода/вывода могут иметь связь либо через полевую сеть CANbus, либо по последовательному интерфейсу RS 485. Эти же выносные блоки ввода/вывода могут подключаться непосредственно к контроллерам МФК, МФК3000, ТКМ 52, ТКМ410 либо через порт контроллера RS 232 (при установке в контроллер конвертора RS 485/RS 232), либо через сеть CANbus (при установке в контроллер адаптера MicroCAN).

Ниже на рисунке представлен пример сетевой структуры комплекса.

В качестве информационной сети используется типовая сеть Ethernet или FastEthemet. Сеть имеет следующие характеристики: топология - шина, передача информации по витой паре при длине сегмента 100 м и по оптоволокну при длине сегмента 2 км, скорость 10 Мбит/с (Ethernet) или 100 Мбит/с (FastEthemet), число узлов до 32, метод доступа - случайный. Реальная скорость обмена данными по сети Ethernet составляет 800 Кбит/с, а по сети FastEthemet - 2 Мбита/с.

Промышленная сеть - типовая сеть Bitbus имеет следующие характеристики: топология сети - практически любая; каждый сегмент представляет собою шину, реализованную на экранированной витой паре; максимальное число узлов с ретрансляторами - 250 (на сегменте - 28); при расстоянии до 300 м скорость передачи информации - 375 Кбит/с, при расстоянии до 1.2 км скорость - 64 Кбит/с; метод доступа - Master/Slave. В сети есть один активный узел (Master), роль которого может играть либо один из контроллеров, либо рабочая станция, в последнем случае в нее вставляется специальный сетевой контроллер mТСХ.

Для связи указанных сетей применяется сетевой концентратор - шлюз, соединяющий до пяти сетей Bitbus с сетью Ethernet. Этот концентратор создан на базе промышленного персонального компьютера, который обеспечивает необходимую надежность работы шлюза.

В качестве полевых сетей подсистемы ТЕКОНИК используются сеть CANbus и последовательный канал через порт RS 485. Сеть CANbus имеет следующие характеристики: длина на витой паре до 5 км, скорость передачи данных от 10 Кбит/с (при больших расстояниях) до 1 Мбита/с (при расстоянии 40 м), к сети подключается до 64 блоков ввода/вывода (учитывая, что к каждому блоку может быть подсоединено

88

еще три блока расширения, всего к сети может быть подключено до 192-х блоков ввода/вывода). Последовательный канал через порт RS 485 длиною до 1.2 км имеет скорость передачи данных от 1.2 до 115.2 Кбита/с; к нему может быть подключено до 64 блоков ввода/вывода.

4.Контроллеры

Комплекс состоит из PC-совместимых контроллеров (кроме контроллера ТКМ410). В него входят контроллерные средства, различные как по мощности, так и по возможностям распределения на производстве. Условно все контроллерные средства можно подразделить на группу контроллеров и группу распределенных контроллерных модулей.

К первой группе относятся малый контроллер ТКМ21; средние по мощности контроллеры ТКМ51, ТКМ52, ТКМ410; мощные контроллеры - МФК, МФК3000.

Контроллер ТКМ21 построен на процессоре i8344, частотой 12 Мгц, имеет 3 аналоговых, один импульсный и 8 дискретных каналов.

Характеристики других контроллеров приведены ниже в таблице.

Следует отметить особенности контроллеров ТКМ410 и МФК3000, выпуск которых начался с 2004 г..

Контроллер ТКМ410 рассчитан на использование, в первую очередь, в территориально-распределенных, необслуживаемых объектах (например, в системах автоматизации тепловых пунктов ЖКХ), чем объясняются его ниже упомянутые особенности:

-использование RISC-процессора, которое позволило снизить энергопотребление и тепловыделение контроллера, расширить температурный режим его работы;

-особенности отдельных каналов ввода/вывода (их описания см. ниже), которые обусловлены необходимостью принимать сигналы от приборов учета и выдавать воздействия на частотно-регулируемые привода;

-добавление в контроллер телефонных, радио- и GSM/GPRS-модемов, что облегчило его применение в зонах значительного удаления от станции оператора.

Контроллер МФКЗ000 имеет мощный центральный процессор, разнообразные варианты резервирования, распределенную структуру. Он может включать три крейта,

89

отстоящих друг от друга на расстоянии до 30 м. Контроллер предназначен для сравнительно больших по числу каналов ввода/вывода информационных систем, для реализации сложных и объемных алгоритмов управления и для построения систем противоаварийной защиты и систем блокировок технологического оборудования.

Ко второй группе относятся распределенные контроллерные модули ТЕКОНИК, которые состоят из процессорного модуля Т7101 и связанных с ним через последовательную связь RS 485 или через типовую сеть CAN блоков ввода/вывода. Характеристики модуля Т7101: процессор DX4 или DX5 частотой 100 или 133 Мгц, ОЗУ объемом 8 Мбайт (возможно расширение до 32 Мбайт), энергонезависимое статическое ОЗУ объемом 128 или 512 Кбайт, ПЗУ (Flash) объемом от 2 Мбайт, порты RS 232, RS 485, RS 422, интерфейсы к сетям CAN и Ethernet. К модулю Т7101 может быть подключено в максимальном варианте (по сети CAN) до 192-х блоков дискретного ввода/вывода или до 64-х блоков аналогового ввода/вывода, т.е. до 3072 дискретных сигналов или до 512 аналоговых сигналов.

5.Блоки ввода/вывода

Одноконтурный регулятор ТКМ21 имеет 12 каналов ввода/вывода:

-два настраиваемых аналоговых входа с вариантами следующих параметров: 0-5 ма, 4-20 ма, 0-20 ма, 0-10 в, любые термопары и термосопротивления;

-четыре дискретных входа; -один аналоговый выход с теми же вариантами параметров; -один импульсный выход; -четыре дискретных выхода.

Аналоговые каналы контроллера сделаны в искробезопасном исполнении. Контроллер ТКМ410 имеет 82 канала ввода/вывода:

-8 каналов аналоговых входов термосопротивлений типов ТСМ и ТСП. Погрешность не более 0,3%;

-8 каналов аналоговых входов токовых сигналов 0-20, 0-5, 4-20 ма. Погрешность не более 0,25%;

-2 канала аналоговых выходов токовых сигналов 0-20, 0-5, 4-20 ма. Погрешность не более 0,25%;

-36 каналов дискретных входов 24 в; -4 канала входа частотных/числоимпульсных сигналов. Измерение частоты в

диапазоне 0,2-10 000 гц, измерение числа импульсов до 10 в 10-ой степени; -12 каналов дискретного выхода типа электромеханических реле (2 а, 220 в); -12 каналов дискретного выхода типа симисторов.

Каналы дискретных входов имеют групповую гальваническую изоляцию и настраиваемое средство подавления дребезга контактов. Каналы дискретных выходов имеют индивидуальную гальваническую изоляцию и средства защиты от коммуникационных помех и перенапряжений. Все каналы дискретных выходов могут работать в одном из двух режимов, устанавливаемых пользователем: обычный дискретный вывод или формирование импульсов заданной длительности от 10 мс до 650 с.

Контроллер ТКМ410 может по требованию заказчика комплектоваться индивидуальным набором каналов ввода/вывода и расширенным числом каналов путем подключения к нему модулей ТЕКОНИК.

Контроллеры МФК, ТКМ51 и ТКМ 52 имеют однотипные блоки ввода/вывода, монтируемые в шасси контроллеров. Параметры их приведены в нижеследующей таблице.