4. Промышленные контроллеры, интегрированные и распределенные системы.
Практически все отрасли современной экономики - промышленность, энергетика, строительство, транспорт и многие другие - не могут работать без систем автоматизации. Автоматизированные системы делают возможной обработку зачастую гигантских объёмов информации в течение требуемого, как правило, самого короткого, времени. Промышленный контроллер является базовым, ключевым компонентом автоматизированных систем.
Эти устройства можно классифицировать по различным критериям: по выполняемым функциям, конструктиву, вычислительной мощности, типу каналов ввода/вывода и т.д. Приведем форму классификации контроллеров по сфере применения: промышленные, бытовые и специальные.
Бытовые обычно применяют для решения задач домашней или офисной автоматизации. Специальные предназначены для узко специализированных задач, в основном, оборонных либо военных. Нас будет интересовать промышленный контроллер и одна из его областей применения, а конкретно - энергетика.
Промышленный контроллер очень широко примененяется в сфере энергетики: это и системы противоаварийной защиты, и автоматизированные системы управления технологическими процессами, системы коммерческого и технического учёта энергоресурсов и т.д. Построенные на его базе автоматизированные системы делятся в зависимости от решаемых задач на интегрированные и распределённые.
Интегрированные системы характерны высокой концентрация вычислительных мощностей в "голове" - центральном процессорном модуле промышленного контроллера. Модули ввода/вывода и измерительные модули несут наборту функционал для базовых вычислений. Эти модули должны как можно быстрее доставить сигналы и данные измерений в центральный процессорный модуль, либо передать управляющие команды на исполнительные механизмы.
В распределённых системах картина обратная, здесь вычислительные возможности периферийных модулей расширены. Такими "интеллектуальными" модулями могут быть модули прямых измерений, различные интеллектуальные цифровые счётчики. Основные операции ввода/вывода, а также первичная обработка данных происходят непосредственно в самих модулях. В распределённых системах особую важность приобретает надёжная и эффективная передача данных в удалённый центр обработки данных. При этом непременным условием является соблюдение установленных временных режимов.
5. SCADA КРУГ-2000® – программный продукт для создания систем мониторинга, управления и сбора данных, функционирующих на базе компьютеров, совместимых с IBM PC, под управлением операционной системы Windows XP Professionl/2003 Server/Vista. АСУ ТП, разработанные на основе SCADA КРУГ-2000, много лет успешно эксплуатируются на лучших предприятиях по переработке нефти и газа, в энергетике, химической промышленности и многих других отраслях производства.
Главные особенности программных средств SCADA КРУГ-2000 – это модульность и глубокая интеграция со средой программирования контроллеров. Модульность – это возможность легко построить автоматизированную систему с заданной функциональностью и архитектурой:
-локальная система на одном компьютере;
-система, построенная по технологии клиент-сервер;
-иерархическая распределенная система управления многими объектами, интегрированная в сеть предприятия (рис. 1).
Устанавливаемые на компьютер программные комплексы SCADA КРУГ-2000 («Сервер БД», «Станция оператора-клиент» и другие) включают серверные и клиентские модули, например:
-сервер оперативной/архивной базы данных (БД/АБД) – сбор, обработка в реальном времени оперативных данных, хранение этих данных и предоставление их всем абонентам автоматизированной системы. Серверы являются резервируемыми и зеркализируют свои данные. Архивированию подлежат тренды, печатные документы и протокол событий:
-ОРС DA/HDA-сервер – предоставление технологических данных в формате ОРС;
-сервер событий – формирование, обработка и квитирование сообщений о тревогах, генерируемой системой при возникновении исключительных ситуаций. Реализована возможность формирования сложных выражений для генерации тревог;
-сервер единого времени – синхронизация таймеров всех устройств АСУ ТП, переходов «зима – лето», «лето – зима», использование системы GPS;
-сервер Web-Контроль – web-мониторинг технологического процесса;
-графический интерфейс (станции операторов-клиенты).
Толстые клиенты (клиенты Сервера БД/АБД):
-визуализация состояния технологического процесса с индикацией и звуковой сигнализацией аварийных ситуаций;
-дистанционное управление исполнительными механизмами и приводами, изменение заданий аналоговым регуляторам;
-просмотр и печать истории процесса и архивов данных.
Тонкие клиенты (клиенты Web-Контроль, без установки программного обеспечения SCADA КРУГ‑2000):
-визуализация состояния технологического процесса и его истории (мнемосхемы, отчетные документы, протокол событий);
-ОРС DA/HDA-клиент – получение технологических данных в формате ОРС.
Рис. 1. Пример распределенной системы диспетчерского управления
Модульный подход к построению автоматизированных систем позволяет установить в компьютер только те программные компоненты, которые необходимы для решения поставленных задач (рис. 2).
Глубокая интеграция SCADA и среды программирования контроллеров обеспечивает наилучшие динамические характеристики автоматизированной системы, максимальную децентрализацию обработки технологических данных (обработка на контроллерном уровне) и снижение совокупной стоимости владения. Все это достигается за счет:
-работы с единой, целостной и непротиворечивой базой данных системы;
-обмена данными с контроллером по фирменному высоконадежному скоростному протоколу;
-поддержки стандартных протоколов МЭК 60870-5-101, МЭК 60870-5-104, MODBUS RTU, MODBUS TCP и других;
-On-line диагностики контроллера и его модулей;
-сетевой загрузки ПО контроллера;
-поддержки стандарта IEC61131 на нижнем и верхнем уровнях автоматизированной системы.
Надежность автоматизированных систем обеспечивают следующие средства:
-резервирование сетей (100% «горячий» резерв);
-100% «горячее» резервирование серверов базы данных;
-N-кратное резервирование станций оператора;
-100% «горячее» резервирование (дублирование) контроллеров;
-100% «горячее» резервирование процессорных модулей в контроллерах с дублированной вычислительной частью;
-разграничение доступа к функциям системы;
-программный и аппаратный автоматический перезапуск (для станций и контроллеров);
-система защиты на основе электронного ключа Rainbow Technologies – Sentinel SuperPro.
Рис. 2. Выбор компонентов для установки
Технология разработки программных средств и программно-технических комплексов НПФ «КРУГ» сертифицирована по ISO 9001:2000. Интеграция в управление предприятием. Применение в разработке SCADA КРУГ-2000 стандартизованных (OPC, SQL, XML, COM, OLE DB) и инновационных решений обеспечивает возможность как горизонтального, так и вертикального обмена данными между подсистемами предприятия и позволяет легко интегрировать SCADA КРУГ-2000 в единое информационное пространство управления производством (рис. 3).