Ицкович_Выпуск2_ПТКОтечественныхФирм (2005 г

Серия аналитических обзоров по автоматизации производства Выпуск 2

Э. Л. Ицкович

ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ (ПТК) ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ФИРМ

Аналитический обзор версия 8

Полное или частичное воспроизведение или размножение каким бы то ни было способом материала, приведенного в настоящем обзоре, не допускается

Москва

2005

2

Аннотация

Выделен класс выпускаемых отечественными фирмами сетевых микропроцессорных программно-технических комплексов, представляющих законченную современную универсальную систему управления производственными объектами. Дан обзор основных структурных, функциональных, программных, аппаратных характеристик и свойств этих комплексов и параметры фирм, разрабатывающих, производящих и сопровождающих эти комплексы в СНГ. Описание отдельных комплексов приводятся в одинаковой форме, что должно облегчить читателю их сравнение и выбор.

Проведено сопоставление этих комплексов по различным показателям, что позволяет определить рациональную нишу применения каждого комплекса, зависящую от конкретных свойств автоматизируемого объекта и требований к его функционированию.

Выделяются особенности каждого комплекса, которые целесообразно учитывать при выборе средств автоматизации для конкретных целей. Предлагается процедура выбора рационального комплекса для заданного объекта.

3

Оглавление

стр.

Введение Особенности ПТК разных фирм и их выбор для конкретных объектов

Комплекс КВИНТ фирмы "НИИТЕПЛОПРИБОР"

Комплекс КОСМОТРОНИКА ВЕНЕЦ фирмы "ПИК ПРОГРЕСС" Комплекс КРУГ-2000 фирм «КРУГ» и «ТРЭИ ГМБХ»

Комплекс КРУИЗ фирмы "ПИК ЗЕБРА"

Комплекс МИКРОКОНТ фирмы АО «НПО Системотехника»

Комплекс МСКУ 2М фирмы "ИМПУЛЬС" Комплекс САРГОН фирмы "НВТ-Автоматика" Комплекс СИРИУС фирмы " ВИРА РЕАЛТАЙМ" Комплекс СПА-ПС фирмы "АВТОМАТИКА Э"

Комплекс ТЕХНОКОНТ фирм "ТЕКОН" и «ТЕХНОКОНТ» Комплекс TORNADO фирмы "Модульные системы Торнадо"

Комплекс TELEPERM XP-R фирм «Интеравтоматика» и "Siemens" Комплекс УНИКОНТ фирмы НПО "КВАНТОР"

Комплексы ЭМИКОН (ЭК - 2000, DCS-2000, DCS-2001) фирмы "ЭМИКОН" Сопоставление рассматриваемых ПТК Заключение

4

7

17

25

33

42

48

55

63

70

75

86

94

102

111

119

127

139

4

ВВЕДЕНИЕ

Развитие микропроцессорных систем контроля и управления позволило не только успешно решать локальные задачи автоматизации управления отдельными производственными процессами, но и привело к появлению определенных классов систем автоматизации производства - сетевых комплексов контроллеров и распределенных систем управления. Продукция этих классов систем позволяет автоматизировать управление промышленным производством на различных уровнях: от управления отдельными технологическими процессами на нижнем уровне до планирования и оперативного управления всем производством на верхнем уровне. Одним из основных преимуществ этих классов систем является также и то, что их можно внедрять, наращивать и модернизировать поэтапно с учетом наиболее эффективной последовательности автоматизации объектов и в соответствии с имеющимися условиями и финансами.

В настоящее время имеется большое число разнообразных типов сетевых комплексов контроллеров распределенных систем управления, предлагаемых зарубежными и отечественными (в рамках СНГ) производителями. Предлагаемые средства различаются по свойствам, по мощности, по техническим и стоимостным характеристикам, в связи с чем у Заказчиков возникает достаточно острая проблема выбора рационального варианта комплекса средств для своего конкретного применения.

Большинство предлагаемых зарубежных комплексов имеют, как правило, высокие технические и эксплуатационные характеристики, так как жесткая конкуренция на рынке микропроцессорных систем заставляет фирмы применять новейшие технологии, последние достижения электроники и программирования, а также максимально использовать унификацию и стандартизацию технических и программных средств.

Уровень отечественных разработок ранее был ниже мирового, но и цены на отечественные системы были в среднем существенно ниже цен на зарубежные системы. В связи с этим для многих заводов предпочтительнее были закупки у отечественных фирм, а зарубежные системы приобретали только в случае специального ответственного применения.

Затем отечественные производители, в силу известных экономических преобразований в стране, вынуждены были повысить конкурентоспособность своих комплексов и поднять цены на свою продукцию и пользователи стали сопоставлять отечественные системы с зарубежными по всем параметрам и все более часто закупать зарубежные системы. Те отечественные производители микропроцессорных комплексов, которые выжили после этого процесса, начали выпускать новое поколение средств управления, широко используя комплектующие изделия, готовые платы, ПЭВМ, сети и типовое программное обеспечение западных фирм.

Технический уровень отечественных разработок при этом существенно вырос, а цены, в среднем, остаются все же чуть ниже цен зарубежных комплексов и для целого ряда применений отечественные сетевые комплексы контроллеров стали вполне конкурентноспособными.

5

Учитывая вышесказанное, технические и экономические различия отечественных и зарубежных систем все более стираются и граница между ними становится все более размытой. Данный обзор посвящен описанию, анализу и сопоставлению сетевых комплексов контроллеров и распределенных систем управления, которые выпускаются под маркой отечественных фирм. Комплексы этих двух классов в России не разделяются и далее фигурируют под принятым у нас наименованием «Программно-технические комплексы» (абревиатура "ПТК").

Объективное сопоставление и рациональный выбор ПТК из имеющихся на отечественном рынке систем представляет достаточно сложную многокритериальную задачу. Сложность заключается как в том, что требуется сопоставить по разным критериям большое число многообразных свойств, характеристик, параметров различных сравниваемых систем и затем найти некий разумный компромисс, обеспечивающий выбор рациональной системы для заданного конкретного объекта; так и в том, что приводимые в обычной документации различных фирм наборы возможных структур систем, их свойств, технических характеристик, параметров часто не сопоставимы между собой и очень многие важные для конкретных пользователей сведения отсутствуют. В таких условиях затруднительно объективно оценить возможности использования той или иной системы и выбрать для конкретного применения наиболее подходящий вариант.

Всвязи с этим в данном обзоре выделена и описана группа универсальных ПТК, выпускаемых в СНГ, прошедших производственную апробацию и представляющих законченный современный комплекс технических и программных средств. Рассмотрены и сопоставлены основные свойства и характеристики систем, которые необходимо учитывать при их выборе для автоматизации конкретных технологических процессов. Для упрощения анализа каждого ПТК их описание дается по определенной единой общей форме.

Внастоящее время число отечественных разработчиков ПТК непрерывно растет. Отсутствие в обзоре отдельных отечественных универсальных ПТК, удовлетворяющих указанным выше требованиям, может быть вызвано либо упущением автора обзора изза отсутствия достаточно широкой рекламы данного ПТК, либо отказом отдельных фирм-разработчиков ПТК дать необходимый по полноте охвата (не рекламный) материал о реализуемых ими комплексах, либо отсутствием у некоторых ПТК необходимого достаточно большого опыта промышленной эксплуатации, что не позволяет ставить их в ряд с другими широко апробированными ПТК, описанными в обзоре.

Следует специально подчеркнуть, что все сведения о каждом ПТК взяты либо из достаточно полной (не рекламной) технической документации соответствующего ПТК, либо (при отсутствии необходимых сведений в представленной документации) получены в от разработчиков данного ПТК в виде их ответов на вопросы, заданные им автором обзора. Ввиду этого ответственность за правильность и точность представленных сведений по каждому ПТК несут их непосредственные разработчики. Автор же в любом случае примет с благодарностью замечания и сведения, способствующие уточнению и дополнению имеющейся у него информации по отечественным ПТК.

При описании отдельных ПТК в таблицах применяются следующие сокращения: авх./авых. - аналоговые входы/выходы; двх./двых. - дискретные входы/выходы; ивх. -

6

импульсные входы; твх. - входы от температурных датчиков (термопар и термосопротивлений); часвх. - частотные входы; ОС - операционная система.

7

ОСОБЕННОСТИ ПТК РАЗНЫХ ФИРМ

И ИХ ВЫБОР ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ ОБЪЕКТОВ

Обобщенно состав любого ПТК - это микропроцессорные контроллеры (с входящими в их состав блоками ввода/вывода), дисплейные рабочие станции оператора (почти всегда базирующиеся на персональных ЭВМ), сети, соединяющие указанные компоненты. Основной сетевой уровень любого ПТК - промышленная сеть, соединяющая между собою контроллеры и рабочие станции оператора. Кроме того, ПТК может иметь информационную сеть, соединяющую рабочие станции оператора между собою и (в случае надобности) с сервером сети, а также имеющую выход на общезаводскую информационную сеть; и полевую сеть, которая соединяет отдельные контроллеры с блоками ввода/вывода, если они выделены в отдельные конструктивы и вынесены к местам расположения датчиков и исполнительных механизмов.

В последние годы весь рынок средств автоматизации изменился коренным образом: потребителям стала доступна практически вся гамма продукции данного сектора рынка, выпускаемая как отечественными, так и зарубежными производителями. В это же время произошло существенное сужение спроса из-за недостатка средств у предприятий, что привело, с одной стороны, к достаточно жесткой конкуренции производителей, а, с другой стороны, к заметной растерянности потенциальных Заказчиков, оказавшихся перед огромным числом различных предложений.

Все вышесказанное полностью относится и к ПТК, поэтому выбор рационального для каждой конкретной задачи комплекса является важным для любого Заказчика. В то же время определение наилучшего ПТК из всей их совокупности, имеющейся на рынке СНГ, является далеко не однозначной и не простой задачей, поскольку оно должно учитывать все свойства автоматизируемого объекта, удовлетворять поставленным требованиям к системе контроля и управления, находить некий рациональный компромисс между различными противоречивыми критериями (мощность, надежность, открытость, стоимость и т.д.). Ввиду этого представляется важным рассмотреть те свойства ПТК, которые отличают их с точки зрения использования, позволяют потенциальным пользователям лучше понять разницу между отдельными комплексами, связать определенные свойства объекта и требования к системе его автоматизации с характеристиками и параметрами конкретных ПТК.

1. Структура ПТК

Она определяется средствами и характеристиками взаимосвязи отдельных компонентов комплекса (контроллеров, рабочих станций, удаленных блоков ввода/вывода), т.е. его сетевыми возможностями. Гибкость и разнообразие возможных структур ПТК зависит от числа имеющихся сетевых уровней; возможных типов связи на каждом уровне сети (шина, звезда, кольцо); параметров сети каждого уровня: возможных типов физической среды передачи информации; максимально возможных расстояний сетей; максимального числа узлов (средств комплекса), подключаемых к каждой сети; скорости передачи информации при разных типах физической среды, методе доступа средств к сети (случайный по времени доставки сообщений или гарантирующий время их доставки).

8

Указанные свойства ПТК характеризуют: возможность распределения аппаратуры в производственных цехах; объем производства, который может быть охвачен системой автоматизации, реализованной на данном ПТК; предельную динамику передачи оперативной информации через любую из имеющихся сетей, возможность переноса блоков ввода/вывода непосредственно к датчикам и исполнительным механизмам, что позволяет существенно экономить затраты на кабель и уменьшить помехи из-за передачи низковольтных аналоговых сигналов на большие расстояния. Для компенсации аварийных ситуаций, требующих согласованной во времени работы ряда контроллеров, важно обеспечение требуемого времени передачи приоритетных сигналов по сети. Наличие информационной сети для передачи больших массивов информации между рабочими станциями операторов и между ними и сервером корпоративной сети предприятия, а также характеристики этой сети (включая ее протоколы) позволяют судить о возможностях связей рассматриваемой системы автоматизации с другими более высокими уровнями управления производства.

2. Стандартизация, типизация и открытость ПТК

Современной тенденцией развития микропроцессорных комплексов контроля и управления является стандартизация и типизация их отдельных блоков, компонентов,интерфейсов и, частично, как следствие этого, все более расширяющаяся открытость систем, т.е. возможность их прямой работы с аппаратурой и программами многих других фирм. Если понимать под типизацией имеющиеся мировые, европейские, американские стандарты де-юре и принятые среди ведущих производителей ПТК, установившиеся стандарты де-факто, то следует отметить распространение среди многих фирм следующих достаточно общих типовых решений:

-магистрально-модульная шинная архитектура связей плат контроллеров по стандартам VMEbus, STDbus и другим, которая позволяет использовать в одном приборе платы разных фирм, собранные по одному стандарту;

-конструктивный размер плат - это стандарт Евромеханики одинарной и двойной высоты, позволяющий использовать для конструктивного оформления контроллеров и выносных блоков ввода/вывода корпуса, стойки и шкафы разных фирм, специализирующихся на этом виде продукции;

-операционные системы реального времени для контроллеров типа OS-9/OS- 9000, VxWorks и другие, имеющие малое время реакции на внешние сигналы, создающие открытую среду для разработчиков прикладных программ и облегчающие типизацию и перенос прикладных программ на контроллеры разных фирм;

-стандартные сети: HART-протокол, PROFIBUS, Foundation Fieldbus и другие, используемые в качестве полевых и промышленных сетей, имеющие гарантированное время передачи сигналов по сети и позволяющие связывать контроллеры и интеллектуальные приборы разных фирм, имеющие интерфейс к этим сетям;

-операционные системы для рабочих станций оператора типа Windows, UNIX, QNX, дающие возможности использовать обширное поле прикладных программ, работающих под данными операционными системами;

9

-информационная сеть Ethernet, имеющая наибольшее распространение в корпоративных сетях предприятий и позволяющая непосредственно обмениваться данными с производственными отделами предприятия;

-открытые SCADA-программы (InTouch, FIX, Trace Mode и многие другие), визуализирующие технологическую информацию на дисплейных рабочих станциях операторов, которые через стандартный интерфейс ОРС или через имеющие драйверы связываются с контроллерами разных производителей.

Открытость ПТК в целом определяется наличием в его составе стандартного промышленного интерфейса ОРС, типовых элементов и связей отдельных программ между собою, ряда драйверов к контроллерам других наиболее широко известных фирм, стандартных и типовых сетевых протоколов для связи с распространенными на предприятиях сетями, интерфейсов к широко используемым реляционным СУБД.

При создании систем автоматизации достаточно замкнутых, почти не взаимодействующих с внешним миром объектов, вопросы типизации и открытости закупаемых ПТК имеют сравнительно малое значение; но при автоматизации участков производства, имеющих взаимосвязи с другими агрегатами и цехами, с другими сетями на разных уровнях управления, при учете будущих модернизаций и расширений системы автоматизации, при необходимости ввода нового ПТК в уже существующую систему автоматизации - вопросы типизации и открытости во всех или в отдельных вышеперечисленных аспектах могут играть существенную роль и, даже, быть одним из важнейших критериев при выборе наилучшего варианта ПТК.

3. Характеристики контроллеров

Свойства и параметры основного компонента ПТК - контроллера - существенно различаются у разных производителей. Если выделить важнейшие для пользователей показатели, то это будут: тип центрального процессора, его разрядность, его рабочая частота, наличие и объем различных видов памяти: ОЗУ, энергонезависимой, ПЗУ (небезинтересно также знать каков объем памяти, предназначенный для программ пользователя), операционная система контроллера, максимально возможное число различных входов и выходов (аналоговых, дискретных, импульсных), которые можно подключить к контроллеру. Важным обстоятельством является наличие в конкретном ПТК ряда модификаций контроллеров, отличающихся друг от друга мощностью, памятью, условиями работы, резервируемостью и различными другими параметрами; при этом, естественно, каждая из модификаций может использоваться в единой сетевой структуре.

Знание вышеуказанных характеристик позволяет наилучшим образом согласовать требования к системе автоматизации с возможностями контроллеров; не допустить как применения излишне мощной аппаратуры (а, следовательно, и более дорогой), так и применения контроллеров, которые по ряду параметров не будут полностью удовлетворять заданным условиям работы. Естественно, что наличие ряда модификаций позволит более гибко и экономно подойти к выбору контроллеров для разных участков автоматизируемого объекта.