Ицкович_Выпуск2_ПТКОтечественныхФирм (2005 г

20

5.Блоки ввода/вывода

Блоки ввода/вывода контроллеров Р-310 и Р-315.

Блоки аналоговых входов на 8, 16 каналов имеют следующие параметры: 0-5ма, 0-20ма, 4-20ма, милливольтные аналоговые сигналы от термопар, сигналы от термометров сопротивления ТСП и ТСМ с трех- и четырехпроводной схемой подключения. Каждый канал соответствующего аналогового блока может программно настраиваться на любую шкалу токового сигнала, шкалы термопар и термосопротивлений. В каждом канале производится линеаризация характеристики датчика.

Блоки аналоговых выходов на 8, 16 каналов имеют следующие параметры: 0- 5ма, 0-20ма, 4-20ма.

Класс точности унифицированных аналоговых сигналов - 0,1; класс точности аналоговых сигналов от термопар и термометров сопротивления - 0,2. Гальваническая развязка для всех аналоговых блоков - индивидуальная между каналами на 500в и между каналами и цифровой частью 1500в.

Блоки дискретных сигналов ввода/вывода на 16, 32, 48, 64 каналов рассчитаны на 24в и на 220в, имеются выходные силовые преобразователи релейного типа, выдающие сигнал до За напряжением 220в переменного тока. Гальваническая развязка групповая (16 каналов в группе) на 500в, между группами и между каждой группой и цифровой частью - 1500в.

Блоки импульсных входных сигналов от электросчетчиков на 16, 32 канала, на 24 в. Блоки импульсных выходных сигналов на 10+10 и 20+20 каналов (пара из двух каналов "больше-меньше") для управления регулирующими клапанами с электрическими двигателями постоянной скорости.

Блоки ввода/вывода контроллера Р-330 имеют следующие отличия: блоки аналоговых входов и выходов имеют только по 8 каналов, блоки дискретных и импульсных сигналов ввода/вывода имеют только по 16 каналов, последние оснащены микропроцессорами, что сделало их универсальными относительно типа сигналов.

б.Рабочие станции

Расположенные на пультах операторов рабочие станции работают в режиме непосредственной связи через промышленную сеть верхнего уровня с контроллерами; клиент-серверная архитектура ПТК возможна, но принятая структура связи считается разработчиком более надежной.

В ПТК КВИНТ используются следующие программные типы рабочих станций для представления и обработки информации:

-операторская станция, обеспечивающая представление информации оператору в виде мнемосхем, таблиц, диаграмм, графиков, а также позволяющая управлять отдельными механизмами (она может работать в двух режимах: управляющем и информационном, в последнем режиме управляющие функции заблокированы);

-событийная станция, принимающая поток событий от контроллеров, индицирующая эти события на экране и записывающая их в архив;

-сервер архива, являющийся долговременным хранилищем данных о ходе технологического процесса;

-станция анализа, позволяющая просматривать архив и готовить отчетные документы;

21

-инженерная станция, позволяющая подготавливать технологическую программу и загружать ее в заданный контроллер, а также тестировать контроллеры и отлаживать технологическую программу и систему в целом;

-приборная станция, следящая за состоянием технических средств ПТК и выдающая информацию о неисправностях и местах их возникновения;

-расчетная станция, выполняющая заданные специализированные вычисления; -станция единого времени, обеспечивающая привязку всех средств ПТК к

единому времени.

Технически указанные станции (их программное обеспечение) могут реализовываться либо на отдельных компьютерах, либо совмещаться на одном или нескольких компьютерах.

Все рабочие станции строятся на базе IBM PC - совместимых компьютеров; все они используют процессор Pentium с частотой не ниже 700 МГц, объем ОЗУ - не менее 128 Мбайт, объем дисковой памяти 10 Гбайт или выше, рекомендуемый размер монитора - 21"; сервер архива имеет объем ОЗУ - не менее 256 Мбайт, объем дисковой памяти 30 Гбайт или выше. В рабочих станциях используется операционная система Windows NT или Windows 2000 Professional. В сервере архива - операционная система Windows NT или Windows 2000 Server. В рабочих станциях операторов могут использоваться речевые сигнализаторы.

7.Динамика работы комплекса

Время цикла работы контроллеров - 10-1000 мс.

Время реализации 500 типовых программных модулей - 100 мс. Время реакции контроллера на аварийный сигнал - 15 мс. Время реакции системы на команды оператора - 0.5-1.0 с.

Время обновления информации на экране рабочей станции от 0,5 до 1.0 с. Время перезапуска контроллеров после перерыва питания - 30 с.

Есть синхронизация единого времени. Точность синхронизации всех технических средств - 10 мс.

8.Надежность работы комплекса

Программное обеспечение контроллеров включает две группы тестов: тесты, функционирующие в процессе нормальной работы контроллера (тесты "on line") и профилактические тесты, работающие в режиме наладки контроллера (тесты "offline"). Тесты "on line" обеспечивают всесторонний контроль отдельных модулей: используется Watchdog, данные в ОЗУ защищены контрольной суммой, контролируется нахождение аналоговых сигналов входов и выходов в заданных диапазонах, определяется обрыв линий связи дискретных сигналов, контролируется питание контроллера, производится контроль перегрева шкафа контроллеров. Тесты "off line" обеспечивают контроль и диагностику с точностью, как минимум, до модуля,

ав отдельных случаях, до канала или микросхемы.

Всетях определяются обрывы линий связи. Рассмотрим варианты резервирования сетей.

Сеть типа Bitbus имеет два варианта построения: без резервирования и с полным резервированием кабелей, интерфейсов контроллеров и шлюзов. Сеть Ethernet может работать без резервирования, либо в резервном варианте, когда в ней дублируются кабельные связи, коммутаторы и концентраторы (при этом программно поддерживаются разные варианты работы сети). В случае резервирования сетей, при

22

неисправности одной из них автоматически используется вторая сеть. Полевая сеть также может дублироваться.

В блоках ввода/вывода контроллеров Р-310 и Р-315 возможно дублирование или троирование каждого канала аналоговых и дискретных сигналов, при этом резервированные каналы могут принадлежать как одному, так и разным блокам ввода/вывода.

Предусмотрено резервирование питания контроллеров Р-310 и Р-315: они могут запитываться от одного или разных блоков питания, подключенных к одному или разным фидерам сетей переменного или постоянного тока на 220 в. Переключение блоков при нарушении питания производится автоматически и безударно.

Резервирование самих контроллеров определяется типом контроллера. Ремиконт Р-310 может применяться в одиночном и дублированном вариантах. В

последнем случае производится дублирование контроллера в целом; при этом текущие входы подаются на оба контроллера, один из них является активным, а другой пассивным. Производится проверка правильности работы активного контроллера; при отказе активного контроллера работа переводится на пассивный контроллер. Переход осуществляется автоматически и безударно. Кроме того, в аппаратной структуре контроллера предусмотрен ряд мер, повышающих его надежность: блоки ввода/вывода подключаются к процессору последовательным интерфейсом, что резко снизило число контактов разъемов; выделяемая им мощность снижена до менее 30 вт в его максимальной комплектации, что снижает перегрев в шкафу, ячейки памяти данных, в которых хранятся результаты вычислений, троируются.

Контроллер для цепей защиты - Ремиконт Р-315 используется только в составе резервированной группы, называемой кластером. Кластер состоит из двух, трех или четырех взаимно резервирующих друг друга контроллеров, которые работают по схемам «один из двух», или «два из трех», или «два из четырех попарно». Конкретный вариант резервирования выбирает пользователь. Высокая надежность защитного контроллера Ремиконт Р-315 достигается еще и внутренними мерами по повышению надежности его работы; кроме всех перечисленных выше мер, принятых в контроллере Ремиконт Р-310 и его блоке питания, в контроллере Ремиконт Р-315 дублируются или троируются все блоки ввода/вывода.

В контроллере Ремиконт Р-330 могут дублироваться центральный процессор и блок питания, блоки ввода/вывода к нему обычно не дублируются; в отдельных случаях могут дублироваться наиболее важные каналы.

На уровне рабочих станций операторов возможно их любое резервирование. Следует отметить, что поскольку каждая рабочая станция снабжена одинаковой пользовательской программой и имеет равный доступ ко всей информации в системе, то даже при наличии одной исправной рабочей станции в системе оператор получает любую нужную ему информацию и может управлять любыми исполнительными органами объекта.

По требованию Заказчиков поставляются блоки бесперебойного питания - UPS.

9.Условия окружающей среды

Контроллеры имеют два исполнения - шкафное и настенное. Контроллеры предназначены для размещения в обычном помещении (степень защиты IP20). Специальное исполнение шкафов контроллеров Р-310 и Р-315 обеспечивает защиту степени IР 54. Шкафы контроллеров Р-330 обеспечивают защиту степени IP54 или IP65.

23

Контроллеры Р-310 и Р-315 работают при температуре от 0 до + 50*С. Контроллеры Р-330 работают при температуре от 0 до + 60* С и могут поставляться в температурном варианте от -20 до + 60*С.

Контролеры допускают вибрацию амплитудой до 0.1мм при частоте до 25 гц. Пульты операторов, в зависимости от условий эксплуатации, могут оснащаться

либо обычными ЭВМ, либо промышленными машинами с различной степенью защиты. Устройства и сети, входящие в ПТК КВИНТ, прошли испытания на воздействие статических и динамических электромагнитных полей. Они устойчивы к воздушным электростатическим разрядам до 6 Кв, к наносекундным импульсным помехам в цепи питания до 1 Кв, к микросекундным импульсам большой энергии до 0.7 Кв.

10.Программное обеспечение комплекса

Программное обеспечение комплекса состоит из ряда отдельных пакетов: Программное обеспечение контроллеров разрабатывается программной средой

Пилон, являющейся простым непроцедурным графическим технологическим языком (графическим конфигуратором). С его помощью реализуются алгоритмы функциональных преобразований измерительной информации, алгоритмы регулирования, алгоритмы блокировочных зависимостей. Он содержит библиотеку программных модулей (алгоритмов), позволяющую строить произвольные достаточно сложные системы управления. Библиотека содержит более 100 алгоритмов, которые могут быть разделены на 4 группы: алгоритмы управления непрерывными процессами (разные модификации ПИД-законов), алгоритмы управления технологическими механизмами (управление двигателями, задвижками и др.), алгоритмы дискретного управления (шаговые, логические программы) и алгоритмы предварительной обработки информации (фильтрация, усреднение и др.). Для контроллера Ремиконт-315 в библиотеке, кроме указанных групп алгоритмов, имеется еще специальная группа алгоритмов, реализующая функции технологической защиты.

Программное обеспечение рабочих станций оператора не имеет полнофункциональной SCADA-программы, а разделено на отдельные пакеты. Основной инструмент построения рабочей станции оператора - графический редактор Графит, позволяющий проектанту системы строить сложные мнемосхемы, имеющий библиотеку графических примитивов, позволяющий производить анимацию построенных мнемосхем. Графит содержит эмулятор, с помощью которого отлаживается работа объектов, помещенных на мнемосхемы. Программа реализации трендов позволяет выносить на график ряд кривых (число кривых не ограничено) и задавать требуемый интервал времени при реализации тренда из архива.

Отдельный пакет реализует выдачу сообщений в виде текста на экран событийной станции, а также выполняет еще ряд задач, в частности, подсчет времени наработки механизмов.

Пакет программ представления информации для архивной станции содержит программы, позволяющие отыскивать нужную информацию в архиве и представлять ее в виде графиков, протоколов и ведомостей.

Система безопасности, являющаяся частью программного пакета Аркада, определяет нужные срезы информации, выносимые на конкретные рабочие станции из единой базы данных. Она представляет два уровня доступа: управляющий и информационный. Эти уровни определяются индивидуальным паролем, присваиваемым каждому оператору.

Следует отметить, что принципиально, поскольку в рабочей станции оператора ПТК КВИНТ имеется ОРС-сервер, возможно в качестве варианта использовать для

24

программного обеспечения рабочих станций также любую из современных открытых SCADA-программ.

Программный пакет САПР включает в себя рассмотренные пакеты Пилон и Графит, общий для всего проекта сервер базы данных, пакеты Аркада и Администратор. С помощью Аркады формируется полный перечень объектов АСУ ТП и характеристики относящихся к ним сигналов. В Администраторе задаются логическая структура АСУ ТП, определяются ее свойства и задаются права доступа персонала к различным данным. Все средства проектирования формируют единую базу данных, которая хранится на сервере базы данных. Эта база данных загружается во все рабочие станции и для оперативной работы ПТК сервер базы данных не используется. В целом, САПР, кроме указанных функций, выполняет наладку контроллеров и системы в целом. В частности, с инженерной станции выполняется тестирование аппаратуры контроллеров, проверяется правильность работы системы, а также проводятся эксперименты по подбору оптимальных значений коэффициентов настройки регуляторов.

Все перечисленные программные пакеты интегрированы в единую систему проектирования и программирования и позволяют на уровне отдельных объектов переходить из одного пакета в другой.

Любые алгоритмы пользователя, которые должны выполняться на уровне рабочих станций операторов, реализуются на расчетной станции и могут программироваться на любом процедурном языке высокого уровня.

Придаются реализуемые на расчетной станции типовые программы расчета энтальпии, расчета энтропии, различные табличные функции.

11.Организационные показатели системы

На поставляемые устройства ПТК КВИНТ предоставляется гарантия 18 месяцев. Оплата производится поэтапно. Продавец, по желанию Заказчика, берет на себя и своих соисполнителей весь или часть комплекса работ по проектированию, монтажу, наладке и сдаче системы автоматизации под ключ.

25

КОМПЛЕКС КОСМОТРОНИКА-ВЕНЕЦ ФИРМЫ " ПИК ПРОГРЕСС "

1 Краткая характеристика фирмы " ПИК ПРОГРЕСС "

Разработчик и производитель системы - " ПИК ПРОГРЕСС " (г. Москва ) имеет большой опыт создания систем управления для космических и наземных систем специального назначения и ряд разработок для теплоэнергетики. На рынке средств для АСУТП фирма появилась в 1990 году, когда был разработан ПТК "КОСМОТРОНИКАКРУИЗ" на базе электронных элементов зарубежных компаний, предназначенный для автоматизации производственных объектов энергетической, химической, газоперерабатывающей и других отраслей промышленности. Всего до конца 1998 года было выпущено 100 контроллеров и 1 ПТК данного типа. В 1998 году была проведена модернизация ПТК и выпущен комплекс "КОСМОТРОНИКА-Э". Дальнейшая доработка системы была связана с введением интеллектуальных УСО на базе однокристальных микропроцессоров, введение системы единого времени и переходу к использованию программного пакета "Венец".

2. Общие сведения о комплексе

Система КОСМОТРОНИКА-ВЕНЕЦ предназначена для применения в производствах любых отраслей. Система может быть применена на объектах, содержащих от нескольких десятков до нескольких тысяч входных сигналов, а также нескольких тысяч выходных сигналов для исполнительных механизмов.

Узлы и элементы системы выполнены с использованием следующих типовых компонентов:

-сетевая ОС Windows NT с сетевым протоколом TCP/IP на верхнем уровне управления, который поддерживают ряд сетевых ОС - Novell, Lantastic и др. и операционная система QNX на нижнем уровне управления (контроллеры);

-типовая сеть Ethernet;

-промышленные контроллеры архитектуры IBM PC (в стандарте Micro PC). Открытость системы заключается в наличии в ней :

-типовых портов - RS-232 и RS-485, модемов для телефонных каналов;

-возможности интеграции с контроллерами, прикладными пакетами программ, с распространенными СУБД и электронными таблицами с помощью ОРС, DDE/NetDDE , COM/DCOM, ODBC.

Применяемые в системе промышленный контроллер и адаптеры (АЦП, ЦАП, модемы, сетевые контроллеры серии 5500 для Ethernet и другие на базе Micro PC), производимые на фирме "Octagon System", аттестованы по стандарту управления качеством ISO 9000:2000. Имеется Российский сертификат на систему в целом, как на средство измерения.

Пример промышленного внедрения этой системы: АСУТП первого энергоблока на 800 Мвт Нижневартовской ГРЭС.

3. Сетевая структура

В системе реализовано 3 уровня сетей: информационная, промышленная и полевая. Информационная и промышленная сети реализованы на базе многосегментной

26

сети Ethernet. В зависимости от требований по скорости, числу узлов и расстояниям могут использоваться различные стандартные платы Ethernet (10 Мбод.) и Fast Ethernet (100 Мбод), а также различные физические линии (витая пара, коаксиал, или оптоволокно). Реальное число сегментов сети - 5-6. Сетевые линии могут быть дублированы и используются сетевые коммутаторы (12-24 подсоединения). В особо ответственных каналах блоки ввода/вывода подключаются через интерфейс параллельный пользовательский (ИПП) к разным контроллерам и информация проходит через различные коммутаторы.

Основные параметры сети Ethernet ( на обоих уровнях ):

-длина одного сегмента от 100 м. (витая пара) до 500 м. (тонкий коаксиал);

-расстояние от Hub сегмента до объединяющего моста до 2 км. при применении оптоволоконного кабеля без промежуточного усилителя;

-максимальное (реальное) число узлов в одном сегменте до 40;

-скорость передачи: а) при сети Ethernet до 10 Мбод. Реальная скорость передачи информации в ней 200-250 Кбод; б) при сети Fast Ethernet до 100 Мбод. Реальная скорость передачи информации 2-2,5 Мбод;

-в сети реализуется метод случайного доступа;

-используемый сетевой протокол - Netbios, TCP/IP.

Имеющиеся выносные блоки ввода - вывода подключаются к контроллерам (до 32-х блоков) по оптоволокну, по витой паре и по выделенной линии. Обмен по 2-х проводной витой паре осуществляется через последовательный интерфейс RS-485 на расстоянии до 1.2 км. Обмен идет со скоростью 9600 бод.

Вариант подключения выносных блоков ввода/вывода по оптоволокну выполняется с использованием сети Profibus DP. Максимальная длина канала связи 10 км в многомодовом режиме и 15 км в одномодовом. К одному контроллеру можно подключать до 32-х блоков, скорость передачи до 1500 Кбод. При работе по выделенной линии обмен происходит через модем.

На рисунке приведен возможный вариант подобной структуры.

27

4. Контроллеры

В качестве контроллера используется промышленный одноплатный контроллер СР686Е фирмы FASTWEL. Архитектура контроллера полностью аппаратно и программно совместима с компьютером IBM PC (микро-РС).

Данные, приведенные ниже в таблице, характеризуют параметры контроллера. Реально контроллер обеспечивает обработку до 500-600 входных/выходных каналов (при обработке только аналоговых каналов до 300 входов/выходов; при обработке только дискретных каналов до 700 входов/выходов).

Таблица

№	Наименование	Характеристики
1	наименование контроллера	CPU686E
2.	тип центр, процессора	Geode GX1
3.	частота обработки Мгц.	250
4.	объем ОЗУ	32 Мбайт
5.	объем ПЗУ (Flash) для ОС и	64 Мбайт
	программ
6	порты /сет. контроллеры	RS-232, Ethernet
7	мах. число блоков	24
	ввода/вывода
8.	операционная система:	QNX 4.2X (совместимость с DOS, Windows NT, QNX,
		Linux, Java, CE)

Контроллер содержит вторичный источник питания и дополнительные платы, обеспечивающие работу блоков ввода/вывода.

28

Адаптер сети Ethernet обеспечивает связь по витой паре контроллеров между собой и с компьютерами верхнего уровня.

Дополнительная плата генератора сигналов времени и плата интерфейса пользователя параллельная (ИПП). Плата генератора сигналов времени позволяет выдавать в систему секундные метки повышенной точности (с возможностью внешней синхронизации). Плата имеет 2 модификации: генератор секундных меток, или приемник меток.

ИПП обеспечивает связь контроллера по параллельным каналам с 2-мя крейтами блоков ввода/вывода.

5. Блоки ввода/вывода

Имеется стандартный набор блоков ввода-вывода (см. таблицу ниже), позволяющий подобрать нужную конфигурацию входов и выходов для конкретного применения. Типы входных дискретных сигналов: сухой контакт, постоянное напряжение 24-32 в и до 220 в., переменное напряжение 24-32 в, 50 гц и до 220 в, 50 гц.

Выходные дискретные сигналы выдаются бесконтактным способом.

Аналоговые блоки преобразуют стандартные аналоговые сигналы и сигналы от термо датчиков с точностью 11 разрядов (12-ый -знаковый). Сигналы с термопар и термосопротивлений принимаются на блоки нормирующих усилителей, затем подаются на стандартные аналоговые входы. Компенсация холодного спая производится программным путем. Температурные и аналоговые входные/выходные блоки имеют групповую гальваническую развязку на 500 в. для 30 входов (коммутатор). Общая погрешность измерения: 0.15% для любых унифицированных токовых сигналов; 0,2% для температурных сигналов.

Входные/выходные дискретные блоки настраиваются (на вход или выход группами по 4 или 8 портов), имеют индивидуальную гальваническую развязку до 500 в, а каждый порт может быть настроен на запоминание выходного сигнала.

Искрогасящие цепи могут быть установлены на входы-выходы, перечень которых выдает Заказчик.

Имеются специальные блоки для управления клапанами путем формирования широтно-импульсного модулированного сигнала, используемого для изменения положения клапана. Они содержат встроенные счетчики времени коррекции положения клапана, а также учитывают сигналы от концевых выключателей. Один блок может выдавать сигналы на 4 клапана. Имеется 5 модификаций этих блоков на различные входные (UBX) и коммутируемые (UKOMM.) напряжения.

В качестве выносных интеллектуальных устройств ввода-вывода применяются блоки на базе однокристальных микропроцессоров Intel C51 (один или два на устройство при необходимости дублирования). Характеристики выносных блоков соответствуют характеристикам обычных блоков ввода/вывода, приведенным ниже в таблице.

29

Таблица.

№	Наименование	Характеристики :
1	2	3
1.	блоки аналоговые входные	до 30 каналов: 0-5 ма, 4-20 ма,
		-5-+5в,0-5в, 0-10 в
2.	блоки термосопротивлений и	30 каналов термосопротивлений или 30 термопар одного
	термопар входные	типа, либо по 15 - разных типов.
3.	блоки дискретных сигналов	32 вх. на 0-5 в пост. тока,
	входные	32 вх. на 12-32в пост. тока,
		16 вх. на 180-280в пост. тока,
		32 вх. на 24-32в перем. тока,
		16 вх. на 220в перем. тока,
4.	блоки импульсные входные	нет отдельных блоков, используются блоки по п.З.
5.	блоки дискретные выходные	32 вых. на 0-5в пост. тока,
		16 вых. на 5-60 в 2а пост. тока,
		16 вых. на 5-250 в 0.55а пост. тока,
		16 вых. на 24-280 в 2а, 50гц. переменного тока
6.	блоки дискретные	96 вх./вых. на 0-5в пост. тока,
	входные/выходные (	48 вх./вых. на 0-5в пост. тока,
	настраиваемые на входы или
	выходы и на запоминание
	выходов)
7.	блоки аналоговые выходные	4 и 8 каналов, параметры аналогичны п. 1
8.	блоки управления	4 канала. UKOMM.: 3-60 в 2 а пост. тока и
	клапанами	5-200 в 0.55а пост. тока, 24-280 в 2а, 50 гц переменного тока,
		UBX.: 3-32 в 180 ма пост. тока, 180-220 в 450 ма 50гц
		переменного тока

6. Рабочие станции

Пульты оператора содержат, как правило, персональные компьютеры класса Pentium в промышленном или обычном исполнении, подключаемые в качестве абонентов локальных сетей. Число дисплеев и их конкретные характеристики определяются Заказчиком. В зависимости от назначения пульта, на нем могут использоваться различные операционные системы, в том числе - Windows NT.

По требованию Заказчика панели пультов могут также оснащаться:

-стандартной клавиатурой в промышленном исполнении (со встроенной " мышью " или трекболом);

-стандартной функциональной клавиатурой;

-любыми необходимыми принтерами;

-приборами, индикаторами, кнопками и переключателями с подсветкой и другими органами индикации и управления для подсистем резервного и аварийного управления.

В качестве дополнительных информационных средств для оператора могут быть поставлены проекционные экраны и мультимедийные средства персонального компьютера - звуковые и видеобластеры.

Характеристики типовой рабочей станции представлены в таблице.