Ицкович_Выпуск2_ПТКОтечественныхФирм (2005 г

30

Таблица.

	Наименование	Характеристики
№
1	2	3
1.	Тип ПЭВМ, процессор, раб. частота	PC на процессорах типа РШ 600 Мгц.
2.	Число дисплеев на пульт	1-4 шт., 15"-17"-21"
3.	Число процессоров на 1 пульт	1-4
4.	Операционная система	Windows NT
5.	ОЗУ	64-128 Мб, AGP 4 Mb.
6.	Диски	10 Гб
7.	Дополнительная аппаратура:	(по заказу) широкоформатные фирмы SYNELEC с
	- проекторы на экран	экраном 1*0.75 м. (общий экран 5*1.5 м.)
	Характеристики системных серверов представлены в таблице.
		Таблица.
	Наименование	Характеристики
№
1	2	3
1.	Тип ПЭВМ, процессор, раб. частота	PC на процессорах типа РШ 733 Мгц.
2.	Число дисплеев на пульт	1,15"
3.	Число процессоров на 1 пульт	1-2
4.	Операционная система	Windows NT
5.	ОЗУ	min 128 Мб (в архивных БД) и 256 Мб (в оперативных
		БД), AGP 4 Mb.
6.	Диски	36 Гб (в архивных БД) и 9,1 Гб (в оперативных БД)
7.	Дополнительная аппаратура:	(записывающие CD 640 Мб в (в архивных БД)

7. Динамика работы комплекса

Общее число опросов -1500 любых датчиков в секунду. Минимальный темп опроса датчика для тепломеханических подсистем - 50 мс. (настраивается дискретно 0.05, 0.1, 0.5, 1.0, 5.0 с), а для электротехнических подсистем (с применением специальных блоков ввода/вывода и программного обеспечения ) - 1 мс.

Время регулирования - 50 мс.

Минимальное время реакции на аварийные сигналы:

-при обработке аварийных сигналов в контроллере - не более 50 мс;

-при передаче аварийных сигналов к пультам операторов -1 с.

Цикл смены кадров и смены данных на экранах рабочих станций не более 1 с. При этом контроллер передает только изменившиеся величины измеренных значений.

Минимальное время реакции на команду оператора до исполнительного механизма не более 250 мс.

Точность привязки сигналов и событий к шкале времени - 1 мс. Рассогласование шкалы времени с астрономическим временем не более 1 мс. Перезапуск контроллера (загрузка программных модулей, массивов) - 20-30 с.

Минимальное время перезапуска контроллеров после выключения питания из Flashпамяти с самодиагностикой - 5 с.

Перерывы питания на 1 час не нарушают работоспособности системы, т.к. в шкафы контроллеров встроены соответствующие источники бесперебойного питания.

31

8. Надежность работы комплекса

Рассмотрим основные меры обеспечения надежности работы системы КОСМОТРОНИКА-ВЕНЕЦ.

В контроллерах работает таймер-сторож Watchdog и в них ведется постоянная диагностика в режиме ON LINE: процессор контроллера - прогоном тестовых задач; блоки ввода-вывода - контролем по специальным тестам (при этом на 2 канала блока подаются тестовые сигналы 0,1 и 0,9 опорного уровня для контроля работы многоканального АЦП); контроль наличия тока в выходных ключах блоков ввода/вывода; контроль всех источников питания (уровень напряжения); контроль внешних питающих напряжений, UPS, сетевого оборудования и кабелей. Это позволяет диагностировать неисправности до блока процессора и блока ввода-вывода.

Контроллеры защит и противоаварийного управления выполнены с 2-х и 3-х кратностью резервирования. Применена коммутация резервированных модулей вводавывода на разных контроллерах, делается программная обработка достоверности информации и переключение рабочих контроллеров.

Контроллеры могут быть выполнены полностью в дублированном варианте "горячего резерва", а сети и сетевое оборудование дублированы с автоматическим переходом на резерв по алгоритмам автоматического выбора «ведущий - горячий резерв» программно с пульта оператора.

Пульты операторов содержат избыточные (резервные) ЭВМ, визуализирующие всю информацию оператору, а дисплеи рабочих станций также взаимозаменяемы.

9. Условия окружающей среды

Стандартное конструктивное исполнение системы (напольные и навесные шкафы) обеспечивает защиту по стандарту IP54. Применяемые варианты конструктивов "Евромеханика" при установке дополнительных герметизирующих прокладок позволяют довести защиту от механических воздействий и воздействий влаги до класса IP64 или IP65.

Аппаратура сохраняет все свои характеристики в диапазоне температур 0 - +50 °С. С ухудшением точностных характеристик по аналоговым сигналам до 1% контроллеры сохраняют работоспособность в диапазоне температур от -20 °С до +60 °С. Выносные блоки ввода/вывода работают в диапазоне температур -40-+70°С.

Аппаратура системы работает при следующих условиях окружающей среды: -атмосферное давление 630 - 800 мм. рт. ст.; -относительная влажность до 70% при температуре 27 °С и до 98 % при температуре +35 ° С; -вибрация в диапазоне частот 5-25 гц. с амплитудой 0.1 мм;

-удары с ускорением до 20 g и длительностью до 5 мс;

-внешние магнитные поля постоянного и переменного тока 50 гц напряженностью до 400 а/м;

-внешние электрические поля напряженностью до 10 Кв/м; -возможна работа при наличии зануления в случае отсутствия качественного

заземления.

10.Программное обеспечение комплекса

Вкачестве операционных систем в данном комплексе используется QNX версии

4.25в контроллерах и (вариантно) Windows NT в рабочих станциях операторов.

32

Для автоматизированного проектирования программного обеспечения PC - совместимых контроллеров и рабочих станций оператора используется пакет " Венец" собственной разработки. В данном пакете имеется комплекс графических средств (САПР "Автограф"), средства мониторинга и управления, средства архивации и генерации отчетов, присущие современным пакетам аналогичного назначения.

Программирование контроллеров ведется с использованием САПР "Автограф", позволяющего создавать с помощью собственного графического интерфейса, реализующего язык функциональных блоковых диаграмм (стандарт IEC 61131.3) индивидуальный набор решаемых задач для каждого контроллера. При этом создание ПО происходит в следующей последовательности: - конфигурируются алгоритмы путем графической связи программных функциональных модулей из библиотеки; проводится графическое моделирование работы алгоритма (аналогично этому происходит и визуализация работы алгоритма в реальном времени); - сформированное ПО загружается в память контроллера.

Пакет "Автограф" использует библиотеку программных модулей, содержащую более 70 различных типовых модулей.

При написании пользовательских программ (драйверов, модулей обработки и др.) можно использовать языки высокого уровня, например, язык C++.

Разработка целевого ПО для ЭВМ операторов ведется так же, как и для контроллеров, в единой среде с использованием общих библиотек функциональных модулей, баз данных для сигналов, вычисляемых переменных и т.д. Отличие заключается в том, что предварительно с помощью собственного графического редактора создаются статические видеограммы, затем на них накладываются динамические примитивы и формируются соответствующие таблицы описаний видеограмм, заносимые в базу данных. В последующем эти описания используются во время исполнения программ в рабочих станциях оператора.

Пакет "Венец" позволяет также разработать полный комплект документации к системе, включая составление схем взаимосвязей аппаратуры.

11. Организационные показатели комплекса

Оплата работ со стороны Заказчика производится поэтапно с авансированием закупки комплектующих.

Срок поставки оборудования от 6 до 9 месяцев с момента получения аванса. Гарантии поставщика - 2-3 года со дня ввода в эксплуатацию, в зависимости от

объекта и условий контракта.

Фирма имеет технический центр по ремонту системы в г. Москве.

33

Комплекс КРУГ-2000 Фирм «КРУГ» и «ТРЭИ ГМБХ»

1.Краткая характеристика производителей средств

Разработчиками и производителями ПТК КРУГ-2000 являются НПФ «КРУГ» и 000 «ТРЭИ ГМБХ» (оба г. Пенза). Они являются Российскими предприятиями. Сборка контроллеров производится на базе плат и электронных компонентов, производимых в Германии. Производители комплекса сертифицированы по стандарту качества производства ISO 9000:2000.

Комплекс начал выпускаться и внедряться в СНГ с 1995 года. Всего внедрено более 120 систем в разных отраслях промышленности: на объектах газовой отрасли, на предприятиях нефтепереработки, нефтехимии, химии, энергетики, цветной металлургии.

В нескольких городах России имеются технические центры по обслуживанию комплекса.

2.Общие сведения о комплексе

Основными компонентами комплекса являются контроллеры TREI-5B (производитель ООО «ТРЭИ ГМБХ») и SCADA-программа КРУГ-2000 (производитель НПФ «КРУГ»).

Семейство контроллеров TREI-5B состоит из трех модификаций контроллеров. Все они построены по IBM-овской архитектуре и являются РС-совместимыми средствами.

Контроллер TREI-5B-00 (далее везде обозначается 00) на 192 канала ввода/вывода; средний по мощности контроллер семейства. Контроллер поддерживает системную ISA-шину компьютеров IBM PC.

Контроллер TREI-5B-01 (далее везде обозначается 01) на 128 дискретных каналов ввода/вывода или 24 аналоговых каналов ввода/вывода; меньший по мощности контроллер семейства. Контроллер поддерживает системную шину PC-104 компьютеров IBM PC.

Контроллер TREI-5B-02 (далее везде обозначается 02) на 4000 каналов ввода/вывода; наибольший по мощности контроллер семейства. Контроллер построен по магистрально-модульной архитектуре; он поддерживает системную шину PC-104 компьютеров IBM PC, а платы ввода/вывода соединены с ним через последовательный порт RS-485.

Все контроллеры имеют вариант исполнения с искробезопасными цепями, выходящими во взрывоопасные зоны.

Открытость комплекса к другим техническим средствам автоматики обеспечивается следующими типовыми портами и интерфейсами:

-у контроллера 00 - ИРПС, RS-232, RS-485, Ethernet; -у контроллера 01 - RS-232, RS-485;

-у контроллера 02 - RS-232, RS-485, Ethernet, Profibus DP и FMS, Modbus;

-у SCADA-программы КРУГ-200 - Ethernet, Fast Ethernet, CAN, Modbus, DeviceNet, RS-485, Rs-232.

Для связи могут также использоваться радиомодемы, модемы к коммутируемым телефонным линиям.

34

Открытость комплекса к другим программным средствам автоматики и типовые программные средства экспорта/импорта данных: ОРС-клиент/сервер, COM/DCOM, ODBC/SQL, конвертер данных в EXCEL и в XML.

Комплекс имеет российский сертификат на средство измерения и свидетельство о взрывозащищенности для варианта с искробезопасными цепями.

Производитель контроллеров имеет свидетельство Госстандарта ЦС ВЭ ИГД №99.С156 о возможности применения контроллера 02 в системах противоаварийных блокировок и защит (это отмечено и в документации к контроллеру).

Выпускаются специализированные, сертифицированные версии комплекса: -ПТК КРУГ-2000/Т - коммерческий учет теплоресурсов; -ПТК КРУГ-2000/Г - коммерческий учет расхода газовых продуктов.

Примеры применения комплекса: АСУТП УКПГ-2 Оренбургского ГПУ; система диспетчеризации газового промысла в Астраханьгазпроме.

3.Сетевая структура

Контроллеры могут работать как в составе сетевого комплекса, так и в одиночном режиме при непосредственном подключении к ним VGA-монитора.

Поскольку контроллеры 01 и 02 имеют стандартную шину PC-104, а в ее формате имеются платы различных типовых промышленных сетей, то установка этих плат позволяет им поддерживать сетевые интерфейсы с соответствующими платам сетями сверх выше перечисленных.

При реализации связи контроллеров и рабочих станций оператора через сеть Ethernet, последняя имеет следующие характеристики: длина сегмента сети - 150 м на витой паре и - 4 км на оптоволокне; скорость передачи данных - до 10 Мбод на оптоволокне; число узлов сети - до 100; метод доступа - случайный. При необходимости может использоваться вариант Fast Ethernet со скоростью 100 Мбод.

Удаленные блоки ввода/вывода подключаются к контроллеру по последовательному интерфейсу RS-485. При этом можно использовать типовой протокол Modbus, либо фирменные протоколы. Протяженность линии до 1200 м, а с повторителем при переходе на оптоволокно до 20 км. Скорость передачи данных от 1.2 Кбода до 1.25 Мбода. Число подключаемых к линии узлов до 124.

Все контроллеры имеют сервер ОРС, что позволяет им непосредственно взаимодействовать с многими открытыми SCADA-программами.

4.Контроллеры

Ниже в таблице даны основные, важные для потенциальных потребителей варианты комплектации контроллеров из отдельных модулей и характеристики этих модулей и контроллеров в целом.

			35
Характеристика	Контроллер 00	Контроллер 01	Контроллер 02
Варианты процессора	80486DX4-100,	80386ЕХ-25,	80386SX-40,
	Ат5х86-133,	80486SLC2-50,	80486DX4-100,
	Pentium-100	80486DX4-100	Pentium 166
Наличие математического	Есть при всех	Есть при	Есть при всех
сопроцессора	вариантах проц-ра	80486DX4-100	вар-тах проц-ра
Частота в мгц	100, 133	25, 50, 100	40, 100, 166
Объем ОЗУ в Мб	4, 8, 16, 32,	2,4,8	4, 8, 32
Энергонез. ОЗУ в Кб	512, 1024	128,256	512
Объем Flash-диска в Мб	8,16,24,32,48,144	2,4,8,16	8-144
Операционная система	DOS*/ или QNX	DOS*/ или QNX	DOS*/ или QNX
Число каналов	До 192/768 каналов	До 128 дискр. или	До 4000 дис., до
ввода/вывода	(при разных пр-ах)	24 аналог. каналов	2000 анал. канал

Примечание: */ Используется DOS с 32-х разрядным расширением и встроенным диспетчером задач реального времени.

В контроллерах 00 и 01 все платы ввода/вывода размещаются в конструктиве контроллера; в конструктиве контроллера 02 могут быть размещены 13 плат ввода/вывода, а остальные платы размещаются в каркасах расширения по 15 плат в каждом каркасе. Эти каркасы (выносные или удаленные блоки ввода/вывода) соединяются с контроллером через порт последовательной связи RS-485. В случае необходимости иметь удаленные блоки ввода/вывода для контроллеров 00 и 01 следует воспользоваться каркасом расширения контроллера 02 и для связи его с контроллером использовать порт последовательной связи RS-485, который также есть в этих контроллерах.

5.Блоки ввода/вывода

Контроллеры оснащаются мезонинными платами ввода/вывода, т. е. на каждой плате размещаются съемные элементы - мезонинные каналы. Причем на плате возможно размещение любых типов каналов, поэтому комплектация плат мезонинными каналами может производиться под конкретные задания Заказчика. Разные варианты плат ввода/вывода содержат разное число мезонинов (каналов).

36

Наименование	Параметры канала	Погреши,			Примечание
мезонинов		канала
Аналоговый ввод	0-5, 0-20, 4-20, +-5, +-10 ма;	0,025%,			Гальв. изоляция на 1500 в;
	0-5, 0-10, +-5, +-10 в; 0-19, 0-78,	0,1%		(для	контроль обрыва	внеш.
	+-19, +-78 мв; 100,200, 500 ом	мв)			линии
Аналоговый вывод	0-20, 4-20 ма	0,1%			Гальв. изоляция на 1500 в
Дискретный ввод	5, 12,24,48, 110,220 в				Есть инициац. ввод и контроль
					обрыва линии; варианты с 2-4-
					мя каналами. Гальв. изоляция
					на 1500 в
Дискретный вывод	5-24, ПО, 220 в; токи при ПО,	-			варианты с 2-4-мя каналами.
	220 в: реле- 6 а, транз-ор.-0.5 а				Гальв. изоляция на 1500 в
Термометры	Варианты: от -200 до +600	От	0,2	до	Гальв. изоляция на 1500 в
сопротивления	гр.С	0,3 гр.С
ТСП, ТСМ
Термопары TXA,	Варианты: от-250 до +2500 гр.С	От	0,3	до	Есть контроль	обрыва
ТХК		1,0 гр.С			линии
Импульсный ввод	От 0,001 гц до 100 кгц	-			Режимы: частота, счет, длина
					импульса

У аналоговых каналов ввода/вывода разрешающая способность АЦП и ЦАП - 16 бит. Все типы каналов имеют варианты обычного и взрывозащищенного исполнения.

Контроллер 02 имеет (кроме мезонинов) ряд обычных блоков ввода/вывода:

Наименование блоков	Параметры	Примечание
	канала
Импульсный вывод на 16	0,2 - 5 Кгц	Гальв.	развязка	индив.	-
каналов		1500 в
Дискретный ввод/вывод на 8	Вх. 5, 12, 24 в;	Гальв.	развязка	индив.	-
вх./8 вых. каналов	вых. 5, 24 в	1500 в
Дискретный вывод на 32	12,24	Гальв.	развязка	груп.	-
канала		1500 в

В дискретных каналах есть подавление дребезга контактов.

Выносные блоки ввода/вывода контроллера 02 могут размещаться в каркасе расширения со своим микропроцессором (так называемые, интеллектуальные УСО);

37

микропроцессор выполняет ряд заранее прошитых в его памяти логических функций: сравнение измеряемых значений с уставками, пуск и останов механизмов, блокировки и т. п..

6.Рабочие станции

Рабочие станции оператора формируются на базе персональных компьютеров и предлагаются в обычном и различном промышленном исполнении.

Характеристики предлагаемой рабочей станции оператора: процессор Pentium III частотой 700 Мгц, объем ОЗУ - 128 Мб, объем диска - 13 Гб, монитор 19" SVGA, одна или две карты Ethernet, технологическая функциональная клавиатура, колонки звуковой сигнализации, операционная система Windows NT 4.0.

В состав станции оператора входит также специальная плата автоматического перезапуска, которая реализует перезапуск компьютера в случае его сбоя, зависания, зацикливания.

Заказчику предлагается набор универсальных конструкций пульта оператора. Каждая рабочая станция либо непосредственно через сеть Ethernet подключается

к контроллерам, либо используется клиент-серверная архитектура, при которой серверы подключены через сеть Ethernet к контроллерам, а рабочие станции - к серверам.

Предлагаемые характеристики сервера: процессор - DELL PowerEdge 4300, Pentium III, 500 Мгц, ОЗУ - 256 Мб, диск - 9-36 Гб..

В состав ПТК входит инженерная станция, которая обеспечивает программирование, наладку и настройку ПТК, контроль за его работоспособностью, конфигурирование сети, запуск и останов системы.

7.Динамика работы комплекса

Основные динамические характеристики контроллеров, при условии их комплектацией центральным процессором 80486DX4-100, приведены ниже в таблице. Соответственно при комплектации процессором 80386ЕХ25 контроллер работает значительно медленнее, а при комплектации процессором Pentium 166 - быстрее.

время опроса 1 -го дискретного канала в мкс	до 20
время опроса 1 -го аналогового канала в мс	до 1.5
время перезапуска контроллера после перерыва питания в с	20-30
время перезапуска ПТК после перерыва питания в с	30-60
время передачи данных в канале защиты в мс	до 50
время передачи данных в цепи регулирования в мс	до 100
время передачи команды оператора в мс	до 200
погрешность отсчета времени	1 с/сутки
длительность регистрации пред- и послеаварийного состояния	5-20 мин
цикл регистрации пред- и послеаварийного состояния	от 1 с
время выполнения 1000 логических операций в мс	до 5

38

8.Надежностные характеристики комплекса

Надежность работы комплекса оценивается по косвенным показателям широты и глубины охвата самодиагностики, а также по формам и полноте резервирования технических средств и их отдельных частей.

Все контроллеры имеют следующие элементы диагностики: -контроль на обрыв цепей датчиков и исполнительных устройств; -отказ связи контроллеров с рабочими станциями;

-контроль правильности хранимой информации в памяти с помощью контрольных сумм;

-контроль уровня напряжения питания; -контроль работы центрального процессора с помощью сторожевого таймера

Watchdog, который сообщает когда через заданное время процессор не реагирует на входной сигнал, т. е. произошел его отказ;

-контроль превышения температуры в контроллерных шкафах. Кроме того, контроллер 02 имеет добавочные элементы диагностики:

-контроль работоспособности выходных ключей дискретных выходов; -сторожевой таймер Watchdog в каждой плате ввода/вывода, сообщающий о

неисправности каналов ввода/вывода на данной плате. После такого сообщения выходные каналы этой платы устанавливаются в безопасное положение;

-контроль правильности информации при передаче ее между центральным процессором и платами ввода/вывода с помощью контрольных сумм;

-контроль разряда литиевой батареи, питающей энергонезависимую память; -контроль температуры воздуха около процессорного модуля.

Все способы самодиагностики определяют конкретный адрес неисправного модуля технического средства.

Среднее время восстановления работы ПТК при отказе одного из модулей от 5 до 30 мин..

Возможности резервирования контроллеров 00 и 01:

Контроллеры могут резервироваться, при этом переключение с основного на резервный контроллер происходит либо в ручном режиме, когда сам оператор переключает работу с основного средства на резервный, либо в автоматическом режиме, когда переключение производится по сигналу от сторожевого таймера Watchdog.

Возможности резервирования контроллера 02: -резервирование контроллера; -резервирование блока питания и центрального процессора; -резервирование интерфейса ввода/вывода;

-резервирование отдельных каналов или плат ввода/вывода с обработкой их данных на резервном центральном процессоре.

Существенно отметить, что во всех случаях есть два варианта перехода на резерв:

-ручной режим, когда сам оператор переключает работу с основного средства на резервный;

-автоматический режим, когда переключение производится автоматически по сигналу от сторожевых таймеров Watchdog, а для блоков питания - по контролю напряжения.

39

Возможности резервирования сетей, рабочих станций и серверов:

Линия последовательного интерфейса RS-485, соединяющая контроллер с удаленными блоками ввода/вывода может быть дублирована.

Сеть Ethernet может иметь дублирование всех компонентов.

Два сервера могут работать в горячем резерве с полной «зеркализацией» данных.

Рабочие станции могут резервироваться в различных режимах.

9.Условия окружающей среды

Ниже в таблице даны основные условия, в которых могут нормально эксплуатироваться контроллеры.

Наименование условия	Параметры	условий		Примечания
эксплуатации	для контроллеров
Температура	0-50 гр.С; на заказ -40-			У к-ра 02 возможно на заказ
	+50 гр.С			от —40 до +50 гр.С без допол­
				нительного кондиционера
Давление	84-107 кПа
Влажность	50-85% при 35 гр.С
Вибрация	30-500 гц при ускорении
	до 0.5 g
Взрывозащита	CENELEC: Ex ia IIC			см. **
Защита от пыли и влаги	IP20			У к-ра 01 есть IP40, у к-ра 02
				есть IP55, IP64 (см.*)
Агрессивная среда	Хлориды до	30	мг/мЗБ
	сернистый	газ	до 250
	мг/мЗ
Магнитное поле	Напряж-ность до 400а/м
Импульсные помехи	До 630 в длительностью
	до 2 мкс
Электромагнитное поле	До 0,3 в/м2

*/ Степень защиты IP20 предполагает отсутствие специальной защиты контроллеров от влаги и пыли, а при необходимости такой защиты выше степени IP20 она обеспечивается помещением контроллеров в специальные конструктивы - шкафы фирмы RITTAL.

**/ Взрывозащита в контроллерах выполнена следующим образом: сами контроллеры должны быть установлены вне взрывоопасной зоны, но они имеют искробезопасные цепи, связывающие их с устройствами, установленными во взрывоопасных зонах.

10.Программное обеспечение комплекса

Учитывая открытость контроллеров и SCADA-программы, а также стандартность их интерфейсов, основное прикладное программное обеспечение как самих контроллеров, так и рабочих станций операторов может быть многовариантным.

SCADA-программа КРУГ-2000 (это одновременно название ПТК и SCADAпрограммы) имеет все типовые функции и позволяет создавать программное