Ицкович_Выпуск2_ПТКОтечественныхФирм (2005 г

110

Пользователь рабочей станции имеет следующие права доступа: -контроль и управление выделенным участком объекта; -только мониторинг объекта.

Видеокадры - мнемосхемы располагаются в иерархическом порядке (до 10-ти иерархических уровней). На видеокадрах открываются окна управления отдельными механизмами (до 2-х окон на кадре). Число мнемосхем до 500, число переменных на мнемосхеме до 500.

Графики формируются как временные тренды (до 10-ти указываемых оператором кривых на графике с возможностью изменения масштабов по времени и по величине, продолжительность тренда от 5 мин. до 1 месяца) и как функции одной величины от другой. Применяются кадры - гистограммы.

Сигнализация имеет 6 приоритетов и подразделяется на группы: -нарушения технологического режима объекта; -нарушения выполнения функций АСУ ТП.

Отчеты и протоколы могут быть трех типов: -отчеты с типовой фиксированной формой;

-протоколы, содержание которых задается при проектировании АСУ ТП; -свободно конфигурируемые операторами протоколы.

Вычислительные задачи, решаемые в обрабатывающем средстве (отдельном компьютере) обычно разделяются на три группы:

-расчеты ТЭП; -диагностика отклонений измеряемых величин автоматизируемого объекта;

-диагностика работоспособности технологического оборудования.

Эти пакеты используют стандарты - X/Windows, OSFMotif; СУБД - INGRES и INFORMIX и работают под управлением ОС UNIX. Конфигурирование ПО ведется с помощью этих пакетов, включающих в себя библиотеки типовых программных модулей.

В состав библиотек входят модули, используемые для управления нелинейными процессами и другими сложными процессами, например, регулятор на нечеткой логике. В библиотеках имеются драйверы связи с контроллерами и другими внешними устройствами, в основном - устройствами фирмы Siemens; для написания новых драйверов пользователем применяется специальный программный инструментарий. В программное обеспечение комплекса могут быть включены отдельные пакеты прикладных программ, например, пакет для расчета экономичных режимов работы энергоблоков.

11. Организационные показатели комплекса

Срок поставки зависит от размера системы и комплектности. Гарантийные обязательства -18 месяцев.

В случае автоматизации энергетических объектов все работы по инжинирингу берет на себя фирма Интеравтоматика.

111

КОМПЛЕКС УНИКОНТ ФИРМЫ «КВАНТОР»

1 Краткая характеристика фирмы «КВАНТОР»

Разработчиком системы УНИКОНТ, ее основным производителем и распространителем в СНГ является НПО «КВАНТОР» (Украина, г. Северодонецк), Фирма образовалась, отпочковавшись от НПО "ИМПУЛЬС", в котором создавались ЭВМ М-6000, ТВСО, СМ-2М, П-1000. В отличие от указанных выше оригинальных разработок НПО "ИМПУЛЬС", КП "НПО КВАНТОР" занялось созданием и выпуском современных микроконтроллерных программно-технических комплексов на базе широкого использования отработанных аппаратных и программных средств ведущих западных фирм.

В комплексе УНИКОНТ заимствовано максимальное число технических решений линии IBM PC, программных продуктов для PC, использованы стандартные сетевые интерфейсы и сетевые протоколы. Важное значение придается обеспечению надежности работы системы и защите ее от окружающей среды.

На промышленных объектах систему УНИКОНТ начали реализовывать со второй половины 1993 года. Разработчик имеет опыт создания на базе ПТК УНИКОНТ более 100 систем автоматизации производства в различных отраслях промышленности; в основном, в энергетике, металлургии, химии, машиностроении, газовой и пищевой промышленности.

2. Общие сведения о комплексе

Система УНИКОНТ, по мнению авторов, не имеет ограничений для применения в любых классах производств, по охватываемым уровням управления и возможным диапазонам мощности автоматизируемого производства. Реальные объекты, на которых работают УНИКОНТы, имеют порядка 5000 датчиков, но возможно применение ПТК УНИКОНТ и для более мощных производств с построением многоуровневых систем управления различной степени сложности, организованных по функциональному, территориальному, технологическому признаку или их сочетанию в зависимости от структуры технологического объекта и требований к системе.

Для объединения объектов в группы, объединения групп объектов нижнего уровня, их связи с верхним уровнем управления и коммуникации с другими системами используются стандартные локальные сетиArcnet, Ethernet, Fnet, а также связи по последовательному интерфейсу RS-485, ИРПС и другим стандартным интерфейсам.

В системе используются стандарты по размерам плат - конструктив - стандарт Е2 (Европлаты ), реализуются протоколы сети NOVELL, предусмотрен выход на стандартные телефонные линии связи.

Открытость системы :

-имеется связь с контроллерами и аппаратурой других фирм через сети Arcnet, Ethernet;

-имеются программные блоки для связи с Ремиконтом, Ломиконтом (СОМ порт), Super Flo (счетчик, модем, СОМ -порт);

-возможно подключение контроллеров, поддерживающих DDE-протокол;

-возможна работы со всеми форматами распространенных СУБД и электронными таблицами Microsoft Office (Microsoft Access, Dbase, FoxPro, Excel, TextFile).

Примеры промышленного внедрения системы на заводах СНГ: - Ладыжинская ГРЭС, г. Ладыжич, Виницкая область и МОСГАЗ г. Москва.

112

3. Сетевая структура

В системе можно реализовать 1-3 основных сетевых уровня на базе применения различных категорий сетей:

-высокопроизводительных линий связи для верхнего (информационного) уровня на многосегментных сетях Arcnet и Ethernet со скоростью передачи 2-10 Мбод на расстоянии до 17 км;

-линий связи средней производительности на сетях FNET1 и ИЛПС для обмена информацией между пультами и контроллерами со скоростью передачи 0,5 - 1 Мбит/с на расстоянии до 3 км (системные сети);

-дешевых, не требующих специальных кабелей, низкоскоростных линии связи на сетях FNET 2 и С1-ФЛ ( сеть с использованием выделенных и коммутируемых телефонных линий ) для обмена с удаленными контроллерами и выносными блоками ввода/вывода на нижнем уровне со скоростью передачи 1200 - 19600 бод на расстоянии до 15 км (полевые сети).

Технические и программные средства системы УНИКОНТ позволяют создавать многоуровневые, открытые, распределенные системы сбора и обработки информации на основе разработанных технических средств проводной и беспроводной связи, включая различные сетевые адаптеры для последовательных каналов связи на базе RS485, RS-232, ИРПС, ИЛПС и С1-ФС. Эти адаптеры используются не только для подключения выносных блоков ввода/вывода и дополнительной связи контроллеров друг с другом, но также для подключения индикаторов, табло, сетевых принтеров и т.п.

В сети ARCNET используются стандартные платы и активные ретрансляторы. Для соединения используется коаксиальный кабель или оптоволоконная линия связи. Скорость передачи данных - 2,5 Мбод. Число узлов - до 255. Метод доступа - передача маркера. Активные ретрансляторы позволяют строить распределенные сети ARCNET с длиной ветви до 17.6 км.

Основные параметры сети Ethernet : число сегментов сети ограничивается характеристиками применяемого фирменного сетевого оборудования; длина одного сегмента от 180 м. (витая пара), 500 м. (тонкий коаксиал), до 5 км (оптоволоконный кабель); максимальное число узлов в одном сегменте до 40; тактовая частота сети - 10 Мщ., реальная скорость передачи информации 200-250 Кбод; в сети реализуется метод случайного доступа; используемый сетевой протокол - Netbios.

Сеть FNET имеет согласованный интерфейс с процессором INTEL 80C186EC, который используется в ряде контроллеров нижнего уровня. Для связи с рабочими станциями разработаны адаптеры в конструктивах IBM PC со встроенными модемами. Линия связи FNET 1 обеспечивает скорость передачи 1 Мбод при длине кабеля до 1,5 км. Число узлов до 64. Метод доступа - передача маркера. Линия связи FNET 2 позволяет работать при длине витой пары до 15 км на скорости 2.4 Кбода.

Линейная связь с последовательной передачей информации ( ИЛПС ) предназначена для создания сетевых структур в многоточечном режиме работы. Передача информации по двухпроводной витой паре: - скорость передачи до 1 Мбод, длина линии связи до 40 м., числоо узлов до 64. Передача информации по коаксиальному кабелю: скорость передачи до 1 Мбод., длина линии связи до 3 км., количество узлов до 64. Протокол обмена - передача маркера.

Интерфейсы С1-ФЛ и С1-ТЧ используются для организации обмена данными по двухили четырехпроводным выделенным телефонным линиям связи на расстояние до 20000 м. со скоростью обмена - 75 -19200 бод.

113

В качестве технических средств беспроводных линий связи в НПО "КВАНТОР" разработаны радиомодем и инфракрасный модем. Радиомодем обеспечивает стыковку УНИКОНТа и ПЭВМ, имеющих в составе стык С2 с радиостанцией типа ЛЕН со скоростью 1200 бит/с на расстояние до 50 м. Инфракрасный модем обеспечивает стыковку УНИКОНТа и ПЭВМ, имеющими в составе интерфейс ИРПС со скоростью 1200-9600 бод на расстояние до 15 м. Достаточно широкий выбор предлагаемых средств связи дает возможность выбрать рациональный вариант с учетом основных параметров ( скорости передачи, стоимости, надежности) и создавать АСУТП, работающие в различных условиях эксплуатации.

Ниже на рисунке приведен один из возможных вариантов подобной структуры.

114

4. Контроллеры

Контроллеры УНИКОНТ изготавливаются в заказных исполнениях на основе микропроцессоров Intel 80386, 80486 и т. д., а также модификации контроллера с процессорной платой 80С186ЕС (процессор на одной плате с ОЗУ, ПЗУ и контроллером сетевой связи). Число входов-выходов, подключаемых к одному контроллеру, колеблется от 8 до 5000 (при использовании расширителей шин ) и зависит от числа компоновочных мест для блоков ввода/вывода (2, 4 , 7, 10, 13 мест для различных базовых конструктивов), числа каналов в блоках и от технических характеристик средств связи с объектом. Модификации отличаются по мощности процессора, тактовой частоте, объему памяти и другим характеристикам, которые даны в таблице.

5. Блоки ввода/вывода

Имеется большой набор блоков ввода-вывода, который позволяет подобрать требуемую конфигурацию входов и выходов для конкретного объекта:

-ввод дискретных сигналов типа «сухой контакт», постоянного тока (5 ма. и 20 ма., 32 канала), постоянного напряжения (6-48 в., 32 канала), переменного напряжения (24,110

и220 в. 50 гц, 32 канала) с гальванической развязкой, с контролем и без контроля линий связи, с подавлением помех общего вида - шесть видов блоков;

-ввод (с гальванической развязкой и подавлением помех общего вида) инициативных сигналов (6 в, 48 в, 5 ма, 20 ма., 32 канала), число-импульсных (6 в, 48 в, 5 ма., 16 каналов), времяимпульсных (6 в, 48 в, 5 ма, 16 каналов) и частотных сигналов (6 в, 48 в., 5 ма, 8 каналов) четыре типа блоков;

-ввод аналоговых сигналов без гальванической развязки и без подавления помех нормального и общего вида (+-10 в, +-5ма, +-20 ма, 60 каналов для однополюсных сигналов и 30 для двухполюсных), тоже с гальванической развязкой, с подавлением помех (0-0.1 в, 0-10 в, 0-5ма, 0-20 ма., 4-20 ма, 12 каналов );

115

-ввод с контролем линий связи аналоговых сигналов от термоэлектрических преобразователей (0-100 мв) и термометров сопротивлений (10 - 480 ом) с подавлением помех, с компенсацией и без компенсации холодных спаев, с обычными и искробезопасными цепями (восемь типов блоков по 4 канала);

-ввод аналоговых сигналов (без гальванической развязки) от дифференциальных (±10

mН., 50 гц) и вращающихся (0- 10 в, 400 гц.) трансформаторов по 4 канала;

-ввод импульсных сигналов перемещения (6-48 в, 5 ма, 20 ма, 16 каналов) с подавлением помех и гальванической развязкой;

-вывод дискретных сигналов постоянного напряжения от 5 в до 48 в (бесконтактные выходы) и до 60 в (контактные выходы), 24 канала, с гальванической развязкой и без, с контролем и без контроля линий связи, с защитой и без защиты от коротких замыканий

-пять типов блоков;

-вывод гальванически развязанных периодических импульсных сигналов и одиночных импульсов заданной длительности с нагрузкой до 0.2 а постоянного тока напряжением 24 в ( 8 и 16 каналов);

-вывод аналоговых сигналов ±10 в, ±5ма, ±20 ма, 0-20 ма (в т. ч. с гальванической развязкой), 4 канала;

-вывод дискретных сигналов постоянного тока от 1 а до 10 а напряжением от 30 в до 220 в (2 и 8 каналов), переменного тока от 0.001 а до 5 а напряжением 50 в (8 каналов) с гальванической развязкой;

-формирование и вывод сигналов управления асинхронными двигателями 220/380 в. с выполнением функций: реверс, торможение, защита электродвигателя от перегрузок и коротких замыканий, температурная защита и защита от опрокидывания (десять типов блоков).

В системе УНИКОНТ предусмотрено использование различных типов удаленных выносных блоков ввода сигналов от термопар и термосопротивлений различных типов и градуировок (1, 2, 6, 16, и 51 канал). К одному контроллеру можно подключать до 13 таких блоков. Обмен информацией с выносными блоками ввода сигналов осуществляется по интерфейсу ИРПС на расстояние до 500 - 4000 м. Характеристики выносных блоков ТП и ТС соответствуют указанным выше данным.

Аналоговые блоки имеют 11 разрядные преобразователи (12-ый разряд - знаковый), а при подавлении помех используются 13 разрядые преобразователи; преобразование сигналов от термодатчиков производится 9 и 10 разрядными преобразователями.

Варианты гальванической развязки для входных и выходных дискретных и аналоговых блоков - групповая и индивидуальная, выдерживают напряжение до 1500 вольт.

6. Рабочие станции

В зависимости от назначения рабочего места оператора и требований эксплуатации в качестве пультов оператора в системе УНИКОНТ может применяться различное оборудование - от простых панелей технологовоператоров ( ПТО ) для оперативного контроля и управления состоянием технологического процесса до полномасштабных пультов оператора на базе персональных компьютеров.

Простые панели имеют ряд модификаций (ПТО-01, ПТО-02, ПТО-12, ПТО-13, ПТО-14), отличающиеся объемами ОЗУ (от 2 до 6 Кбайт), объемами ПЗУ (от 2 до 16 Кбайт) и разными возможностями представления информации. Функционально панели состоят из контроллера на базе 8-разрядной однокристальной микро-ЭВМ КР1830ВЕ31, индикатора, функциональной клавиатуры (30 клавиш) и источника

116

питания. Блоки индикации используют ЖКИ (8 строк по 32 символа), газоразрядные панели (рабочее поле 100x100 мм.) и светодиодные индикаторы, которые позволяют представлять символьную и графическую информацию, наглядно отображая состояние технологического процесса.

Пульты оператора содержат, как правило, персональные компьютеры в промышленном или обычном исполнении (фирма УНИКОНТ оснащает систему рабочими станциями Квантор), которые подключаются в качестве абонентов локальных сетей и используются для компоновки рабочих мест технологов-операторов и рабочих мест подготовки, отладки прикладных программ и перенастройки алгоритмов контроля и управления. Параметры процессора, память, число дисплеев и их конкретные характеристики определяются требованиями Заказчика. В зависимости от назначения пульта, на нем могут использоваться различные операционные системы: для рабочего места оператора - QNX, для пультов наблюдения -Windows NT, для работы с некоторыми прикладными пакетами - MS DOS.

По требованию Заказчика панели пультов могут оснащаться стандартной и/или функциональной клавиатурой и/или монохромными информационными табло в промышленном исполнении.

Характеристики типовой рабочей станции представлены ниже в таблице. Таблица

7. Динамика работы комплекса

Минимальный цикл опроса датчика - 1 мс. Минимальное время реакции на аварийные сигналы:

-при обработке аварийных сигналов в контроллере не более 1 мс;

-при передаче аварийных сигналов к пультам операторов -100 мс. Минимальный цикл смены данных на пульте оператора при наличии до 200

динамических элементов в кадре -1 с. Минимальное время смены кадров - 2 сек.

Минимальное время реакции на команду оператора - 450 мс.

Минимальное время перезапуска системы после включения питания в зависимости от исполнения от 1 с до 3 с.

Минимальное время перезапуска контроллеров после перерыва питания - 300

мс.

8. Надежность работы комплекса

В качестве основных мер обеспечения надежности работы системы УНИКОНТ отметим следующие:

117

-программноаппаратные средства диагностики обеспечивают достаточно полную диагностику отдельных составных элементов системы, таких как ОЗУ, ПЗУ, процессоры, каналы блоков ввода/вывода и сетевое оборудование с разрешающей способностью диагностики до блока, функционального узла;

-имеются специальные блоки для автоматического переключения на "горячий резерв" ( по сетям, контроллерам, блокам ввода/вывода, рабочим станциям операторов и каналам связи с датчиками);

-обеспечена программно-аппаратная поддержка работы дублированных систем и возможность ее динамической реконфигурации;

-имеется энергонезависимая память и средства восстановления работоспособности после восстановления питания;

-все источники питания контроллеров имеют два фидера электропитания - переменное 220 в 50 гц и постоянное 220 в или 24 в, предусмотрена возможность применения встроенных в шкафы стандартных источников бесперебойного питания.

9. Условия окружающей среды

Стандартное конструктивное исполнение системы в виде напольных и навесных шкафов контроллеров и пультов операторов обеспечивает различные варианты степени защиты для работы в реальных условиях окружающей среды.

Контроллеры и панели ПТО работают в условиях:

-модификация для отапливаемых помещений: пыль и влага - стандарты IP20, IP54, температура : от +5 до +40 °С;

модификация для не отапливаемых помещений: температура от -30 °С до +50 °С. Пульты операторов рабочих станций работают в условиях: - пыль и влага

стандарты IP20, IP51, температура от +5 °С до +40 °С, Аппаратура контроллеров и пультов сохраняет свои характеристики при следующих условиях эксплуатации:

Вибрация с частотой до 25 гц и амплитудой до 0.1 мм.

Кратковременные пропадания напряжения питающей сети (до 100 мс) или при скачкообразном или плавном изменении его в пределах от 187 до 242 в с частотой 50(±1) гц.

10. Программное обеспечение комплекса

Программное обеспечение ПТК УНИКОНТ включает базовое программное обеспечение: операционные системы QNX, WINDOWS NT, сетевое программное обеспечение: пакеты КВАРЦ, КВАРЦ-ТУРБО (КВАРЦ-Т), тестовый и диагностический пакет, программы метрологической аттестации блоков ввода/вывода и пакеты прикладных программ КВАНТОР-ТП, КВАРЦ-95 для промышленных и научных приложений.

Программирование работы контроллеров и рабочих станций оператора ведется :с использованием пакета КВАРЦ (конфигурирование автономных АСУТП на базе одного контроллера УНИКОНТ, подготовки мнемосхем и отображения их при работе); - с помощью сетевого пакета КВАРЦ-Т, включающего в себя функции пакета КВАРЦ и совместимого с ним по программным и другим интерфейсам. Пакеты включают большую библиотеку алгоритмических модулей (более 160), в том числе все алгоритмические модули контроллеров Ремиконт и Ломиконт. Пакет КВАРЦ-Т включает в себя еще два основных расширения: средства управления и программирования на языке Turbo быстропротекающих технологических процессов и логических последовательностей; средства построения и функционирования

118

распределенных (сетевых) АСУТП на базе контроллеров УНИКОНТ и IBMсовместимых рабочих станций, объединенных в локальную сеть ARCNET, или FNET, и/или через низкоскоростные линии связи на базе интерфейсов RS-232C, RS-485. Пакет КВАРЦ-Т реализует сетевые функции обмена данными между узлами сети, управляет вызовом кадров мнемосхем на дисплеи рабочих станций, осуществляет подготовку и загрузку алгоритмов рецептур, ведет историю технологического процесса, формирует и выдает отчетные документы.

Пакеты КВАНТОР-ТП (для QNX) и КВАРЦ-95 (для WINDOWS-95 и WINDOWS NT) позволяют создавать новые алгоритмические модули и являются наиболее мощными. В пакетах имеется язык логического программирования, позволяющий создавать последовательности пуска и останова объекта и аварийной защиты.

Эти пакеты являются собственной разработкой фирмы. Разработка целевого ПО как для контроллеров, так и для рабочих станций операторов ведется в единой среде с использованием языковых и графических средств, общих баз данных и с использованием общих алгоритмических модулей по вводу, передаче и переработке измерительной информации и выдаче управляющих воздействий.

Пакеты обеспечивают удаленную загрузку ПО для контроллеров или рабочих станций ПТК с одного или нескольких пультов, а также предоставляют средства локальной и удаленной загрузки ПО АСУТП на программной модели, реализуемой средствами пакета.

Имеется пакет САПР, который формирует по конкретному заказу полный комплект документации с указанием всех фактических взаимосвязей в системе.

11. Организационные показатели комплекса

Примерные формы оплаты системы и работ: авансирование, поэтапная оплата и предоплата по договоренности с Заказчиком. Срок поставки оборудования до 3-х месяцев с момента оплаты.

Гарантии поставщика - фирма гарантирует качество поставляемой продукции в течении 18 -24 месяцев с момента ввода в эксплуатацию, а также обеспечивает обучение, консультации и бесплатное обновление новой версии системы.

Фирма имеет технические центры по обслуживанию и ремонту системы в городах: г. Ростов, г. Самара, г. Киев, г. Москва, г. Харьков, г. Киев, г. Днепропетровск и г. Николаев.

119

КОМПЛЕКСЫ ЭМИКОН (ЭК - 2000, DCS-2000, DCS-2001) ФИРМЫ "ЭМИКОН"

1. Краткая характеристика фирмы "Эмикон"

Разработчиком комплексов, ее основным производителем и распространителем в СНГ является " ЗАО ЭМИКОН ". Эта фирма (г. Москва) начала работу на рынке средств АСУТП в 1988 году, она занимается разработкой и производством контроллеров и их сетевых комплексов для различных отраслей промышленности.

В 1990 году фирма выпустила контроллеры ЭК-1000. Эти контроллеры были построены на отечественной элементной базе и использовались при создании ряда промышленных систем. Всего выпущено 250 контроллеров данного типа. В 1993г. фирма разработала современный микропроцессорный комплекс ЭК-2000 на базе электронных элементов зарубежных компаний и собственных программных разработок: многозадачной операционной системы реального времени ЭК-188, пользовательского языка программирования контроллеров TURBO-CONT и языка структурированного текста для создания прикладного программного обеспечения CONT. Выпущены многие сотни контроллеров. В 2000 г. выпущен новый комплекс модулей распределенной системы автоматизации DCS - 2000, а в 2003 г. они дополнены малоканальными контроллерами DCS - 2001. Эти средства по многим показателям дополняют и расширяют комплекс ЭК-2000 на совокупность небольших, существенно распределенных объектов автоматизации.

2.Общие сведения о комплексе

Системы программируемых контроллеров серии ЭК-2000 предназначены для применения в различных отраслях промышленности на уровне АСУТП отдельными агрегатами, процессами, установками и небольшими участками производства. В ПТК применена типовая сеть Modbus и типовые порты и интерфейсы (RS-232C, RS-485, токовая петля 20 ма). Основные характеристики открытости ПТК: связи с контроллерами и аппаратурой других фирм возможны, если они поддерживают ту же сеть и интерфейсы; связи с различными прикладными пакетами программ, применяемыми при управлении производством, возможны с использованием файловых обменов между абонентами сети (при использовании SCADA-программы Realflex под ОС QNX), либо с использованием DDE/NetDDE - обмена с приложениями Windows (при использовании SCADA-программы Trace Mode).

Применяемые в системе зарубежные компоненты производятся на фирмах, сертифицированных по стандарту управления качеством ISO 9000:2000; имеется российский сертификат соответствия на все блоки комплекса как на средства измерения. Промышленное производство ЭК-2000 началось в результате совместной производственной деятельности "АО Эмикон" (г. Москва), "АО Завод СПУ" (г. Санкт - Петербург), а также фирмы "MACNO" (Италия).

Примеры применения системы: Череповецкий металлургический комбинат (АО «Северсталь»), предприятие "Мострансгаз".

Основная сфера применения комплексов - объекты нефтегазового комплекса, черная и цветная металлургия и другие производства, предъявляющие повышенные требования к системам управления по надежности и защите от тяжелых условий окружающей среды: пыль, влага, вибрации, агрессивные среды, работоспособность в широком диапазоне температур.