Ицкович_Выпуск2_ПТКОтечественныхФирм (2005 г

70

КОМПЛЕКС СИРИУС ФИРМЫ "ВИРА РЕАЛТАЙМ"

1. Краткая характеристика фирмы "ВИРА РЕАЛТАЙМ"

Разработчиком комплекса СИРИУС является НПА «ВИРА РЕАЛТАЙМ» (г. Москва), образованная в 1989 году.

В 1993 году фирма разработала и впервые установила на объекте ПТК СИРИУС. Производителем системы является завод Измеритель (г. Новополоцк, Беларусь). Систему распространяют и обслуживают ряд фирм в России, Белоруссии и Литве. Внедрено более 150 систем на объектах тепло и -электроэнергетики, транспортировки нефти, коммунального хозяйства.

2. Общие сведения о комплексе

ПТК СИРИУС является телемеханическим комплексом (географически распределенной системой) и предназначен для оперативного диспетчерского контроля и управления в различных отраслях производства. Примеры: электрические сети, трубопроводный транспорт, водо- и газоснабжение и т.д. Комплекс обеспечивает работу до 32 000 контроллеров в одной сети.

Имеется сертификат на средство измерения Госстандарта России.

Открытость системы определяется следующими возможностями ее связей с другими системами и средствами автоматики:

1 .В систему встроен типовой протокол Modbus.

2.Обеспечено подключение к системе технических средств фирм ABB, AEG, Motorola, SAAB и др. по их протоколам.

З.Реализована связь через стандартные порты RS 232 и RS 485, через модемы с частотной модуляцией систем телемеханики ТМ 120.1, ТМ 120.2, УВТК-УН, МКТ-3 по протоколам указанных систем, через модем с частотной модуляцией для телефонных и радиоканалов - С1-ТЧ.

Примеры применения системы: АО Сибнефтепровод, Октябрьские электрические сети АО Мосэнерго, аммиакопровод Тольяти-Одесса.

Пример диапазона мощности автоматизируемого объекта: 1300 аналоговых входов, 5000 дискретных входов, 2900 дискретных выходов.

3.Сетевая структура

ПТК СИРИУС по структуре является централизованной телемеханической системой. Центром, реализующим все алгоритмы контроля и управления является рабочая станция оператора-диспетчера, построенная на персональной ЭВМ; уровнем ниже, компактно вблизи центра, расположены базовые контроллеры Виконт, собирающие измерительную информацию с различных удаленных пунктов и производящих ее первичную переработку, а на нижнем уровне вблизи распределенных на местности объектов находятся контроллеры Сателлит.

Сеть СИРИУС, связывающая контроллеры Виконт между собою и через шлюз подсоединяющая их к рабочей станции оператора имеет следующие характеристики:

-максимальная длина - 50м; -скорость передачи информации - 1Мбод;

71

-максимальное число узлов - 25; -метод доступа - маркерно-временной; -интерфейс - манчестерский канал.

Может применяться типовая сеть Modbus (расстояние 1,2 км, число узлов до 256, скорость до 19,2 Кбит/с, метод доступа - Master/Slave).

Соединение с удаленными контроллерами Сателлит возможно через сеть Modbus, последовательные широтно-импульсные и частотные каналы, реализуемые по радиосвязи или через выделенные телефонные линии.

Канал с широтно-импульсной модуляцией имеет параметры: скорость передачи - 20 Кбод, число узлов до 30, расстояние до 5 км, метод доступа - Master/Slave.

Канал с частотной модуляцией имеет параметры: скорость передачи - 1.2 Кбод, число узлов до 30, расстояние до 30 км (при выделенном телефонном канале), метод доступа - Master/Slave.

Канал с фазовой модуляцией имеет параметры: скорость передачи - 4.8 Кбод, число узлов до 30, расстояние до 30 км (при выделенном телефонном канале), метод доступа - Master/Slave.

На рис. дан пример структуры системы СИРИУС.

4.Контроллеры

Основной контроллер Сателлит устанавливается в контролируемых пунктах, где реализует прием и выдачу дискретных и аналоговых каналов по различным каналам связи. Его характеристики: процессор типа TN80C188EB20 (18086, i8088), 16 разрядов, частота 40 Мгц, объемы памяти: ОЗУ - 128-256 Кбайт, ПЗУ -256 Кбайт, флеш-память - 128-256 Кбайт. Он поддерживает протоколы Modbus, Modbus Plus, HDLC, интерфейсы RS 232, RS 485, токовую петлю 20 ма, модем с частотной модуляцией С1-ТЧ для физической линии, телефонных и радиоканалов. Контроллер рассчитан на максимальное число: аналоговых входов -128, аналоговых выходов - 32, импульсных входов - 64, дискретных входов/выходов - 256. В качестве операционной системы контроллера применяется модернизированная DOS.

Контроллер Виконт является базовым и устанавливается в пунктах управления. Он реализует сбор и первичную переработку измерительной информации. Контроллер

72

является набором взаимосвязанных интеллектуальных модулей. Имеется следующий состав модулей: модем СИМПС, реализующий связь по портам RS-232 и RS-485; модем ТЕЛЕКОН, реализующий связь по телеканалам с ЧМ/ФМ модуляцией. В каждом контроллере может быть до 5-ти данных модулей, соединенных внутренней сетью со скоростью 1 Мбит/с. Модули состоят из процессорного блока ЦП-У и блока связи. Состав процессорного блока: тип микропроцессора - 8085, число микропроцессоров - 2, тактовая частота - 6,144 Мгц, ОЗУ - 40 Кбайт, ПЗУ 6 Кбайт, операционная система в ПЗУ собственной разработки. Блоки связи имеют близкое по составу микропроцессорное оборудование.

5.Блоки ввода/вывода

Вконтроллере Сателлит используется небольшой набор блоков ввода/вывода. Все они (кроме блока аналоговых выводов) имеют групповую гальваническую развязку между каналами и шиной до 2500 в. Блок аналоговых выводов не имеет гальванической развязки. Разрядность аналоговых сигналов - 12 разрядов. Перечень блоков ввода/вывода:

-блоки аналоговых входов на 16 и 32 каналов с параметрами: 0-20ма, 0-1 Ома, 0-5ма, 0-5в, 0-2.5в, погрешность 0,25%;

- блоки аналоговых выходов на 4 и 8 канала с параметрами 0-20ма, 0-10в; - блоки импульсных входов на 8 каналов с максимальной частотой ЗКгц; - блоки дискретных входов на 16 и 32 канала;

- блоки дискретных выходов на 16 и 32 каналов с блоком реле повторителей на ток до 2.5а при напряжении до250в.

В ряде блоков ввода/вывода применен микропроцессор, что позволяет в них проводить различные вычислительные операции(например, первичную обработку информации, телерегулирование) и, тем самым, увеличивать вычислительную мощность контроллера.

Есть специальный блок энергоучета для контроля и учета электроэнергии в системах АСКУЭ.

Для удаленных от контроллера Сателлит приборов используется блок ввода/вывода МИМ-250, который является программируемым средством и имеет 8 дискретных входов,4 аналоговых входа на 4-20, 0-5, -5-+5, -20-+20 ма, 4 дискретных выхода с электромеханическими реле на 5 а при 250 в.

6.Рабочие станции

В качестве рабочих станций могут использоваться современные модификации персональных ЭВМ с современным центральным процессором. Минимальная конфигурация: процессор - Pentium II с математическим сопроцессором, ОЗУ - от 64 Мбат, диск от 1 Гбайта.

Кроме того, для контроллера Сателлит есть местный инженерный пульт (переносная панель), имеющий символьный ЖКИ (2x16) и 21-ну функциональную клавишу. Этот пульт предназначен для программирования, тестирования и автономного контроля состояния контроллера и входных и выходных сигналов.

73

7.Динамика работы комплекса

Период опроса датчиков от 100 мс. Поскольку все сигналы проходят полную обработку в ЭВМ пульта оператора, то на уровне контроллеров реакции на аварийные сигналы нет.

Минимальное время реакции на аварийные сигналы при обработке дискретных сигналов на пульте оператора - 0.4 с. Конкретное значение времени реакции зависит от загрузки системы и целого ряда других факторов и может доходить до 6 с.

Время реакции на команду оператора от 0.2 до 3 с.

Минимальное время перезапуска системы после перерыва питания - 15 с (при загрузке одного контроллера) и 25 с (при параллельной загрузке пяти контроллеров).

Привязка ко времени сигналов с точностью 100 мс. Возможна привязка контролируемых событий к абсолютному времени с точностью до 1 мкс. Для этого используется GPS-приемник Jupiter фирмы Rockwell.

Минимальный цикл смены данных на пульте - 2 с (он зависит от применяемой системы телемеханики и ее параметров).

8.Надежность работы комплекса

Надежность обеспечивается полнотой диагностических тестов до одного сменного блока (модуля); а также возможностью резервирования всех компонентов системы. Существует возможность резервирования сети и каналов связи, контроллеров, а также отдельных модулей в контроллерах. В контроллер Сателлит встраивается блок UPS, обеспечивающий его работу при перерывах питания до 3-х часов.

9.Условия окружающей среды

Все конструктивы комплекса СИРИУС ( контроллеры, терминал, шлюз ) имеют следующее исполнение:

-по пыли и влаге - IP20;

-по температуре - 5-70°С при относительной влажности 5-95%; -по вибрации при частоте до 25гц. с амплитудой до 0.1мм;

-использование стального корпуса обеспечивает работу при наличии электрических и магнитных помех, но конкретных данных по ним нет.

Контроллер Сателлит имеет более жесткий вариант исполнения: -по пыли и влаге -IP43;

-по температуре от-40 до +70°С при относительной влажности от 5 до 95%; -по агрессивным газам - допускается содержание S02 в воздухе до 40 мг/м*3.

10.Программное обеспечение комплекса

Программное обеспечение рабочих станций операторов реализуется специально разработанной SCADA-программой- Сириус-SCADA, обеспечивающей все типовые функции визуализации измерительной информации и работающей под сетевой операционной системой реального времени QNX с использованием графического интерфейса QNX-Windows. SCADA-программа обеспечивает генерацию речевых сообщений с разным приоритетом; импорт графических изображений в форматах рсх и gif; имеет оперативную и архивную базы данных (последняя, обычно, на 10 суток). Вся обработка данных проводится на рабочей станции оператора программированием на

74

языках "C++" и "С", с включением программных модулей контроля и управления в SCADA-программу.

Пакет СириусSCADA поддерживает несколько типов рабочих станций: -SCADA-сервер. Он выполняет сбор данных с контроллеров и хранит

оперативную базу данных,

-SCADA-рабочая станция. Обычно она не имеет оперативной базы данных, может быть связана с контроллерами и сервером или только с сервером,

-SCADA-станция просмотра. Она предназначена только для мониторинга оперативной и архивной информации, которая обновляется либо автоматически, либо по запросу,

-SCADA-удаленная станция. Она соединена с комплексом через модемную линию связи, имеет функции аналогичные станции просмотра, обновление информации проводится автоматически при изменениях данных.

Основные функции СириусSCADA: -поддержание оперативной бызы данных;

-визуализация технологического объекта через мнемосхемы, текущие и исторические тренды;

-формирование аварийных сообщений и тревог, их выдача в текстовом, звуковом, речевом видах, их квитирование;

-управление контроллерами разных уровней.

Имеется механизм горячего резервирования оперативной базы данных.

Доступ к различным типам станций и к каждой конкретной рабочей станции определяется системой прав и паролей.

В СириусSCADA заложен ряд конкретных технологических задач:6контроль изменения давления по нефтепроводу, аварийный останов участка нефтепровода; контроль и аварийная защита резервуарного парка и т. д..

Программирование контроллеров осуществляется специальным пакетом программ через персональный компьютер.

11.Организационные показатели комплекса

Срок изготовления и поставки от 3 до 9 месяцев.

Гарантийное обслуживание системы в течение 12 месяцев после проведения пуско-наладочных работ, но не более 18 месяцев после поставки аппаратуры. Гарантийное и сервисное обслуживание осуществляется НПА « ВИРА РЕАЛТАЙМ» и фирмами - распространителями в городах: Москва, Сургут, Новополоцк, Минск, Вильнюс.

75

КОМПЛЕКС СПА-ПС ФИРМЫ "АВТОМАТИКА Э"

1. Краткая характеристика фирмы "АВТОМАТИКА Э"

Комплекс средств программируемой автоматики (система СПА-ПС) разработан, производится и распространяется в АО НПК "АВТОМАТИКА Э" (г. Омск). Эта фирма занимается разработкой и производством контроллеров и их сетевых комплексов для различных объектов тепловой и ядерной энергетики, нефтегазодобычи и других отраслей промышленности.

Контроллеры СПА-ПС фирма начала выпускать в 1991 году. Разрабатывались они для применения в ядерной энергетике (исполнение для АЭС), обеспечивают реализацию повышенных требований по надежности, быстродействию и живучести. Фирма - разработчик имеет опыт в создании систем автоматизации в энергетической и нефтегазовой промышленности, систем передачи данных, а также систем управления дорожным движением и городским пассажирским транспортом.

2. Общие сведения о комплексе

Комплекс СПА-ПС предназначен для применения в различных отраслях промышленности при построении сосредоточенных и распределенных АСУТП на уровне отдельных агрегатов, процессов, установок, цехов и небольших участков производства. Он может применяться для управления агрегатами, распределенными по протяженным трассам (с использованием радиоканалов). Возможные диапазоны мощности автоматизируемого производства до 3300 аналоговых и 12000 дискретных входов и до 300 каналов непрерывного регулирования и 1500 каналов дискретного управления.

Контроллеры системы построены по децентрализованному принципу: они не имеют центрального процессора, а реализуют принцип мультипроцессорной обработки данных в отдельных специализированных процессорах. Последние построены на зарубежной элементной базе, платах Евростандарта, на зарубежных панелях индикации и типовых сетевых средствах. В ПТК применена типовая сеть Ethernet для связи контроллеров и рабочих станций операторов и для связи рабочих станций оператора между собой и с информационной системой предприятия. Используются также стандартные протоколы (TCP/IP, HDLC, MIL 1553) и стандартные интерфейсы (RS232С, RS-485, ИРПС, токовая петля 20 ма), которые в принципе позволяют подключаться к контроллерам и аппаратуре других фирм, хотя специальных дополнительных драйверов в системе не предусмотрено.

При разработке АСУТП на базе СПА-ПС используется СУБД Informix, связей с другими распространенными СУБД и электронными таблицами нет.

На систему СПА-ПС имеется сертификат Госстандарта России как на средство измерения и сертификаты на безопасность и электромагнитную совместимость для объектов ядерной энергетики.

Примеры использования: Калининская АЭС, Новочеркасская ГРЭС, ЗападноТаркасалинское газоконденсатное месторождение Сургутгазпрома. Локальных систем на базе контроллеров СПА-ПС, включающих контроллерные шкафы и панели оператора, выпущено около сотни.

Основная сфера применения комплексов: объекты тепловой и атомной энергетики, добыча и транспортировка нефти и газа и некоторые другие применения, предъявляющие повышенные требования к системам управления по надежности,

76

живучести, быстродействию и защите от тяжелых условий окружающей среды - пыли, влаги, вибрации, а также работоспособности в широком диапазоне температур.

3. Сетевая структура.

Сетевая структура ПТК может изменяться в зависимости от предъявляемых требований, объема и сложности задачи управления конкретными объектами. В системе два уровня сети: - промышленная и информационная сети, при этом каждый уровень может состоять из нескольких сегментов.

Промышленная сеть - нижний подуровень - объединяет в группы контроллеры для комплексного управления отдельными технологическими агрегатами или группами взаимосвязанных агрегатов, образуя отдельные автоматизированные технологические блоки. При необходимости на эту сеть могут подключаться также и выносные рабочие станции операторов.

Промышленная шина - верхний подуровень - связывает группы контроллеров друг с другом и с рабочими станциями операторов.

Информационная шина в комплексе СПА-ПС служит для связи рабочих станций операторов между собой, и связи с другими специальными вычислительными средствами и системами (в том числе, с удаленными средствами по радиоканалу), включая выдачу информации на пейджеры операторов и в корпоративную сеть предприятия.

Ниже приведен на рисунке один из возможных вариантов подобной структуры. Для реализации различных вариантов структуры - радиальной, шинной, многосегментной комбинированной и для обеспечения требуемых скоростей обмена фирма предусматривает в каждом контроллере возможность включения разных

наборов типовых портов RS-232C, RS-485 и протоколов HDLC, Modbus, MIL 1553.. Сетевое программное обеспечение СПА-ПС позволяет создавать на базе

указанных интерфейсов и протоколов локальные сети требуемой архитектуры. Параметры сетей:

Промышленная сеть - нижний подуровень - имеет следующие характеристики: модуль РСП, радиальная структура, протокол SLIP, максимальное расстояние между узлами 20 км.; скорость передачи информации 19,2 Кбит/с; порт RS-232C, тип линии связи - витая пара.

77

Промышленная сеть (верхний подуровень) и информационная сеть имеют следующие характеристики: сеть Ethernet, расстояние между узлами сети до 5 км.; максимальное число узлов до 255; скорость передачи информации до 10 или 100 Мбит/с; метод доступа - случайный с обнаружением конфликтов; интерфейс физического уровня RS-485; тип линии связи - оптоволокно, коаксиальный кабель, витая пара.

4.Контроллеры

Всвязи с принятой архитектурой в СПА-ПС отсутствует понятие модификации контроллера в обычном понимании, поэтому дадим некоторые более подробные пояснения по составу и назначению основных модулей данного ПТК.

В составе СПА-ПС имеется широкая номенклатура модулей, осуществляющих многоканальный ввод информации от различных датчиков, многопроцессорную

обработку данных и разнообразный многоканальный вывол аналоговой и дискретной

информации на органы контроля, сигнализации и управления, а также в смежные

системы. Эти модули можно свободно компоновать в контроллеры в соответствии с

принятыми проектными решениями. Каждый из таких контроллеров представляет

78

совокупность микропроцессоров со своей архитектурой и внутренними ресурсами ОЗУ, ПЗУ ( различные объемы и типы и даже число разрядов на внутренней шине). Архитектура СПА-ПС позволяет суммировать их ресурсы, объединяя в один контроллер до 50 вышеперечисленных микропроцессоров с обменом информацией между ними по общему магистральному интерфейсу МИСПА (межмодульный интерфейс СПА-ПС).

Интерфейс МИСПА, используемый для обеспечения совместной работы модулей в СПА-ПС представляет собой параллельный интерфейс с 8-и разрядной шиной данных, радиальной выборкой модуля и 13-ти разрядной шиной адресов "почтовых ящиков" модулей (ПЯ). С помощью МИСПА осуществляется пересылка данных между каждым модулем через имеющиеся в них ПЯ, которые в большинстве модулей являются "переворачиваемыми" (двухпортовыми ОЗУ или наборами регистров), состоящих из 2-х одинаковых по объему частей, одна из которых доступна для чтения и записи со стороны МИСПА, другая - со стороны процессора модуля. Пока процессор работает с одной половиной ПЯ, другая половина обслуживается со стороны МИСПА. В зависимости от типа модуля объем ПЯ может быть от 2 байт до 8 Кбайт.

В контроллере СПА-ПС можно выделить модули обработки информации, коммуникационные модули и модули связи с объектом (модули ввода - вывода).

Модули обработки информации могут состоять из универсальных или специализированных процессоров. К ним относятся: - мастер магистрали (ММ), функциональный процессор (ФП), логический процессор (ЛП), арифметические процессор (АП), микропроцессорный локальный регулятор (МЛР) и выносной регулятор (ВР).

Управление МИСПА, его контроль и диагностика осуществляется одним контроллером интерфейса, которым может быть либо модуль ММ, либо модуль ФП.

Модуль ММ осуществляет пересылку информации между ПЯ модулей по интерфейсу МИСПА, контроль и диагностику интерфейса и модулей, подключенных к интерфейсу. Модуль ММ используется в сложных многопроцессорных контроллерах, где для обработки информации используются модули ФП и ЛП, а также модули расширения магистрали для увеличения числа подключаемых модулей.

Модуль ФП осуществляет реализацию алгоритмов управления, регулирования, а также управление и контроль обменами по МИСПА и диагностику работоспособности однопроцессорного контроллера.

Модуль ЛП предназначен для выполнения функций логической и арифметической обработки, программного управления, других функций, не требующих высокой производительности или больших объемов памяти.

Модуль АП предназначен для реализации законов регулирования, выполнения

Микропроцессорный локальный регулятор (МЛР) предназначен для управления в локальных контурах каскадного, многосвязного регулирования с целью стабилизации, слежения за технологическими параметрами или их программного регулирования.

Выносной регулятор (ВР) используется в качестве удаленного устройства для управления в схемах локального или каскадного многосвязного регулирования и представляет собой малогабаритное автономное устройство, которое может работать самостоятельно или под управлением от другого контроллера.

Все типы модулей коммуникации (сетевые процессоры) осуществляют преобразование стандартных внешних интерфейсов в интерфейс МИСПА. Всего к интерфейсу МИСПА может быть подключено до 56 различных модулей,

79

осуществляющих сбор, обработку, передачу информации и управление самим МИСПА. Конструктивно модули объединены в компоновочные блоки, устанавливаемые в компоновочные напольные (ШКП) или настенные шкафы (ШКС). В шкафе ШКП размещается до 3-х блоков контроллеров или максимальное число модулей вводавывода.

Реализуются модули на базе одного типа процессора.

Основные характеристики модулей обработки даны ниже в таблице. При этом максимальное число каналов, подключаемых к одному контроллеру (пп.8-11), указано для шкафа типа ШКП.

- полупостоянное ЗУ с ультрафиолетовым стиранием, хранится ПО (можно заменить на ОЗУ); -полупостоянное ЗУ с электрическим стиранием, хранятся характеристики объекта.

5. Блоки ввода/вывода

В ряде модулей ввода/вывода СПА-ПС, кроме стандартных функций приема, преобразования, первичной обработки входных и выдачи выходных сигналов, реализованы функции контроля исправности модулей, проверки состояния датчиков, линий связи с ними, автоматической калибровки каналов, а также контроля и сигнализации о перегрузке выходных цепей.

Для увеличения числа подключаемых каналов ввода-вывода применяются модули расширения. Все блоки имеют групповую гальваническую развязку, и часть блоков - индивидуальную по каналам.