magazine isup 1(49) 2014

Информатизация и системы управления в промышленности

1’2014 АСУ ТПКИПиА АСКУЭ РЗА MESSCADA ПТК

офисные здания гостиничные комплексы торговые центры банки аэропорты промышленные предприятия электростанции трубопроводы транспорт мосты и тоннели коттеджные поселки

Автоматизация инфраструктуры – наша главная компетенция

«Умные дома»Интеллектуальные здания

energouchet 2.indd 4 28.10.2013 15:30:24

Оборудование и решения для всех инженерных систем современного здания

Свободно программируемыеконтроллеры поддержка всех распространенных протоколов автоматизации

большое число специализированных библиотек

встроенный Web-сервер, FTP, SMNP поддержка мобильных устройств на базе Apple iOs и Android

жизненный цикл оборудования до 25 лет

Web-панели сенсорные текстовые

Интеллектуальные счетчики однофазные трехфазные

Модули ввода/вывода аналоговые цифровые специализированные

Системы и устройствауправления освещением внутренним и наружным приточно-вытяжными установками котельными и тепловыми пунктами водоснабжением и канализацией учет электроэнергии контроль климата в помещениях

SBC Rus (Сайа Бургесс Контролз Рус)Официальный дистрибьютор Saia Burgess Controls Ltd.

Тел.: +7(495) 744-0910www.saia-burgess.ru

мм

energouchet 2.indd 5 24.10.2013 10:17:12

16

35

11

19

25

29

41

Содержание журнала

Многофункциональный уровнемер производства НПП «СЕНСОР»

Научно-производственное пред приятие «СЕНСОР» бо-лее пяти лет выпускает магнитострикционные уров-немеры, которые широко при меняются на АЗС, АГЗС, ГНС, нефтебазах, в технологических про цессах нефте-перерабатывающих заводов, химических предприятий и на других объектах, где необхо димо измерять уро-вень, температуру и количество жидкости в резервуаре.

Многофункциональные многопараметрические вихревые расходомеры-корректоры Pro-V

Многопараметрические вихревые расходомеры Pro-V M22 и M23 являются инновационным разви-тием приборов, известных под торговыми марками Vorflo, V-Bar, PhD. Расходомеры оснащаются допол-нительными датчиками давления и температуры, а также встроенным интеллектуальным вычислите-лем, обеспечивающим измерение массовых расходов различных газов и жидкостей с изменяющейся плот-ностью без изменения заводской калибровки.

ALTOSONIC V12 – ультразвуковой расходомер для коммерческого учета газа

Двенадцатилучевой ультразвуковой расходомер ALTOSONIC V12 – это надежный прибор, обеспечи-вающий точный учет расхода газа. Его заявленные метрологические характеристики подтверждаются не только на испытательном стенде, но и в реальных условиях эксплуатации.

Темы номераТема № 1. Контрольно-измерительное оборудование промышленного назначения

Тема № 2. АСУ для объектов энергетики

7

51

56

61

Гусиноозерская ГРЭС – автоматизация от «Ракурса»

На Гусиноозерской ГРЭС в Республике Бурятия был модернизирован пылеугольный энергоблок № 4. Внедрение системы автоматизации на данном объ-екте осуществила компания «Ракурс». В статье под-робно описана схема ПТК АСУ ТП, верхний и нижний уровни системы, оборудование, на базе которого система построена, и др. Управление производствен-ными процессами предприятия, их постоянный мо-ниторинг проводятся эффективнее с использовани-ем современных решений автоматизации.

Штучная работа. Решение ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР» по поставке комплексов автоматического химического контроля параметров водно-химического режима

Устройство подготовки пробы играет важную роль в работе энергостанций: благодаря ему осу-ществляется контроль водно-химических режимов на энергоблоке. Для подготовки пробы компании разрабатывают разные решения, одному из них по-священа данная статья.

46

Тема № 3. Встраиваемые компьютерные системы в промышленности

Цифровая ячейкаРассматриваются вопросы реализации совместного проекта ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара» и ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис» по созданию цифровых ячеек на базе КРУ СЭЩ-70.

Российский «Адвантек». Продукты и решения для автоматизации в энергетике

Компания «АДВАНТЕК ИНЖИНИРИНГ», официаль-ный дистрибьютор программно-технических средств GE Intelligent Platforms (ранее известной как GE Fanuc) и системный интегратор с 20-летним опытом работы в промышленной автоматизации, предлагает для ши-рокого применения продукты и отработанные решения для автоматизации в энергетике.

Внедрение АСУ как способ повыше-ния экономической эффективности предприятий теплоэнергетики

В статье рассказано об одном из интересных проек-тов, реализованных компанией «ОБИС ЭНЕРГОМОН-ТАЖ» в Московской области, г. Балашихе: в кварталь-ной котельной мощностью 210 МВт была проведена автоматизация котлов ПТВМ-30, вспомогательного оборудования котельной и РТХ, а также внедрена си-стема диспетчеризации. В результате удалось достичь убедительного экономического эффекта по энерго-сбережению. В статье подробно описаны технические особенности внедренной системы.

Резервирование PAC-контроллеровДля приложений, требующих высокой отказоустойчи-вости, эффективной обработки данных и превосходных коммуникационных возможностей, идеально подходят системы резервирования на базе РАС-контроллеров.

Новое поколение промышленных компьютеров от компании ESA elettronica

Промышленные компьютеры и мониторы серии ESAWARE являются устройствами нового поколения. Они обладают высокой производительностью, бла-годаря чему способны отражать рабочий процесс в виде трехмерной графики, обрабатывать очень боль-шой объем данных, передавать на экран изображе-ние, снятое видеокамерами, установленными в цехе, и выполнять другие функции.

Средства Pro-face для построения систем промышленной автоматизации «верхнего уровня»

Рассматриваются разработанные компанией Pro-face универсальные средства передачи данных как между устройствами автоматизации нижнего уровня, так и между нижним и верхним уровнем. Эти средства органично дополняют решения для построения си-стем нижнего уровня того же производителя и при-дают им как своей основе новые черты: расширяются функциональные возможности, за счет комплексного использования различных средств становится воз-можным решение новых задач.

Процессорные модули RadiSys как основа для спецтехники

Процессорные модули производства компании RadiSys – COM EXPRESS, CEQM77, CEQM77E, CEQM77HDE – позволяют создать спецтехнику, совмещающую в себе защищенность вычислительных систем специально-го назначения с современными технологиями и про-изводительностью новейших процессоров Intel.

Средства автоматизации

Автоматизация на практике

91

87

96

100

109

103

73

79

84

66 1_(49)/2014

Автоматизация зданий. Почему именно Saia-Burgess?

Устройства автоматизации Saia® PCD позволяют соз-давать SCADA-системы нового поколения: гибкие, легко масштабируемые как на малых, так и на круп-ных, территориально распределенных объектах. С этим решением можно реализовать любое поже-лание заказчика.

М2М-устройства Robustel: определяя стандарт надежности

Ранее в журнале «ИСУП» уже рассказывалось о GSM/3G-модемах M1000 Pro и M1000 от Robustel Technologies. Компания Robustel постоянно рас-ширяет и совершенствует продуктовую линейку и выводит на рынок новые устройства. Вот и сегодня в статье будут представлены инновационные на-дежные роутеры и модемы: R3000, M1000 XP и М2М-платформа управления RobustLink.

Отечественные УЗИП для применения во взрывоопасных зонах

Устройства защиты систем автоматизации от им-пульсных перенапряжений производства компа-нии «Хакель Рос» предназначены для применения на предприятиях нефтегазового комплекса, хи-мической и горнодобывающей промышленности, а также на других объектах, где существует потен-циальная опасность воспламенения и взрыва.

Зона защиты УЗИПДля обеспечения защиты оборудования от им-пульсных перенапряжений требуется правильно определить зону, в которой УЗИП будет оказывать свое защитное действие. В статье рассматриваются обстоятельства, ограничивающие радиус защитно-го действия УЗИП.

Программирование систем автоматизации завтрашнего дня

В области программирования систем автомати-зации на производстве сегодня наблюдаются две тенденции: во-первых, в этой сфере применяются компьютерные информационные технологии (ИТ), во-вторых, при написании прикладных программ с успехом используется модульный принцип. Программа Application Composer, разработанная компанией 3S-Smart Software Solutions, позволяет пользователям идти в ногу со временем и соответ-ствовать обеим тенденциям.

Программный комплекс «Сириус-СППР» – система моделирования процессов транспортировки нефти

В статье описывается программный комплекс «Сириус-СППР», позволяющий проводить подроб-ный и всесторонний мониторинг работы нефте-провода, и его модульная структура.

Доверенная программно-аппаратная платформа «Эльбрус». Отечественное решение для АСУ ТП КВО

В настоящее время особую актуальность приобре-тает обеспечение информационной безопасности автоматических систем управления производствен-ными и технологическими процессами (АСУ ТП). Это особенно важно в отношении критически важных объектов (КВО), прежде всего, в таких отраслях, как атомная и тепловая энергетика, железнодорожный и воздушный транспорт, химические производства, где удачно проведенная кибератака может иметь самые тяжкие последствия. Ключом к решению про-блемы является применение отечественных изделий электроники и сертифицированных программных платформ, специально созданных для ответственных применений.

Новые компактные компьютеры компании Axiomtek серий rBOX и IPC – сбалансированное решение для систем промышленной автоматизации

Компания Axiomtek вывела на рынок средств автома-тизации новые компактные компьютеры для приме-нения на промышленных объектах. Их технические особенности подробно рассмотрены на примере трех компьютеров: rBOX310–4COM, Axiomtek rBOX-610 и IPC122–833FL. Эти инновационные устройства отвечают всем требованиям, предъявляемым к обо-рудованию для технических объектов: защищены от пыли и влаги, работают в широком температурном диапазоне и пр.

Будущее промышленной автоматизации в эпоху коммуникаций

Мир промышленной автоматизации все чаще смотрит в сторону Интернета и веб-технологий, уже не зада-ваясь вопросом, применимы ли они для промышлен-ных предприятий или нет. Опыт компании «ТЕХНО-ЛИНК», официального дистрибьютора GE Intelligent Platforms на территории России и стран СНГ, пока-зывает, что будущее промышленной автоматизации связано с совместным выполнением решаемых задач и участием в интерактивных сообществах, без ко-торых уже невозможно представить нашу обычную жизнь. Именно в облачной среде проверенные ком-муникационные протоколы и совместные вычисле-ния становятся инструментом достижения конку-рентных преимуществ предприятий.

Оператор коммерческого учета как ин-струмент контроля эффективности политики энергосбережения в РФ

Реализация требований Федерального закона № 261 «Об энергосбережении…» привела к непростой си-туации на рынке потребления энергоресурсов, когда, с одной стороны, субъекты рынка обязаны производить расчеты за поставляемые ресурсы по фактическим по-казаниям приборов учета, а с другой – не имеют воз-можности осуществлять оперативный сбор данных и их комплексную обработку. В принятых в ноябре 2013 года Правилах коммерческого учета тепловой энергии и те-плоносителя в части проектирования и монтажа узлов учета (УУТЭ) требования к их обязательной комплекта-ции устройствами автоматизированной связи с диспет-черскими системами отсутствуют.

Главный редакторЗам. главного редактора

Старший редакторИнтернет-проект

КорректорАдминистратор

Редакционная коллегия

Телефон:Факс:

Почтовый адрес:

WEB-сайт:E-mail:

С.В. Бодрышев А.И. ЗинченкоМ.И. Клим А.В. БодрышевА.М. ГлицкинаН.М. ЯковлеваВ.А. ВеревкинФ.Н. КостомаровС.П. ФельдманА.С. Соколов В.В. КулешовС.В. ГореевС.А. Дмитриев

(495) 542-03-68(499) 191-68-07

115432, Москва, Лобанова ул. 2/[email protected]

Подписано в печать 20.02.14. Формат 60 х 88 1/8.

Бумага кн.-журн.Печать офсетная.Заказ № 9171/12

Отпечатано в типографии ИД «Мысль»

Материалы, опубликованные в настоящем журнале, не могут быть полностью

или частично воспроизведены без письменного разрешения редакции. Мнение редакции не всегда совпадает

с мнением авторов материалов.За достоверность сведений, представленных

в журнале, ответственность несут авторы статей и рекламодатели.

Все упомянутые в публикациях журнала наименования продукции и товарные знаки

являются собственностью соответствующих владельцев.

Издательский дом «Мысль»

Журнал зарегистрирован в Министерстве РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций.

Свидетельство о регистрации ПИ № 77-17690

Оригинал-макет подготовлен в ООО «Издательский дом «Мысль».

Журнал выходит шесть раз в год.

© ИД «Мысль», 2014

7

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014

Тема № 1. Контрольно-измерительное оборудование промышленного назначения

Уровнемер, о котором пойдет речь в статье, является, по сути, измерительным комплексом для определения и контроля парамет‑ров жидкостей, в том числе взры‑воопасных. Основным элементом комплекса является преобразо‑ватель магнитный поплавковый ПМП‑201 (рис. 1).

Магнитострикционный метод измерения уровня, используемый в преобразователе, обладает рядом достоинств. Одно из основных – это высокая точность определения положения магнитного поплавка уровня – до 0,3 мм. Другое нема‑ловажное достоинство – способ‑ность магнитострикционного дат‑чика одновременно определять положение до пяти поплавков, расположенных на направляющей датчика. Благодаря этому преоб‑разователь позволяет измерять ряд дополнительных параметров: плотность жидкости и уровни раз‑дела «многослойных» жидких сред. Помимо уровней и плотности пре‑образователь измеряет температу‑ру жидкости в различных ее сло‑ях. В направляющей может быть установлено до восьми датчиков температуры, показания которых

используются в расчетах других параметров среды.

Метрологические характери‑стики преобразователя:

`` диапазон измерения уровня от 500 до 5500 мм с абсолютной по‑грешностью не более +1 мм;

`` диапазон измерения темпера‑туры от –50 до +60 °С. Абсолютная погрешность при измерении тем‑пературы +0,5 °С;

`` диапазон измерения плотности от 500 до 1500 кг/м3. При измере‑нии плотности бензина, керосина, дизельного топлива погрешность составляет не более +1 кг/м3, при измерении плотности сжиженных углеводородных газов (далее по тек‑сту СУГ) – не более +2,5 кг/м3;

`` интервал между поверками со‑ставляет 2 года.

Использование микропроцес‑сора в составе преобразователя поз‑воляет вычислять следующие пара‑метры:

`` плотность жидкости, соответ‑ствующую измеренной температу‑ре, по заданным исходным данным плотности, температуры и по коэф‑фициенту объемного расширения жидкости (без использования по‑плавка плотности);

`` плотность сжиженных углево‑дородных газов, соответствующую

Многофункциональный уровнемер производства НПП «СЕНСОР»

Научно-производственное пред приятие «СЕНСОР» более пяти лет выпу-скает магнитострикционные уровнемеры, которые широко при меняются на АЗС, АГЗС, ГНС, нефтебазах, в технологических про цессах нефтепере-рабатывающих заводов, химических предприятий и на других объектах, где необхо димо измерять уровень, температуру и количество жидкости в резервуаре.

ООО НПП «СЕНСОР», г. Заречный Пензенской области

Рис. 1. Преобразователь магнитный поплавковый ПМП-201

8

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


измеренной температуре, по задан‑ному компонентному составу (без использования поплавка плотности);

`` объем жидкости по предва‑рительно введенной в память пре‑образователя градуировочной таб‑лице резервуара;

`` объем жидкости для резервуа‑ров с простыми геометрическими формами;

`` относительное заполнение ре‑зервуара;

`` массу жидкости;`` массу жидкой и газовой фазы

СУГ по заданному компонентному составу (без использования поплав‑ка плотности).

Наличие аттестованных методик измерения массы светлых нефте‑продуктов и СУГ, удовлетворяю‑щих требованиям ГОСТ 8.563‑2009 и ГОСТ Р 8.595‑2004, делает уров‑немер эффективным инструментом коммерческого учета и инвентари‑зации топлива на объектах. При из‑мерении массы светлых нефтепро‑дуктов и СУГ обеспечивается отно‑сительная погрешность +0,50 %.

В минимальный набор комплек‑са для измерения жидкостей входит сам преобразователь ПМП‑201, блок питания и устройство индикации и сигнализации – многоканальный сигнализатор серии МС‑К‑500 про‑изводства НПП «СЕНСОР». Все со‑ставляющие комплекса соединяют‑ся через интерфейс «Линия СЕНС», который представляет собой трех‑проводную линию питания/связи с протоколом обмена «СЕНС». По‑

этому чаще всего уровнемер приме‑няется как элемент измерительной системы «СЕНС», поддерживаю‑щей данный протокол. Но благо‑даря низкому энергопотреблению (всего 200 мВт) вариант исполне‑ния ПМП с индикатором и внут‑ренним батарейным питанием может использоваться автономно. Срок его работы без замены бата‑реи достигает трех лет.

При необходимости данные из интерфейса «Линия СЕНС» можно конвертировать в интерфей‑сы, ставшие фактически стандарт‑ными для автоматизации техноло‑гических процессов. Применение соответствующих адаптеров про‑изводства НПП «СЕНСОР» позво‑ляет включать уровнемер в состав систем, использующих для пере‑дачи измеренных величин токо‑вую петлю с диапазоном токового сигнала 4–20 мА или интерфейс RS‑485 с протоколом Modbus RTU.

Кроме определения парамет‑ров жидкости, о которых говори‑лось выше, ПМП контролирует измеряемые и вычисляемые пара‑метры, что позволяет использовать его в составе системы контроля безопасности объекта. Совместно с другими устройствами производ‑ства НПП «СЕНСОР» ПМП обес‑печивает управление исполнитель‑ными устройствами, а также сиг‑нализацию аварийных ситуаций. Это достигается путем установки (программирования) до восьми пороговых значений измеряемых

и вычисляемых параметров. При достижении какого‑либо установ‑ленного порогового значения ПМП передает в «Линию СЕНС» сигнал, принимаемый блоками коммута‑ции, световыми и звуковыми сиг‑нализаторами, которые в соответ‑ствии с собственными настройками осуществляют коммутацию цепей исполнительных устройств, вклю‑чение или выключение световой и/или звуковой сигнализации.

Использование ПМП для конт‑роля безопасности объекта рассмо‑трим на примере. Согласно требо‑ваниям НПБ 111‑98 «Автозаправоч‑ные станции. Требования пожарной безопасности», резервуары для хра‑нения топлива должны быть обору‑дованы системами предотвращения их переполнения, обеспечивающи‑ми при достижении установленного предельного заполнения резервуа‑ра (95 % для бензина и дизельно‑го топлива, 85 % для сжиженных углеводородных газов) автомати‑ческое прекращение его наполне‑ния. Эти требования выполняются при использовании на АЗС (АГЗС) измерительной системы «СЕНС» (рис. 2), в состав которой входит ПМП‑201. Перед эксплуатацией в преобразователе устанавливаются два контрольных уровня: 90 (80) % и 95 (85) % от объемного заполнения резервуара. Когда резервуар запол‑няется до первого установленного уровня, ПМП передает по «Линии СЕНС» сообщение, которое обра‑батывает светозвуковой сигнализа‑

Рис. 2. Система предотвращения переполнения резервуаров

9

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ООО НПП «СЕНСОР», г. Заречный Пензенской области,

тел.: (8412) 65-2121,e-mail: [email protected],

www.nppsensor.ru

тор ВС‑5 (из состава СИ «СЕНС») и выдает звуковой и/или световой сигнал. При заполнении резервуара до второго установленного уровня ПМП передает сообщение, кото‑рое обрабатывает блок коммутации БК‑2Р (из состава СИ «СЕНС») и размыкает цепь управления пу‑скателем насоса налива резервуара. Наполнение прекращается. Подоб‑ным же образом предотвращается сухой ход насоса слива при установ‑ке нижнего предела заполнения ре‑зервуара на уровне 5 % от объема.

Конструкция преобразователя обеспечивает взрывозащиту типа «взрывонепроницаемая оболочка». Каждый выпущенный из произ‑водства преобразователь проходит проверку на соответствие требуе‑мому уровню защиты.

При использовании уровнеме‑ра для измерения уровня агрессив‑ных жидкостей части конструкции преобразователя, контактирующие с агрессивной средой, заключаются во фторопластовую оболочку. По‑плавки уровня в этом случае изго‑тавливаются также из фторопласта. Преобразователи ПМП успешно функционировали в соляной, сер‑ной, азотной, плавиковой кислотах и в других агрессивных средах.

Надежность конструкции пре‑образователя позволяет применять его в условиях транспортной тря‑ски. ПМП‑201 используется в си‑стемах контроля уровня топлива тепловозов, а также на автоцистер‑нах в составе систем контроля пе‑ревозки этилового спирта и спир‑тосодержащей продукции. Необ‑

ходимо добавить, что ПМП‑201 имеет сертификаты, подтвержда‑ющие возможность его использо‑вания на объектах, поднадзорных Российскому морскому регистру судоходства и Российскому Речно‑му Регистру.

Многолетний опыт эксплуата‑ции, а также многочисленные по‑ложительные отзывы заказчиков с мест эксплуатации позволяют ут‑верждать, что уровнемеры произ‑водства НПП «СЕНСОР» отвечают предъявляемым к ним требованиям и с успехом решают возложенные на них задачи. Технический потен‑циал, заложенный разработчиками при создании конструкции ПМП, позволяет каждый год открывать новые сферы применения уровне‑меров.

11

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Рис. 1. Полнопроходной расходомер серии М22 Рис. 2. Погружной расходомер серии М23

Немного историиОдной из первых областей, где

были удачно применены вихревые расходомеры, стало измерение рас-ходов пара. Зависимость амплитуды сигнала от энергии в вихре, то есть от произведения ρV2, где плотность

пара – еще не плотность газа, а ско-рости уже много выше скоростей жидкости, отсутствие импульсных линий, вращающихся частей и свя-занных с ними проблем – все фак-торы вместе и определили привле-кательность и востребованность данного типа средств измерения.

Зависимость частоты образова-ния вихрей F от скорости потока V и геометрического характеристиче-ского параметра возбудителя вихрей (тела обтекания) d пропорциональ-но постоянному значению коэф-фициента Струхаля St (Re) = const в некоторой области чисел Рей-нольдса Re: F = St * [V/d].

Это позволило признать воз-можной для некоторых моделей вихревых расходомеров беспролив-ную поверку (то есть имитацион-ную, не требующую остановки обо-рудования), что повысило привле-кательность данного продукта.

Вихревые расходомеры Pro-V М22 (полнопроходная конструк-ция на рис. 1) и М23 (погружная конструкция на рис. 2) являются следующим поколением вихревых расходомеров, известных в России под торговыми марками VORFLO V-Bar (погружная конструкция)

и PhD (полнопроходная конструк-ция) уже почти 20 лет. Их патенто-обладатель – Jim Storer (Longmont, Colorado, USA).

Многофункциональные многопараметрические вихревые расходомеры-корректоры Pro-V

Многопараметрические вихревые расходомеры Pro-V M22 и M23 являются инновационным развитием приборов, известных под торговыми марками Vorflo, V-Bar, PhD. Расходомеры оснащаются дополнительными датчика-ми давления и температуры, а также встроенным интеллектуальным вы-числителем, обеспечивающим измерение массовых расходов различных газов и жидкостей с изменяющейся плотностью без изменения заводской калибровки.

ООО «АППЭК», г. Санкт-Петербург

12

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


В новом поколении расходо-меров Pro-V реализован ряд запа-тентованных инноваций. Так, вме-сто струнного датчика пульcаций давления (датчика вихрей) приме-няются сдвоенные пьезодатчики. Это позволило у всех модификаций прибора:

1) расширить температурный диапазон применения. Теперь он составляет от –200 до + 450 °C;

2) существенно снизить зави-симость измерений от внешних вибраций. Как известно, вихри, ге-нерируемые возбудителем потока, срываются попеременно с двух сто-рон возбудителя. Каждая полувол-на снимается одним из пьезодат-чиков. В то же время внешние ви-брации трубопровода воздействуют на датчики синхронно, и сигналы пьзодатчиков под данным воздей-ствием находятся в противофазе, так что их результирующая равна нулю. Вибрация, вызываемая неод-нородным газовым потоком, гене-рирует амплитуду сигнала пропор-ционально ρV2. Этот тип вибрации проявляется при низких скоростях потока и с ростом скорости быстро подавляется полезным сигналом.

Кроме того, запатентован но-вый профиль возбудителя потока, обеспечивающий устойчивый срыв вихрей при более низких числах Re.

Наибольшей модернизации под-вергся электронный блок расходоме-ра. По сравнению с известными мо-делями вихревых расходомеров с до-полнительно встроенным датчиком температуры и коррекцией массового расхода только насыщенного пара (Prowirl 73, Digital YEWFLO и пр.) расходомеры Pro-V со встроенным микропроцессорным вычислителем можно назвать многофункциональ-ными и интеллектуальными элек-тронными приборами.

Интеллектуальные средства измерения расходов

Сегодня выпускается много ин-теллектуальных приборов. Интел-лектуальная составляющая, отлича-ющая расходомеры Pro-V, связана прежде всего с вычислением в элек-тронном блоке в реальном времени значений числа Re, плотности и вязкости достаточно большого числа различных сред при измене-нии скорости, давления и темпе-

ратуры потока. При этом перекон-фигурирование на другую среду измерения производится по месту эксплуатации расходомера.

Другой составляющей является база знаний прибора. Хранение и ис-пользование алгоритмов коррекции плотности газообразных и жидких сред позволяет расходомеру:

`` корректировать значения рас-ходов сжимаемых газов, в том чи-сле природного газа, в соответствии с уравнением состояния AGA8-92DC;

`` измерять массовый расход сжи-маемых жидкостей с учетом коррек-ции их плотности и вязкости при из-менении температуры;

`` автоматически распознавать состояние пара и непрерывно вы-полнять измерение его массово-го расхода в области насыщения и в перегретом состоянии.

Хранение зависимости коэффи-циента Струхаля от значения чис-ла Re позволяет измерять расходы жидкости в области низких скоро-стей потока, вплоть до Re = 5000.

Также приборы компенсируют температурное расширение материа-лов, исключая его влияние на расхо-домерные характеристики прибора.

Имея встроенный микропроцес-сор, многопараметрические расходо-меры Pro-V обладают определенной гибкостью в выборе выходных ана-логовых и аварийных сигналов.

Пользователь может выбрать са-мостоятельно по месту использова-ния прибора три конфигурируемых аналоговых выхода 4–20 мА, с ко-торых можно снять значения трех из пяти измеряемых и/или вычисля-емых физических величин (объем-ный расход при рабочих условиях, массовый (приведенный) расход, температура, давление, плотность).

Аналогично настраиваются по мес-ту эксплуатации три аварийных сиг-нала по трем любым параметрам из пяти, описанным выше.

По умолчанию числоимпульс-ный выход позволяет измерять на-копленный расход нарастающим итогом.

Дополнительный нормализован-ный аналоговый вход расходомеров Pro-V для подключения внешнего преобразователя температуры, дав-ления или плотности в сочетании с возможностями программируемого встроенного вычислителя расширя-

ет область применения расходомера от тепловычислителя закрытых си-стем теплоснабжения до вычисли-теля-корректора массовых расходов сжимаемых сред по сигналу поточ-ного плотномера.

Помимо аналоговых выходов, вся измеряемая и вычисляемая информа-ция доступна по интерфейсу RS-485 в протоколе Modbus или по цепям 4–20 мА в протоколе HART (для всех модификаций).

Настройка (конфигурирование) прибора на конкретные условия измерения может быть выполнена по месту эксплуатации. Переконфи-гурирование производится непосред-ственно на самом электронном блоке расходомера с помощью клавиатуры, магнитного ключа и ЖК-индикато-ра или с удаленного рабочего места с помощью HART-коммуникатора или HART-модема с применением специализированного ПО.

Пользователь имеет возможность назначить физические величины вы-ходных сигналов, изменить их шка-лу, настроить релейные выходы, вы-брать среду измерения, установить внутренний диаметр трубопровода (только для погружных расходоме-ров Pro-V M23), настроить отсечки минимального расхода и адаптив-ного фильтра.

Иначе говоря, пользователь всегда может перенастроить Pro-V на другие рабочие условия, вклю-чая среду, диапазон расходов, а для погружных приборов – и диаметр трубопровода, что недоступно дру-гим типам и моделям приборов. А в процессе эксплуатации прибор как измерит скорость, давление и температуру потока в одной точ-ке присоединения к трубопроводу, так и вычислит массовые характе-ристики (массовый расход, плот-ность, вязкость), изменяющиеся при перемене физических условий истечения среды.

Фактически погружные при-боры (от Ду80 до Ду1800) являют-ся универсальными – не зависят от среды измерения и диаметра тру-бопровода. Это также делает их эф-фективным инструментом диагно-стики состояния компрессорных, насосных и систем парораспреде-ления, учитывая возможность мон-тажа/демонтажа расходомеров под давлением.

13

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Рис. 3. Поверка погружного расходомера серии М23

Рис. 4. Единый измерительный комплекс в узле учета и АСУ ТП

В расходомер Pro-V встроены режимы диагностики работы вы-числителя (корректора) и провер-ки выходных аналоговых сигналов путем имитации работы сенсоров (скорости, давления и температу-ры). Это позволяет сравнить те-кущие показания с проектными показаниями прибора и проверить на месте работу встроенного вычис-лителя расходов.

Калибровка и поверкаПервоначальная калибровка рас-

ходомеров Pro-V производится на за-воде-изготовителе, в процессе кали-бровки у расходомера определяется собственный уникальный коэффи-циент преобразования скорости потока в частоту образования вих-рей, который остается неизменным в процессе всей жизни расходоме-ра. Существует определенное отли-чие в калибровке и соответственно поверке полнопроходных и погруж-ных расходомеров.

Поверка полнопроходных рас-ходомеров серии М22 производит-ся на проливных установках на воде или по воздуху на соответствующем поверяемому расходомеру диаметре установки (Ду15… Ду300). В прин-ципе для полнопроходных вихревых расходомеров справедливо приме-нение беспроливной поверки путем контроля геометрических парамет-ров тела обтекания при Re > 10 000. В этом случае К-фактор для вих-ревых расходомеров можно счи-тать постоянным, и он не зависит от вида среды, то есть от того, газ это или жидкость.

Погружные расходомеры се-рии М23 могут поверяться на воде или по воздуху на любом диаме-тре стенда поверочной установки от Ду = 80 мм и выше (рис. 3). При проведении поверки достаточно в электронном блоке перенастро-ить расходомер на условия пове-рочного стенда. Универсальность погружного расходомера сущест-венно упрощает организацию его поверки, которая доступна в любом метрологическом центре, вне зави-симости от рабочих условий экс-плуатации прибора.

Вместе с тем следует учитывать, что беспроливная методика по-верки к погружным расходомерам неприменима.

Погружной расходомер является зондовым устройством, измеряющим скорость потока в определенной точ-ке. В зависимости от значения числа Re эпюра скоростей изменяется. При калибровке расходомер в зависимо-сти от вычисленного значения Re выбирает соответствующий диаметру трубопровода профиль скоростей, хранящийся в памяти вычислителя, и определяет скорость в точке погру-жения прибора, а затем вычисляет среднюю скорость в данном сечении по известному профилю скоростей. Среднестатистическая калибровоч-

ная кривая коэффициентов преобра-зования датчика скорости записыва-ется в памяти прибора и использует-ся при рабочих измерениях.

Интеграция узлов учета и АСУ ТП с применением расходомеров Pro-V

Вихревые расходомеры Pro-V М22 (полнопроходная конструкция) и Pro-V М23 (погружная конструк-ция) благодаря встроенным датчи-кам скорости, температуры, давления и встроенному вычислителю-коррек-тору обеспечивают измерение пара-метров теплоносителя (воды, пара) или газа в одной точке, что сущест-венно снижает затраты на создание измерительного комплекса, упро-щает монтажные работы, снижает риск утечек и погрешность измере-ния расхода.

Расходомеры Pro-V формируют на выходе:

`` три назначаемых аналоговых выходных сигнала 4–20 мА;

`` три назначаемых аварийных сигнала;

`` числоимпульсный выходной сигнал накопленного расхода.

Эти выходы могут быть под-ключены к тепловычислителю или к узлу учета расхода газа, где дан-ные будут обрабатываться и хра-ниться в соответствии с принятыми правилами учета.

Одновременно измеренные и вы-численные значения могут переда-

Текущие значения: объемный расход, давление, температура, расход,

приведенный к стандартным условиям, плотность, скорость потока, вязкость

Текущее значение Q, P, T

4–20 мА

~220 В

АПС43

GSM АПС79

СПТ961~220 В

~220 В

аварийная сигнализация

RS-485 (протокол Modbus)

14

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ваться на удаленный диспетчерский центр АСУ ТП по витой паре в про-токоле Modbus.

Конфигурация применения од-ного измерительного комплекса с расходомером Pro-V в узле учета и в АСУ ТП представлена на рис. 4.

Таким образом, в комплекте с вычислителями СПТ961.2 или УВП-280 расходомеры Pro-V фор-мируют по аналоговым выходным каналам узлы коммерческого учета, а по цифровому интерфейсу RS-485 вся измеренная и вычисленная ин-формация (средняя скорость потока, объемный расход при рабочих и стан-дартных условиях, массовый расход, накопленный расход, температура, давление, плотность, вязкость, число Рейнольдса) передается на удаленное рабочее место оператора АСУ ТП.

Дополнительный аналоговый вход Pro-V имеет ряд применений.

Подключение преобразовате-ля температуры, установленного в обратном трубопроводе системы отопления, дает возможность ис-пользовать расходомер для измере-ния тепловой энергии и расходов теплоносителя в закрытых системах теплоснабжения.

Дополнительный аналоговый вход расходомеров Pro-V позволяет повысить эффективность расхо-домерных узлов природного газа и технических газов с изменяющейся базовой плотностью. Выходной ана-логовый сигнал поточного плотноме-

ра (хроматографа), поданный на вход расходомера, позволяет вычислителю Pro-V выполнять прямую коррек-цию массового расхода газа в зави-симости от изменения его базовой плотности (рис. 5).

Один измерительный узел может использоваться для решения двух за-дач в двух различных системах. Это снижает затраты на оборудование, на монтаж измерительных узлов при автоматизации учета и управления, а также на их эксплуатацию.

Диагностика компрессорных, насосных и паровых систем

Энергоаудит является важным инструментом повышения энергети-ческой эффективности любого пред-приятия. Он позволяет проанализи-ровать использование энергетических и других (например, воды, воздуха, пара) ресурсов предприятия, их по-требительскую стоимость, выявить места утечек и нерационального ис-пользования ресурсов, разработать обоснованную программу энергосбе-регающих мероприятий и проектов.

Погружные вихревые многопа-раметрические расходомеры Pro-V являются универсальными сред-ствами измерений. Их калибровка в определенной степени не зависит от среды, диаметра трубопровода и диапазонов измерения.

Конструкция приборов с саль-никовой камерой обеспечивает мон-таж/демонтаж расходомеров под дав-

лением. Нет необходимости сливать воду или еще более дорогую жидкость перед первичной врезкой в трубопро-вод, а после установки полнопроход-ного отсечного крана, через который зонд расходомера опускается в тру-бопровод, появляется возможность использовать прибор многократно в различных точках распредели-тельной трубопроводной сети.

Непрерывный инструменталь-ный контроль с передачей по Интер-нету таких показателей, как расход, давление, температура, позволяют оценивать состояние оборудования в терминах текущего КПД, собирать данные для формирования и оценки трендов, на основе анализа которых возможно прогнозировать изменение ключевых параметров оборудования и планировать проведение ремонт-ных работ, модернизации или заме-ны оборудования, а также оценивать балансы трубопроводных транспорт-ных систем, обнаруживать утечки, контролировать потери и регулиро-вать потоки.

Для проведения энергоаудита ООО «АППЭК-Сервис» выпускает программно-технический комплекс ДИАКОМ (рис. 6), включающий:

`` многопараметрический расхо-домер Pro-V;

`` блок сбора и передачи дан-ных (автономный регистратор VL или устройство сбора, хранения и передачи данных по Интернету dataTaker);

Рис. 5. Узел для измерения расходов газов, в том числе с изменяющимся составом (изменяющейся базовой плотностью)

RS-485 (протокол Modbus)Вихревой расходомер

PRO-V М23 Поточный хроматограф

4–20 мА значениебазовой плотности

Текущие значения:Q, С м3/ч; м3/ч;

P, бар; Т, °С; V, м/с;ρ, кг/м3 – текущая;

аварийная сигнализация

Сеть GSM

GSM-модем

15

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


`` программное обеспечение обра-ботки данных на удаленном компью-тере.

ДИАКОМ имеет память от 10 млн записей и выше, что обес-печивает автономную регистрацию и хранение измеряемых параметров.

С регистратора VL данные счи-тываются на подключаемый по USB-кабелю компьютер, а устройство dataTaker предлагает развитый на-бор функций ДИАКОМ по предва-рительной обработке данных, сиг-нализации и передаче информации по любым каналам связи по вызову пользователя.

Программное обеспечение ДИА-КОМ обеспечивает визуализацию данных, построение графиков и трен-дов.

Применение погружного расхо-домера Pro-V M23 в составе ДИА-КОМ отвечает требованиям мобиль-ности измерительного комплекса, применяемого для трубопроводов ди-аметром от Ду80 до Ду1800 при давле-ниях среды до 64 бар и температурах от –200 до +400 °C соответственно.Рис. 6. ПТК ДИАКОМ-V

ООО «АППЭК», г. Санкт-Петербург,тел.: (812) 640-4322,

e-mail: [email protected],www.energycontrol.spb.ru

16

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Рис. 1. Ультразвуковой расходомер ALTOSONIC V12

Грамотная калибровка – это только верхушка айсберга. В про‑цессе калибровки под высоким дав‑лением ультразвуковой расходомер для измерения расхода газа обычно достигает погрешности ±0,2 % или даже ±0,1 % после линеаризации

результатов измерений. Но данный факт не означает, что его метроло‑гические характеристики в условиях эксплуатации останутся прежними.

С запуском нового 12‑луче‑вого ультразвукового расходоме‑ра ALTOSONIC V12 (рис. 1) для

коммерческого учета газа точность и надежность измерений подня‑лись на новый уровень. Прибор подтверждает заявленные метроло‑гические характеристики не только на испытательном стенде в иде‑альных условиях, но и в реальных условиях эксплуатации.

Компания KROHNE впервые представляет на российском рынке автоматизации разработку подразде‑ления KROHNE Oil and Gas – при‑боры для коммерческого учета газа.

Сегодня поведение расходоме‑ра на конкретных эксплуатируемых объектах – станциях измерения, в области разведки, добычи и тран‑спортировки газа – становится основополагающим фактором. Ос‑новной сложностью при примене‑нии ультразвуковых расходомеров на «грязных» продуктах может стать дополнительная погрешность. Кро‑ме того, скопившиеся на приборе со временем отложения продукта могут оказать отрицательное влия‑ние на метрологические характери‑стики расходомера.

Специальная разработка под‑разделения компании KROHNE Oil and Gas – 12‑лучевой ультразвуко‑вой расходомер для коммерческого учета газа – демонстрирует высокие показатели точности и надежности

ALTOSONIC V12 – ультразвуковой расходомер для коммерческого учета газа

Двенадцатилучевой ультразвуковой расходомер ALTOSONIC V12 – это на-дежный прибор, обеспечивающий точный учет расхода газа. Его заявлен-ные метрологические характеристики подтверждаются не только на ис-пытательном стенде, но и в реальных условиях эксплуатации.

KROHNE Россия, г. Самара

17

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


KROHNE Россия, г. Самара,тел.: (846) 230-0470,

[email protected],www.krohne.ru

в условиях долгосрочной эксплуата‑ции, имеет все необходимые допу‑ски и сертификаты в соответствии с российскими стандартами.

Технические характеристики:`` условный диаметр: 100…1 600 мм;`` погрешность измерения: ±0,5 %;`` воспроизводимость: ±0,1 %;`` рабочее давление: не более

33 Мпа;`` рабочая температура: ‑20 …+70 °C

(по запросу –40 …+100 °C);`` диапазон объемного расхода:

20 …77 100 м³/ч;`` выходные сигналы: 2 шт. –

RS‑485 Modbus, 4 шт. – импульсные, диагностическая плата KROHNE Care, 2 шт. – Ethernet (по запросу).

Конструкция расходомераТрадиционная конструкция рас‑

ходомеров не позволяет достаточно эффективно работать при наличии потоков с довольно сильно искажен‑ным профилем и/или при наличии отложений:

`` параллельное расположение лу‑чей позволяет проводить измерения близко к стенкам трубы, но не дает информации о состоянии этих сте‑нок;

`` при треугольной конфигура‑ции лучей невозможно провести измерения вблизи стенок трубы на расстоянии ближе чем 0,5 R. Это слишком много, чтобы эффектив‑но справиться с изменениями про‑

филя скорости потока вблизи сте‑нок трубы.

При разработке ультразвуково‑го расходомера ALTOSONIC V12 были учтены эти факторы, препят‑ствующие эффективному, точному показанию измерений:

`` в конструкции прибора каж‑дый луч состоит из двух хорд, рас‑положенных V‑образно;

`` вертикальный отражающийся луч используется исключительно для обнаружения наличия слоя жидко‑сти на дне трубы;

`` все лучи отражаются при по‑мощи четырех акустических зеркал на противоположной стороне трубы.

Таким образом, обширнейшая информация позволяет ультразвуко‑вому расходомеру ALTOSONIC V12 проводить самотестирование, ко‑торое устанавливает стандарты для других приборов в отношении конт‑роля работоспособности.

Дополнительная погрешность из-за влияния монтажа

После установки расходомера на рабочую позицию условия монта‑жа приводят к дополнительной по‑грешности измерений (табл. 1).

Максимально допустимая до‑полнительная погрешность зави‑сит от применяемого стандарта из‑мерений.

Потенциальная экономия затратНесмотря на калибровку ±0,1 %,

для прибора, соответствующего тре‑бованиям стандарта AGA9, допуска‑ются отклонения до ±0,32 % после установки на рабочую позицию. Рас‑ходомер, сертифицированный в со‑ответствии со стандартом OIML R137 по классу 0,5, должен допускать от‑клонения не более чем на ±0,2 %.

Хотя разница в 0,12 % не кажет‑ся большой, в действительности это означает, что при таком сни‑жении погрешности измерений один расходомер с типоразмером 12″ (DN 300) позволяет экономить до 150 000 долларов в год (рис. 2).

Рис. 2. Сравнение суммарной погрешности приборов

Таблица 1. Погрешность расходомеров ALTOSONIC V12 из-за влияния монтажа

OIML R 137Класс 1

AGA 9 ISO 17089OIML R 137Класс 0.5

Допустимая дополнительная погрешность из-за условий монтажа, %

±0,33 ±0,3 ±0,3 ±0,17

Погрешность ультразвукового расходомера после монтажа, % ±0,34 ±0,32 ±0,32 ±0,20

Ориентировочные параметры

Диаметр DN 12”, 303 мм

Расход 2830 м3/час

Давление 5 Мпа изб.

Сжимаемость 0,89

Стоимость природного газа $ 2,50/млн станд. фут3

Калькуляция

Расход (млн станд. фут3/день) 24 × 100 × 50/0,89 ≈ 135 млн станд. фут3/день ≈ $ 337,500/день

Измерено в год $ 337,500 × 365 ≈ $ 125 млн/год

Погрешность0,12 %

$ 125 млн × 0,0012≈$ 150 000/год!!!

19

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Рис. 1. Комплектное распределительное устройство СЭЩ‑70

Основные преимущества цифро-вой подстанции связаны с повыше-нием уровня ее автоматизации за счет применения более скоростных ком-муникаций на основе промышленно-го Ethernet с поддержкой технологий резервирования и безопасности, ис-пользования единых протоколов об-мена при интеграции с АСУ ТП под-станции различных интеллектуаль-ных электронных устройств (ИЭУ), возможности реализации так на-зываемых горизонтальных связей между ИЭУ для обмена дискретной (МЭК 61850-8-1, GOOSE-сообще-ния) и аналоговой информацией (МЭК 61850-90-5) [1]. Организа-ция горизонтальных связей между интеллектуальными электронными устройствами позволяет постро-ить надежную систему оператив-ных блокировок на подстанции, обеспечить реализацию более эф-фективных алгоритмов устройств защиты и автоматики, систем регу-лирования напряжения на подстан-ции и т. д.

Другое важнейшее преимуще-ство цифровой подстанции связано с существенным сокращением ко-личества медных проводов во вто-ричных и оперативных цепях или их отсутствием при полной реали-зации стандартов цифровой под-станции. Переход на цифровые тех-нологии связи на подстанциях по-зволит осуществить полноценный мониторинг и диагностику работы как отдельных интеллектуальных электронных устройств, промыш-ленных сетей, высоковольтных ячеек, так и подстанции в целом.

На подстанциях используют-ся распределительные устройства (РУ) разных уровней напряжений.

Наибольшее количество присо-единений чаще всего приходится на РУ 6–20 кВ. Поэтому актуаль-ной задачей является внедрение эффективных и доступных по сто-имости решений на основе стан-дартов МЭК 61850 для распредели-тельных устройств 6–20 кВ.

Главное отличие решений для РУ 6–20 кВ от решений для от-крытых РУ 110 кВ и выше связано с тем, что основные компоненты цифровой подстанции находят-ся внутри высоковольтных ячеек

6–20 кВ, что позволяет упростить реализацию резервирования про-мышленных сетей, требований по обеспечению ЭМС, вводу/вы-воду аналоговой и дискретной ин-формации. Основным компонен-том РУ 6–20 кВ нового поколения является цифровая ячейка.

Наиболее важная задача сов-местного проекта ЗАО «Инженер-ный центр «Энергосервис» и ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара» свя-зана с разработкой цифровой ячейки на базе комплектного распредели-тельного устройства (КРУ) СЭЩ-70 (рис. 1), сопоставимой по стоимо-сти с СЭЩ-70 при использовании традиционных микропроцессорных устройств и промышленных сетей на основе RS-485. При этом под-станции, оснащенные цифровыми ячейками СЭЩ-70, должны иметь более высокий уровень надежно-сти, обладать возможностью те-стирования ячеек сразу после их сборки, обеспечивать возможность мониторинга и диагностики как отдельных компонентов ячеек, так и ячейки, и подстанции в целом.

В процессе реализации сов-местного проекта прорабатывает-ся 4 основных варианта цифровой ячейки на базе КРУ СЭЩ-70.

Вариант 1Первый из рассматриваемых ва-

риантов имеет максимальную сте-пень готовности к серийному произ-водству. Его структурная схема при-ведена на рис. 2.

Центральным компонентом циф-ровой ячейки является многофунк-циональный измерительный преоб-разователь ЭНИП-2, который обеспе-чивает измерение параметров режима

Цифровая ячейка

Рассматриваются вопросы реализации совместного проекта ЗАО «ГК «Электрощит»‑ТМ Самара» и ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис» по созданию цифровых ячеек на базе КРУ СЭЩ‑70.

ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис», г. Архангельск, ЗАО «ГК «Электрощит»‑ТМ Самара», г. Самара

20

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


энергосистем на основе среднеквад-ратических значений, а также на ос-нове токов и напряжений главной гармоники, выполнение функций телесигнализации и телеуправле-ния, технического учета электро-энергии, замещения щитовых при-боров при использовании модулей индикации, технического учета электроэнергии, мониторинга ка-чества электроэнергии.

Устройства ЭНИП-2 содержат один или два порта Ethernet (витая пара 2 × 100BASE-TX или оптика 2 × 100BASE-FX MM LC) с под-держкой МЭК 61850-8-1. Возмож-на как независимая работа пор-тов, так и работа через встроенный сетевой коммутатор. В ЭНИП-2 встроен сервер MMS-сообщений, публикатор и подписчик GOOSE-сообщений для реализации опера-тивных блокировок и управления.

С целью расширения функцио-нальных возможностей ЭНИП-2 дополняются модулями дискретного ввода/вывода, блоками телеуправле-

ния со встроенными реле, модулями кабельных сетей 6–35 кВ, модулями ввода/вывода с различных датчиков по шине 1-Wire (температурные датчики, датчики влажности, дат-чики охранных систем и т. д.), мо-дулями индикации на основе све-тодиодных индикаторов, черно-бе-лых и цветных сенсорных ЖКИ [2].

Для замещения щитовых при-боров и индикаторов состояния ячейки предлагается два основных конструктивных решения (рис. 3): раздельное размещение ЭНИП-2 и одного или нескольких модулей индикации и совмещение ЭНИП-2 и модуля индикации в единое устройство с установкой на место щитового прибора.

При большом многообразии функций стоимость ЭНИП-2 вместе с модулем индикации сопоставима со стоимостью многофункциональ-ного измерительного преобразо-вателя телемеханики или много-функционального щитового при-бора. В случае технического учета

электроэнергии ЭНИП-2 замеща-ет счетчик электрической энер-гии. Таким образом, применение ЭНИП-2 имеет и экономический эффект. В этом случае достигается редкое сочетание инноваций и фи-нансовой выгоды.

Подключение УРЗА и счетчика электроэнергии к шине подстанции (рис. 2) производится через специ-альное устройство сопряжения – шлюз, так как в настоящее время отсутствуют приемлемые по стои-мости устройства РЗА и счетчики с поддержкой МЭК 61850-8-1. Ис-пользование шлюза следует рассма-тривать как временное решение. В ближайшем будущем ожидается появление доступных по стоимости УРЗА и счетчиков с поддержкой шины подстанции. Так, специа-листами ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис» завершается раз-работка многофункционального измерительного устройства ESM, которое в отличие от ЭНИП-2 вы-полняет функции счетчика ком-мерческого учета электроэнергии.

Выбор оборудования для ло-кальной сети осуществляется за-казчиком на этапе заказа цифровых ячеек. Наиболее рациональное ре-шение для реализации шины под-станции связано с применением сетевых устройств, выполняющих функции специального коммуника-ционного адаптера для сетей с ре-зервированием RedBox (Redundancy Box) и коммутатора. Указанные се-тевые устройства обеспечивают под-держку протокола бесшовного сете-вого резервирования HSR согласно МЭК 62439-3 для промышленных сетей Ethernet с кольцевой тополо-гией или протокола резервирова-ния PRP для промышленных сетей с произвольной топологией. Приме-

Рис. 2. Структурная схема 1‑го варианта цифровой ячейки

Рис. 3. ЭНИП‑2 и модуль индикации

21

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


нение коммутаторов, совмещенных с RedBox, позволяет упростить ре-ализацию интеллектуальных элек-тронных устройств. В этом случае в используемых ИЭУ достаточно наличия одного сетевого интерфей-са. Начало массового производства указанных коммутаторов с реали-зацией протоколов резервирования HSR и PRP на программируемых логических интегральных микро-схемах (FPGA, Field-Programmable Gate Array) фирмами Moxa и Kyland запланировано на первую половину 2014 года.

В высоковольтных ячейках при-меняется множественное дубли-рование ввода/вывода дискретных сигналов, используется большое количество медных проводов, что приводит к снижению надежности. Для устройств РЗА, телемеханики, устройств индикации состояния ячейки, организации оперативных блокировок часто применяются отдельные концевые выключате-ли, блок-контакты выключателей и т. д.

В предлагаемом на рис. 2 вари-анте используется только двукрат-ное дублирование ввода/вывода дискретных сигналов.

Вариант 2Второй вариант цифровой ячей-

ки (рис. 4) подразумевает отказ от дублирования ввода дискретных сигналов для выполнения функ-ций релейной защиты и автома-тики, телемеханики, оперативных блокировок и т. д. Это позволит значительно сократить количество контрольных проводов и обеспечит повышение надежности.

Структурная схема на рис. 4 по-строена для случая, когда требуется технический учет электроэнергии. При необходимости провести ком-мерческий учет электроэнергии планируется вместо ЭНИП-2 ис-пользовать многофункциональное измерительное устройство ESM.

Принципиальное отличие от пер-вого варианта связано с изменени-ем способов ввода/вывода дискрет-ных сигналов. В СЭЩ-70 имеется уникальная возможность полной замены концевых выключателей, блок-контактов на бесконтактные датчики и переходом на взаимо-действия с блоком управления ва-

куумным выключателем с электро-магнитной защелкой по цифровым интерфейсам.

Данный вариант предусматри-вает использование распределенной системы дискретного ввода/вывода, основанной на применении специ-альных модулей дискретного вво-да/вывода ЭНМВ-4-ХХ. Можно рас-сматривать данную подсистему как простейший вариант шины процесса для дискретного ввода/вывода в циф-ровой ячейке.

Семейство модулей ЭНМВ-4-ХХ разрабатывается специально для дискретного ввода/вывода в ячейках СЭЩ-70. В состав семейства вхо-дят следующие устройства: модуль ввода информации с бесконтактных датчиков положения, модуль ввода информации с «сухих» контактов, модуль ввода/вывода с актуаторов, модуль взаимодействия с блоком управления вакуумным выключате-лем с магнитной защелкой.

Использование в распредели-тельных устройствах бесконтакт-ных датчиков положения вместо концевых выключателей и блок-контактов имеет неоспоримые пре-имущества. Во-первых, исчезают проблемы, связанные с «дребезгом» контактов, необходимостью пробоя оксидной пленки, большим коли-чеством контрольных проводов. Во-вторых, уменьшается потребле-ние оперативного тока, повышает-ся надежность, появляется возмож-ность обеспечить диагностику под-системы ввода/вывода дискретной информации.

Ввод информации с бесконтакт-ных датчиков в модуле ЭНМВ-4-БК производится с использованием многоканального аналого-цифрово-го преобразователя (АЦП). Это поз-воляет контролировать остаточное напряжение датчика и по его зна-чению диагностировать неисправ-ность, а также обеспечивает гибкость при работе с различными моделями датчиков. В комплектных распреде-лительных устройствах СЭЩ-70 ис-пользуются бесконтактные датчики серии E2A фирмы Omron для конт-роля положения элементов КРУ, в том числе положения выдвижного элемента, выключателя, заземляю-щих разъединителей, дверцы отсека, клапанов ЗДЗ и т. д.

Применение модулей ЭНМВ-4-БК совместно с датчиками серии E2A позволяет значительно сократить количество контрольных кабелей в высоковольтной ячейке, повы-сить надежность КРУ, а также ор-ганизовать эффективную систему блокировок.

Модули дискретного ввода/выво-да максимально приближены к дат-чикам дискретных сигналов. Под-ключение модулей к головному устройству сопряжения с шиной про-цесса УСШ-Д производится с помо-щью промышленной сети CAN.

Предлагаемая система дискрет-ного ввода/вывода, основанная на использовании промышленной сети CAN, обладает возможностью диагностики как самой сети, так и от-дельных датчиков и блоков управле-ния вакуумными выключателями. Для реализации оперативных блоки-ровок в разрабатываемом устройстве сопряжения УСШ-Д предусматрива-ется программируемая логика.

Идеальным вариантом подклю-чения устройств РЗА к УСШ-Д яв-ляется подключение по цифровому интерфейсу, что требует модерни-зации устройств РЗА. Промежуточ-ный вариант связан с применени-ем дополнительного модуля ЭН-МВ-4-МС, управляемого от УСШ-Д, который преобразует цифровой код в дискретные сигналы для УРЗА.

Вариант 3Третий вариант – полноценная

реализация цифровой ячейки (рис. 5).В качестве базовых компонентов

цифровой ячейки в третьем варианте

Рис. 4. Структурная схема 2‑го варианта цифровой ячейки

22

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


используются устройства сопряжения с шиной процесса УСШ-Т, УСШ-Н, УСШ-Д. Все они разрабатываются на основе аналогового устройства со-пряжения с шиной процесса ENMU и дискретного устройства сопряже-ния с шиной процесса ENCB [3]. Разработка устройств сопряжения с шиной процесса ведется специа-листами ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис» с 2011 года. Устрой-ства имеют модульную структуру. Основные модули: модуль тока для подключения к измерительной и ре-лейной обмоткам трансформатора тока, модуль напряжения, процес-сорный модуль, модуль дискретного ввода/вывода, модуль питания. Каж-дый имеет несколько модификаций.

Необходимость в разработке раз-личных модификаций модулей тока и модулей напряжения связана как с реализацией устройств сопряже-ния (MU, Merging Unit), например при использовании оптических датчиков тока или датчиков тока с применением тора Роговского, емкостных или резистивных дат-чиков напряжения, так и с реали-зацией специальной разновидности устройств сопряжения – SAMU (Stand-Alone Merging Unit), под-ключаемых к традиционным транс-форматорам тока и напряжения.

Если ENMU используется в ка-честве SAMU, то при его конфи-гурировании задаются следующие возможные режимы работы: фор-мирование раздельных или сов-мещенного потоков данных от ре-

лейной и измерительной обмоток трансформатора тока для выборок тока (sampled values) и для вектор-ных измерений. В последних моди-фикациях ENMU обеспечена од-новременная передача трех потоков sampled values (sv256, sv80M, sv80P), реализован протокол резервирова-ния PRP (IEC 62439-3).

Устройства сопряжения с ши-ной процесса ENMU были разра-ботаны не только для применения их в распределительных устройствах 110 кВ и выше. Габаритные размеры и вес устройств ENMU позволяют устанавливать их в релейные отсеки высоковольтных ячеек 6–20 кВ. Для цифровых ячеек СЭЩ-70 на основе готовых модулей разрабатываются специализированные аналоговые и дискретные устройства сопряже-ния с шиной процесса.

Следует отметить, что в циф-ровой ячейке возможно примене-ние как совмещенного аналогового устройства сопряжения с шиной процесса (УСШ), так и токового устройства сопряжения с шиной процесса (УСШ-Т), а также устрой-ства сопряжения напряжения с ши-ной процесса (УСШ-Н).

В третьем варианте предусмо-трена внутренняя шина процесса по топологии «точка-точка» и внеш-няя шина процесса, данные для ко-торой формируются контроллером присоединения путем консолида-ции потоков данных от УСШ-Т, УСШ-Н и устройства сопряжения шины процесса с дискретными

датчиками УСШ-Д. Консолидация данных может производиться путем совмещения выборочных значе-ний тока и напряжения либо с по-мощью совмещения выборочных значений (sampled values) тока и на-пряжения с GOOSE-сообщениями.

В случае необходимости расши-рения функциональных возмож-ностей по локальной защите и ав-томатике дополнительное устрой-ство РЗА может быть подключено также по схеме «точка-точка». Для реализации других устройств РЗА (централизованных устройств РЗА, дифференциальной защиты линий, шин, централизованных устройств режимной и противоаварийной ав-томатики) необходимо подключить контроллер присоединения к шине процесса РУ 6–20 КВ посредством коммутатора. Один из возможных вариантов – применение сетевых устройств, выполняющих функции специального коммуникационно-го адаптера для сетей с резервиро-ванием RedBox (Redundancy Box) и коммутатора с поддержкой про-токолов резервирования HSR или PRP. Указанные сетевые устройст-ва упоминались при описании пер-вого варианта цифровой ячейки.

В рассматриваемом варианте пред-полагается использовать многофунк-циональное устройство ESM (рис. 6), которое в отличие от ЭНИП-2 дополнительно выполняет функ-ции счетчика коммерческого учета электроэнергии, прибора измере-ния показателей качества электро-энергии и устройства синхронизи-рованных векторных измерений. Специалистами ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис» разрабаты-ваются две основные модифика-ции ESM: с аналоговыми входами и цифровыми входами согласно МЭК 61850-9-2.

Так же как и для ЭНИП-2, для подключения к ESM модуля инди-кации имеются два конструктив-ных решения: раздельное размеще-ние ESM и одного или нескольких модулей индикации и совмещение ESM и модуля индикации в единое устройство с установкой на место щитового прибора.

Для индикации показаний ESM разработан специальный модуль индикации ЭНМИ-6. В случае раз-дельной установки ESM и ЭНМИ-6 Рис. 5. Структурная схема 3‑го варианта цифровой ячейки

23

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


А. В. Мокеев, зам. генерального директора, д. т. н.,Д. Н. Ульянов, директор энергетического департамента

ЗАО «Инженерный центр «Энергосервис», г. Архангельск,тел.: (8182) 64-6000,

e-mail: [email protected],www.enip2.ru

А. Б. Рафиков, генеральный конструктор,И. В. Подболотов, главный специалист

по электронному оборудованиюЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Самара», г. Самара,


www.electroshield.ru

возможен как стандартный способ подключения ЭНМИ-6 к устрой-ству ESM с помощью интерфейса RS-485, так и подключение по ло-кальной сети Ethernet.

Таким образом, модуль индика-ции ЭНМИ-6 может использовать-ся как автономное устройство для отображения параметров устройств в рамках цифровой подстанции (подписка на GOOSE-сообщения, MMS-сообщения).

В контроллере присоединения реализуется концентратор данных процесса, регистратор аварийных процессов, устройство релейной защиты и автоматики. В послед-нем случае речь идет о минимально необходимом наборе устройств за-щиты и автоматики для присоеди-нений 6–20 кВ. Функции защиты и автоматики могут быть сущест-венно расширены за счет подклю-чения дополнительного устройства (устройств) к шине процесса.

Третий вариант предпочтителен при переходе на цифровые трансфор-маторы тока и напряжения. В рам-ках совместного проекта ЗАО «Ин-женерный центр «Энергосервис» и ЗАО «ГК «Электрощит»-ТМ Са-

мара» по цифровой ячейке на базе СЭЩ-70 запланированы работы по созданию цифровых трансфор-маторов тока и напряжения.

Вариант 4Четвертый вариант основан

на применении в СЭЩ-70 тради-ционных измерительных трансфор-маторов тока и напряжения (рис. 7). Контроллер присоединения разраба-тывается на основе уже имеющегося устройства ENBC [3].

Первое принципиальное отличие предлагаемого варианта от ENBC – распределенная система ввода/выво-да дискретных сигналов, аналогич-ная ранее рассмотренным вариантам (за исключением первого). Второе отличие связано с использованием 4 процессорных плат, одна из кото-рых выполняет функции УСШ-Д, вторая – функции ЭНИП-2 или ESM, третья – устройства релейной защиты, четвертая плата (опцио-нально) – функции УСШ и концен-тратора данных процесса.

Цифровая ячейка, построен-ная по 4-му варианту, совместима с 3-м вариантом, так как использу-ются близкие аппаратные решения.

Различаются они по способу свя-зи модулей (устройств) между со-бой. Решения по цифровой ячейке для 4-го варианта обладают более низкой стоимостью по сравнению с тем, что может предложить 3-й вариант. Имеется возможность соз-дания отдельных модулей сторон-ними разработчиками.

Рассмотренные в статье вари-анты решений по цифровой ячей-ке на базе СЭЩ-70 могут быть ис-пользованы при модернизации вы-соковольтных ячеек РУ 6–20 кВ.

Литература

1. Baigent D., Adamiak M., Mackie-wicz R. IEC 61850 Communication Net-works and Systems In Substations: An Overview for Users // Protection&Control Journal, 2009.

2. Мокеев А. В. Интеллектуальные электронные устройства ЭНИП-2 с функ-циями синхронных измерений парамет-ров режима электрической сети // Ин-форматизация и Системы Управления в Промышленности. 2012. № 3.

3. Мокеев А. В. Продукция и реше-ния ЗАО «Инженерный центр «Энер-госервис» для цифровой подстанции // Сб. 6-й Всерос. науч.-техн. конф. «Энергия белых ночей». 2013.

Рис. 6. Многофункциональное интеллектуальное измерительное

устройство ESM Рис. 7. Структурная схема 4‑го варианта цифровой ячейки

25

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


В далеком 1993 году компания Advantek International, Inc. (США) приступила к работам по созда-нию и внедрению систем автома-тики на базе программно-техниче-ских средств GE Fanuc для объектов нефтегазовой промышленности. Тог-да же было основано и российское подразделение компании – «Адван-тек Инжиниринг» – для технической поддержки этих разработок в России. Сотрудники подразделения прошли обучение в США, а офис компании был оснащен специализированным стендовым оборудованием для отлад-ки решений и подготовки специали-стов-разработчиков и эксплуатаци-онного персонала.

Первым проектом в малой энер-гетике, реализованным в 2000 году, стала совместная работа с ОАО «Сумское НПО им. М. В. Фрунзе» по созданию САУ энергоблока газо-турбинной электростанции собствен-ных нужд, где компания «Адвантек Инжиниринг» готовила основные технические решения, осуществля-ла поставку оборудования, прини-мала участие в наладке. С тех пор «Адвантек» внес свой вклад в реа-лизацию более 40 проектов по раз-работке, поставке и внедрению комплектов САУ энергоблоков га-зотурбинных электростанций. Все

системы оснащены программным регулятором топливного газа собст-венной разработки.

Сегодня компанией накоплен огромный опыт. В ее активе проек-ты по созданию автоматизирован-ных систем в энергетике, нефте-газовом комплексе, химической промышленности и даже в косми-ческой отрасли – участие в модер-низации наземной части косми-ческого ракетного комплекса «Зе-

нит-М» на космодроме «Байконур». Во всех случаях были использованы программно-технические средства GE Intelligent Platforms, и по опыту применения можно констатировать: данное оборудование лучше других подходит для создания надежных и быстродействующих систем авто-матического управления, регулиро-вания и защиты.

Мы надеемся, что в дальней-шем еще не раз опубликуем ма-

Российский «Адвантек». Продукты и решения для автоматизации в энергетике

Компания «АДВАНТЕК ИНЖИНИРИНГ», официальный дистрибьютор про-граммно-технических средств GE Intelligent Platforms (ранее известной как GE Fanuc) и системный интегратор с 20-летним опытом работы в про-мышленной автоматизации, предлагает для широкого применения про-дукты и отработанные решения для автоматизации в энергетике.

ООО «Адвантек Инжиниринг», г. Москва

SS Газотурбинная электростанция Талаканского месторождения ОАО «Сургутнефтегаз»

26

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ООО «Адвантек Инжениринг», г. Москва,тел.: (495) 980-7380,

e-mail: [email protected],www.advantekengineering.ru

териалы о реализации отдельных проектов «Адвантек Инжиниринг». Сегодня же ограничимся кратким обзором и познакомим читателей с некоторыми продуктами и отра-ботанными решениями для автома-тизации в энергетике.

Универсальный программный регулятор топлива газотурбинных

двигателейРегулятор представляет собой

программно-математический комп-лекс управления газотурбинным двигателем и поставляется в виде программного модуля для систем на базе GE Intelligent Platforms, Sie-mens, Allen-Bradley и других програм-мно-технических средств. В регуля-тор встроена математическая модель газотурбинного двигателя, которая обеспечивает адаптацию параметров регулятора в зависимости от режима работы двигателя, участвует в реали-зации стратегии выживания регуля-тора и позволяет проводить автоном-ную отладку системы. Заложенные в регулятор решения являются уни-версальными и дают возможность управлять любыми типами газотур-бинных установок.

Кроме управления и защиты двигателя при всех режимах его ра-боты решаются специфические за-дачи, связанные с особенностями подключенной нагрузки. Заложен-ные в регулятор решения обеспе-чивают неприхотливость и надеж-ность, стабильность динамических характеристик на всех режимах и высокое быстродействие, напри-мер дают возможность работать га-зовой турбине на топливе с неста-бильным составом и парировать возмущения при 100-процентно резком сбросе нагрузки электроге-нератора.

Более 100 регуляторов успешно эксплуатируются на различных объ-ектах России, Украины, Узбекиста-на, Туркменистана и Казахстана.

Системы промышленной автоматики на базе ПТС GE Intelligent Platforms

«под ключ»Компания осуществляет ком-

плектную поставку, ввод в эксплуа-тацию и сопровождение современ-ных АСУ ТП и САУ на объектах с жесткими условиями эксплуата-ции и повышенными требования-ми к безопасности – в энергетике, химической, нефтегазовой и других отраслях промышленности. В том числе создает систему автоматиче-ского управления и регулирования газотурбинными двигателями и па-ровыми турбинами энергетических установок малой мощности.

Более 200 различных систем про-мышленной автоматики, установ-ленных «Адвантек Инжиниринг», успешно эксплуатируется в различ-ных отраслях хозяйства.

Проектирование АСУ ТПКомпания располагает всеми

необходимыми компонентами для проектирования АСУ ТП: квалифи-цированным персоналом, актуаль-

ной нормативной базой, наработ-ками по АСУ ТП ТЭЦ, ГЭС и газо-транспортных предприятий, стендом для отработки и испытаний компо-нентов АСУ ТП.

Специалисты компании осу-ществляют полный цикл работ по созданию АСУ ТП, включая со-ставление технического задания и проектно-сметной документации, разработку и изготовление нестан-дартных изделий, авторский надзор и ввод в эксплуатацию.

Поставка программно-технических средств GE Intelligent Platforms

Компания организует ознакоми-тельные презентации и различные курсы обучения по программно-тех-ническим средствам GE Intelligent Platforms, осуществляет поставку оборудования и программных про-дуктов от официального дистри-бьютора с гибкой системой скидок, техническую поддержку и сервисное обслуживание, вместе с клиентами принимает участие в реализации их первых проектов.

SS Шкаф САУ энергоблока

Новый раздел выставки: обслуживающие роботы

Новый раздел выставки: обслуживающие роботы

Connecting Global Competence

6-ая Международная выставка по автоматизации и мехатронике3–6 июня 2014 | Messe München

www.automatica-munich.com

ОПТИМИЗИРУЙТЕ СВОЕ ПРОИЗВОДСТВО

«Mессе Mюнхен Консалтинг» | МоскваТел. (495) 697 1670, 697 [email protected]

140xxx Aut14_Anz_AV_210x290_ISUP_RUS.indd 1 16.01.14 11:38

29

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Московская компания «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» работает на рын-ке энергосбережения уже 12 лет. За эти годы фирма накопила бесцен-ный опыт, собрала команду насто-ящих профессионалов, приобрела надежных партнеров. Ее специа-листам приходилось внедрять сис-темы управления и диспетчериза-ции в промышленных котельных, на центральных и индивидуальных тепловых пунктах, на газопоршне-вых электростанциях и ТЭЦ. Еже-годно компания принимает участие в конкурсе «Энергосберегающий проект» в номинации «Энергосбе-режение на промышленных, науч-ных и строительных объектах».

«ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» предоставляет полный комплекс услуг по внедрению систем автома-тизации и диспетчеризации»: осу-ществляет консалтинг, разрабаты-вает проект, проводит строитель-но-монтажные работы и сервисное обслуживание.

В статье будет рассказано об од-ном из проектов, который компания недавно завершила в городе Балаши-хе Московской области: о комплекс-ной автоматизации и диспетчериза-ции (внедрении SCADA-системы) квартальной котельной мощно-стью 210 МВт с шестью котлами ПТВМ-30, предназначенной для теп-лоснабжения нового микрорайона.

Всего за год специалисты компа-нии разработали проект автоматизи-рованной системы управления тех-нологическим процессом (АСУ ТП)

основного оборудования и резерв-ного топливного хозяйства (РТХ) котельной, создали программное обеспечение для АСУ ТП, внедри-ли SCADA-систему и выполнили необходимые строительно-монтаж-ные и пусконаладочные работы пер-вой очереди.

В результате был достигнут впе-чатляющий экономический эф-фект, который побудил заказчика принять решение модернизировать другие объекты.

Работа была выполнена на кот-лах отечественного производства. Установками такого типа укомплек-товано большинство котельных, что подтверждает актуальность подоб-ных проектов.

Суть проектаАвтоматизация котлов ПТВМ-30,

вспомогательного оборудования ко-тельной и резервного топливного хозяйства была выполнена на базе контроллеров КРОСС, диспетчер-ский уровень АСУ ТП построен с использованием SCADA-системы Proficy iFIX.

При этом было обеспечено пого-дозависимое регулирование темпе-ратуры прямой теплосети по датчику наружного воздуха в соответствии с тепловым графиком системы. Все оборудование котельной управляется в автоматическом режиме контрол-лерами КРОСС, расположенными в шкафах автоматики. Автоматиче-ский пуск котлов осуществляется нажатием одной кнопки со шкафа

автоматики или с компьютера опе-ратора. Для управления дымососа-ми, вентиляторами и насосами ис-пользованы частотные преобразо-ватели, что позволяет сэкономить до 60 % электроэнергии, обеспе-чивающей их работу. Реализована возможность как удаленного, так и мобильного контроля и управле-ния оборудованием.

АСУ ТП котельной включает в себя несколько отдельных, неза-висимых друг от друга систем:

`` АСУ ТП котлового оборудова-ния (4 котла первой очереди и 2 кот-ла второй очереди строительства);

`` АСУ ТП вспомогательного обо-рудования (деаэраторы, вспомо-гательные насосы и другое оборудо-вание, поддерживающее основные параметры котельной);

`` АСУ ТП станций сетевых на-сосов котельной (выполнено дру-гими подрядчиками на оборудова-нии Siemens);

`` АСУ ТП оборудования химво-доподготовки (выполнено другими подрядчиками);

`` АСУ ТП оборудования резерв-ного топливного хозяйства.

К диспетчерскому уровню под-ключены все АСУ ТП котельной, все ее интеллектуальные устройства (ча-стотные преобразователи, узлы уче-та, регистраторы).

Возможности АСУ ТП котельнойАппаратно-программные сред-

ства SCADA-системы реализуют полномасштабные функции управ-

Внедрение АСУ как способ повышения экономической эффективности предприятий теплоэнергетики

В статье рассказано об одном из интересных проектов, реализованных компанией «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» в Московской области, г. Балашихе: в квартальной котельной мощностью 210 МВт была проведена автомати‑зация котлов ПТВМ‑30, вспомогательного оборудования котельной и РТХ, а также внедрена система диспетчеризации. В результате удалось достичь убедительного экономического эффекта по энергосбережению. В статье подробно описаны технические особенности внедренной системы.

ООО «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ», г. Москва

30

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ления и контроля и позволяют ре-шать следующие задачи:

`` управление котельной во всех эксплуатационных режимах, вклю-чая пуск и останов оборудования;

`` дистанционное управление электрифицированным оборудова-нием;

`` регулирование технологиче-ских параметров в заданном режиме;

`` автоматический контроль и непре-рывная диагностика как датчиков, так и средств программно-техниче-ского комплекса;

`` формирование базы данных исходной и расчетной информации;

`` архивирование всех техноло-гических параметров;

`` отображение на экране компью-тера (панели, крупногабаритного та-бло) состояния оборудования с раз-ной степенью детализации;

`` дифференцированный допуск операторов к отдельным операци-ям, защита системы от случайного и несанкционированного воздейст-вия;

`` протоколирование действий оператора, защита от подачи непра-вильных команд;

`` создание печатных отчетов;

`` просмотр архивной информации за указанный промежуток времени;

`` реализация и поддержание от-дельного архива по принципу «ава-рийного среза»;

`` создание отдельного архива тре-вог;

`` учет потребленного топлива и электроэнергии;

`` учет выработанной тепловой энергии;

`` агрегатный учет энергоресурсов и выработанной тепловой энергии;

`` хранение архивных данных в течение года;

`` контроль работы оперативно-го персонала путем записи в память даты и времени всех переключе-ний, выполняемых операторами.

Объекты контроля и управле-ния АСУ ТП котельной определе-ны ее составными частями.

Так, АСУ ТП котлов типа ПТВМ включает в себя шесть систем: ре-гулирования выходной мощности (температура воды на выходе) котла; подачи воздуха на горение; подачи топлива; регулирования разрежения в топке; регулирования температу-ры на входе в котел; регулирования расхода воды через котел. И соответ-

ственно управляет всем оборудова-нием, на которых построена работа этих систем.

АСУ ТП вспомогательного обо-рудования котельной также несет ответственность за шесть систем: поддержания выходных парамет-ров котельной в теплосеть (темпе-ратура, давление); водоподготовки котельной; деаэрации подпиточной воды; управления необходимой мощностью и количеством работа-ющих котлов; газораспределения котельной; резервного топливо-снабжения внутри котельной.

В АСУ ТП резервного топлив-ного хозяйства входят три систе-мы: подачи и хранения резервного (жидкого) топлива; подогрева жид-кого топлива; загазованности РТХ.

АСУ ТП станций сетевых на-сосов котельной объединяет систе-му управления сетевыми насосами и систему управления расходом воды сетевых насосов.

И наконец, АСУ ТП станций химводоподготовки включает в себя одну систему очистки и подготовки воды для котельной.

АСУ ТП котельной управляет технологическим процессом в це-

`S Структурная схема АСУ ТП котельной 210 МВт, Балашиха

31

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


лом и выполняет задачу информа-ционного обслуживания персона-ла. Структура АСУ является иерар-хической и распределенной.

На нижнем уровне АСУ распо-лагаются датчики давления, темпе-ратуры, уровня, расхода, исполни-тельные механизмы, а также сред-ства дистанционного управления (местные посты) исполнительными механизмами (задвижками, клапа-нами и др.), позволяющие операто-ру вести технологический процесс в ручном режиме.

На среднем уровне реализуется логика управления системы. Здесь расположены основные модули, ба-зирующиеся на промышленных про-граммируемых контроллерах, кото-рые выполняют функции сбора, об-работки информации, управления, регулирования и защиты от нештат-ных ситуаций, подают предупреди-тельные и аварийные сигналы, бло-кируют, выдают сигналы в штатную котельную автоматику и др. Кон-структивно контроллер с необходи-мыми блоками и модулями, а также релейно-контакторная аппарату-ра управления исполнительными устройствами установлены в шка-фах управления. На лицевой сто-роне шкафов закреплены панели для отображения параметров.

В верхний уровень АСУ (диспет-черизация АСУ ТП) входят средства, выполняющие функции отображе-ния информации в различной форме, ее архивирование и протоколирова-ние, а также функции дистанционно-

го управления основными модулями контроллеров путем прямого регули-рования или изменения параметров и уставок регулирования.

Верхний уровень построен по схеме клиент-серверной архи-тектуры. Техническими средствами верхнего уровня являются:

`` сервер базы данных и тревог;`` автоматизированные рабочие

места операторов;`` автоматизированное рабочее

место инженера или начальника котельной;

`` сервер точного времени;`` преобразователь интерфейса;`` маршрутизатор;`` многофункциональное устрой-

ство;

`` источники бесперебойного пи-тания.

Верхний уровень построен с по-мощью следующих программных средств:

`` операционной системы Microsoft Windows 7;

`` Proficy iFIX и Proficy Historian;`` Microsoft Office;`` драйверов OPC-сервера для

оборудования.Сервер базы данных и тревог по-

строен на промышленном компьюте-ре повышенной надежности и обес-печивает сбор и хранение данных и тревог, полученных с контрол-леров и других интеллектуальных устройств. Этот сервер является «сле-пым», то есть не отображает инфор-мацию для оператора.

Для отображения данных преду-смотрены автоматизированные ра-бочие места (АРМ) операторов и ин-женера (начальника котельной), ко-торые построены на обычных ПК. Преимущество данной системы состоит в том, что все АРМ взаи-мозаменяемы и при выходе одного АРМ из строя его можно быстро за-менить другим. Также для удобства операторов используется дополни-тельное автоматизированное рабо-чее место с панелью 52″, на которой отображена полная информация по котельной.

Для сбора данных с устройств, оснащенных интерфейсом RS-485, используется MOXA nPort 5630-16, то есть 16-канальный преобразова-тель интерфейса RS-485 в Ethernet.

`S АСУ ТП котлового оборудования: экран управления котлом № 4

`S АСУ ТП вспомогательного оборудования: экран управления станцией сетевых насосов

32

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


На экране АРМ оператора котель-ной отражается информация о те-кущем состоянии оборудования и всех объектов управления, об из-меренных значениях контролиру-емых параметров, а также о сраба-тывании защит. Оператор в любой момент имеет возможность про-смотреть все базы данных и выве-сти информацию на печать.

Для синхронизации времени между устройствами используется датчик (сервер) точного времени, который синхронизирует время по спутникам GPS и образует NTP-сервер времени локальной сети.

Маршрутизатор предназначен для организации локальной сети, беспроводного доступа к сети, до-ступа к необходимым внешним данным из Интернета, а также для удаленного контроля за оборудова-нием котельной.

Для распечатывания отчетов дан-ных и тревог, а также необходимой документации применяется много-функциональное устройство (МФУ).

В качестве каналов связи между верхним и средним уровнями АСУ ТП котельной были использованы:

`` между сервером и контрол-лерами – промышленный Ethernet (витая пара категории 6e, для отда-ленных объектов (РТХ) – оптово-локно);

`` между преобразователем ин-терфейсов и интеллектуальными устройствами (ПЧ, регистраторы, узлы учета) – RS-485.

При необходимости использо-вались также преобразователи ин-терфейса RS-485/RS-232.

Результаты внедрения АСУ ТП`` Повышение безопасности экс-

плуатации оборудования вследствие исключения человеческого фактора как источника нештатных и аварий-ных ситуаций (дифференцирован-ный допуск операторов к отдельным операциям, защита системы от слу-чайного и несанкционированного воздействия);

`` минимизация потребления энер-горесурсов;

`` централизованный учет по-требления энергоресурсов – газа, тепла, воды, электроэнергии;

`` сокращение численности пер-сонала;

`` снижение эксплуатационных расходов;

`` увеличение срока службы обо-рудования вследствие оптимизации режимов его работы;

`` увеличение срока службы обо-рудования вследствие обеспечения его равномерной наработки;

`` обеспечение автоматизиро-ванного эффективного управления технологическими процессами в нор-мальных, переходных и предаварий-ных режимах работы;

`` удаленная диагностика состоя-ния оборудования;

`` выработка продукции задан-ного качества и количества;

`` своевременное представление оперативному персоналу досто-верной информации о ходе техно-логического процесса, состоянии оборудования и технологических средств управления;

`` обеспечение персонала ретро-спективной информацией в пол-ном объеме для анализа, опти-

мизации и планирования работы оборудования и его ремонта.

Стоимость и срок окупаемостиСтоимость внедрения каждого

проекта индивидуальна и зависит от текущего состояния объекта, по-требностей и финансовых возмож-ностей заказчика. Учитывая эти со-ставляющие, специалисты компа-нии «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ» подбирают надежное современное оборудование ведущих отечествен-ных и зарубежных производителей и предлагают оптимальный по со-отношению цена/качество вариант АСУ ТП. Определяющим фактором в данной ситуации являются не еди-новременные затраты на внедре-ние, а срок окупаемости проекта и последующая экономия от сокра-щения расходов на эксплуатацию.

Проекты, аналогичные описанно-му выше, в той или иной степени были реализованы и на других объектах.

Работа компании «ОБИС ЭНЕР-ГОМОНТАЖ» была высоко оценена Правительством Московской обла-сти и на V отраслевой выставке «Пе-редовые технологии и оборудование в ЖКХ Подмосковья» отмечена ди-пломом «За внедрение передовых технологий в ЖКХ».

`S Панель дополнительного автоматизированного рабочего места: тепловая схема

А.А. Котенко, начальник отдела АСУ ТПООО «ОБИС ЭНЕРГОМОНТАЖ», г. Москва,


www.obis-energo.ru

35

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Рис. 1. ГРЭС на берегу Гусиного озера в Загустайской долине (Республика Бурятия)

В октябре 2013 года на Гусино-озерской ГРЭС в Забайкалье (Ре-спублика Бурятия) Группа «Интер РАО» ввела в эксплуатацию пыле-угольный энергоблок № 4 установ-ленной мощностью 210 МВт.

Целью модернизации было повы-сить технико-экономические показа-тели станции, которая является од-ним из крупнейших поставщиков электроэнергии в Бурятии. Четвер-тый энергоблок был оснащен но-вым оборудованием – полностью заменены паровая турбина и кот-лоагрегат. Кроме того, на энерго-блоке была внедрена современная система автоматизации – програм-мно-технический комплекс (ПТК) АСУ ТП, разработанная россий-ской инжиниринговой компанией «Ракурс» на элементной базе ми-

рового концерна Metso. В резуль-тате всего комплекса проведен-ных мероприятий установленная мощность станции увеличилась до 1130 МВт.

Комплекс работ, выполненных «Ракурсом» для пылеугольного энер-гоблока № 4, включал в себя разра-ботку верхнего и нижнего уровней ПТК АСУ ТП, поставку шкафов

управления, программного обеспе-чения, проведение пусконаладоч-ных работ и шеф-монтаж системы.

Центральным компонентом струк-туры ПТК АСУ ТП является проект-но-компонуемый базовый програм-мно-технический комплекс «Апо-гей», созданный на базе технических средств комплексной автоматизации Metso-DNA CR (производства фин-

Гусиноозерская ГРЭС – автоматизация от «Ракурса»

На Гусиноозерской ГРЭС в Республике Бурятия был модернизирован пыле-угольный энергоблок № 4. Внедрение системы автоматизации на данном объекте осуществила компания «Ракурс». В статье подробно описана схе-ма ПТК АСУ ТП, верхний и нижний уровни системы, оборудование, на базе которого система построена, и др. Управление производственными про-цессами предприятия, их постоянный мониторинг проводятся эффектив-нее с использованием современных решений автоматизации.

ГК «Ракурс», г. Санкт-Петербург

Гусиноозерская ГРЭС (рис. 1) являет-ся крупнейшей в Забайкалье элек-тростанцией конденсационного типа и одним из крупнейших предприятий Республики Бурятия. Станция обеспе-чивает электроэнергией потребителей Бурятии и соседних регионов, а тепло-вой энергией – город Гусиноозёрск с населением более 24 тыс. чел. Вы-работка электроэнергии на станции составляет около 4,3 млн кВт/ч в год. Отпуск тепла – около 320 тыс. Гкал.

36

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ской компании Metso Automation), которые служат надежной основой для построения других систем конт-роля и управления на станции.

«Заказчику предлагаются вы-сокотехнологичные решения раз-работки "Ракурса", построенные на качественной элементной базе мирового производителя, – отме-тил директор производственно-ин-жинирингового комплекса компа-нии Андрей Сушков. – Выступая официальным инжиниринговым партнером компании Metso, мы счи-таем, что оборудование финского производителя отвечает решению за-дач крупных высокотехнологичных проектов. В сочетании с комплекс-ными инжиниринговыми решения-ми промышленной автоматизации, выпускаемыми "Ракурсом", заказчик получает надежную и безопасную эксплуатацию станции».

ПТК АСУ ТП производства «Ракурс»За основу построения ПТК АСУ

ТП была принята многопользова-тельская распределенная система управления с двумя уровнями управ-ления. Структурная схема ПТК АСУ ТП представлена на рис. 2.

Верхний уровень ПТК АСУ ТП реализуется с использованием ди-спетчерской шины сети Ethernet со скоростью передачи данных 100 Мбит/с, по которой осуществ-ляется связь всех устройств верхне-го уровня между собой и с техноло-гической шиной – то есть шиной связи контроллеров нижнего уров-ня. Диспетчерская и технологиче-ская шины являются двумя частями единой сети верхнего уровня.

Подключение устройств ПТК АСУ ТП к сети верхнего уровня про-исходит по двум линиям: основной и резервной. Для этого в каждом

устройстве предусмотрено по два сетевых адаптера, связанных с по-мощью функции объединения се-тевых адаптеров teaming: в этом случае устройство имеет один IP-адрес, распространяющийся на два порта подключения к сети. Устрой-ства, не имеющие возможности подключения по двум линиям свя-зи (принтеры, сервер синхрониза-ции времени и др.), подключаются по одной линии к одному из сете-вых коммутаторов.

К сети верхнего уровня подклю-чены:

`` автоматизированные рабочие места (АРМ), состоящие из рабо-чей станции (OPS) и мониторов, клавиатуры, манипулятора типа «мышь». Рабочие станции разме-щаются в столах АРМ; часть рабо-чих мест организована с использо-ванием КВМ-удлинителей;

Рис. 2. Схема программно-технического комплекса АСУ ТП, внедренного компанией «Ракурс» на 4-м энергоблоке Гусиноозёрской ГРЭС

37

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


`` сервер загрузки (BU), архив-ный сервер (INFO) и инженерный сервер (EAS);

`` станции технологической сиг-нализации (ALP/M – основная; ALP/R – резервная);

`` станция связи с внешними си-стемами (OPC-Server);

`` станция синхронизации времени (GPS), сетевой экран (FIREWALL), принтеры цветной и черно-белый (PRN);

`` контроллеры нижнего уровня (PCS).

Сетевой экран (FIREWALL) фир-мы CISCO обеспечивает связь ПТК АСУ ТП с сетью предприятия и си-стемой АСУП. Станция GPS осу-ществляет синхронизацию времени по протоколу NTP, получая сигнал со спутников систем GPS.

Нижний уровень ПТК АСУ ТП, отвечающий за сбор информации и управление исполнительными ме-ханизмами, включает четыре подси-стемы:

`` технологического ввода/выво-да (ТО);

`` технологических защит (ТЗ);`` термоконтроля (СТК);`` контроля вибрации и механи-

ческих величин (СКВ).Кроме перечисленных четы-

рех подсистем нижний уровень включает внешние по отношению к ПТК АСУ ТП системы:

`` электрическую часть системы регулирования турбоагрегата (ЭЧСР);

`` систему пневмоимпульсной и пароводяной очистки;

`` систему мониторинга транс-форматора;

`` электротехническое оборудо-вание.

Структурно подсистемы ТО и ТЗ построены идентично: дублирован-ные контроллеры, размещенные в шкафах управления подсистем, связаны с устройствами ввода/вы-вода, размещенными в шкафах вво-да/вывода, по дублированной эк-сплуатационной шине сети Ethernet со скоростью передачи 100 Мбит/с с лучевой топологией.

В шкафах ввода/вывода находят-ся удаленные станции ввода/выво-да, в которых установлены модули ввода/вывода. Эти модули подклю-чаются к датчикам технологических параметров, сборкам со схемами управления запорно-регулирующей

арматурой (ЗРА) и механизмами соб-ственных нужд (МСН).

Сигналы с датчиков температу-ры, участвующих в технологической сигнализации, вводятся в ПТК АСУ ТП через подсистему термоконтро-ля. Она представляет собой удален-ную периферию ввода/вывода конт-роллеров подсистемы ТО.

Сигналы с датчиков температу-ры, участвующих в регулировании и технологических защитах, вво-дятся через преобразователи сигна-лов температуры в токовый сигнал 4–20 мА в шкафах ввода/вывода подсистем ТО и ТЗ соответственно.

Подсистема контроля вибра-ции и механических величин при-нимает сигналы с датчиков ви-брации и механических величин через устройства связи с объек-том (VibroMIO). Передача данных от СКВ выполнена физическими сигналами от преобразователей СКВ. Просмотреть диагностиче-скую информацию, полученную от подсистемы, можно на автома-тизированном рабочем месте опе-ратора ИС2 с помощью специали-зированного прикладного прог-раммного обеспечения; рабочее место оператора ИС2 подключено отдельной линией связи Ethernet к серверу данной подсистемы.

Взаимодействие с электриче-ской частью системы регулирова-ния турбоагрегата осуществляется с помощью физических сигналов. Часть данных передается по циф-ровому каналу связи по согласован-ному протоколу.

Для связи с системой очист-ки котла и микропроцессорными устройствами релейно-защитной аппаратуры (МПУ РЗА), системой защит генератора (СЗГ) и систе-мой возбуждения генератора (СВГ) электротехнического оборудования (ЭТО) энергоблока № 4 исполь-зуется отдельный нерезервируе-мый контроллер, обеспечивающий связь с системами ЭТО по согла-сованному протоколу для ввода контролируемых параметров.

В подсистеме технологическо-го ввода/вывода дополнительно предусмотрено средство резерв-ного управления на аппаратном уровне – аварийный пульт управ-ления (АПУ). Он подключается к отдельным датчикам технологи-

ческих параметров и к части схем управления запорно-регулирующей арматурой и механизмами собст-венных нужд. Управление и конт-роль с АПУ осуществляется неза-висимо от вычислительных средств ПТК АСУ ТП.

Структура верхнего уровняРабочие места оперативного

и обслуживающего персонала энер-гоблока № 4 реализованы в виде ав-томатизированных рабочих мест:

`` АРМ оператора 1,2,3 (АРМ О1, АРМ О2, АРМ О3);

`` АРМ экрана коллективного пользования (АРМ ЭКП);

`` экрана коллективного пользо-вания (ЭКП);

`` АРМ начальника смены кот-лотурбинного цеха (АРМ КТЦ);

`` АРМ персонала котлотурбин-ного цеха (АРМ Служб);

`` АРМ вспомогательных средств (АРМ ВС);

`` АРМ инженера АСУ ТП (АРМ ИС1, АРМ ИС2);

`` АРМ дежурного персонала электроцеха (АРМ ГЩУ);

`` переносной инженерной стан-ции (ПИС).

АРМ оперативного персонала (АРМ О1, АРМ О2, АРМ О3, АРМ ЭКП, АРМ КТЦ, АРМ ЭЦ, АРМ ГЩУ) представляют собой одинако-вые по функциональному наполне-нию средства мониторинга и управ-ления. Различия в управлении за-даются разными уровнями прав доступа. АРМ дежурного персонала электроцеха, находящееся в помеще-нии рядом с главным щитом управ-ления станции, реализовано в виде рабочей станции и одного монито-ра, клавиатуры, «мыши», размещен-ных удаленно и соединенных с ра-бочей станцией через КВМ-удлини-тель (видео, клавиатура и «мышь») по оптическому кабелю.

АРМ инженерного (обслужи-вающего) персонала (АРМ ИС1, АРМ ИС2) содержат инженерные приложения: инженерный па-кет разработчика, просмотрщик трендов и архивов, просмотрщик сообщений технологической сиг-нализации, диагностическое при-ложение и др. Дополнительно АРМ ИС2 содержит специализирован-ное программное обеспечение СКВ и используется в качестве рабочего

38

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


места специалиста в области вибра-ционного контроля турбоагрегата. АРМ ИС2 подключается отдель-ной линией связи Etnernet к серве-ру СКВ, установленному в шкафу СКВ.

АРМ соединяются с сетевыми коммутаторам (RTS) по Ethernet «витой парой». От каждого АРМ идут две линии, резервирующие друг друга.

Сетевые коммутаторы разме-щаются в шкафу ШСО и столе АРМ ВС. Всего четыре коммута-тора, все они образуют диспетчер-скую шину сети.

Сетевые коммутаторы исполь-зуются попарно: к паре подключа-ется одно устройство двумя линия-ми связи.

Подключение нижнего уровня ПТК АСУ ТП выполнено с помощью технологической шины сети верхне-го уровня. Подключение устройств нижнего уровня выполнено с по-мощью оптического кабеля через встроенные оптические порты сете-вых коммутаторов. В шкафу управ-ления (ШУ) каждый из пары комму-таторов соединен с одним из пары коммутаторов в шкафу управления и защит котла (ШУЗК) и одним в шкафу управления и защит тур-бины (ШУЗТ). Коммутаторы, раз-мещенные в шкафах ШУ, ШУЗК и ШУЗТ, образуют технологиче-скую шину сети.

К коммутаторам подключают-ся контроллеры нижнего уровня (PCS). От каждого PCS идут две ли-нии, резервирующие друг друга.

Назначение основного обору-дования, подключенного к сети верхнего уровня ПТК АСУ ТП:

`` OPS – станция оператора;`` ALP – станция технологической

сигнализации. Выполнена в виде

двух устройств, резервирующих друг друга;

`` EAS – инженерный сервер. Станция содержит хранилище про-грамм (репозиторий) всех компо-нентов АСУ ТП;

`` EAC – станция инженерного клиента. Содержит инженерное про-граммное обеспечение, позволяющее редактировать содержимое репозито-рия на инженерном сервере EAS;

`` BU – сервер загрузки. Станция содержит данные, необходимые для загрузки компонентов системы при их включении;

`` INFO – сервер информацион-ной системы. Осуществляет сбор и долговременное архивное хране-ние процессовых данных. Данные из архива доставляются через кли-ентские приложения (IAC), исполь-зуемые на операторских (OPS) и ин-женерных рабочих станциях (EAC);

`` IAC – станция информацион-ного клиента. Приложение станции предназначено для работы с архи-вом системы через клиентское при-ложение (IAC). Клиентское прило-жение используется на операторских (OPS) и инженерных рабочих стан-циях (EAC) в качестве дополнитель-ного компонента;

`` GPS – устройство синхрони-зации времени по связи со спутни-ковой системой GPS. Осуществляет синхронизацию времени через ди-спетчерскую шину сети Ethernet ПТК АСУ ТП по протоколу NTP. Связь со спутниками GPS организована через выносную GPS-антенну, уста-новленную на крыше здания;

`` FIREWALL – межсетевой экран, обеспечивающий связь с АСУП и ог-раничивающий доступ в сеть ПТК из внешней сети;

`` RTS, RTR – сетевые управляе-мые коммутаторы Ethernet. Под-

ключение всех устройств верхнего уровня ПТК АСУ ТП осуществляет-ся по «витой паре»; устройства ниж-него уровня подключаются с помо-щью оптоволоконного кабеля;

`` Vibro-Server – сервер СКВ. Обес-печивает расчет параметров вибрации («скачок вибрации», «рост вибра-ции», составляющая низкочастотной вибрации и т. д.), реализует функции вибродиагностики, осуществляет пе-редачу данных в контроллер связи ПТК АСУ ТП и синхронизацию вре-мени оборудования СКВ;

`` PCS – станция управления тех-нологическим процессом (контрол-лер) metsoACN RT.

Структура подсистемы технологического ввода/вывода нижнего уровня

Основным устройством нижне-го уровня является контроллер (PCS). В подсистеме технологиче-ского ввода/вывода используются несколько типов контроллеров: для управления и для связи.

Контроллер управления является дублированным, он состоит из пары контроллеров (PCS/M и PCS/R), ко-торые резервируют друг друга. Оба они размещены в одном шкафу управления. Связь контроллеров пары между собой осуществляется через параллельный порт иденти-фикационного модуля контроллера PMM.

Контролеры управления реали-зуют ввод/вывод физических сигна-лов через удаленные станции вво-да/вывода, расположенные в шкафах ШВВ. Удаленная станция включает в свой состав два коммуникацион-ных модуля (IBC/M и IBC/R), ре-зервирующих друг друга. Комму-никационные модули удаленных станций ввода/вывода подключа-ются к дублированному контролле-

Рис. 3. Окна программы Метсо DNAuse

39

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Н. Ахмедов, зам. начальника отдела проектированияГК «Ракурс», г. Санкт-Петербург,


www.rakurs.com

ру двумя линиями связи по эксплу-атационной шине сети нижнего уровня через сетевые коммутаторы (RTR/M и RTR/R), установленные в шкафу ШВВ. К эксплуатацион-ной шине подключаются все стан-ции ввода/вывода. Каждая группа станций имеет свой IP-адрес с до-ступом через отдельный порт ком-мутатора.

К контроллеру можно под-ключить не более 16 станций уда-ленного ввода/вывода. В каждом шкафу ШВВ размещается не более 8 станций удаленного ввода/выво-да. В одном шкафу ШВВ предусмо-трен ввод/вывод в объеме не более 1024 входов/выходов.

Дублированные контроллеры обеспечивают ввод/вывод:

`` аналоговых входных сигналов 4–20 мА с питанием от ПТК АСУ ТП (при необходимости);

`` аналоговых выходных сигна-лов 4–20 мА;

`` натуральных входных сигна-лов с датчиков температуры (тер-мометра сопротивления и термопа-ры), являющихся регулируемыми параметрами в системах автомати-ческого регулирования, через пре-образователи в сигнал 4–20 мА;

`` дискретных входных сигналов 24 В с питанием от ПТК АСУ ТП;

`` дискретных выходных сигналов 24 В с питанием от ПТК АСУ ТП.

Второй тип – контроллер свя-зи – не резервируется. В подсисте-ме технологического ввода/вывода используются два контроллера свя-зи – PCS15 и PCS16. Контроллер PCS15 применяется для связи с под-системой термоконтроля, подсисте-мой контроля вибрации и механи-ческих величин, а также внешней системой – электрической частью системы регулирования (ЭЧСР). Контроллер PCS16 используется для связи с микропроцессорными систе-мами электротехнического оборудо-вания.

Контроллеры связи обеспечи-вают прием данных от:

`` преобразователей термоконт-роля, то есть преобразователей для ввода натуральных входных сигналов с датчиков температуры (термометра сопротивления и термопары), участ-вующих в технологической сигнали-зации;

`` устройств электротехническо-го оборудования (МПУ РЗА, СВГ, СЗГ);

`` электрической части системы регулирования турбоагрегата (ЭЧСР).

В удаленных станциях ввода/вы-вода используются четыре типа мо-дулей ввода/вывода.

В подсистеме технологического ввода/вывода используются четыре пары дублированных контроллеров и два контроллера связи.

В качестве программного обес-печения операторского интерфейса используется пакет Метсо DNAuse (рис. 3).

В ПТК АСУ ТП для Гусиноозер-ской ГРЭС реализована обработка около 9000 сигналов ввода/вывода по всем каналам. Это был первый проект такого масштаба, выполнен-ный на комплексных средствах авто-матизации Metso DNA. И специали-сты компании «Ракурс» с ним успеш-но справились.

Основные функции системы

• Ввод дискретных сигналов с датчи-ков технологических параметров

• Ввод аналоговых сигналов с датчи-ков технологических параметров

• Отображение информации пользова-телю системы

• Дистанционное управление • Технологические защиты и защит-

ные блокировки • Технологическая сигнализация • Автоматическое управление • Автоматическое регулирование • Архивация • Регистрация аварийных ситуаций • Синхронизация времени • Функционально-групповое управле-

ние • Расчет технико-экономических по-

казателей • Оперативная диагностика состояния

оборудования и экологических по-казателей энергоблока

Эффективная реклама за разумные деньги Стоимость размещения баннера (468 х 60) или текстовой информации в новостной рассылке сайта журнала «ИСУП» с прямой ссылкой на сайт рекламодателя:

(495) 542-03-68, [email protected]

Количество рассылок Период Стоимость (руб.)

1 Любой 2500

4 В течение месяца 8500

8 В течение месяца 14 000

24 В течение года 32 000

41

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


SS Устройство подготовки пробы

Массовое производство имеет свои преимущества как для произ-водителя, так и для потребителя. Од-нако бывают объекты, где продукты массового производства неуместны – необходим «штучный товар ручной работы». Это связано с разными при-чинами: большой сложностью зада-чи, особой ответственностью приме-нения, необходимостью создать для объекта строго индивидуальное ре-шение и пр. Примером такого реше-ния может служить устройство под-готовки пробы, которое используется на энергоблоках атомных и других энергостанций.

Одной из важных задач по обес-печению штатного режима функцио-нирования энергостанций является качественный и достоверный конт-роль водно-химических режимов (ВХР) пароводяного тракта энергоблоков. Задача эта является комплексной, для ее реализации нужно применить ряд технических решений по отбору, транспортировке и анализу проб.

Однако температура и давление среды в точках тракта, где контро-лируются параметры водно-хими-ческого режима, могут быть весьма и весьма значительными, вплоть до 540 °C и 35 МПа, но при этом

современные анализаторы требуют для своей работы куда более скром-ных показателей. Это несоответ-ствие заставляет применять в си-стемах контроля ВХР устройства подготовки пробы (УПП). В ком-плексе с парком анализаторов, по-добранных согласно требованиям конкретной станции, эти устройст-

ва позволяют решить задачу авто-матического химконтроля ВХР.

Качественные, надежные и сов-ременные устройства подготовки пробы являются одной из важ-нейших составляющих комплекса по контролю параметров водно-хи-мического режима. Не секрет, что в настоящее время на многих энер-гостанциях парк устройств подго-товки пробы устарел и нуждается в обновлении, а при строительстве новых энергоблоков возникает по-требность в оснащении станции новым оборудованием.

Сегодня производители предла-гают различные решения по подго-товке проб, одним из таких реше-ний является УПП, разработанное ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР».

Главные функции устройства подготовки пробы – снижение тем-пературы и давления пробы до зна-чений, подходящих для работы анализаторов, а также обеспечение требуемого расхода на приборы.

Снижение температуры и дав-ления – наиболее сложная (с тех-нической точки зрения) и ответ-ственная (с точки зрения обеспе-чения достоверности измерений и сохранности приборов) задача.

Штучная работа. Решение ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР» по поставке комплексов автоматического химического контроля параметров водно-химического режима

Устройство подготовки пробы играет важную роль в работе энергостан-ций: благодаря ему осуществляется контроль водно-химических режимов на энергоблоке. Для подготовки пробы компании разрабатывают разные решения, одному из них посвящена данная статья.

ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР», г. Челябинск

42

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


От ее успешного решения напря-мую зависит надежность всего ком-плекса и долговечность приборов химконтроля.

В УПП ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИ-БОР» температура пробы снижает-ся в одноступенчатом охладителе проб собственной конструкции.

Это устройство представляет со-бой одноступенчатый противопо-точный теплообменник с двойной спиралью. Он имеет компактные га-бариты (максимальная длина корпу-са – не более 350 мм), допускаемый поток охлаждающей воды – 1,5 м3/ч. При таком потоке теплообменник обеспечивает эффективное охла-ждение пробы с максимальными параметрами (достигшей состояния перегретого пара), со скоростью по-

дачи 3 л/мин, до требуемых темпера-тур в одну ступень. Но даже при рас-ходе хладагента, не превышающем 0,2 м3/ч, обеспечивается охлаждение потока пробы вплоть до 1,5 л/мин без использования дополнительных охладителей.

Это позволяет отказаться от гро-моздких, необслуживаемых и неэф-фективных первичных охладите-лей пробы, обычно используемых на станциях. Более того, охладитель ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР» может сам применяться в качестве первич-ного охладителя, если возникает та-кая необходимость.

Охладитель выполнен из нержа-веющей стали, прост в обслужива-нии и нетребователен к качеству охлаждающей воды, которая может

представлять собой как конденсат, так и техническую воду.

Для защиты УПП и анализаторов от нештатных ситуаций, связанных с повышением температуры пробы в ходе неправильной эксплуатации, в конструкции устройства подготовки пробы предусмотрен термозапорный клапан прямого действия. Принцип его функционирования основан на расширении рабочего тела при достижении температуры срабаты-вания. Особенность клапана состоит в том, что его работа не требует вме-шательства персонала, открытие и за-крытие происходят плавно и быстро.

Снизить давление пробы также возможно несколькими способами. В УПП ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР» предлагается решение с примене-

SS Охладитель устройства подготовки пробы SS Маркировка охладителя пробы

SS Комплекс автохимконтроля водно-химического режима в сбореSS Узел измерения параметров пробы

43

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


нием поршневых регуляторов дав-ления. Они устойчивы к перегруз-кам, неприхотливы в обслуживании, снабжены функцией блокировки ручки от случайного вращения. Для высоких входных параметров пробы предусмотрена опция двухступенча-того снижения давления.

Входные регуляторы давления работают в едином комплексе с ре-гулятором давления «до себя», ко-торый обеспечивает возможность ручного отбора пробы, а также до-полнительную стабильность в ли-нии подачи пробы на анализаторы.

Для защиты УПП и анализато-ров от избыточного давления пос-

ле регуляторов предусмотрен пре-дохранительный сбросной клапан прямого действия.

Кроме решения названных выше задач УПП позволяет осуществлять фильтрацию пробы от взвешенных частиц размером более 140 мкм, про-дувку импульсной линии перед УПП при запусках и остановах котлов, а также дает возможность визуально контролировать параметры пробы на выходе из УПП – давление, тем-пературу и расход.

Таким образом, УПП произ-водства ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР» не требует электрических подклю-чений для своей работы, что удобно

при установке устройств в отдель-ном помещении. Устройства ком-пактны, надежны и удобны в обслу-живании, позволяют закрывать весь спектр задач по подготовке проб для любых типов энергостанций.

Однако создание устройства под-готовки пробы не является конечной целью ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР». Компания предлагает комплексное решение по разработке, монтажу и пусконаладке всего комплекса контроля водно-химических режи-мов. Приборный парк анализато-ров может быть представлен раз-личными типами приборов разной ценовой категории. Возможна раз-работка монтажных стоек для уста-новки систем и привязка их к кон-кретному помещению химической лаборатории.

Применение современных ком-плексов мониторинга автомати-ческого химконтроля (АХР) ВХР обеспечит достоверный контроль параметров водно-химических ре-жимов энергоблока, а также позволит снизить трудозатраты на обслужива-ние систем.

Более подробную информацию о системах АХК ВХР можно по-лучить на сайте компании. В сле-дующих номерах журнала будет представлена информация о систе-мах анализа физико-химических параметров газовых сред, разраба-тываемых компанией «ЭТАЛОН-ПРИБОР».

А.А. Балаев, руководитель направления по анализу водных сред,

ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР», г. Челябинск,тел.: (351) 267-4710,

e-mail: [email protected],www.etalon-chel.ru

SS Узел ввода и продувки SS Торцевые уплотнения в конструкции

SS УПП ЗАО «ЭТАЛОН-ПРИБОР»

Панельный компьютер IPPC-1960T

• Безвентиляторный• CPU: Intel Core i3/i5• До 8Гб DDR3• 4xGb LAN• 2xCOM• 4xUSB•• 2x2.5" отсека• 1xCFast слот• 2xMini-PCIe слота

Встраиваемый компьютер NISE-4000

• Безвентиляторный• CPU: Intel Core i3/i5• До 8Гб DDR3• 2xGb LAN• 6xCOM• 6xUSB•• 1x2.5" отсек• 1xCFast слот• 1xMini-PCIe слот• 1xPCIe x4 слот

• Безвентиляторный• CPU: Intel Atom D2550 1.86ГГц• 4Гб DDR3• 4xGb LAN• 4xCOM• 6xUSB•• 1x2.5" отсек• 1xCFast слот• 1xMini-PCIe, 1xPCI

• Безвентиляторный• CPU: Intel Core i3/i5• До 8Гб DDR3• 2xGb LAN• 6xCOM• 5xUSB•• 1x2.5" отсек• 1xCFast слот• 2xMini-PCIe слота• 1xPCI, 1xPCIe

• Безвентиляторный• CPU: Intel Atom D2550 1.86ГГц• До 4Гб DDR3• 2xGb LAN• 2xCOM• 4xUSB•• 1x2.5" отсек• 1xCFast слот• 2xMini-PCIe слота

Панельный компьютер APPC 1*32T (12"-19")

Встраиваемый компьютер NISE-3600Е

Встраиваемый компьютер NISE-2310

г. Москва: Тел.: (495) 232-02-07, Факс: (495) 232-03-27, E-mail: [email protected]г. Санкт-Петербург: Тел.: (812) 928-56-02, Факс: (812) 600-71-97, E-mail: [email protected]Компания IPC2U является официальным дистрибутором NEXCOM International Co., LTDв России и странах СНГ.

www.ipc2U.ru

Âñòðàèâàåìûåè ïàíåëüíûåêîìïüþòåðû Nexcomñ ïîääåðæêîéïðîìûøëåííûõ øèí

46

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Большинство ПЛК и PAC-контроллеров отличаются высокой степенью надежности, однако неко-торые критические приложения про-мышленной автоматизации не допу-скают даже малейшей возможности простоя. Оптимальным решением для подобных систем является ре-зервирование, которое значительно улучшает их работоспособность и ре-монтопригодность.

До сих пор резервированные сис-темы автоматизации были сложны и дороги, особенно по сравнению со стандартными системами автома-тизации. Вложения средств в аппа-ратную часть оказывались слишком высокими, а процесс внедрения был очень трудоемким и требовал разра-ботки специального программного обеспечения. Например, в крити-ческих приложениях и системах промышленной автоматизации ча-сто использовались конфигурации с тройной модульной избыточно-стью (TMR).

Однако сегодня стали доступны резервированные системы автома-тизации на базе PAC-контроллеров, которые позволяют значительно снизить затраты и упростить про-цесс внедрения. Подобные реше-ния требуют приобретения одного процессорного модуля, а функция резервирования достигается всего лишь с помощью его дополнитель-ной конфигурации.

Большинство систем автома-тизации на базе PAC-контролле-ров обеспечивают резервирова-ние двух наиболее критичных со-ставляющих – системы питания

и вычислительного блока. Однако в зависимости от индивидуальных требований доступно также резер-вирование на уровне системы вво-да/вывода, коммуникационных со-единений и на кабельном уровне.

В данной статье рассматри-ваются преимущества резервиро-вания на базе PAC-контроллеров в приложениях промышленной автоматизации, а также показыва-ется, как реализуется избыточное решение на базе PAC-системы.

Преимущества резервированияНекоторые промышленные при-

ложения требуют практически сто-процентно бесперебойной работы, и решением для таких систем являет-ся резервирование. Например, что-бы полностью удовлетворить спрос на электронные компоненты, их производство должно осуществлять-ся 24 часа в сутки и 7 дней в неделю. Любой простой приведет к резкому снижению продаж или даже потере клиентов.

Большинство линий изготов-ления электронных компонентов можно условно поделить на два типа: для непрерывного производ-ства и производства продукции партиями. Сбои в работе при изго-товлении партии могут привести к огромным задержкам и другим серьезным последствиям, особен-но если время производства партии является длительным. Если, напри-мер, изготовление партии занимает восемь часов, то при сбое через семь часов цикла потребуется запустить весь процесс сначала. Непрерывные

процессы, как правило, менее чув-ствительны к сбоям, однако также могут потребовать длительного вре-мени для повторного запуска.

Системы экологического управ-ления должны работать непрерыв-но в безотказном режиме, особенно если окружающая среда напрямую влияет на производственный про-цесс, например в случае использо-вания чистой комнаты. Сбои в ра-боте подобных систем приводят не только к потере партии продук-ции, но и к длительному времени перезапуска, поскольку чистая комната требует восстановления нужных характеристик для возоб-новления работы.

Другим примером систем, для которых резервирование имеет ре-шающее значение, являются прило-жения мониторинга и управления ав-тономными удаленными объектами, такие как системы диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) в области получения и передачи электроэнергии. В подобном случае отказ одного из удаленных объектов, например ветрового генератора, мо-жет вызвать негативные последст-вия, включая перебои в подаче элек-троэнергии. На решение подобной проблемы уходит много времени, поскольку удаленные объекты мо-гут располагаться в нескольких часах езды от пункта технического обслу-живания.

Возможности резервированияРезервирование может быть ре-

ализовано посредством программи-руемых логических контроллеров

Резервирование PAC-контроллеров

Для приложений, требующих высокой отказоустойчивости, эффективной обработки данных и превосходных коммуникационных возможностей, идеально подходят системы резервирования на базе РАС-контроллеров.

Advantech, г. Москва

47

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


(ПЛК) и программируемых конт-роллеров автоматизации (PAC). Крупные предприятия обычно ис-пользуют распределенные системы управления (DCS) для организа-ции резервирования, однако дан-ная статья фокусируется на облас-тях автоматизации производства, SCADA и автоматизации зданий, для которых подходят системы управления меньшего масштаба.

Преимущества резервирован-ной PAC-системы:

`` сокращается время простоев;`` уменьшаются затраты на об-

служивание;`` низкая стоимость по сравне-

нию с традиционными резервиро-ванными системами автоматизации;

`` упрощены приложения;`` проявляются все преимущества

PAC-контроллеров наряду с теми, которые дает собственно резервиро-вание;

`` превосходные возможности для удаленных коммуникационных со-единений.

Основным преимуществом лю-бой резервированной системы ав-томатизации является сокращение времени простоя. С двумя блока-ми питания, двумя процессорами, а также с возможностью мгновенно-го переключения с одного устройст-ва на другое в случае неисправности гарантирована непрерывная работа. При условии же, что во время ра-боты резервной системы неисправ-ный первичный компонент будет оперативно заменен, пользователи получают практически стопроцент-но бесперебойную работу системы автоматизации.

Для оценки того, как резерви-рование позволит снизить возмож-ные риски и обеспечит окупаемость инвестиций, требуется провести де-тальный анализ всех нюансов и ре-шений.

Для получения преимуществ систем управления и мониторинга на базе PAC иногда требуется ис-пользовать двухуровневое сочетание ПК, PAC-контроллеров или ПЛК. Это не только увеличивает затраты на базовую систему, но и усложняет ее конструкцию при реализации ре-зервирования.

Поскольку резервирование в об-ласти персональных компьютеров в коммерческих приложениях успеш-

но применялось на протяжении де-сятилетий, в настоящее время произ-водители могут предложить резерви-рованные промышленные системы на базе PAC-контроллеров по разум-ной цене и с относительно простой реализацией с точки зрения конечно-го пользователя.

В результате система автомати-зации обеспечивает необходимое резервирование, обладая при этом преимуществами системы управле-ния и мониторинга на базе PAС.

Особенности реализации резервирования

Резервирование на уровне пер-сонального компьютера может быть осуществлено с помощью програм-мных, аппаратных средств или их комбинации. Доступные сегодня программные решения могут приме-няться на стандартных аппаратных платформах. Однако суть заключа-ется в том, что без некоторого уров-ня аппаратного резервирования или объединения нескольких свя-занных аппаратных платформ воз-можности системы резервирования будут ограничены.

Предыдущие поколения тех-нологий резервирования ПК были достаточно дороги и узко специа-лизированы. Они подразумевали негибкую конфигурацию на базе дублирования уникальных аппа-ратных средств, контролируемых программным обеспечением. Лю-бой неисправный аппаратный ком-

понент незамедлительно заменялся на своего дублера с плавным пере-ходом, прозрачным для операцион-ной системы.

Современные технологии по-зволяют использовать стандартные компоненты для создания эконо-мически более выгодной системы резервирования. Однако при ее построении необходимо охватить несколько подсистем для обеспече-ния полноценной защиты. К этим подсистемам относятся:

`` блок питания;`` процессорный модуль;`` система ввода/вывода;`` коммуникация и связь;`` кабельные соединения.

PAC-платформа, предлагающая резервирование для каждой ука-занной выше подсистемы, обладает преимуществами ПК-платформы, однако отличается большей надеж-ностью. Даже при том, что каждый компонент является достаточно на-дежным, комбинация их с дублиру-ющими компонентами повышает статус системы до высоконадежной.

На рис. 1 представлена резерви-рованная PAC-система с дублиро-ванными процессорными модуля-ми и блоками питания. В подобной конфигурации связь между процес-сорными модулями и источниками питания позволяет избежать пре-рывания рабочего процесса в слу-чае сбоя.

С аппаратной точки зрения лю-бой компьютер, работающий в ре-

Рис. 1. Резервированная PAC-система

48

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


зервированной системе, должен использовать цифровые сигналь-ные процессоры, предназначенные для синхронизации данных между первичным и дублирующим конт-роллерами. Активные контроллеры распознают друг друга и подтвер-ждают связь, после чего гарантиру-ют, что все требуемые данные будут синхронизированы.

Кроме того, главный контрол-лер должен направлять определяю-щие его активность периодические сигналы дублирующему контролле-ру, сообщая таким образом, что он все еще работоспособен и не требу-ет замены. Пара резервированных контроллеров следует правилам, позволяющим им узнать, какой из контроллеров будет выполнять роль главного. Второй контрол-лер при этом становится резерв-ным. Каждый раз, когда резервный контроллер теряет периодический сигнал от главного, он принимает на себя рабочие функции.

Главный контроллер прекра-щает подачу периодического сиг-нала в случае отключения подачи питания, коммуникационного сбоя или ошибки в программе. Для того чтобы резервный контроллер обна-ружил отказ первого и взял на себя его функции, достаточно всего 10 миллисекунд. Столь малое время отклика играет важную роль в под-держании непрерывной работы системы.

Обычные ПК пользователя тре-буется отключить для проведения ремонта или замены составных ча-стей. Промышленные контроллеры с ПК-архитектурой оснащены ком-понентами с возможностью «горя-чей» замены. При этом данные ком-поненты расположены так, чтобы облегчить процесс их отключения и замены.

Роль программного обеспечения в резервированных системах

Программное обеспечение так-же играет важную роль при разра-ботке приложений промышленной автоматизации. Применяемые в про-мышленной автоматизации PAC-системы часто используют операци-онную систему, оптимизированную под работу в режиме реального вре-мени. Windows CE является наибо-лее распространенной и хорошо себя

зарекомендовавшей операционной системой. ОС реального времени обеспечивают надежную работу и малое время отклика вместо вы-сокой пропускной способности. Подобные ОС подходят для систем управления в режиме реального времени, поскольку обеспечивают возможность практически детер-минированно обрабатывать данные по мере их поступления.

Управление процессом или уст-ройством осуществляется програм-мным обеспечением, установленным на ОС. Программы подобного типа зовутся средой SoftLogic и основы-ваются на одном из языков програм-мирования IEC 61131-3 – открытого международного стандарта для про-мышленных контроллеров.

Рабочая программа PAC-конт-роллера разрабатывается с помощью среды разработки PAC, а после загру-жается в главный и резервный конт-роллеры. Современные пакеты про-грамм для резервированного PAC-управления обеспечивают простую настройку резервирования посредст-вом команд через меню (рис. 2).

Резервирование само по себе не является полноценной гарантией надежности без мониторинга рабо-тоспособности и целостности всей системы. Таким образом, ключевой особенностью любой отказоустойчи-вой системы является возможность постоянно контролировать состоя-

ние резервированных компонентов и направлять информацию опера-ционной системе и прикладному ПО о любых сбоях. После того как данные о неисправности стано-вятся доступны на уровне прило-жения, система может подать ло-кальный сигнал тревоги и указать на проблемный участок.

Но наиболее важно то, что сиг-нал о неисправности может быть доведен до диспетчерского пунк-та управления или даже направ-лен в виде оповещения, например, по электронной почте, текстовым сообщением, по телефону. Боль-шинство PAC-систем предлагает пользователю удаленно отсылать команды, позволяя полностью ре-шать ряд проблем дистанционно.

Однако конечной целью резер-вированной платформы является не бесконечная работа системы, а то, что она продолжит работу даже в случае возникновения сбоя. Она обеспечивает достаточно вре-мени для оповещения обслуживаю-щего персонала и ремонта требуе-мого компонента.

Такой уровень защиты подхо-дит для систем с распределенной структурой, которые не являются автономными и не обслуживаются техническим персоналом, дежуря-щим на объекте постоянно. К при-ложениям, которые могут исполь-зовать резервированные PAC-си-

Рис. 2. Настройка резервирования

49

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


стемы, относятся во доснабжение, канализация, а так же производство и распределение электроэнергии.

Подобные системы обычно рас-средоточены по обширной геогра-фической области. При возникно-вении сбоев резервирование обеспе-чивает бесперебойную работу всех удаленных объектов, что дает спе-циалистам достаточно времени для того, чтобы добраться до объекта и устранить неполадки.

Распределенные электрогенераторы требуют резервирования

Рассмотрим систему производ-ства электроэнергии, состоящую из нескольких распределенных объектов, которые могут включать в себя установки для получения энергии из возобновляемых источ-ников, например использующие энергию солнца и ветра.

В отличие от традиционной цен-трализованной электростанции по-добные системы называются распре-деленными источниками энергии (РИЭ). Они состоят из сравнительно небольших по размеру децентрали-зованных генераторов и накопителей энергии, как правило, менее 15 МВт на объект. Мощность, вырабатыва-емая на объекте РИЭ, удовлетворя-ет локальные потребности, а любой избыток энергии продается комму-нальным службам посредством сети распределения питания.

РИЭ отличаются местным рас-пределением и небольшим раз-мером, поэтому они скорее ис-пользуются конечными пользо-вателями, а не коммунальными службами. Даже небольшая ком-пания – ко нечный пользователь – обычно располагает обученным персоналом или наемными специ-алистами, хотя потребляет гораз-до меньше ресурсов по сравнению с крупными организациями. Вот почему для небольших компаний наиболее важно эффективно ис-пользовать ограниченные ресурсы, что обеспечивается благодаря раз-личным решениям на базе удален-

ного мониторинга и управления. Для их реализации лучше всего ис-пользовать PAC-систему с резерви-рованием.

РИЭ по своей сути предполага-ют отказоустойчивость по геогра-фическому признаку, поскольку объекты данной системы являются распределенными и невелика ве-роятность того, что отказ на од-ном объекте приведет в нерабочее состояние другой объект. Однако пользователи не заинтересованы в том, чтобы объект не работал без веских на то причин.

Для эффективной работы ком-понентов типовой РИЭ, основы-вающихся на сочетании различных технологий, будет выгодно приме-нять системы управления/SCADA на базе PAC-контроллеров. По-добные системы обеспечат не толь-ко базовые функции управления, но и функции высшего уровня, та-кие как отслеживание состояния, регистрация данных, построение графиков и генерирование сиг-налов тревог для энергетических и других рабочих параметров. Этот комплексный подход обеспечит экономически выгодное высокоэф-фективное управление.

Применение PAC-систем умень-шает первоначальные затраты, по-скольку необходимо меньшее коли-чество оборудования, а также сокра-щает эксплуатационные издержки, так как содержание меньшего коли-чества объектов позволяет сократить расходы на обучение персонала. Меньшее количество узлов систе-мы означает меньшее количество запасного оборудования на складе. Стандартные конфигурации позво-ляют использовать проверенные методы повторно, благодаря чему технический персонал эффектив-нее работает на распределен ных объектах.

Выбирая систему управления/ SCADA на базе PAC-контроллеров, пользователь получает многочислен-ные эксплуатационные преимуще-ства. Но он может получить гораздо

больше в случае выбора резервиро-ванной аппаратной платформы с вы-соким уровнем работоспособности. Тогда ко всем преимуществам (вы-сокой производительности, ремон-топригодности, соответствию стан-дартам) прибавляется еще одно: система сможет продолжить работу в случае возникновения сбоя, а так-же обеспечит вызов обслуживаю-щего персонала для устранения неполадок.

Система, которая может только «позвонить домой» в случае воз-никновения неустранимой ошиб-ки, это лучше чем ничего, однако применение подобного подхода в РИЭ может оставить без света пользователей на продолжительное время. Аппаратные средства с под-держкой резервирования позво-ляют системе продолжать работу после сбоя, а также вызвать специ-алистов только в случае необходи-мости замены сломанных деталей.

Также PAC-контроллеры дают возможность оператору выполнять команды удаленно, решая при этом часть проблем без посещения объ-екта. В других случаях удаленные команды могут позволить времен-но решить проблему, пока техни-ческие специалисты не прибудут на объект.

Резервированные платформы управления посредством SCADA на базе PAC предоставляют доста-точные средства для эффективного управления и защиты, обеспечивая функции мониторинга и регистра-ции данных, но отличаясь просто-той и меньшей стоимостью по срав-нению с другими решениями.

ЗаключениеРезервированные системы управ-

ления на базе PAC-контроллеров как с коммерческой, так и с техни-ческой точек зрения стали простым и выгодным решением для многих отраслей промышленности, включая автономные системы и многие дру-гие приложения, требующие высоко-го уровня отказоустойчивости.

Advantech, г. Москва,тел.: (495) 232-1692,

e-mail: [email protected],www.advantech.ru

51

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


SS Увеличивается сложность графической информации, отображаемой на экранах рабочих станций

Компания ESA elettronica S.p.A приступила к выпуску продукции нового поколения под общим на-именованием ESAWARE. В круг этих изделий входят панели опера-тора, программируемые контролле-ры и промышленные компьютеры. В статье речь пойдет о промышлен-ных компьютерах.

Еще не так давно производи-тельность этих устройств не стояла на первом месте среди выдвигае-мых требований (энергопотребле-ние, защищенность и т. д.), так как большинство применений своди-лось с достаточно стандартному от-ражению технологического процес-са в виде мнемосхем с дополнитель-ными функциями архивирования умеренного количества данных. Но все меняется, и теперь:

S` операторы роботизированной линии требуют, чтобы на оператор-ском пульте отображалось положе-ние исполнительных механизмов роботов в режиме реального време-ни (3D-графика);

S` в рабочую зону установки поме-щают камеры, и изображение с них выводится на операторский пульт на-ряду с остальными параметрами;

S` прежде чем загрузить новую рецептуру, оператор запускает си-муляцию процесса, что помогает

ему оценить эффективность и без-опасность новых настроек.

Исходя из этого, можно сделать следующие выводы:

S` увеличивается сложность гра-фической информации, отображае-мой на экранах рабочих станций;

S` возрастает объем обрабатыва-емых данных, так как происходит миграция элементов управления производством «из офиса в цех».

Получается, что в условиях жест-кой конкурен ции производители

и интеграто ры увеличивают функ-циональность систем, заворачивая ее «в красивую обертку». И это не-избежно приводит к существенному росту требований к производитель-ности центрального процессора, встроенной графической системы, скорости оперативной и долговре-менной памяти.

Ориентируясь на современные требования и многолетний опыт раз-работки панелей оператора и про-мышленных компьютеров, компа-

Новое поколение промышленных компьютеров от компании ESA elettronica

Промышленные компьютеры и мониторы серии ESAWARE являются устрой-ствами нового поколения. Они обладают высокой производительностью, благодаря чему способны отражать рабочий процесс в виде трехмерной графики, обрабатывать очень большой объем данных, передавать на экран изображение, снятое видеокамерами, установленными в цехе, и выпол-нять другие функции.

52

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ния ESA elettronica S.p.A разрабо-тала и начала выпуск продукции нового поколения.

Промышленные компьютеры ESAWARE будут представлены в двух основных вариантах: панельные компьютеры и устанавливаемые в за-щищенный шкаф системные блоки. Также предлагается новое поколение промышленных мониторов.

Панельные компьютеры EW2Промышленные компьютеры

EW2 оснащены широкоформатны-ми матрицами нового поколения, с соотношением сторон 16:9, с улуч-шенной цветопередачей и увеличен-ными углами обзора. Размер экрана составляет 12,1″ (1280 × 800 точек),

15,6″ (1366 × 768 точек), 18,5″ (1366 × × 768 точек) и 21,5″ (1920 × 1080 то-чек). На выбор пользователя пред-ложено два типа сенсорных сеток: аналого-резистивная (5-проводная) и емкостная (PCT, мультитач). Пе-редняя панель экрана имеет защиту класса IP66 и тефлоновое покры-тие, предохраняющее от загрязне-ния и агрессивных реагентов.

Модели компьютеров базиру-ются на процессорах Intel® Atom Dual/Quad core, Core i3/i5/i7 4-го поколения. Новое поколение про-цессоров обеспечит более высокую производительность (особенно при работе с графикой), необходимую для новых операционных систем и приложений, а большой выбор

моделей процессоров позволит пользователям более гибко варьи-ровать конфигурацию на основе критерия цена/производительность. По выбору пользователя компьюте-ры могут оснащаться оперативной памятью DDR3 от 2 до 16 Гб, жест-ким диском от 250 Гб и твердотель-ным накопителем от 16 Гб.

Все компьютеры снабжены дву-мя независимыми портами LAN 1 Гб, портами DVI/VGA/HDMI, портами USB 2.0/3.0 и RS-232/485 (количество последних зависит от модели). В отдельные модели можно будет устанавливать дополни-тельные платы формата PCI/PCIe.

Напряжение питания стандарт-ное для промышленности: 24 В= (18…30 В=). Несмотря на высокие характеристики ПК, энергопотреб-ление у него достаточно низкое: от 25 до 65 Вт – в зависимости от конфигурации.

Температурный диапазон рабо-ты – от 0 до 50 °C. Промышленные компьютеры имеют сертификат ATEX (Group II – cat.3 GD).

Защищенные системные блоки EW4Основной модельный ряд EW4

был разработан специально для тя-желых условий эксплуатации. Его особенности:

S` жесткий усиленный стальной корпус;

S` безвентиляторное исполнение для всех типов процессоров с инно-вационной системой теплоотвода;

S` рабочая температура – от –20 до + 60 °C.

Модели компьютеров базиру-ются на процессорах Intel® Atom Dual Сore, Core i3/i5/i7 3-го поко-ления, обеспечивающих высокую производительность и гибкость

SS Промышленный панельный компьютер линейки ESAWARE: EW2

SS Компьютер EW2: панель интерфейсов

SS Системные блоки EW4: слева – с возможностью установки дополнительных плат; справа – без возможности установки дополнительных плат

53

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


А. А. Щукин, ведущий специалист по системам управления,

ООО «КоСПА», дистрибьютор компании ESA elettronica S. p.A,тел.: (495) 660-2822,

e-mail: [email protected],www.cospa.ru

выбора для конкретных примене-ний. По выбору пользователя си-стемный блок может оснащаться оперативной памятью DDR3 от 2 до 16 Гб, жестким диском от 250 Гб и твердотельным накопителем от 16 Гб. Возможна установка двух накопителей HDD/SSD с их объе-динением в RAID-массив.

Что касается конструктивно-го исполнения, то тут доступны два варианта корпуса: с возможностью установки дополнительных плат (од-ной PCIe и одной PCI) с габаритами 337 × 239 × 122 мм и без возможно-сти установки дополнительных плат с габаритами 337 × 239 × 77 мм.

Каждая модель оснащается следующим набором портов: два порта LAN 1 Гб; три RS-232; один RS-232/422/485; четыре порта USB версии 3.0; один VGA; один DVI-D; один HDMI; один Line Out/Mic In; один СFast с внешним доступом; один Mini-PCIe. На внешней сто-роне корпуса также размещены разъемы для подключения антенн в случае установки в промыш-ленный компьютер плат WiFi, GSM/3G/4G, GPS/GLONASS.

Напряжение питания стандарт-ное для промышленности: 24 В= (9…26 В=).

Подбор компонентов обеспечи-вает низкое энергопотребление:

S` 55 Вт для конфигурации Core 7i-3610QE + 4 Гб RAM + HDD 250 Гб;

S` 45 Вт для конфигурации Core i3-3120 ME + 4 Гб ОЗУ + + HDD 250 Гб.

Промышленные мониторы EW3Промышленные мониторы ба-

зируются на широкоформатных матрицах нового поколения с соот-ношением сторон 16:9, с улучшен-ной цветопередачей и увеличен-ным углом обзора. Размер экрана составляет 12,1″ (1280 × 800 точек); 15,6″ (1366 × 768 точек); 18,5″ (1366 × × 768 точек) и 21,5″ (1920 × 1080 то-чек). На выбор пользователя пред-ложено два типа сенсорных сеток: аналого-резистивная (5-проводная) и емкостная (PCT, мультитач). Пе-редняя панель экрана имеет защиту класса IP66 и тефлоновое покры-тие, предохраняющее от загрязне-ния и агрессивных реагентов.

Несколько различных видеовхо-дов (один VGA, один DVI-D и один HDMI) позволяют использовать дан-ные мониторы с большинством обо-рудования, представленного на рын-ке. Опционально возможна установка

удлинителя KVM. Также монитор является USB-хабом: на его задней панели расположены два разъема USB 2.0 типа A и один USB 2.0 типа B, на передней панели мониторов с ре-зистивным экраном также находится один защищенный разъем USB.

Напряжение питания стандарт-ное для промышленности: 24 В= (18…30 В=).

Температурный диапазон рабо-ты – от 0 до 50 °C. Мониторы име-ют сертификат ATEX (Group II – cat.3 GD).

Тщательный подбор компонен-тов промышленных компьютеров, тестирование на каждом этапе проек-тирования и производства и 100-про-центный выходной контроль изде-лий – вот отличительные особен-ности продукции ESA, которые позволяют пользователям сокра-щать время на пусконаладку, уве-личивать периоды регламентного обслуживания и простоя оборудо-вания. К тому же серия ESAWARE была спроектирована с учетом необ-ходимости непрерывно следовать за пожеланиями потребителей и бы-стро развивающимися компьютер-ными технологиями, что позволит обеспечить преемственность обору-дования на многие годы вперед.

SS Промышленный монитор EW: экран и панель интерфейсов

55

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014

НОВОСТИ

Компания «Родник» объявля-ет о специальной акции на конт-роллеры Pro-face»

НПП «Родник» совместно с компанией Pro-face, мировым лидером в области человекома-шинных интерфейсов, объявляет о начале спе-циальной акции.

Теперь вы можете приобрести программи-руемый контроллер серии LT4000M и получить в подарок к нему программное обеспечение Gp-Pro EX 3.5, а также загрузочный кабель. Одному заказчику в рамках данной акции доступен толь-ко один такой комплект.

Предложение действует до 31 марта 2014 года.

Программируемый логический контроллер с интегрированной операторской панелью серии LT4000M – комбинированное устройство, со-стоящее из блока ПЛК (или логического), объ-единенного с блоком операторского интерфейса (сенсорной операторской панелью). Между со-бой блоки соединяются переходником диаме-тром 22 мм – это диаметр стандартного отвер-стия под индикаторную лампу. Такое решение делает легкой и удобной установку устройства. Другой вариант соединения блоков – с исполь-зованием соединительного кабеля.

Блок операторского интерфейса оснащен удобным для оператора высококачественным цветным дисплеем (320 × 240 QVGA TFT), осна-щенным сенсорной панелью. Блок ПЛК имеет только цифровые или цифровые и аналоговые входы и выходы. Аналоговые входы поддержи-

вают режимы по току, напряжению и от темпе-ратурного датчика (термопары), а аналоговые выходы – по току и напряжению.

Все модели имеют два USB-порта (один – стандартный USB Type A – обычно используется для загрузки/выгрузки проектов, второй – ма-логабаритный USB Mini-B – для подключения внешних устройств), один последовательный порт (RS-232C, RS-485) и один порт Ethernet.

Для создания приложений для этого устройства, как для логической части (ПЛК), так и для интерфейсной части (операторская панель), используется одна и та же среда разра-ботки – Gp-Pro EX.

В этом пакете сочетаются функциональность и отличный дизайн, что упрощает деятельность разработчика. Он позволяет создавать как при-влекательные экранные образы с отображением полной функциональности ПЛК и мультиме-дийных функций интуитивно понятным путем, так и логические программы для ПЛК на языке логических схем (ladder logic). Программный пакет GP-Pro EX совместим со всеми устройст-вами человекомашинного интерфейса Pro-face. Для промышленных компьютеров, работающих под управлением Windows, можно использовать пакет удаленного мониторинга Gp-Viewer.

Подробности акции вы можете узнать у специалистов отдела промышленной автома-тизации компании «Родник», а также на сайте компании.

НПП«Родник», г. Москва,тел.: (499) 613-7001,

e-mail: [email protected],www.rodnik.ru

56

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


В статье «Профессиональный интерфейс для современного про-изводства», опубликованной в жур-нале «ИСУП» (№ 4 за 2013 год), рассматривалась общая методика компании Pro-face по построению систем человекомашинного интер-фейса и ее конкретная реализация в аппаратных, и в особенности про-граммных, средствах.

Решения, построенные с при-менением этих несколько свое-образных средств, во многом аль-тернативны типовым решениям на базе использования SCADA-си-стем, однако преимущественно относятся к мониторингу и управ-лению технологическим оборудо-ванием, иначе говоря, к задачам «нижнего уровня». Между тем, как правило, задачи промышленной автоматизации (формулировка ко-торой в общем случае достаточно расплывчата) этим не ограничи-ваются, есть и более высокий уро-вень, на котором решаются свои за-дачи – управление производством, контроль и учет работы оборудова-ния в масштабах предприятия и т. д.

Характерно, что исходной ин-формацией для задач этого, более высокого, уровня автоматизации

зачастую являются выходные дан-ные задач нижнего уровня. Поэто-му вполне закономерной является идея предложить средства и реше-ния, позволяющие осуществлять передачу всей требующейся ин-формации между двумя уровнями. Компания Pro-face, естественно, разработала и предлагает подобные средства. Описанию их и посвящен данный материал, являющийся, таким образом, продолжением ста-тьи, опубликованной в четвертом номере прошлого года.

Однако прежде чем приступать к рассмотрению этой темы, хоте-лось бы сказать несколько слов об одном пункте упомянутой ста-тьи. Среди возможностей, предо-ставленных пакетом разработки систем интерфейса нижнего уров-ня (Gp-Pro EX), названа парольная защита – как приложения в целом, так и отдельных его компонентов. Остановимся на этом моменте под-робнее, так как, помимо чисто тех-нического аспекта, он затрагивает и много других, включая экономи-ческие и организационные.

Тема парольной защиты регу-лярно всплывает во время ремонта или замены оборудования Pro-face.

Как правило, в случае выхода па-нели из строя наиболее простой шаг – заменить ее на новую и со-ответственно перенести програм-мное обеспечение из старой панели в новую. Технически эта операция не особенно сложна: надо выгру-зить и загрузить проект, а также при необходимости провести кон-вертацию посредством конвертера проектов, поставляющегося вместе с Gp-Pro EX. Но более чем вероят-но, что при этом возникнет орга-низационная проблема – выгрузка проекта невозможна, если он защи-щен от нее паролем.

Некоторое время тому назад была широко распространена прак-тика закупки за рубежом выведен-ного из эксплуатации технологи-ческого оборудования «под ключ» вместе с установленной системой автоматизации. При этом об управ-ляющей информации, кодах и па-ролях тогда просто никто не думал. В результате отечественные пред-приятия получали «одноразовую» систему, работающую до первого отказа и абсолютно не рассчитан-ную на какую-либо модернизацию.

Альтернативой являлась только разработка проекта с нуля, чего, ра-

Средства Pro-face для построения систем промышленной автоматизации «верхнего уровня»

Рассматриваются разработанные компанией Pro-face универсальные сред-ства передачи данных как между устройствами автоматизации нижнего уровня, так и между нижним и верхним уровнем. Эти средства органич-но дополняют решения для построения систем нижнего уровня того же производителя и придают им как своей основе новые черты: расширяются функциональные возможности, за счет комплексного использования раз-личных средств становится возможным решение новых задач.

ЗАО «НПП «Родник», г. Москва

57

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


зумеется, никто изначально не пред-полагал. Такое решение, конечно, решает все вопросы капитально и на все «сто сорок шесть процен-тов», но оно требует времени, за-трат, а главное – организационных мер типа разработки и утвержде-ния ТЗ. Даже если все это и не так сложно, сам факт простоя техноло-гической линии в течение времени, требующегося на разработку и от-ладку, вряд ли вызовет у руководст-ва большой энтузиазм.

Вывод из сказанного прост: если автоматизированная линия заказы-вается за рубежом «под ключ», нуж-но, как минимум, сразу позаботить-ся обо всех кодах и паролях. В идеа-ле желательно иметь и все исходные файлы проекта.

Казалось бы, ничего сверхъесте-ственного в сказанном нет. Если бы! Закупками зачастую занимаются спе-циалисты из отделов снабжения, далекие от технических тонкостей и в силу этого не видящие ситуа-цию в перспективе, а потому легко упускающие детали.

Конечно, лучше всего было бы поручать разработку приложений автоматизации для промышлен-ного оборудования отечественным разработчикам, но здесь уже всту-пают в силу соображения эконо-мические, подробное рассмотрение которых выходит за рамки нашего материала. Но смысл тем не ме-нее ясен: далеко не всегда едино-разовая экономия оборачивается долговременной эффективностью. Несть числа примерам того, как поверхностный подход к закупке оборудования, недоучет, казалось бы, не очень важных вещей, откла-дывание поисков путей решения проблем до времени их возникно-вения оборачивается сложностями и потерями.

Pro-Server EX – это простое и доступное программное обеспе-чение для организации обмена дан-ными между офисом и производст-венной площадкой. С его помощью можно принимать данные от опе-раторских панелей GP и подклю-ченных к ним различных устройств, расположенных в производствен-ной зоне, передавать их через ло-кальную сеть в компьютеры заводо-управления или инженерных служб и выполнять при этом различную

обработку данных. В частности, можно настроить передачу данных таким образом, чтобы информация загружалась в таблицы Excel или базы данных Acсess. Не требует-ся преобразования отображаемых на экране операторской панели данных или программирования контроллера (-ов), ничего не при-ходится программировать вообще. (Но, безусловно, необходимо иметь хотя бы самое общее представление о структуре таблицы Excel или базы данных Access, о том, как органи-зованы хранящиеся в них данные и что с их помощью можно сделать. Впрочем, в настоящее время труд-но найти людей, не обладающих хотя бы минимальными познания-ми в этой области.)

С помощью этого пакета мож-но следить за состоянием панелей, находящихся под его управлени-ем, выводя изображение в удобной для восприятия форме; получать не только информацию о состоя-нии соединения или ошибке реги-страции данных, но и собственно данные со всех устройств, соеди-ненных с панелями GP.

Для организации сбора данных (с производственной площадки сервера заводоуправления) и за-грузки инструкций (с компьютеров инженеров – в операторские па-нели в цеху) требуется только загру-зить в панели файл настроек. Так-же с помощью этого пакета можно выполнять передачу информации в обратном направлении: записы-вать в ПЛК данные из таблицы Excel, базы данных Access или текстового файла CSV. Поддерживается обмен данными: с применением техноло-гий OPC, DDE, DLL и других; с ба-зами данных и MES-системами. Кроме того, Pro-Server EX предла-гает набор различных API (от англ. application programming interface – программный интерфейс пользо-вателя), поэтому поддерживается доступ к устройствам из пользова-тельских приложений.

Режим сбора информации и ее трансляции в управленческие служ-бы позволяет получить доступ из офиса (заводоуправления) к дан-ным производства, а режим переда-чи данных в ПЛК дает возможность работникам управленческих и ин-женерных служб передавать со сво-

его рабочего места в удаленные контроллеры производственного участка инструкции, команды, ра-бочие параметры, изменять управ-ляющие программы контроллеров и т. д. Такое решение легко и удоб-но для персонала, при том что сто-имость его невысока.

Кроме того, помимо очевидных возможностей обработки данных средствами Excel, Access и других распространенных пакетов общего назначения, можно организовать удаленное информирование с по-мощью предварительно подготов-ленных сообщений по электронной почте (не СМС). Эта возможность полностью соответствует возник-шему в настоящее время тренду на повышение мобильности со-трудников и «отвязку» их от жест-ко определенного рабочего ме-ста, расширяет сферу труда людей с ограниченными возможностями и соответственно имеет социальное значение.

Помимо передачи данных меж-ду уровнями (в общепринятой тер-минологии – верхним и нижним), возможен обмен данными и на од-ном уровне – между ПЛК и други-ми устройствами нижнего уровня. Контроллеры могут обмениваться данными между собой, анализиро-вать их и на основе этого анализа «принимать решения» – напри-мер, при отключении линии пода-чи сырья принудительно отклю-чать обрабатывающие устройства. Обмен данными возможен меж-ду устройствами, подключенны-ми к операторским панелям; без преобразования с помощью ПК, вне зависимости от типов этих устройств. Обмениваться данными могут до 4 устройств, подключен-ных к операторским панелям серий GP4000 и/или AGP3000 – одной или нескольким.

За счет объединения разнород-ных устройств (операторских пане-лей, устройств автоматики, ПЛК, ПК) при использования средств пакета Pro-Server EX можно суще-ственно повысить их функциональ-ность.

Информация, полученная от раз-личных устройств на производст-венных линиях, после сбора может отображаться на экране одной опе-раторской панели. Эта функция

58

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


очень полезна в случае, когда ар-хивные данные тревог различных устройств требуют ссылки на дан-ные одной и той же панели. Дан-ные на экране операторской пане-ли могут ссылаться на данные дру-гих, удаленных линий.

Помимо прочего, поддерживает-ся функция Multilink – высокоско-ростной обмен информацией через Ethernet. Эта функция может быть полезна для сложных приложений (таких как крупные машины или технологические устройства) с боль-шим количеством операторских па-нелей (расположенных в различных местах). Ethernet в данном случае является бюджетной альтернативой полевым шинам.

Непосредственно из проек-та S7P можно выполнять импорт тэгов STEP7. Нет необходимости в средствах выборки символов, в форматах данных Word или Bit, поддерживаются практически все форматы тэгов STEP7, ПЛК S7–200/300/400.

Pro-Server EX обеспечивает це-лый ряд сервисных средств:

`` использование «мастеров» (wizard). Пакет легко и удобно на-страивается с помощью «мастера». Необходимые установки выполня-ются путем ввода ответов на про-стые вопросы;

`` функция создания форм в Excel поможет легко и корректно соста-вить различные отчеты, требующи-еся для обмена информацией (на-пример, ежедневные сводки). Еще больше облегчает этот процесс ис-пользование шаблонов. В состав пакета входит около 30 готовых ша-блонов (template) широко исполь-зующихся таблиц Excel;

`` при установке Pro-Server EX в таблицы Excel добавляется еще одна, удобная для восприятия, па-нель инструментов. В частности, можно легко вставлять данные, по-лученные от устройства, в указан-ную ячейку, или, наоборот, посы-лать данные из ячейки в указанное устройство;

`` использование функций Excel без макро. Можно настраивать функции Excel, например авто-матическую генерацию графиков и управляющих кнопок, а также управление собственно Excel, без использования макрофункций (ав-

томатическое создание книг Excel и печать, автоматическое создание макрокнопок, автоматическое со-здание графиков);

`` копирование и печать экра-нов с сообщениями об ошибках. Используя форму Excel, можно на-печатать изображение, воспроизве-денное на экране операторской па-нели, в любом возможном формате (например, в виде таблицы Excel на листе);

`` легкая отладка с использовани-ем функции Symbol Monitor. Можно присвоить устройству символьное имя и обращаться к нему по этому имени (идентифицировать устрой-ство как по его адресу, так и по сим-вольному обозначению);

`` можно сократить потребность в логических программах – настраи-вать срабатывание внутренних триг-геров по выполнению различных условий. Каждое из этих состояний может иметь два значения, в зави-симости от которых исполняются те или иные действия;

`` функция группировки симво-лов позволяет оптимизировать про-цесс обмена информацией путем группировки неиспользуемых адре-сов ПЛК. На экране монитора груп-пы могут быть помечены цветом. Поблочная адресация увеличивает скорость обмена и уменьшает тру-дозатраты;

`` увеличение производительно-сти обмена данными. Когда данные передаются с дискретных устройств, то, поскольку число устройств огра-ничено, скорость передачи умень-шается. Pro-Server EX использует функцию группировки, чтобы ре-ализовать оптимальную произво-дительность обмена. Отличие ком-муникационного метода Pro-Server EX состоит в использовании кэш-памяти операторской панели и по-блочного обмена данными;

`` скрытие резидентной части Pro-Server EX. Собственно Pro-Server EX и редактор настроек Pro-Studio отделены друг от друга. Преимуще-ством такого решения является то, что при установке на ПК только Pro-Server EX, внутренние настрой-ки могут быть скрыты от третьих лиц; кроме того, иконку Pro-Server EX на панели задач Windows также можно скрыть, тогда никто из поль-зователей ПК не будет знать о при-

сутствии этой программы в памяти и можно будет избежать внезапного завершения программы, случайных изменений или других последствий неосторожных действий;

`` загрузка Pro-Server EX без про-цедуры подключения. Поскольку Pro-Server EX может работать в фо-новом режиме как служебная про-грамма, возможна поддержка связи даже в случае выхода из системы. Когда ПК перезагружается по ка-кой-то причине, сеанс связи Pro-Server EX восстанавливается без необходимости повторного входа – автоматически;

`` обратная совместимость с пре-дыдущими версиями и продуктами. Pro-Server EX может использовать файлы настроек, созданные преды-дущими версиями – пакетами Pro-Server различных версий. Конвер-тация файлов настроек начинается автоматически при выборе NPJ-файла из меню Open File. (Невоз-можна конвертация файлов NPX в NPJ.) Кроме того, новые функции Pro-Server EX, естественно, не под-держиваются старым оборудовани-ем – операторскими панелями GP;

`` интеграция информации из раз-личных источников. Так как Pro-Server EX может получать данные от разных устройств, расположенных в различных местах на производст-венной площадке (оборудования без операторских панелей (например температурных контроллеров), па-нелей серий GP4000 или AGP3000, подключенных к ПЛК, старых опе-раторских панелей GP2000 или GP77, также подключенных к ПЛК, обо-рудования, подключенного к ПЛК серии LT3000 или LT4000M и пр.), не требуется разработка програм-мных драйверов для этих устройств.

С помощью пакета Pro-Server EX эффективность производства и усло-вия работы могут контролироваться в реальном времени, эти полезные возможности делают контроль про-изводства менее затратным.

В последней версии пакета реа-лизованы новые возможности:

`` работа в Windows 7 и Windows Server 2008 (32 и 64 бит);

`` поддержка Microsoft Office 2010 и функций API .Net Framework 2.0;

`` полная поддержка возможно-стей последней версии ПО Gp-Pro EX и панелей Gp4000;

59

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


`` импорт символьных перемен-ных Siemens непосредственно из ПО Siemens;

`` улучшенная коммуникация меж-ду офисной/заводской компьютер-ной сетью и PLC/HMI;

`` сбор данных в реальном вре-мени для улучшения контроля ка-чества на производстве;

`` получение отчетов из произ-водственного цеха в реальном вре-мени;

`` легкое создание отчетов в Mi-crosoft Excel, в том числе с использо-ванием встроенных шаблонов;

`` повышенная защищенность данных.

На основании этого обзора можно сделать вывод о том, что если Gp-Pro EX по своим функциональ-ным возможностям приближается к SCADA-системам, то Pro-Server EX выполняет в некотором смысле функции MES-системы. Использо-вание двух таких программ позво-ляет создавать систему комплекс-ной автоматизации промышленно-го предприятия при минимальном применении программирования.

Из других программных средств Pro-face (кратко о них было сказано в упоминавшейся статье) отметим по-следнюю разработку – RemoteHMI. Это приложение позволяет получить удаленный беспроводной доступ к экрану панели (серии GP4000) с мобильных устройств (планше-

тов, смартфонов и т. п.), работа-ющих под управлением опера-ционных систем IOS или Android. Причем речь идет не о доступе к дан-ным, лежащим, допустим, на FTP, а о полноценной эмуляции экрана операторской панели, как бы его «переносе» на экран мобильного устройства. Оператор с мобильным устройством, оснащенным пакетом RemoteHMI, имеет полный доступ ко всем возможностям контроля и управления в реальном масшта-бе времени – «здесь и сейчас», как если бы он находился у панели на производственной площадке. С помощью этого средства легко решаются вопросы контроля одним оператором оборудования на боль-шой площадке или мониторинга крупногабаритного оборудования. Такой доступ организуется бук-вально в три шага, простыми мера-ми, хотя здесь следует оговорить-ся, что необходим оригинальный проект для Gp-Pro EX (в этой сре-де требуется снова сгенерировать проект, внеся в него некоторые из-менения – практически поставив один флажок, и повторно загрузить его в панель). Никакого перепрог-раммирования приложения не тре-буется, поэтому возможность вне-сения ошибок в уже готовое рабо-тающее приложение минимальна.

Таков в самом сжатом виде обзор программных средств человеко-ма-

шинного интерфейса, предлагаемых разработчикам систем автоматиза-ции компанией Pro-face. Совместно с широким спектром выпускаемых этой компанией операторских па-нелей, эти программные средства используются в проектах автома-тизации различных масштабов, от небольших до крупных, по все-му миру. На своей «исторической родине» (штаб-квартира компании Pro-face расположена в Японии в г. Осака) это продукция пользует-ся огромной популярностью и мас-сово применяется совместно с са-мыми различными ПЛК. Несколь-ко последних лет отмечена и ее расширяющаяся экспансия в Евро-пу, даже отбор части традиционных рынков у таких признанных «ки-тов», как Siemens и Beijer. На наш взгляд, объясняется это двумя основными причинами: во-первых, очень высоким качеством и соответ-ственно долгими сроками службы (это в основном относится к аппа-ратному обеспечению) и, во-вторых, ориентацией не столько на програм-мистов, сколько на инженеров-тех-нологов конкретных производств.

Если вы заинтересовались изло-женным и хотели бы ближе позна-комиться с программными реше-ниями Pro-face и выпускаемым ею оборудованием, обращайтесь к офи-циальному дистрибьютору компа-нии, ЗАО «НПП «Родник».

А. Л. Пинаев,зам. ген. директора по ПА,

начальник отдела специальных проектов в ПА,ЗАО «НПП «Родник», г. Москва,


www.rodnik.ru

Эффективная реклама за разумные деньги


www.isup.ru

61

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


В силу специфики работы авто-ра ему часто приходится общаться с большим количеством инжене-ров, разрабатывающих вычисли-тельные системы (ВС) специально-го назначения, или, проще говоря, спецтехнику.

Ведущие российские произво-дители систем специального назна-чения описывают ее как технику, изначально предназначенную для эксплуатации в тяжелых условиях внешней среды. К таким услови-ям относятся прежде всего низкие и высокие температуры окружаю-щей среды, повышенная влажность и механические воздействия – уда-ры и вибрация. Поэтому безуслов-ные требования, предъявляемые к спецтехнике, – прочность, надеж-ность и защищенность. Подобные системы получили у нас развитие в силу географического расположе-ния нашей страны, и к ним смело можно отнести вычислительные сис-темы для работы на городском элек-тротранспорте и на железной дороге, системы необслуживаемой связи, видеонаблюдения, машинного зре-ния, системы специального, особого и двойного назначения и т. п.

Однако в неменьшей степени от вычислительной техники специаль-

ного назначения требуется высокая производительность и возможность решать наиболее важные задачи с помощью современных техноло-гий. Например, задачи видеообра-ботки, распознавания и анализа полученных данных видеоряда, которые еще некоторое время на-зад были нетривиальными и реша-лись с помощью программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС), что означало долгий срок и немалую стоимость подобной разработки. Однако сегодня благо-даря технологиям OpenCL и совре-менным графическим процессорам GT2 и GT3 от Intel, а также аппа-ратно-программной технологии CUDA от NVidia такие задачи уже стали классическими и с успехом решаются на обычных бытовых вы-числительных системах – ноутбу-ках и пользовательских станциях.

Понятно, что естественное же-лание заказчика – совместить надеж-ность, прочность и защищенность вычислительных систем специаль-ного назначения с современными технологиями, присущими бытовым вычислительным системам. Послед-нее особенно актуально, так как за-казчик, безусловно, знает о возмож-ностях современной вычислительной

техники, тем более что новые тех-нологии с каждым днем все больше проникают в повседневную жизнь.

Так возможно ли претворить это желание в действительность? Да, возможно – это не составит большого труда, если разработчик использует промышленный мо-дульный стандарт COM Express [1].

Открытый промышленный стан-дарт COM Express был представлен в 2005 году консорциумом PIСMG [2] и в настоящий момент является самым популярным в мире стан-дартом «компьютеров на моду-ле». Его идея заключается в том, чтобы вынести вычислительную часть, подверженную изменениям из-за постоянного развития техно-логий, на процессорный модуль, оставив интерфейсную часть неиз-менной (плата-носитель модулей, так называемый carrier board). При этом разработчик отвечает только за конструирование платы-носителя, то есть за проектирование и развод-ку интерфейсных линий, что гораз-до проще, быстрей и дешевле, чем конструировать процессорный узел (для чего необходимо иметь специ-альные инструменты для модели-рования работы высокоскоростных сигналов и их целостности). Сам же

Процессорные модули RadiSys как основа для спецтехники

Процессорные модули производства компании RadiSys – COM EXPRESS, CEQM77, CEQM77E, CEQM77HDE – позволяют создать спецтехнику, совмеща-ющую в себе защищенность вычислительных систем специального назна-чения с современными технологиями и производительностью новейших процессоров Intel.

ООО ЭЛТЕХ, г. Санкт-Петербург

62

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


процессорный модуль изготавлива-ется сторонней компанией – лю-бым производителем встраиваемых систем.

Тем самым обеспечивается сов-местимость современных техноло-гий, реализуемых непосредствен-но на процессорном модуле COM Express производителем модуля, и надежности вычислительных си-стем специального назначения, реа-лизуемых на интерфейсной части носителя модуля (разрабатываемой производителем спецтехники).

Рассмотрим стандарт COM Express более подробно. Чем же он так привлекателен?

Во-первых, тем, что это меж-дународный открытый промыш-ленный стандарт, его специфика-ция регулируется консорциумом PICMG. Поэтому разработчику не требуется вникать в особенности разработки того или иного моду-ля – достаточно руководствовать-ся спецификацией стандарта. Последней актуальной специфи-кацией стандарта на сегодняшний день является ревизия COM Express specification PICMG COM.0 R2, ко-торая описывает семь различных типов расположения интерфейсов в разъеме и четыре возможных форм-фактора модулей (от 55 × 84 мм до 110 × 155 мм). Соответственно каждый производитель модулей, за-являющий, что он выпускает модули в стандарте COM Express, должен руководствоваться спецификацией,

а разработчик спецтехники может быть уверен в совместимости сво-его носителя модулей с собственно процессор ным модулем.

Во-вторых, стандарт COM Express характеризуется примене-нием в высокопроизводительных системах [3], для него обязательна поддержка высокоскоростных ин-терфейсов Ethernet 10/100/1000, SATA, LPC, 8×USB (включая под-

держку USB 3.0), 6×PCI-Express, цифровых видеоинтерфейсов LVDS и Display port (рис. 1 и 2).

В-третьих, используя стандарт COM Express, разработчик име-ет возможность выбора, исходя из соотношения цена/качество, поскольку на российском рынке представлены различные произ-водители процессорных модулей COM Express: RadiSys, Kontron, Congatec, Advantech, Avalue, Arbor, Fastwel и пр.

Кроме того, модульный формат COM Express весьма хорошо заре-комендовал себя как средство реше-ния актуальной для разработчиков спецтехники задачи: как совместить вычислительные мощности совре-менных технологий с надежностью и защищенностью встраиваемых си-стем специального назначения.

Конечно, можно было бы до-работать обычные вычислитель-ные системы до уровня спецтех-ники, усилив прочность и снизив чувствительность к механическим воздействиям. Однако не стоит за-бывать, что помимо механических воздействий существует чувстви-тельность электронных компонен-тов к температуре, а бытовая техни-ка просто не рассчитана на работу

Рис. 1. Процессорный модуль CEQM77 с процессором Intel Ivy Bridge

Рис. 2. Процессорный модуль CEQM87 с процессором Intel Haswell

63

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


в отрицательном диапазоне темпе-ратур.

С другой стороны, модульная ар-хитектура стандарта позволяет про-изводителю фокусироваться на раз-работке модулей, изначально спро-ектированных для эксплуатации в жестких условиях окружающей среды [4].

Рассмотрим процессорные моду-ли COM Express серии CEQM77HDE производства компании RadiSys [5]. Заявленный производителем рабо-чий температурный диапазон для данных модулей составляет –40…+85 °C. Что интересно, в качестве центрального процессора в модулях этой серии используются ЦП Intel Core i7 Ivy Bridge (3-е поколение процессоров семейства Core i7), ко-торые не рассчитаны на отрицатель-ный температурный диапазон [6].

Поэтому неудивительно, что один из наиболее частых вопросов, который приходится слышать ав-тору от разработчиков спецтехни-ки: «Каким образом производитель заявляет температурный диапа-зон –40…+85 °C, при том что один из компонентов на модуле на него не рассчитан?»

Ответ лежит в области техноло-гий, применяемых при производ-стве модулей серии CEQM77HDE. Одной из таких технологий является метод HALT/HASS. Суть метода со-стоит в следующем: при проектиро-вании модулей используются ком-поненты, изначально рассчитанные на эксплуатацию в жестких услови-ях окружающей среды. Изготовлен-ный прототип модуля тестируется по методу HALT (от англ. Highly Accelerated Life Testing – «сильно ускоренное испытание на долго-вечность»): помещается в экстре-мальные условия по температуре и вибрации. Эти условия намного жестче заявленного в документа-ции значения рабочего диапазона температур (рис. 3). Поэтому в ре-зультате тестирования при дости-жении верхнего предела температу-ры компоненты на модуле разруша-ются физически, а при достижении нижнего предела – повреждаются без возможности последующего

восстановления. После чего следует анализ модуля, который позволяет находить критические участки (ка-кие именно компоненты вышли из строя в системе) и устранять их (рис. 4).

Основным преимуществом ис-пользования метода HALT являет-ся одновременное тестирование по температуре и вибрации, причем вибрационная нагрузка прикладыва-ется по 6 степеням свободы (рис. 5).

После серии тестов по методу HALT и соответствующих улучше-ний структуры модуля следует за-пуск серийного производства. При этом каждый выпускаемый модуль серии CEQM77HDE тестирует-ся по методу HASS (от англ. Highly Accelerated Stress Screening – «отсев в результате усиленной нагрузки») на работу в заявленном темпера-турном диапазоне. В итоге метод HASS позволяет гарантировать надежную работу каждого модуля при заявленных в документации –40…+85 °C. Хотя на самом деле, как видно из рис. 2, благодаря ме-тоду HALT реальный диапазон ра-боты модуля несколько шире.

Таким образом, сочетание ме-тодов HALT/HASS при проекти-ровании и изготовлении модулей гарантирует 100-процентное соот-ветствие модуля заявленным ха-рактеристикам [7] и безотказную работу в температурном диапазо-не –40…+85 °C, даже при том, что используемые процессоры Intel не заявлены на работу в широком температурном диапазоне. Кроме этого, применение методов HALT/HASS позволяет увеличить надеж-ность выпускаемых модулей и по-высить наработку на отказ (табл. 1).

Рис. 3. Соотношение границы методов HALT, HASS и рабочего диапазона температур

Рис. 4. Методика проектирования систем HALT Рис. 5. Тестирование по вибрации при использовании метода HALT

64

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Однако данный метод весьма сло-жен, поэтому не все компании могут его себе позволить при проектирова-нии/производстве модулей. Имен-но поэтому в большинстве случаев производители процессорных мо-дулей согласны дорабатывать свои стандартные модули только с ис-пользованием технологии HASS. И то лишь при условии гарантиро-ванного выкупа разработчиком боль-шой партии таких модулей.

Тем более интересным является тот факт, что процессорные модули производства компании RadiSys, рассчитанные на отрицательный диапазон температур, выпускаются серийно. Другими словами, они до-ступны любому разработчику спец-техники без каких-либо ограниче-ний по серийности выпускаемых изделий.

В качестве заключения хоте-лось бы добавить, что модули серии

CEQM77HDE были выбраны для иллюстрации в данной статье по-тому, что автору хорошо известны реальные примеры эксплуатации модулей RadiSys в жестких услови-ях как в России, так и за рубежом. Справедливости ради стоит отме-тить, что это является следствием используемой модульной архитекту-ры COM Express – просто в данном конкретном случае производитель RadiSys сосредоточил усилия на раз-работке процессорных модулей, по-ставив задачу сделать их изначаль-но рассчитанными на применение в условиях агрессивной среды.

Что, в свою очередь, может быть с успехом использовано российски-ми разработчиками вычислительных систем специального назначения, поскольку применение процес-сорных модулей RadiSys в качестве основы для построения спецтехни-ки позволяет совместить надежность

и высокую наработку на отказ этих модулей с высокой производительно-стью и современными технологиями новейших процессоров Intel.

Источники1. Румянцев С. Архитектура и стан-

дарт COM Express // Мир электронных компонентов. 2008. Вып. 3.

2. Сайт консорциума PICMG. URL: http://www.picmg.org.

3. Семенов Н., Некрасов А. Выбор процессорного модуля для встраиваемых систем // CONTROL ENGINEERING. 2013. № 1.

4. Rob Dixon. HALT/HASS Testing-Goes Beyond the Norm // COTS Journal. 2009.

5. Компью теры на модуле Com Express для ответ ственных применений // Компания ЭЛТЕХ. Каталог. 2013.

6. Сайт компании Intel. URL: http://www.intel.com.

7. RadiSys Corporation. Руководства по эксплуатации товара: COM EXPRESS, CEQM77, CEQM77E CEQM77HDE.

А. А. Некрасов, руководитель группы  «Встраиваемые системы»,

ООО ЭЛТЕХ, г. Санкт-Петербург,тел.: (812) 327-9090,

e-mail: [email protected], www.eltech.spb.ru

Таблица 1. Сравнение показателей наработки на отказ процессорных модулей COM Express

Тестируемый модуль

Производитель Тип процессораРабочий диапазон

температур

Средняя наработка на отказ

Методика тестированияMTBF @ 35°C,

час.MTBF @ 55°C,



час.

CEQM77HDE RadiSys Intel Ivy Bridge i7-3517UE [-40...+85°С] Telcordia SR-332 Issue 2, Method 1 724 741,00 310 834,00 – 159 934,00

COMe-bIP6 Kontron Intel Ivy Bridge i7-3517UE

[-25...+70°С] ([-40...+85°С] –

отсев, только при проектировании)

Telcordia SR-332 Issue 2, Method 1 208 878,00 – – –

ESM-QM77B AvalueIntel Core i7/i5/i3/Celeron

(FCBGA1023) Processors[-40...+85°С] Bellcore, Method 1 Case 3 – – 30 318,58 –

Эффективная реклама за разумные деньги Стоимость размещения баннера (468 х 60) или текстовой информации в новостной рассылке сайта журнала «ИСУП» с прямой ссылкой на сайт рекламодателя:


Количество рассылок Период Стоимость (руб.)

1 Любой 2500

4 В течение месяца 8500

8 В течение месяца 14 000

24 В течение года 32 000

66

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Безопасность систем управления технологическими процессами:

сегодняшнее состояниеСовременный уровень проник

новения информационных технологий во все сферы деятельности общества несет не только новые возможности, но и новые угрозы. В последние годы в мире возникло и стало быстро распространяться кибероружие, обладающее трансграничными поражающими факторами.

Множество стран разрабатывают технологии кибернетических атак, которые отличаются скрытностью и эффективностью, позволяя без улик нарушать работу ответственных систем – от АСУ производственными и технологическими процессами предприятий до систем жизнеобеспечения городов. Кибернетические атаки используют уязвимости информационнокоммуникационных и управляющих систем, позволяющие атакующей стороне проникнуть в эти системы и взять их под контроль.

Одновременно с техникой атак развивается промышленный и политический шпионаж. Поэтому ко

личество операций на фронтах киберпространства постоянно растет: ежедневно во всем мире происходят тысячи проникновений, направленных на кражу информации либо нарушение работы объектов инфраструктуры разных стран.

Предтечей кибероружия можно считать компьютерные вирусы. Вирусы также используют уязвимости в программном обеспечении, но в большинстве случаев не обладают должной избирательностью действия и деструктивным эффектом. Однако сохраняющаяся тенденция подключать различные системы к сети Интернет позволяет качественно расширить возможности вирусов, связав их с управляющим центром, и даже обходиться взломом атакуемых систем «на лету», через эксплуатацию уязвимостей в программном обеспечении. Эволюцией вирусов (и уже настоящим применением кибероружия) можно считать проведенную в 2010 году хакерскую атаку на иранские атомные объекты, когда с помощью вирусного червя Stuxnet, занесенного в систему управления, удалось нарушить работу центрифуг для обо

гащения урана и, по некоторым сведениям, добиться их физического разрушения.

В целом можно отметить, что возникла целая методология под названием Advanced Persistent Threat (APT), которая объединяет различные методы проникновения в единую систему и позволяет эффективно атаковать самые разные объекты. Хорошо спланированная атака способна спровоцировать экономический коллапс или парализовать важнейшие структуры армии или правительства.

Компания Positive Technologies специализируется на исследованиях информационной безопасности различных информационных систем, в том числе промышленных. Ее специалистами был проведен анализ1 АСУ ТП ключевых зарубежных и российских компаний и промышленных предприятий, имеющих выход в Интернет, результаты которого приведены в табл. 1.

Согласно этой статистике, доля АСУ ТП с уязвимыми программны

Доверенная программно-аппаратная платформа «Эльбрус». Отечественное решение для АСУ ТП КВО

В настоящее время особую актуальность приобретает обеспечение инфор-мационной безопасности автоматических систем управления производст-венными и технологическими процессами (АСУ ТП). Это особенно важно в отношении критически важных объектов (КВО), прежде всего, в таких отраслях, как атомная и тепловая энергетика, железнодорожный и воз-душный транспорт, химические производства, где удачно проведенная кибератака может иметь самые тяжкие последствия. Ключом к решению проблемы является применение отечественных изделий электроники и сертифицированных программных платформ, специально созданных для ответственных применений.

ЗАО «МЦСТ», г. Москва

1 Безопасность промышленных систем в цифрах. М., 2012.

67

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ми компонентами в разных странах сильно различается, причем прямую зависимость показателей уязвимости от общего уровня технологического развития страны констатировать довольно непросто. Достаточно отметить, что, по приведенным данным, в России уязвимы около половины АСУ ТП, информацию о которых можно найти в сети Интернет. В среднем эксплуатация каждой второй уязвимости позволяет злоумышленнику выполнить произвольный код на различных компонентах систем АСУ ТП. Почти треть уязвимостей (36 %) связана с переполнением буфера (Buffer Overflow) – явлением, возникающим, когда компьютерная программа записывает данные за пределами выделенного в памяти буфера.

Подробно говорить о программных продуктах, образующих данные компоненты, излишне. Достаточно отметить, что их очень много и они в большинстве своем проприетарны, то есть разработаны частными компаниями и имеют закрытый исходный код. По статистическим данным, для них характерно большее число уязвимостей и недокументированных возможностей. Более того, у конечного пользователя нет никакой возможности провести аудит исходного кода таких продуктов и наладить процесс поиска и устранения уязвимостей – этот вопрос зависит исключительно от доброй воли поставщика продукции.

Кроме чисто программных атак на системное и прикладное программное обеспечение, потенциальную угрозу для безопасности представляют и присутствующие в аппаратуре практически любого современного компьютера внутренние функции, к которым у пользователей нет прямого доступа (либо пользователи не знают об их существовании). Примером такой функциональности служат процессор и специальное ПО, входящие в состав чипов Trusted Platform Module, сервисных управляющих модулей BMC2, а также современных интеллектуальных сетевых адаптеров. Обеспечить полноценный аудит функций этих модулей еще сложнее, чем добиться этого от производителей проприетарных операционных систем и прикладного ПО, то есть на практике не представляется возможным.

Пути решения проблемы безопасности АСУ ТП

Очевидный факт: если атакующий владеет более полной информацией об атакуемой системе, чем ее владелец, то у последнего остается немного шансов на успешную защиту. Сложно говорить о защищенном хранении и обработке информации на компьютере, в котором установлена операционная система с закрытым и не прошедшим аудит исходным кодом. Точно так же никакое системное и прикладное программное обеспечение не может обеспечить безопасность системы, если используется аппаратная платформа с закрытой конструкторской документацией, имеющая закрытый исходный код системы начальной загрузки (BIOS) и другие модули, недоступные для инспекции.

Справедливости ради отметим, что сама по себе доступность исходных кодов и конструкторской документации для аудита также не является панацеей. Сложность современных систем, как программных, так и аппаратных, настолько высока, что иногда лишь сам разработчик системы способен полностью разобраться в ее функциональности. Поэтому гарантией безопасности

может служить только разработка всей системы силами своей команды разработчиков и тщательный аудит исходных кодов и конструкторской документации. Иначе говоря, безопасность может обеспечить только доверенная вычислительная платформа. Это цель, к которой следует стремиться.

В своем отчете Positive Technologies постулирует: «История безопасности промышленных систем разделяется на два этапа: до и после появления Stuxnet». Но Stuxnet – кибероружие, которое, по мнению многих экспертов, было создано государством против государства. Благодаря инциденту с атакой на иранские атомные объекты проблема информационной безопасности была вынесена на государственный уровень. Поэтому решение вопроса с информационной безопасностью находится тоже на государственном уровне.

Взгляд на информационную безопасность АСУ ТП критически важных объектов (КВО) со стороны государства выражен в руководящем документе Совета безопасности РФ «Основные направления государственной политики в области обеспечения безопасности автоматизированных систем управления производственными и технологическими процессами критически важных объектов инфраструктуры Российской Федерации». Появление этого документа свидетельствует о том, что руководящие органы РФ понимают всю актуальность проблемы.

В этом документе есть пункты, включающие в себя импортозамещение и поддержку отечественных разработок в области информационной безопасности. По большому счету, иного выхода, кроме как развивать и внедрять отечественные разработки, просто нет. Нельзя гарантировать, что импортное оборудование и ПО, использованное для создания системы управления, полностью свободно от уязвимостей и закладок, позволяющих по команде извне изменить его функционирование. На иранских ядерных объектах АСУ ТП была построена на базе проприетарных решений с закрытым исходным кодом, поставляемых производителями из недружественных Ирану стран. Результат всем известен.

Таблица 1. Данные компании Positive Technologies по уязвимости АСУ ТП

в разных странах мира

Страна Доля уязвимых АСУ ТП, %

Швейцария 100

Чешская Республика 86

Швеция 67

Испания 63

Тайвань 60

Великобритания 60

Российская Федерация 50

Финляндия 50

Италия 42

США 41

Польша 36

Франция 36

Нидерланды 33

Австрия 33

Южная Корея 32

Канада 25

Германия 20

Индия –

Китай –

2 От англ. Baseboard Management Controller (контроллер управления основной платой) – встроенный в платформу автономный микроконтроллер.

68

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


У России есть собственные аппаратные и программные разработки, которые позволяют построить доверенную систему, и сегодня они доступны не только для закрытых применений, но и для гражданской сферы. Именно они являются ключом к построению надежных и безопасных систем АСУ ТП.

Отечественные разработки в области вычислительной техники

Старейшим создателем отечественных средств автоматизации технологических процессов является организованный в 1958 году Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ), который впоследствии получил имя И. С. Брука. За годы существования института в нем были разработаны и запущены в серийное производство многие модели управляющих ЭВМ. В ИНЭУМ была создана первая в СССР серийная управляющая микроЭВМ СМ 1803 на микропроцессорной элементной базе. В конце 1980х годов было разработано семейство управляющих машин СМ 1810, выпускавшееся массовыми партиями. К настоящему моменту спроектированы, серийно выпускаются и постоянно развиваются разнообразные технические и программные средства модели СМ 1820М, относящиеся к четвертому поколению семейства СМ 1800. Несмотря на то что разработчики вынуждены были использовать зарубежную элементную базу, выпуск этих машин позволил институту сохранить коллектив и приобрести определенные позиции на рынке промышленной автоматизации. Среди выполненных проектов на базе СМ 1820М можно отметить систему контроля и управления движением электропоездов Московского метрополитена, подсистемы контроля обстановки и управления технологическим процессом на различных обогатительных фабриках и АЭС, систему транспортировки ядерного топлива на Белоярской АЭС. Подробнее о выполненных проектах и системе СМ 1820М можно узнать на сайте www.sm1820.ru.

В перечисленных выше разработках использовалась импортная электроннокомпонентная база. Однако в последние несколько лет

появилась возможность для применения отечественной элементной базы в управляющих комплексах АСУ ТП. Эта возможность связана с достижениями компании ЗАО «МЦСТ», с 2006 года работающей в тесном сотрудничестве с ОАО «ИНЭУМ им. И. С. Брука». ЗАО «МЦСТ» было образовано в 1992 году ведущими сотрудниками Института точной механики и вычислительной техники, к тому времени создавшими отечественные высокопроизводительные вычислительные средства для использования в наиболее ответственных и наукоемких областях – космических исследованиях, атомной энергетике, обороне. За 20 лет, прошедших с момента основания ЗАО «МЦСТ», его специалисты разработали ряд универсальных микропроцессоров и вычислительных комплексов на их основе, в настоящее время по своим показателям превосходящих все отечественные разработки в данной области.

Отечественные программно-аппаратные платформы «Эльбрус»

и «МЦСТ-R»ЗАО «МЦСТ» проектирует

и выпускает две линейки процессоров: серии «МЦСТR», архитектура которых совместима со стандартной системой команд SPARC, и серии «Эльбрус» с оригинальной архитектурой, обладающей повышенной вычислительной мощностью.

В первой линейке следует выделить два изделия. Это система на кристалле МЦСТ R500S и микропроцессор МЦСТ R1000. Их основные характеристики приведены

в табл. 2 и 3. Система на кристалле МЦСТ R500S показывает умеренную производительность и низкую выделяемую мощность. Устройство хорошо подходит для организации программируемых логических контроллеров (ПЛК), терминалов отображения информации, управляющих ЭВМ нижнего уровня. Микропроцессор МЦСТ R1000 имеет умеренную выделяемую мощность, высокую производительность и позволяет эффективно исполнять многопоточные приложения. Его сфера применения – управляющие ЭВМ верхнего уровня, АРМ операторов, файлсерверы и серверы баз данных. Для связи с внешними устройствами МЦСТ R1000 используется совместно с контроллером интерфейсов (южным мостом) КПИ.

Наивысший уровень производительности обеспечивают микропроцессоры семейства «Эльбрус». На сегодня самой совершенной моделью данного семейства является микропроцессор Эльбрус2С+ (рис. 1). Несмотря на свою сравнительно низкую тактовую частоту, он обладает однопоточной производительностью на уровне современных импортных процессоров для настольных систем3. Его сфера применения – управляющие ЭВМ, требующие повышенной вычислительной мощности и проводящие интенсивные расчеты с плавающей запятой. Примером такой задачи является моделирование сложных процессов в реальном времени. Для связи с внешними устройствами процессор Эльбрус2С+ также использует контроллер интерфейсов КПИ.

Все вычислительные системы, разработанные на базе линеек процессоров «МЦСТR» и «Эльбрус», обладают базовой системой ввода/вывода (BIOS), разработанной также в ЗАО «МЦСТ». Единой программной платформой является операционная система «Эльбрус».

SS Рис. 1. Микропроцессор Эльбрус-2С+

3 В зависимости от характера решаемой задачи, абсолютная производительность процессора Эльбрус2С+ может достигать уровня Intel Core 2 с тактовой частотой 1,5 ГГц и выше. Особенно эффективно исполняются на процессорах «Эльбрус» задачи из области цифровой обработки сигналов, в частности интеллектуальная обработка изображений, задачи математического моделирования процессов, криптографические алгоритмы.

69

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Она построена на базе ядра Linux 2.6.33, имеет варианты сборки для всех поддерживаемых архитектур (32разрядного МЦСТ R500S, 64разрядного МЦСТ R1000 и 64разрядного Эльбрус2С+) из единой базы исходных кодов. ОС «Эльбрус» поставляется в двух исполнениях: обычном и поддерживающем режим жесткого реального времени. В последнем варианте обеспечивается время реакции на прерывание порядка 30 мкс для процессоров Эльбрус2С+ и МЦСТ R500S, и порядка 10 мкс для процессора МЦСТ R1000. Все дистрибутивы ОС «Эльбрус» проходят обязательную сертификацию по 2му уровню контроля недекларированных возможностей (НДВ) и 2му классу защиты от несанкционированного доступа (НСД) в соответствии с руководящими документами Гостехкомиссии при Президенте РФ.

Инструменты разработчика, доступные на обеих платформах, включают в себя: компилятор с языков Си, Си++, Фортран, разработанный собственными силами компании, отладчик gdb, профилировщики, математические и системные библиотеки. Имеется графическая среда Xorg, различные офисные приложения, в том числе LibreOffice, СУБД, вебсервер Apache и множество других программных пакетов. Все они также проходят сертификацию и включены в дистрибутив.

Защищенность от эксплуатации уязвимостей

Следует подчеркнуть, что сертификация продукта сама по себе не гарантирует его полной безопасности. Дело в том, что значительная часть атак пользуется уязвимостями в ПО, которые не были своевременно выявлены разработчиками. Сертификация также не в состоянии выявить их в полном объеме. Поэтому немаловажным является вопрос: что будет, если злоумышленник все же обнаружит уязвимость в продукте и попытается воспользоваться ею?

Современная технология взлома опирается на отработанные и общеизвестные инструменты, такие как Metasploit Framework, разрабатываемые совместно хакерами всего мира по модели croudsourcing. Metasploit содержит базы известных уязвимостей в популярных программных продуктах, фрагменты кода для атакуемых платформ (так называемый shell code), позволяющие доставить вредоносную нагрузку на компьютержертву, и прочие подручные инструменты, необходимые хакерам для успешного и незаметного взлома. Значительная часть этих инструментов привязана к архитектуре процессора атакуемой системы. Но есть закономерность: чем менее популярна и распространена платформа или приложение, тем меньше инструментов для нее наработано. Взлом таких систем становится дороже с точки

зрения трудозатрат, а риск разоблачения – выше: эксплуатация уязвимости, по сути, вызывает сбой в работе приложения, и если она проведена неудачно, программа «падает», в работе системы регистрируется сбой, который может привлечь внимание администраторов и спровоцировать организационные меры по защите от атак на данное приложение. С этой точки зрения платформа SPARC, будучи малораспространенной, находится в выигрышном положении по сравнению с более популярными платформами Intel x86, ARM, MIPS, PowerPC. Но платформа «Эльбрус», на практике еще не получившая распространения, в отношении сложности взлома находится вне конкуренции. Кроме того, что наработанной базы эксплоитов для нее сейчас не существует, есть и определенные архитектурные особенности, которые затрудняют применение популярной техники эксплуатации уязвимостей под названием Return Oriented Programming (ROP). Именно эта техника часто применяется при эксплуатации уязвимости типа «переполнение буфера».

Итак, можно констатировать, что выбор процессорных архитектур SPARC или «Эльбрус» позволяет усложнить потенциальным злоумышленникам задачу взлома системы.

Специализированное ПО для организации АСУ ТП на базе отечественных

программно-аппаратных платформДля применения в сфере АСУ ТП

крайне важно специализированное программное обеспечение, позволяющее быстро и качественно настраивать алгоритмы управления технологическим процессом. Доступное сегодня коммерческое ПО

Таблица 2. Характеристики СБИС процессоров и систем на кристалле, разработанных в ЗАО «МЦСТ»

Параметр МЦСТ R500S МЦСТ R1000 Эльбрус‑2С+

Архитектура SPARC V8 (32-bit) SPARC V9 (64-bit) Elbrus (64-bit)

Количество ядер 2 4 2 ядра Эльбрус + 4 ядра DSP

Тактовая частота 500 МГц 1000 МГц 500 МГц

Объем кэш-памяти 2-го уровня 512 КБ (общая) 2 МБ (общая) 2 МБ (по 1 МБ на каждое ядро «Эльбрус»)

Оперативная память PC2600 (DDR-333) PC2–6400 (DDR2-800)PC2-6400 (DDR2-800)

(2 канала)

Внешние интерфейсыPCI, Fast Ethernet, SCSI-2, PS/2, RS-232,

IEEE 1284, EBus, LVDS (для межмашинного обмена данными)

3 канала межпроцессорного обмена, 1 канал ввода/вывода (к южному мосту КПИ)

3 канала межпроцессорного обмена, 2 канала ввода/вывода (к южному мосту КПИ)

Диапазон рабочих температур среды -60…+85 °С -60…+85 °С -60…+85 °СЭнергопотребление 5 Вт 15 Вт 25 Вт

Аналог по уровню производительности (при равной тактовой частоте)

ARM 11 ARM Cortex A8, Intel Atom Intel Core2

Таблица 3. Характеристики контроллера южного моста КПИ

Параметр Значение

Характеристики канала ввода/вывода для связи с процессором

Дуплексный, пропускная способность 1 Гбайт/с в каждую сторону

Набор поддерживаемых внешних интерфейсовPCI-Express версии 1.0a х8, PCI версии 2.3, Ethernet 1 Гбит/с,

SATA 2.0, USB 2.0, IDE, AC-97, RS-232/485, IEEE-1284, GPIO, I2C, SPI

Диапазон рабочих температур среды -60…+85 °СЭнергопотребление 6 Вт

70

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


управления технологическими процессами (такое как WinCC) нельзя запустить на не подходящей для него программноаппаратной платформе. Возможный выход из положения – применить кроссплатформенное ПО с открытым исходным кодом, которое можно перекомпилировать на новую платформу с использованием стандартных компиляторов. Примером могут служить проекты OpenSCADA и Beremiz. Последний рассмотрим подробнее.

Beremiz представляет собой интегрированную среду разработки (IDE) прикладных программ для целевых устройств на языках стандарта IEC 611313. Основными компонентами Beremiz являются:

S` редактор PLCOpen для текстовых (IL и ST) и графических языков (FBD, LD, SFC) стандарта IEC 611313;

S` компилятор MatIEC, преобразующий логику и алгоритмы программных модулей (из которых состоит прикладная программа), описанных

на языках стандарта IEC 611313, в эквивалентный Скод;

S` механизм плагинов, позволяющий связывать внешние источники данных, такие как модули УСО (их параметры, состояния), SCADAсистемы с логикой и алгоритмами программных модулей;

S` средства отладки прикладной программы в режиме исполнения;

S` элементы для создания человекомашинного интерфейса управления прикладной программой.

Гибкость в изменении существующих и добавлении новых компонентов достигается с помощью языка Python (и соответствующих библиотек для пользовательского интерфейса, работы с сетью и т. д.) и xsd (XML Schema) файлов, применяемых для описания компонентов среды разработки: модулей работы с компиляторами целевой архитектуры, плагинов внешних источников данных и т. д.

Подробнее о возможностях использования пакета Beremiz можно узнать в соответствующих статьях

на сайте ОАО «ИНЭУМ им. И. С. Брука». Кроссплатформенность позволяет применять Beremiz на всех платформах, выпускаемых ЗАО «МЦСТ».

Вычислительные модули для организации АСУ ТП на отечественной

элементной базеВыше была приведена краткая

характеристика элементной базы и комплект общего программного обеспечения, разработанные в ЗАО «МЦСТ».

В продукции ЗАО «МЦСТ» и ОАО «ИНЭУМ им. И. С. Брука» реализованы компактные вычислительные модули, созданные на базе собственных микропроцессоров. Прежде всего, для промышленной автоматизации можно применять модули МПЯ2, МПУСОМ, КУБСОМ (рис. 2), имеющие формат ETX и COM Express.

В качестве комплекта разработчика можно рассматривать эти же модули, установленные на стандартные платыносители (например,

Рис. 2. Компактный вычислительный модуль КУБ-COM

71

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


на плату COM Express Eval Carrier Type 2 фирмы Kontron). Но имеются и отдельные материнские платы, лучше приспособленные для того же

применения. Это плата Монокуб на базе процессора Эльбрус2С+ и МПУАТХ на базе МЦСТR1000. Для специальных применений име

ется модуль МПУМРС (рис. 3) в формфакторе PCI/104. Характеристики модулей и материнских плат приведены в табл. 4.

ЗаключениеЭта статья начиналась с описа

ния рисков, связанных с информационной безопасностью АСУ ТП, в том числе критически важных объектов. После рассмотрения ее различных аспектов можно сказать, что вычислительные платформы «МЦСТR» и «Эльбрус», укомплектованные ОС «Эльбрус», являются доверенными программноаппаратными средствами и представляют с этой точки зрения наибольший интерес среди всего спектра систем, представленных на отечественном рынке. Их аппаратное и программное обеспечение практически на всех уровнях разработано в России и может быть сертифицировано самым тщательным образом. Таким образом, для сферы АСУ ТП критически важных объектов уже сегодня имеется отечественное решение с уникальными характеристиками.

За дальнейшей информацией обращайтесь на сайты www.mcst.ru и www.ineum.ru.

Рис. 3. Модуль МПУ-MPC

Таблица 4. Характеристики модулей МПЯ2, МПУ-СОМ, КУБ-СОМ, Монокуб, МПУ-АТХ, МПУ-МРС

Характеристика МПЯ2 МПУ‑СОМ КУБ‑СОМ МПУ‑МРС МПУ‑АТХ Монокуб

Форм-фактор ETX COM Express type 2 COM Express type 2 PCI/104 microATX miniITX

Процессор МЦСТ R500S МЦСТ R1000 Эльбрус-2С+ МЦСТ R1000 МЦСТ R1000 Эльбрус-2С+

Оперативная памятьНапаянная, 512 КБ

DDR-266miniDIMM ECC DDR2-266 miniDIMM ECC DDR2-266 miniDIMM ECC DDR2-266 DIMM ECC DDR2-800 2 × DIMM ECC DDR2-800

Видеоконтроллер Встроенный на базе ПЛИС Silicon Motion SM718 Silicon Motion SM718 нет Silicon Motion SM718 Silicon Motion SM718

Встроенные интерфейсы

Fast Ethernet, 2 × RS-232, 2 × IDE,

Audio (вх./вых./микр.), Video VGA+LVDS,

2 × PS/2, 4 × USB 1.0

PCI-Express 1.0 × 8, Gigabit Ethernet,

PCI 32/33, 4 × SATA 2.0, 8 × USB 2.0, Video VGA, Video LVDS, Audio AC’97

PCI-Express 1.0 × 8, Gigabit Ethernet,

PCI 32/33, 4 × SATA 2.0, 5 × USB 2.0, Video VGA, Video LVDS, Audio AC’97

PCI/104, 3 × Gigabit Ethernet, SATA 2.0, IDE (CompactFlash), 2 × USB 2.0, RS-232,

RS-485/422

PCI-Express 1.0 × 8, 2 × PCI 32/33,

Gigabit Ethernet, 2 × RS-232, 4 × SATA 2.0,

2 × IDE, 8 × USB 2.0, Video VGA, Video DVI,

Audio (вх./вых./микр.), 6 × GPIO

PCI-Express 1.0 × 8, Gigabit Ethernet, RS-232,

4 × SATA 2.0, IDE (CompactFlash),

8 × USB 2.0, Video VGA, Video DVI,

Audio (вх./вых./микр.), 6 × GPIO

Диапазон рабочих температур*, °C

-30…+55 0…+55 0…+45 0…+55 0…+55 0…+55

* Рабочий диапазон температур модуля определяется техническим заданием, выданным на его разработку. При необходимости для каждого модуля можно подобрать элементную базу, выдерживающую индустриальный диапазон температур (от –40 до +85 °C).

В. И. Глухов, начальник отделенияОАО «ИНЭУМ им. И. С. Брука»,

И. Н. Бычков, начальник отдела,К. А. Трушкин, руководитель отдела маркетинга

ЗАО «МЦСТ», г. Москва,тел.: (495) 363-9665,

e-mail: [email protected],www.mcst.ru

ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ И СЕРВЕРЫ

СО СКЛАДА

www.empc.ru

• Широкий модельный ряд• Заказные конфигурации• Наработка на отказ 50 000 часов• Жизненный цикл модели до 5 лет• Удобство обслуживания и низкая стоимость владения• Расширенный диапазон рабочих температур• Защита от пыли и устойчивость к вибрациям• Работа в режиме 24/7 в необслуживаемых помещениях• Прочность конструкции и надежность комплектующих• Богатый функционал и широкий набор портов ввода-вывода• Возможность установки до 18 плат расширения с шинами ISA, PCI, PCI-X, PCI-Express ( в зависимости от конфигурации)

• Многосистемность – до 4-х систем в одном корпусе• Резервирование и "горячая" замена критически важных узлов• Возможность питания от сетей постоянного тока 24 и 48В• Сертификат соответствия ГОСТ Р

ООО "Встраиваемые Системы"г. Москва, ул. Лобачика, дом 11Тел.: (495) 648-60-47, Факс: (495) 648-60-47E-mail: [email protected]

www.empc.ru

Panel Mobile ServerCompact

Smartum Rack

73

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Современный рынок средств вычислительной техники, применяе-мой для промышленной автомати-зации, предъявляет ряд существен-ных требований к оборудованию, используемому на промышленных объектах. К ним относятся: защита от пыли и влаги, присутствующей в помещениях, возможность рабо-ты в широком температурном диа-пазоне, безотказность функциони-рования, возможность удаленного мониторинга состояния оборудова-ния. Не последнюю роль при выборе оборудования играет легкий монтаж и ремонтопригодность изделия, его приемлемое «время жизни» и увели-ченный срок гарантии.

В настоящее время рынок средств промышленной автоматизации пред-лагает огромное количество оборудо-вания от различных производителей. Это как корпусированные компью-теры, предназначенные для монта-жа в электротехнические шкафы и стойки, так и бескорпусные мо-дули и процессорные платы для

создания и интеграции с оборудо-ванием конечного пользователя. В данной статье мы не будем рас-сматривать модули и платы, а обра-тимся к готовым решениям.

Размещение компьютера непо-средственно на объекте автома-тизации накладывает ряд ограни-чений на корпус, климатические и вибрационные характеристики, а также на требования к его об-служиванию. Желательно, чтобы компьютер не имел вентиляторов охлаждения в корпусе, поскольку вентиляционные отверстия могут привести к попаданию пыли внутрь и, как следствие, к заклиниванию и нарушению охлаждения. В случае наличия отверстий для охлаждения в корпусе необходим специальный сменный фильтр, что в конечном счете увеличивает стоимость обслу-живания.

Оборудование в электротехни-ческом шкафу в основном устанав-ливается на DIN-рейку, что упро-щает монтаж. Желательно, чтобы

компьютер допускал возможность такого крепления.

Описываемые ниже новинки ориентированы производителем на ра-боту в широком температурном диа-пазоне, в необслуживаемом режиме. В статье будут рассмотрены три ярких представителя современного рынка встраиваемых компьютеров от ком-пании Axiomtek. Все три решения достаточно сильно отличаются друг от друга и по форм-фактору, и по техническим характеристикам, и по стойкости к внешним воздей-ствиям. Объединяет их одно свойст-во: все три машины предназначены для использования на разных уров-нях автоматизации производства.

rBOX310–4COMПервая из рассматриваемых мо-

делей – компактный компьютер rBOX310-4COM (рис. 1) – представ-ляет собой решение для сбора, хра-нения и передачи различной инфор-мации и данных о технологических процессах. Компьютер отличает про-

Новые компактные компьютеры компании Axiomtek серий rBOX и IPC – сбалансированное решение для систем промышленной автоматизации

Компания Axiomtek вывела на рынок средств автоматизации новые ком‑пактные компьютеры для применения на промышленных объектах. Их технические особенности подробно рассмотрены на примере трех компьютеров: rBOX310–4COM, Axiomtek rBOX‑610 и IPC122–833FL. Эти инновационные устройства отвечают всем требованиям, предъявляемым к оборудованию для технических объектов: защищены от пыли и влаги, работают в широком температурном диапазоне и пр.

ООО «Встраиваемые Cистемы», г. Москва

74

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


чный металлический корпус, выпол-ненный с интегрированным тепло-отводом – оребренной алюминиевой пластиной, закрепленной на одной из сторон. Изнутри корпуса с пласти-ной соприкасается теплопроводный металлический элемент, отводящий тепло от процессора и микросхем си-стемной логики (чипсета). На тыль-ной поверхности корпуса установлен механизм крепления на DIN-рейку.

В компактном компьютере rBOX310-4COM используется двухъ-ядерный процессор Intel Atom N2800 с тактовой частотой 1,86 ГГц. Мак-симально поддерживаемый объем оперативной памяти, устанавли-ваемой одним модулем DDR3 SO-DIMM, составляет 4 Гбайта. В ка-честве накопителя в компьютере предусмотрено применение стан-дартного накопителя форм-факто-ра 2,5″ с интерфейсом SATA. Кроме этого, имеется место для установки Compact Flash в качестве сменного накопителя (электронного диска), и по отдельному заказу возможна установка слота SD Card.

Одной из значимых особенно-стей данного компьютера является наличие двух независимых входов электропитания, позволяющих ор-ганизовать дублированное питание устройства, что повышает отказо-устойчивость оборудования. Вто-

рой немаловажной особенностью является гальваническая изоляция портов Ethernet и защита последова-тельных портов от импульсных по-мех, из-за воздействия которых воз-можен выход оборудования из строя.

Последовательные порты компью-тера (а их 4 штуки) выполнены с под-держкой основных интерфейсов: RS-232, RS-422, RS-485. В разъе-мах присутствуют все необходимые сигналы. Выбор конкретного ин-терфейса, а также скорости пере-дачи и прочих параметров протокола пользователь осуществляет, отмечая соответствующие значения в пунктах меню BIOS. Для работы с оборудова-нием по интерфейсу RS-485 все по-следовательные порты оборудованы микросхемой аппаратного контроля направления передачи данных, что облегчает конечным пользователям процесс написания программ.

Компактный компьютер снаб-жен двумя портами Gigabit Ethernet, кроме того, его коммуникационные возможности можно расширить, установив адаптер беспроводной связи Wi-Fi либо GSM/3G-адаптер в имеющийся разъем mini PCIe, что превращает компьютер в мощное средство сбора, обработки и переда-чи данных о технологических про-цессах.

Для предотвращения зависа-ния пользовательских программ rBOX310-4COM оснащен стороже-вым таймером с функцией аппарат-ного сброса, что повышает стабиль-ность работы оборудования на не-обслуживаемых объектах.

Компьютер выполнен с исполь-зованием процессора Intel-архитек-туры и поддерживает операционные системы семейства Windows и Linux. Управляющее программное обеспе-чение может быть написано на одном из поддерживаемых языков програм-мирования, либо может исполь-зоваться готовое ПО (например OPC-сервер). В случае если пользо-ватель создает программы самосто-ятельно, компания-производитель предоставляет набор библиотек для программирования.

Компьютер rBOX310-4COM по-зиционируется производителем как защищенное компактное решение для сбора данных и управления в суровых условиях эксплуатации и может быть подключен к раз-

личным счетчикам электроэнер-гии, анализаторам качества сети, теплосчетчикам и иному обору-дованию, имеющему интерфейс RS-232/RS-485. Его технические характеристики, о которых мы рас-сказали выше, позволяют создать эффективное средство сбора, об-работки и передачи информации о технологическом процессе.

Axiomtek rBOX‑610Рассмотрим следующий компью-

тер – Axiomtek rBOX-610 (рис. 2). В настоящее время наблюдается всплеск развития производства аль-тернативных процессорных компо-нентов, использующих отличную от Intel архитектуру – RISC. Дан-ная технология позволяет создавать процессоры с большим быстродей-ствием при низких затратах. Поэто-му многие производители включают в линейку выпускаемой продукции изделия, выполненные на процес-сорах RISC-архитектуры. Компа-ния Axiomtek анонсировала выпуск подобного изделия, выполненно-го на RISC-процессоре (iMX-287 от компании Freescale).

Компактный компьютер rBOX-610 предназначен для применения в тя-желых климатических условиях: при температурах от –40 до +70 °C, повышенной влажности (до 95 %),

Рис. 1. Компактный компьютер rBOX310‑4COM

Рис. 2. Компактный компьютер rBOX‑610

75

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


а также при высоких уровнях ви-брации и тряски. Эти характери-стики обусловлены не только тща-тельно отобранными электронны-ми компонентами и особенностями изготовления корпуса, но и уменьше-нием количества разъемных соеди-нений. В частности, оперативная память (128 Мбайт), применяемая в rBOX610, распаяна на печатной плате. Используемая в качестве съемного диска SDHC-карта уста-навливается в слот c плотно за-крываемой крышкой, оснащенной подпружиненным замком.

Компьютер оснащен четырь-мя последовательными портами RS-232/RS-422/RS-485. Тип ис-пользуемого интерфейса настраи-вается программно. Два интерфейса Gigabit Ethernet оснащены магни-тооптической изоляцией с гаранти-рованным напряжением на пробой до 1,5 кВ. Это позволяет обеспечить стабильную передачу данных в усло-виях сильных электромагнитных по-мех и наводок. Коммуникационные возможности компактного компью-тера rBOX-610 расширены благода-ря наличию двух портов CAN 2.0, поддерживающих скорость пере-дачи данных до 1 Мбит/сек. Кроме этого, поддерживаются беспровод-ные способы передачи информа-ции: в компьютере имеется слот miniPCIe, в который может уста-навливаться 3G/GPRS-модем.

Что же касается программно-го обеспечения, с которым рабо-тает rBOX610, то оно представлено операционной системой Linux, ко-торая поставляется уже предуста-новленной на встроенном носителе MMC. Операционная система бази-руется на Ubuntu 10.04 LTS (Kernel: 2.6.35.3, учитывающей модифика-ции программного ядра от компа-ний Freescale и Axiomtek). Имеется набор библиотек и примеров про-граммирования, поддерживающих и описывающих все имеющееся оборудование и периферию. Кроме того, поставляется набор программ, описывающих стандартные функ-ции: «реальный/виртуальный после-довательный порт», «шлюз ModBus» и подобные приложения.

IPC122‑833FLМодель, о которой мы расска-

жем в заключение, представляет

собой стоечное решение. Недавно компания Axiomtek вывела на ры-нок средств промышленной автома-тизации новое изделие, компактный компьютер IPC122-833FL (рис. 3, 4), высотой 1U для монтажа в 19-дюй-мовую стойку, предназначенный для автоматизации силовых элек-троподстанций и других предприя-тий электроэнергетики. Компьютер сертифицирован на соответствие стандартам IEC 61850-3 и IEEE 1613, определяющим работоспособность оборудования в условиях электро-магнитных помех.

Компактный компьютер IPC122- 833-FL выполнен на процессоре Intel Atom N2800 с тактовой ча-стотой 1,86 ГГц. Данный тип про-цессора зарекомендовал себя как наилучшее решение для созда-ния систем с пассивным охлажде-нием. Охлаждение у компьютера IPC122-833FL реализовано посред-ством установки теплоотводящего радиатора над всей поверхностью процессорной платы. Кроме этого, тепло отводится от модуля оператив-ной памяти SO-DIMM: применяют-ся теплопроводящие пленки и спе-

циальный металлический кожух. Помимо прочего, такое конструктив-ное решение позволяет улучшить ви-брационные характеристики изделия в целом.

Коммуникационные возмож-ности представлены четырьмя пор-тами Gigabit Ethernet с магнитооп-тической изоляцией каждого порта. Оконечное оборудование может быть подключено к десяти после-довательным портам: двум RS-232 и восьми RS-232/RS-422/RS-485. Каждый последовательный порт имеет гальваническую изоляцию и защиту от импульсных помех (2,5 кВ). Интерфейс CAN, присут-ствующий в составе компьютера, также имеет гальваническую изоля-цию с уровнем 2,5 кВ.

В качестве носителя инфор-мации допускается использовать жесткий диск или твердотель-ный накопитель с интерфейсом SATA размером 2,5 дюйма. На наш взгляд, применение в данной си-стеме твердотельного накопите-ля более оправданно, потому что обеспечиваются лучшие характе-ристики по вибростойкости. Кроме

Рис. 3. Компактный компьютер IPC122‑833FL: лицевая панель

Рис. 4. Компактный компьютер IPC122‑833FL: вид сверху со снятой крышкой

76

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


этого, компьютер оснащен разъ-емом для установки карты CFast, которая также может служить для размещения операционной систе-мы. Карта Cfast имеет фиксатор, предотвращающий ее выпадение из слота. А небольшая механиче-ская доработка этого фиксатора позволит производить пломбиро-вание компьютера для применения в системах коммерческого учета энергоресурсов.

Компактный компьютер IPC122- 833-FL поддерживается всеми совре-менными операционными система-ми семейства Windows и Linux, вклю-чая их embedded-версии. С компью-тером поставляется полный набор драйверов, утилит и программных

библиотек, описывающих все имею-щееся оборудование.

Как указывалось ранее, компакт-ный компьютер IPC122-833-FL пла-нируется использовать для автома-тизации электрических подстанций: этому способствуют сертификаты IEC 61850-3 («Системы автомати-зации электрических подстанций») и IEEE 1613 («Системы связи сете-вых устройств на электрических под-станциях»). Но применение может быть расширено за счет решения аналогичных задач по сбору дан-ных и управлению на предприятиях связи, предприятиях водоснабже-ния (насосных станциях), системах управления транспортными потока-ми. А при замене имеющегося источ-

ника питания возможно применение на мобильных объектах.

ЗаключениеРассмотренные в статье компакт-

ные компьютеры IPC122-833-FL, rBOX610 и rBOX310-4COM могут работать как самостоятельно, так и в составе сложных многоуровневых программно-аппаратных комплек-сов. Конфигурируя их под конкрет-ные задачи управления промышлен-ным объектом, можно решать самые разные задачи производственной ав-томатизации.

В завершение хочется отметить, что описанные в статье изделия производятся серийно и доступны для заказа.

Д.Н. Головин, технический директор,ООО «Встраиваемые Cистемы», г. Москва,

тел.: (495) 648‑6047,e‑mail: [email protected],

www.empc.ru

77

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014

НОВОСТИ

Открытие склада DEHN в Москве

В декабре 2013 года компания ООО «ДЕН РУС» – официальный представитель DEHN + SÖHNE GmbH + Co.KG на территории РФ – объявила об открытии своего первого склада в Москве!

DEHN + SÖHNE (Германия) имеет более чем 100-летний успешный опыт работы (компа-ния была основана в 1910 году) и является все-мирно признанным, ведущим предприятием на рынке молниезащиты, чей ассортимент продук-ции насчитывает около 2500 наименований.

Производство всей номенклатуры устройств для молниезащиты и защиты от перенапряже-ний расположено в городе Ноймаркт (Бавария, Германия).

Оборудование DEHN + SÖHNE смонтиро-вано на объектах, относящихся практически ко всем областям экономики и транспорта: в аэро-портах, на железных дорогах и трубопроводах, на предприятиях нефтегазового сектора, объек-тах мобильной связи и телекоммуникаций, на ветряных турбинах, фотоэлектрических систе-мах и других промышленных объектах, а кроме того, на памятниках старины, объектах граждан-ского и жилищного строительства.

Склад расположен на юго-востоке Москов-ской области, в 7 км от МКАД между Рязанским и Новорязанским шоссе. Он отвечает всем ос-новным международным стандартам и распола-

гает новейшими технологиями для бесперебой-ной организации и воплощения логистических решений. 19 декабря 2013 года со склада DEHN + SÖHNE была осуществлена первая отгрузка для ООО «ДЕН РУС».

Собственный склад на территории РФ стал закономерным и запланированным этапом развития компании. Сегодня в условиях жест-кой конкуренции в отрасли молниезащиты DEHN + SÖHNE стремится сделать все, чтобы ее клиенты видели выгоду в сотрудничестве. Используя собственный склад и постоянно со-вершенствуя качество предоставляемых услуг, компания участвует в формировании россий-ского рынка молниезащиты и защиты от им-пульсных перенапряжений. Это также позво-ляет осуществлять оперативные поставки как по Москве и Московской области, так и в раз-личные регионы России, расширяя тем самым дилерскую сеть.

С открытием склада компания ООО «ДЕН РУС» намерена значительно сократить сроки поставки оборудования марки DEHN дилерам. При наличии оборудования на складе оно будет доставляться на следующий день дилерам в Мо-скве и Московской области. Дилеры, находящи-еся в регионах, также смогут оперативно полу-чить оборудование.

Что останется без изменения, так это качест-во продукции DEHN!

ООО «ДЕН РУС» рада предложить своим клиентам:

`` технические консультации по продукции;`` руководство по установке и монтажу си-

стем молниезащиты;`` богатый выбор каталогов, брошюр и других

печатных материалов по продукции;`` регулярные технические семинары в Мо-

скве, Санкт-Петербурге и регионах России.В основе успеха ООО «ДЕН РУС» — эффек-

тивное взаимодействие и поддержка каждого клиента, вне зависимости от его географическо-го местоположения и специфики бизнеса.

ООО «ДЕН РУС», г. Москва,тел.: (495) 663-3122, 663-3573,

e-mail: [email protected],www.dehn-ru.com, молниезащита.рф

79

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


С момента появления первых средств автоматизации производители аппаратного и программного обеспечения пытаются определить «будущее автоматизации», предлагая различные решения и подходы по совершенствованию процесса автоматизированного управления. Одни идеи канули в Лету, другие добились права называться промышленными стандартами. Конечно, стандарты – это полезно, но в итоге предлагаемые продукты стали похожими друг на друга. Лозунги «Наши контроллеры поддерживают Profibus» или «Теперь в нашей SCADA можно использовать скрипты VBA», в недалеком прошлом привлекавшие покупателей, уже не работают. Сегодня современные стандартные аппаратные средства способны принять любой стандартный физический сигнал, обменяться данными по любому стандартному протоколу, обработать программу, написанную на любом из стандартных языков. Стремясь повысить привлекательность продукции, ведущие игроки на рынке автоматизации ставят перед собой новые цели, показывая, как будет осуществляться производство и какие системы автоматизации будут использоваться. Компания GE Intelligent Platforms в данном случае – не исключение.

Раскрывая свое видение будущего автоматизации, GE Intelligent Platforms, несомненный лидер в сфере производства продуктов и решений для промышленной автоматизации, отдает пальму первенства облачным технологиям и представляет уже реализованные концепты высокопроизводительной автоматизации.

`` Проектирование и работа в об-лаке. Облачные технологии должны использоваться для проектирования, конфигурирования, моделирования, развертывания и управления системами из единого центра через любое устройство с браузером. Помня о необходимости повышенной безопасности облачных архитектур, GE Intelligent Platforms обеспечила защищенную онлайновую среду для построения систем, многократного и совместного использования приложений и обмена идеями с коллегами.

`` Высокопроизводительные вы-числения в конечном узле. Благодаря объединению системы управления с промышленным Интернетом расширились возможности каждого отдельного устройства и возросли возможности всей сети. Архитектура управления GE Intelligent Platforms предлагает высокоскоростное резервируемое PROFINETсоединение и каналы Ethernet для подключения к HMI и локальным сетям цехов.

`` Интеллектуальные подключения. Поисковые инструменты позволяют легко идентифицировать цели внутри всей сети и на лету помечать контент для будущих обращений. При этом безопасность всегда остается на высоком уровне, поскольку унифицированная архитектура контроллеров OPC Unified Architectue обеспечивает совместный доступ только к выбранным данным. Новые контроллеры GE Intelligent Platforms самостоятельно регистрируются по имени, поэтому приложения могут оставаться неизменными по мере развития сети и/или оборудования.

`` Высокоскоростные открытые ком-муникационные протоколы. Открытые стандарты PROFINET в промышленной автоматизации позволили улучшить взаимодействие устройств с контроллерами и облегчить управление большими объемами данных, генерируемыми устройствами. Контроллеры и сети ввода/вывода GE Intelligent Platforms на основе PROFINET готовы обеспечить высокоскоростной обмен данными вплоть до конечных узлов.

Революционная облачная платформа для сетевых устройств автоматизации

Конечно, любая сеть автоматизации – это больше, чем просто сумма составляющих ее частей. Про

Будущее промышленной автоматизации в эпоху коммуникаций

Мир промышленной автоматизации все чаще смотрит в сторону Интер-нета и веб-технологий, уже не задаваясь вопросом, применимы ли они для промышленных предприятий или нет. Опыт компании «ТЕХНОЛИНК», официального дистрибьютора GE Intelligent Platforms на территории Рос-сии и стран СНГ, показывает, что будущее промышленной автоматизации связано с совместным выполнением решаемых задач и участием в интер-активных сообществах, без которых уже невозможно представить нашу обычную жизнь. Именно в облачной среде проверенные коммуникацион-ные протоколы и совместные вычисления становятся инструментом до-стижения конкурентных преимуществ предприятий.

ЗАО «ТЕХНОЛИНК», г. Санкт-Петербург

80

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


мышленная автоматизация включает в себя не только аппаратное оборудование и программное обеспечение, но и проектирование, развертывание, эксплуатацию и поддержку систем управления, для которых должны и будут использоваться облачные технологии с единым центром управления через любое устройство с браузером.

Революционная облачная платформа для сетевых устройств автоматизации (рис. 1), разработанная специалистами GE Intelligent Platforms и реализуемая в проектах компании ТЕХНОЛИНК, хорошо защищена, легко масштабируется и объединяет сетевые устройства в единую высоконадежную и адаптируемую систему.

Единый центр управления системой на протяжении всего ее жизненного цикла обеспечивает повышение эффективности и прибыльности бизнеса, поскольку:

`` не требуется устанавливать и поддерживать дополнительное программное обеспечение (вместо этого можно обращаться к облачному цифровому контенту и управлять им с помощью любого устройства с браузером);

`` библиотеки кодов и функциональные блоки позволяют разработчикам находить, совместно создавать и реализовывать программные решения для поставленных задач.

Автоматизационные решения PACSystems с PROFINET предо

ставляют операторам и инженерам надежные облачные средства управления конечными узлами и получаемыми данными. Дистанционное управление технологическим оборудованием происходит с любого устройства, поддерживающего подключение к Интернету, при этом идентификация устройств производится по именам, а не по IPадресам. Контроллеры используются для интеллектуального соединения между управляющей платформой и всеми управляемыми узлами. Кроме этого, контроллеры идентифицируют все компоненты, получают команды от облачной управляющей платформы и контролируют рабочие условия.

Таким образом, облачная платформа, взаимодействуя с интеллектуальными контроллерами, управляющими системой от конечных узлов и до облака, формирует то, что, в сущности, является промышленным Интернетом. В результате достигается более высокое разрешение данных, которые можно сохранять в облаке для автоматического контроля над оборудованием в реальном времени и управления жизненным циклом всех критически важных устройств.

COM Express – единая аппаратная платформа

Выбор аппаратной платформы основывается на наличии и понимании стратегии развития компании,

отсутствие которой зачастую приводит к созданию незаконченных фрагментов информационной инфраструктуры и прикладных систем, которые не могут эффективно применяться в практической деятельности предприятия. Ведь несмотря на то, что по отдельности каждый пользователь вроде бы доволен тем оборудованием или программным обеспечением, с которыми он работает на своем участке, общая работа никак не идет: то не хватает данных для подготовки отчета или принятия решения; то производственные данные, полученные с разных участков, не стыкуются; то один программный продукт перестает работать, пока обновляют другой или модернизируют оборудование. В результате всего этого страдает оперативное управление производственными процессами и практически исчезает возможность своевременно принимать упреждающие решения.

Стратегия построения систем автоматизации на базе оборудования и программного обеспечения GE Intelligent Platforms ориентирована прежде всего на упрощение сложных систем и их адаптацию к современным компьютерным технологиям, а также применение все более эффективных приложений, позволяющих выходить на новые уровни вычислительной мощности. Использование формфактора COM Express, который по своей сути является одноплатным компьютером,

Рис. 1. Революционная облачная платформа для сетевых устройств автоматизации

Рис. 2. COM Express – единая аппаратная платформа средств автоматизации

Защищенные модули COM Express– Опция рефлективной памяти– Разные уровни производительности

Корпуса различных форм-факторов для максимальной адаптации к условиям применения

Заказная плата-носитель

Сети для машин и людей

Удаленная и централизованная

визуализация данных Анализ больших объемов данных

Промышленные системы обработки

данных

Управляемое промышленное приложение

Совместное использование данных людьми

и машинами

Исполнение машинных алгоритмов

и анализ данных

Извлечение и сохранение данных

от оборудования

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

НАСТРОЙКА

СОЗДАНИЕ

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

Проектирование и работа в облаке

81

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


позволяет обеспечивать продукции GE Intelligent Platforms максимальную модульность, простоту и портативность, прежде всего для интеллектуальных вычислительных узлов (контроллеров).

Технология COM Express (рис. 2) – это мощная, компактная и широко масштабируемая модульная платформа для компьютеров на модуле (СОМ). Каждый модуль COM Express объединяет ядро процессора и функциональность памяти, общий ввод/вывод из РС/АТ, USB и Ethernet. Еще одной изюминкой, помимо компактного промышленного исполнения и запатентованной технологии охлаждения (использование при температурах от –40 до +85 °C при отсутствии встроенных вентиляторов), является стандартизированное подключение к платеносителю, позволившее специалистам GE Intelligent Platforms внедрять единую аппаратную платформу COM Express и в ЦП контроллеров, и в панели операторов, и даже в промышленные компьютеры.

Помимо этого, благодаря модульности СОМ Express и стандартизированному подключению удалось упростить модернизацию существующих систем на предприятиях клиентов: изменение интерфейса контроллера или уровня защищенности корпуса панелей оператора, а также усиление вычислительных характеристик промышленных компьютеров происходит и быстрее, и экономичнее. Так, например, замена устаревших центральных процессоров теперь совершается по принципу plugandplay («включай и работай»). Новый процессор легко вставляется в контроллер с минимальным прерыванием работы и без потери ценных рабочих данных или алгоритмов управления.

PROFINET – простая настройка и сверхбыстрое управление

Вся продуктовая линейка GE Intelligent Platforms использует самый распространенный в мире открытый коммуникационный протокол PROFINET, гарантирующий передачу информации с огромного количества входов и выходов без ущерба для производительности. К достоинствам высокоскоростной сети относят способность работать

в зонах с высоким уровнем помех, передачу информации на большие расстояния в реальном времени, а также возможность резервирования, позволяющего максимально увеличить время безотказной работы. Поэтому подобное решение идеально подходит для компаний, стремящихся повысить свою конкурентоспособность с помощью перехода от централизованных систем управления к распределенным структурам с Ethernetсоединением и открытыми коммуникационными протоколами на всех уровнях автоматизации.

Использование PROFINET не только обеспечивает гибкую аппаратную реализацию с минимальным конфигурированием, но и продлевает время безотказной работы используемых приложений при минимальных затратах. Кроме этого, PROFINET повышает производительность и предоставляет в реальном времени доступ к данным производственного уровня, устраняя проблемы, связанные с большими объемами информации, задержками и пропускной способностью. Интегрированная технология подключения минимизирует время монтажа,

уменьшает место, занимаемое оборудованием в стойке, и упрощает подсоединение проводов. А применение протокола резервирования среды (MRP) в кольцевой топологии сводит к нулю вероятность нарушений связи и позволяет останавливать отдельные узлы для технического обслуживания без прекращения работы приложений, что дает возможность обслуживать и модернизировать систему, не останавливая процесс.

Reflective Memory – обмен данными в реальном времени

В течение многих лет по мере развития технологий неуклонно рос охват производства платформами автоматизации. В 1970х годах большинство систем промышленной автоматизации контролировали отдельные устройства или участки производства. Прошло 20 лет, и системы ведущих производителей начали контролировать все предприятие. Сегодня требования изменились: чтобы современное предприятие могло играть ведущую роль и извлекать максимум прибыли, его система автоматизации должна предоставлять специалистам самую полную информацию о состоянии

Рис. 3. Гибкие возможности PROFINET для высокопроизводительной автоматизации

RXi I/O

RXi I/O

OPC-UA, Modbus TCP/IP и другие протоколы

Мобильное приложение

Мобильное приложение

РАЗВЕРТЫВАНИЕ

НАСТРОЙКА

СОЗДАНИЕ

ОБНОВЛЕНИЕПО

ЭКСПЛУАТАЦИЯ

PROFINET

82

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


предприятия в режиме реального времени.

Чтобы обеспечить максимально возможную скорость передачи данных между узлами сети, специалисты компании GE Intelligent Platforms не просто синхронизировали программы и данные между двумя резервированными ЦП на расстоянии километров в течение одного цикла опроса по специальной оптоволоконной линии, – они пошли намного дальше. В результате непрерывных 10летних разработок была создана технология Reflective Memory – кольцевая оптоволоконная сеть, реализующая область «единой памяти» для всех устройств, подключенных к сети: контроллеров, серверов, АРМ операторов, УСО. При этом абсолютно неважно, какого производителя это оборудование, главное, чтобы оно поддерживало VME, PCI Express или другие стандартные интерфейсы.

Несмотря на то что технология Reflective Memory разрабатывалась как стандартное решение для резервирования ЦП контроллеров, были достигнуты уникальные на сегодня возможности:

`` высокая скорость обновления данных в области «единой памяти» для всех устройств;

`` отсутствие программных протоколов (обеспечение сетевого обмена полностью берут на себя модули RMX, снимая вычислительную нагрузку с ЦП);

`` платформонезависимость и поддержка широким диапазоном операционных систем;

`` масштабируемость (кроме стандартного кольца есть возможность организовывать любые структуры с помощью разработанных коммутаторов).

Благодаря всему этому технологию Reflective Memory можно применять и для подключения синхронного ввода/вывода реального времени. Специальная конфигурация сети позволяет удаленным стойкам контроллеров PACSystems и модулям ввода/вывода функционировать как локальным в стойке ЦП на расстоянии до 10 км от него.

ЗаключениеДа, долгие годы сфера промыш

ленной автоматизации оставалась одним из немногих направлений

программирования, в котором для аутсорсинга и совместной работы над проектами или общими задачами не было готового инструментария. В лучшем случае все сводилось к обмену исходными кодами между программистами. Сегодня же коммуникационные технологии позволяют максимально приблизить разработчика систем автоматизации к их потребителю. Совместно разрабатывать готовое приложение по техническому заданию от заказчика, подключиться удаленно к контроллеру или отлаживать программу за тысячи километров – технически теперь это не составляет никаких проблем. Конечно, возникает разумное возражение: «Управление технологическим объектом – это вам не игрушка в Интернете или интересное приложение для телефона! Тут другая степень ответственности!». Казалось бы, все верно, но давайте вернемся к названию нашей статьи: «Будущее промышленной автоматизации в эпоху коммуникаций»…

Прошлое – это прошлое, а будущее – это наша цель! Именно в будущее смотрит GE Intelligent Platforms, как инновационная компанияразработчик. Именно для будущего «ТЕХНОЛИНК», как современная инжиниринговая компания, подключает контроллеры и SCADAсерверы к облачным технологиям. Именно для будущего создается интернациональная платформа Project Mayne, позволяющая совместно разрабатывать, отлаживать и публиковать приложения для АСУ ТП, которая в скором времени станет неотъемлемым и необходимым инструментом программистов. В настоящем мы видим огромный потенциал для развития систем промышленной автоматизации и знаем, что нет лучшего способа повысить настоящие и будущие производительность и оперативность, чем правильное использование облачных технологий высокопроизводительной автоматизации в режиме реального времени.

ЗАО «ТЕХНОЛИНК», г. Санкт-Петербург,e-mail: [email protected],

www.technolink.spb.ru

Рис. 4. Reflective Memory – «единая память» для всех устройств, подключенных к сети

RX7i Controller

RX3i Controller

Genius BlockReplacements

Smart I/O

Dual LAN Requires 2

Hubs

PROFINET

Special VME I/O

ModbusSerial

или

84

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Оценка ситуации на рынке учета энергопотребления: бессистемная

информатизацияДействующее законодательство

РФ возлагает обязательства по пре-доставлению информации о показа-ниях общедомовых приборов учета (ПУ) на потребителей коммуналь-ных ресурсов (в лице управляющих компаний из сферы ЖКХ). Конт-роль за работой приборов, а также контроль достоверности данных потребления ресурсов возложены на ресурсоснабжающие организации (РСО). И наконец, обработка инфор-мации о потреблении энергоресурсов и проведении начислений по ним входит в обязанности расчетно-ин-формационных центров (РИЦ).

Лавинообразное увеличение пар-ка приборов учета и отсутствие у ор-ганизаций, занимающихся управле-нием многоквартирными домами, определенной квалификации по их содержанию и обслуживанию, при-вело к образованию рынка сервис-ных услуг, на котором специализи-

рованные организации выполняют работы по обслуживанию приборов. Финансирование деятельности этих организаций, в том числе по установ-ке и развитию автоматизированных информационно-измерительных си-стем, обеспечивающих сбор данных с узлов учета (АИИС), осуществ-ляется за счет средств, собираемых с квартплаты, что, однако, не являет-ся повсеместной практикой.

Эпизодическое решение выше-указанных вопросов привело к так называемой «локальной диспетче-ризации» с участием разнородных АИИС, не отвечающей насущно-му сегодня требованию системно-го подхода к решению отраслевых проблем в целом. В организацион-ном плане это выглядит так: один из хозяйствующих субъектов рынка по собственной инициативе уста-навливает у себя автоматизирован-ную систему, выполняющую сбор данных с узлов учета, используя при этом, как правило, каналы опера-торов сотовой связи. Это частично

решает локальные задачи конкрет-ного субъекта, однако ни о какой систематизации и доступности этой информации для остальных участ-ников рынка речи не идет. Кроме того, сегодня уже назрела проблема так называемой «последней мили» при создании государственных ин-формационных систем (ГИС ТЭК и ГИС ЖКХ), как в технической составляющей проектов внедрения АИИС, так и в организационной, поскольку информационные базы сосредоточены в руках в основном субъектов малого бизнеса и за-частую не отвечают требованиям ГИС по полноте и регламентам предоставления информации. Что вполне понятно, ведь деятельность коммерческих организаций в пер-вую очередь направлена на получе-ние прибыли. Кроме того, разроз-ненные локальные АИИС в бли-жайшие годы морально устареют, а их модернизация потребует новых средств, источник которых законо-дательно не определен.

Оператор коммерческого учета как инструмент контроля эффективности политики энергосбережения в РФ

Реализация требований Федерального закона № 261 «Об энергосбереже-нии…» привела к непростой ситуации на рынке потребления энерго-ресурсов, когда, с одной стороны, субъекты рынка обязаны производить расчеты за поставляемые ресурсы по фактическим показаниям приборов учета, а с другой – не имеют возможности осуществлять оперативный сбор данных и их комплексную обработку. В принятых в ноябре 2013 года Пра-вилах коммерческого учета тепловой энергии и теплоносителя в части проектирования и монтажа узлов учета (УУТЭ) требования к их обязатель-ной комплектации устройствами автоматизированной связи с диспетчер-скими системами отсутствуют.

Группа компаний «Взлет», г. Санкт-Петербург

85

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Стоит отметить, что в действую-щем законодательстве нет и одно-значной трактовки источников, из которых должны быть профинан-сированы работы по созданию и об-служиванию полноценных АИИС. Между тем их эксплуатация требует финансирования на постоянной ос-нове. Сегодня существуют несколь-ко возможных источников финан-сирования:

`` включение стоимости устройств связи для АИИС в стоимость уста-новки и обслуживания узлов учета;

`` финансирование из собствен-ных средств РСО;

`` финансирование за счет жите-лей многоквартирных домов;

`` бюджетные субсидии из целе-вых программ.

Решая вопрос систематизации данных с приборов учета различ-ными методами, с точки зрения как технической, так и экономической составляющей, мы рискуем полу-чить очередную экономическую «дыру», которая приведет к новому витку роста тарифов на услуги ЖКХ и возникновению потребности в до-полнительном бюджетном финанси-ровании и невозможности сведения топливно-энергетического баланса как в разрезе отдельно взятой энерго-системы, так и в рамках субъекта РФ. Кроме того, отсутствие единой систе-мы, предоставляющей полноценную и оперативную информацию о по-треблении энергоресурсов, сегодня не позволяет говорить и об объектив-ной оценке реализации Федерально-го закона № 261-ФЗ.

Отсутствие в настоящее время правового регулирования развития процессов систематизации дан-ных с ПУ и выработанных единых подходов по контролю и финан-сированию данной деятельности в будущем не позволит эффективно решить вопросы дальнейшего раз-вития приборного учета потребле-ния энергоресурсов, усугубит про-блему неконтролируемого «парка» приборов и серьезно снизит эффек-тивность реализуемых в регионах программ энергосбережения. Стоит отметить, что вышеперечисленные проблемы приведут к росту тарифов в ЖКХ и негативно скажутся на со-циальной сфере, ведь квартплата заметно подрастет.

Концепция единого информационного пространства

Для построения успешно функ-ционирующей экономической мо-дели рынка потребления энергоре-сурсов нужна система, позволяющая всем участникам рынка находиться в едином информационном поле. Центром этой системы является

многофункциональный оператор (МФО). Именно в нем аккумулиру-ется вся информация со всего при-борного парка, доступ к которой, с некоторыми разграничениями, разумеется, имеют все участники рынка (РСО, РИЦ, управляющие компании ЖКХ). Кроме того, всю картину производства и потреб-

`S Скриншоты программного комплекса автоматизированной информационной системы «Оператор коммерческого учета»

86

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Э.Л. Ломакина, специалист Службы управления комплексными проектами,

Группа компаний «Взлет», г. Санкт-Петербург,тел.: (800) 333-8887,

e-mail: [email protected],www.vzljot.ru

ления энергоресурсов видит и го-сударство (ГИС ЖКХ), что дает огромные возможности для опе-ративных изменений в рамках ре-ализации политики энергоэффек-тивности как в отдельном взятом городе, так и в целом регионе или даже всей стране. Стоит отдельно сказать, что реализация подобного проекта, призванного вывести ры-нок энергоресурсов на качественно новый уровень, возможна только в формате государственно-частно-го партнерства. Это связано прежде всего с тем, что реализация подоб-ных масштабных преобразований, являющихся системообразующими для отрасли, невозможна без нали-чия государственного регулирова-ния и прямого участия государства в данных процессах.

Перечислим основные преиму-щества данной концепции:

`` расчеты между поставщиками и потребителями энергоресурсов становятся полностью прозрачны-ми на всех этапах;

`` снимается социальная напря-женность, так как жители могут контролировать расходы за предо-ставленные энергоресурсы;

`` прозрачность одной из сфер ЖКХ делает ее более привлекатель-ной для инвестиций;

`` возможность анализа и плани-рование реализации политики энер-гоэффективности в регионе на осно-вании достоверных и оперативных данных.

Сегодня уже разработаны и про-граммно-аппаратные средства, по-зволяющие эффективно решить задачи построения единого инфор-мационного пространства. Програм-мный комплекс автоматизированной информационной системы «Опера-тор коммерческого учета» (ПК АИС

«ОКУ») дает возможность организо-вать оперативное получение данных приборного учета, преобразовать их в «коммерческий» формат для начи-сления платы за поставленные потре-бителям энергоресурсы, обеспечить анализ и обработку данных наряду с выявленными нештатными ситу-ациями, произвести корректировку качества предоставления коммуналь-ных услуг, а затем передать требуе-мую информацию всем заинтересо-ванным участникам рынка (РСО, УК ЖКХ, РИЦ, населению, контролиру-ющим структурам власти) и обеспе-чить ее своевременное поступление в государственные информационные системы.

ПК АИС «ОКУ» также спо-собен предоставить информацию о существующем приборном парке (в том числе его состоянии и рабо-тоспособности), позволяет произ-

водить анализ объема потребле-ния энергоресурсов, обеспечивает возможность интеграции данных учета в расчетные комплексы РСО и РИЦ, а также позволяет органи-зовать электронный документообо-рот между участниками рынка.

Повсеместное внедрение и за-пуск в эксплуатацию полноценных, сертифицированных систем сбора и передачи достоверной информации о потреблении ресурсов будет спо-собствовать повышению энергоэф-фективности регионов РФ, обеспе-чит оперативность передачи данных в формируемые государственные ин-формационные системы (ГИС ТЭК и ГИС ЖКХ) и повлияет на сроки формирования института операто-ров коммерческого учета коммуналь-ных ресурсов как эффективного ин-струмента мониторинга процессами энергосбережения в стране.

`S Построение системы единого информационного пространства

87

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Зачем системе управления на-дежность? Почему она должна быть понятной для всех опе раторов, ра-ботающих с ней? Зачем ей быть мас-штабируемой? Это вопросы с зара-нее известными ответами. Ведь оче-видно, что любое промышленное решение должно быть сверхнадеж-ным, так как от его исправной ра-боты зависит не только безопас-ность самого объекта, но и людей, обслуживающих его. Это аксиома, благодаря которой канули в Лету многие решения и технологии, во главу угла которых ставилась не надежность, а другие приорите-ты. Если же к надежности присово-купить удобство, комфортность ра-боты, то решение поистине можно будет назвать революционным. Как раз о таком и пойдет речь в дан-ной статье. Имя этой технологии – Saia® PCD.

Система управления должна быть адаптирована к навыкам и по-требностям всех работающих с ней операторов. Также она должна до-пускать возможность быстрого мас-штабирования и расширения.

На основе технологий Saia® PCD легко построить традицион-ную систему диспетчерского управ-ления и сбора данных. К тому же, для того чтобы обеспечить функ-циональность, эффективную ин-

теграцию и безопасность оборудо-вания, Saia-Burgess тесно сотрудни-чает с целым рядом производителей этого оборудования. Все это обыч-ная для компании практика, от ко-торой она не намерена отказывать-ся в будущем.

Тем не менее только таким пу-тем заметного прогресса в автома-тизации не достигнуть. Качествен-ный скачок помогут сделать две ос-новные возможности, заложенные в технологии автоматизации Saia® PCD:

`` каждое устройство автомати-зации от Saia снабжено функциями SCADA, поэтому оно может выпол-нять в сети роль сервера и «делеги-ровать» эти функции любому под-ключенному оконечному устройству с веб-браузером. Таким образом, от-падает необходимость в построении SCADA-системы как отдельной пол-ной единицы;

`` программное обеспечение Saia® Visi.Plus, разработанное специаль-но для управления несколькими устройствами автоматизации Saia® PCD, на этапе ввода в эксплуата-цию и оптимизации можно исполь-зовать без приобретения лицензии. Для повышения эффективности здания нет нужды покупать и уста-навливать дополнительное обору-дование.

Поддерживать традиционные SCADA-системы с точки зрения повышения эффективности систем автоматизации неперспективно. Это лишь необходимость, продиктован-ная тем, что устройства автоматиза-ции Saia® PCD на практике исполь-зуются с различными SCADA-систе-мами (рис. 1). Соблюдение открытых стандартов связи гарантирует, что при необходимости можно легко развернуть PC-совместимое про-граммное обеспечение SCADA. Именно поэтому системы Saia®

Автоматизация зданий. Почему именно Saia-Burgess?

Устройства автоматизации Saia® PCD позволяют создавать SCADA-систе-мы нового поколения: гибкие, легко масштабируемые как на малых, так и на крупных, территориально распределенных объектах. С этим решени-ем можно реализовать любое пожелание заказчика.

«Сайа Бургесс Контролз Рус», г. Москва

Рис. 1. Классические SCADA-системы и всё профессиональное программное

обеспечение. Благодаря поддержке практически всех присутствующих на рынке коммуникационных стандартов

можно использовать множество различных систем управления

Уровеньуправления

Уровень автоматизации

Полевой уровень

Классические SCADA-системы и всё профессиональное программное обеспечение

Благодаря поддержке практически всех присутствующих на рынке коммуникационных стандартов, можно использовать множество различных систем управления.

АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ

88

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


PCD поддерживают практически все стандарты связи автоматиза-ции. Кроме того, независимые про-изводители систем автоматизации также создают программные сред-ства для поддержки устройств авто-матизации Saia® PCD. Saia-Burgess активно сотрудничает со многими производителями систем управле-ния и поддерживает обратную связь с конечными пользователями, что помогает понять, насколько клиен-ты довольны продукцией. Приведем несколько примеров из практики.

Больница в ШвейцарииВ больнице швейцарского горо-

да Ла-Шо-де-Фон была полностью обновлена система автоматизации здания. Требования к автоматиза-ции больниц и других медицинских учреждений постоянно возраста-ют, но все они выполняются с по-мощью контроллеров Saia® PCD и новой платформы автоматизации Control Maestro. Связь между устрой-ствами осуществляется по протоколу BACnet.

Аквазоопарк и музей Лёбеке в Дюссельдорфе

Музей естествознания Лёбеке пошел на модернизацию, для того чтобы снизить энергопотребление. Самая большая сложность состояла в том, что помещения необходимо было отремонтировать, не закры-вая экспозиции. В аквазоопарке при музее обитает 550 видов живот-ных, поэтому прерывать его работу было нельзя. Визуализация диспет-черской информации реализована с помощью программной платфор-мы Wonderware InTouch, подклю-ченной через OPC-сервер.

Административный центр торговой сети Edeka

В административном центре немецкой торговой корпорации Edeka Group в Гамбурге работы проводились в офисном крыле. Были обновлены системы отопле-ния и кондиционирования, осве-щения, система управления авто-матическими воротами, плавного открывания и закрывания дверей, пожарной сигнализации и пиковой оптимизации электрических нагру-зок. Интеграция с открытой, неза-висимой от производителя систе-

мой мониторинга IBS от немецкой компании INGA была осуществлена с использованием протокола S-Bus и соответствующих драйверов.

Благодаря веб- и ИТ-технологиям для управления не требуется

специализированного ПОКаждое устройство автомати-

зации Saia® PCD имеет веб-интер-фейс, это стандарт. Интегрирован-ные веб- и ИТ-функции обеспе-чивают широкие возможности для связи в соответствии с признанны-ми международными стандартами. Каждый компьютер и каждое око-нечное устройство с поддержкой браузерной технологии способны

стать «SCADA-станцией». Благо-даря этой возможности SCADA-система верхнего уровня больше не требуется и может быть распре-делена по многим зданиям. Эта тех-нология в настоящее время успешно применяется многими клиентами. Приведем несколько наиболее ярких примеров.

Системный интегратор LCS ис-пользовал данную технологию в кли-нике «Сураски» в Израиле. В этом крупнейшем центре иммунотерапии Израиля устройства Saia® PCD с веб- и ИТ-функциональностью обеспе-чивают управление, сбор данных, построение трендов, оповещение о неисправностях и доступ к дан-ным. Простота и эффективность об-работки поступающей информации позволяют достичь высокого уровня безопасности в работе (рис. 2). Соче-тание надежности ПЛК и передовых ИТ-технологий определяет архитек-туру системы в целом. Изначально решение было нацелено на оптими-зацию рабочего процесса и полное удовлетворение требований меди-ков, обслуживающего персонала и руководства.

ЦЕРН, Европейская органи-зация по ядерным исследованиям

Рис. 2. Панель управления расположена на крыше больницы под жаркими

солнечными лучами: это тоже своеобразная проверка для технологий PLC

Рис. 3. Логотип ЦЕРНа, Европейского центра ядерных исследований

Рис. 4. Полностью интегрированная среда разработки Saia® Visi.Plus

Панель управления расположена на крыше госпиталя под жаркими солнечными лучами: это тоже своеобразная проверка для технологий PLC!

Logo

© C

ERN

Saia® Visi.Plus

Уровень управления

Уровеньавтоматизации

Полевой уровень

Полностью интегрированная среда разработки: Saia® Visi.Plus

89

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Юрг Беелер (Jürg Beyeler),«Сайа Бургесс Контролз Рус», г. Москва,


www.saia-burgess.ru

(рис. 3), является крупнейшим ис-следовательским центром в обла-сти физики элементарных частиц в мире. К ЦЕРНу относится свыше 300 объектов, возведенных непода-леку от Женевы (Швейцария). Авто-матизация всех зданий осуществле-на без SCADA-системы или BACnet. Все реализовано на стандартных веб- и ИТ-технологиях.

Новый выставочный центр, расположенный в кантоне Люцерн в Швейцарских Альпах, на фоне горы Пилат, считается одним из кра-сивейших в Европе. Рост числа по-сетителей, возрастающая нагрузка на инфраструктуру заставили компа-нию Lucerne Messe AG приступить к строительству дополнительных выставочных зданий. В качестве компонентов автоматизации было выбрано оборудование Saia® PCD. Конкуренты предложили более до-рогие решения, но не это, а имен-но веб-технологии решили дело

в пользу Saia-Burgess. Благодаря им, а также встроенным в контроллеры Saia ИТ-функциям удалось обойтись без SCADA верхнего уровня. Именно веб-концепция покорила заказчи-ка! Теперь выставочные залы, фойе и ресторан будут оснащены устрой-ствами Saia® PCD, управляемыми через веб-интерфейс. Аналогичный подход применен и для автоматиза-ции деятельности инфраструктурных служб, а также руководства и техни-ческого персонала. Даже на этапах ввода в эксплуатацию и оптими-зации наличие функциональности SCADA обеспечивает большую про-зрачность и определенность про-цессов. При этом оптимизация тре-бует разовых разумных вложений, а эффект достигается долговремен-ный. Применение пакета Visi.Plus (рис. 4) от Saia на начальном этапе позволяет добиться впечатляющих результатов при незначительных затратах.

Дополнительным преимущест-вом подобного подхода является то, что с 2011 года «инженерная версия» программного обеспечения для ви-зуализации и управления может использоваться системными ин-теграторами в течение всего пери-ода оптимизации (рис. 5). Таким образом, интегратор получает всю важную информацию, не неся до-полнительных расходов. Аргумент простой интеграции в инженерный поток убедил, например, компа-нию Fraport AG использовать Visi.Plus в автоматизации нового терми-нала «А-Плюс». При большом числе устройств Saia® PCD проявляются преимущества, выходящие за рамки встроенных SCADA-функ ций от-дельных Saia® PCD устройств с веб- и ИТ-возможностями. Вот почему программное обеспечение Saia® Visi.Plus предоставляется бесплатно. Это ПО от Saia-Burgess включено в лицензию PG5.

Рис. 5. Отличительная особенность Saia Visi.Plus

Отличительная особенность Saia®Visi.Plus

Saia® Visi.Plus

План Монтаж Эксплуатация

Не требуется затрат на приобретение лицензии на этапе разработки и эксплуатации

наладка

Супермаркет сети Migros

В крупнейшем торговом центре Швейцарии, расположенном в Западном Берне, различ-ные зоны контролируются и управляются пя-тью независимыми системами Saia® Visi.Plus. Общее число точек ввода/вывода составляет 12 тысяч. Рабочие параметры системы в лю-бое время можно получить с веб-панелей, а также, благодаря полнофункциональной SCADA-си стеме и подключению всех PCD к еди-ной сети, – через Ethernet по протоколу TCP/IP.

Холодильные камеры в супермаркете

В супермаркете ICA Квантум (Швейцария) работают четыре мощные холодильные установки. Динамическое отображение всех процессов и трендов измеренных температур, а также обработка сигна-лов тревог осуществляется посредством ПО визуализациии управления Saia® Visi.Plus через веб-сервер.

Энергетическая компания Цюриха

Муниципальная энергетическая компания Цюриха производит энергию и управляет ее распределением. Пункты тепло- и холо-доснабжения полностью контролируются программой Saia® Visi.Plus. Оперативные данные с подстанций отслеживаются и обрабатываются автоматически. Таким образом, при возникновении нештатных ситуаций обеспечивается быстрое реаги-рование и управление.

91

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Компания Robustel зарекомен-довала себя в России как произво-дитель надежных «умных» промыш-ленных GSM-устройств, соответ-ствующих последним тенденциям М2М-рынка. «Евромобайл» – экс-клюзивный дистрибьютор Robustel Technologies в России и странах СНГ и работает с этим производите-лем уже не первый год.

3G/LTE-роутеры Robustel R3000Robustel R3000 (рис. 1) – про-

мышленные GSМ/UMTS/HSPA/4G (LTE)-маршрутизаторы с двумя слотами для сим-карт, поддержкой Wi-Fi (клиент, точка доступа) и GPS-навигацией (в соответствующих мо-делях). R3000 предназначены для промышленных M2M-применений и выполнены в металлических кор-пусах. Конструкция предусматривает эксплуатацию в экстремальных усло-виях с диапазоном рабочих темпера-тур от –40 до +70 °C. Роутеры отлича-ются высокой производительностью и надежностью; имеются LTE-мо-дели для работы в сетях 4-го поколе-ния с высокими скоростями загрузки и передачи данных, а также 3G-мо-дели R3000. Технические характери-стики приведены в табл. 1.

В R3000 и R3000 Quad предус-мотрен метод антенного разделения (Antenna diversity), то есть подключе-ние основной и дополнительной ан-тенн. На передней панели располо-жены 2 или 4 Ethernet-порта, можно настроить как 2/4 LAN (локальную сеть), так и 1/3 LAN-1 WAN (беспро-водную глобальную сеть / резервиро-вание через проводную WAN). Плюс к этому возможно разделение ло-кальной сети с помощью настройки виртуальных LAN (VLAN).

На корпусе маршрутизатора рас-положена кнопка принудительной перезагрузки роутера RESET и све-тодиоды, индицирующие состояние роутера, уровень приема и подклю-чение к сети. Сим-карта (ы) и карта памяти microSD устанавливаются внутрь, как показано на рис. 2.

R3000 LiteВ конце прошлого года был за-

пущен в серийное производство R3000 Lite (рис. 3) – промышленный GSM/UMTS/HSPA/4G (LTE)-роу-тер с двумя слотами для сим-карт. В отличие от роутера R3000, он выполнен в пластиковом корпусе, оснащен одним LAN-интерфей-сом (Ethernet), не имеет цифровых

Рис. 2. Robustel R3000: установка сим-карт и карты памяти microSD

Рис. 1. 3G/LTE-маршрутизатор Robustel R3000: лицевая панель

М2М‑устройства Robustel: определяя стандарт надежности

Ранее в журнале «ИСУП» уже рассказывалось о GSM/3G-модемах M1000 Pro и M1000 от Robustel Technologies. Компания Robustel постоянно расши-ряет и совершенствует продуктовую линейку и выводит на рынок новые устройства. Вот и сегодня в статье будут представлены инновационные надежные роутеры и модемы: R3000, M1000 XP и М2М-платформа управ-ления RobustLink.

ООО «ЕвроМобайл», г. Санкт-Петербург

Micro SD

SIM 1

SIM 2

92

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


входов/выходов и Wi-Fi-модуля (ни в одной модели).

Мониторинг бурения скважинНа производстве все чаще предъ-

являются повышенные требования к надежности каналов связи и степени их готовности к непрерывной работе.

Наблюдается тенденция к резервиро-ванию: повысить надежность радио- или кабельного канала связи можно, организовав резервный беспроводной (GSM) канал, при условии, что объект попадает в зону действия GSM/3G-сети сотового оператора.

Сегодня на рынке предлагаются различные системы контроля ос-новных технологических парамет-ров при бурении и ремонтах сква-жин, таких как нагрузка на крюке

подъемной установки, нагрузка на буровой инструмент, крутящий момент на роторе и др. Все значе-ния и динамика параметров реги-стрируются в памяти контроллеров. Затем с установленной периодич-ностью транслируются по радиока-налу на компьютер диспетчера, где обрабатываются специальной про-граммой верхнего уровня. Эта про-грамма создает базу данных по всем контролируемым параметрам, фор-мирует отчеты и графики о проде-ланной работе на скважине и в бри-гаде. Помимо перечисленных функ-ций осуществляется визуальный контроль над величиной параметров на дисплее ПК в режиме онлайн.

Маршрутизаторы Robustel по-зволяют осуществлять резервирова-ние Ethernet-канала передачи дан-ных GSM-каналом. К проводному Ethernet-интерфейсу маршрутиза-тора можно подключить различное радиопередающее оборудование: радиомост, спутниковый модем, WiMax-мост или радиорелейную станцию.

R3000 подключается к контрол-лерам посредством интерфейсов RS-232 и RS-485, что позволяет осуществлять одновременную пе-редачу данных по обоим интерфей-сам. В случае отказа основного ка-нала данные через GSM/3G-роутер R3000 (рис. 4) с контроллера в ре-жиме онлайн передаются по GPRS/ UMTS/HSPA-каналу на ПК масте-ра (рабочее место). Из-за более де-шевого трафика в качестве основ-ного используется WiMax-канал, а GSM/3G/LTE играет роль резерв-ного канала. Соединение с мар-шрутизатором Cisco и сервером по WiMax осуществляется за счет подключения к Ethernet-интерфей-су маршрутизатора R3000 через внешний модем. Между R3000 и Cisco создается защищенный VPN-туннель (IPSec/OpenVPN/GRE).

Канал выбирается в соответст-вии с протоколом динамической маршрутизации OSPF (Open Shortest Path Fisrt), который обеспечивает надежное, быстрое резервирование и направляет IP-пакеты исключи-тельно в пределах одного домена маршрутизации (рис. 5). Роуте-ры Cisco и R3000 работают в со-ответствии с протоколом OSPF, R3000 обновляет свою таблицу

Таблица 1. Технические характеристики маршрутизаторов Robustel

Техническиехарактеристики

R3000 R3000 Quad R3000 Lite

Частотный диапазон, МГцGSM/EDGE/UMTS/HSPA/LTE*

900/2100 (HSPA)Wi-fi*

GSM/EDGE/UMTS/HSPA/LTE*900/2100 (HSPA)

Передача данныхGPRS/UMTS/HSPA/LTE*

макс. 100/50 Мбит/с (LTE)макс. 21/5,76 Мбит/с (HSPA)

Интерфейсы

2 SIM2 Ethernet,

1 × RS-232, 1 × RS-485,1 консольный порт,

2 цифровых входа (DI),2 цифровых выхода (DO), USB,2 антенных разъема (SMA)*

2 SIM4 Ethernet,

RS-232/RS-485*,USB,

1 консольный порт,2 антенных разъема (SMA)*

2 SIM1 Ethernet,

1 × RS-232, 1 × RS-485,1 консольный порт,

USB,2 антенных разъема (SMA)

Светодиодная индикация 6 индикаторов

Протоколы PPP, PPPoE, TCP, UDP, DHCP, ICMP, NAT, DMZ, DDNS, VRRP, HTTP, HTTPs, Qos, VLAN

Modbus Modbus/RTU↔Modbus/TCP

VPN-туннели IPSec/OpenVPN/PPTP/L2TP клиент/сервер, GRE

Динамическая маршрутизация RIP/OSPF

Карта памяти microSD (до 32 ГБ) –

УправлениеRS-232/USB/SMS/TCP

RobustLink

Электропитание:входное напряжение, В

12…70 9…60 9…26

Рабочая температура, °C -40…+70-40…+85

–25…+60 (LTE)-40…+85

–30… +85 (LTE)

Габаритные размеры, мм 125 × 108 × 45 105 × 100 × 30

Вес, г 500 300

* В зависимости от модели.

Рис. 4. Резервирование каналов связи

Рис. 3. 3G/LTE-маршрутизатор Robustel R3000 Lite

93

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


маршрутизации и успешно перена-правляет данные на удаленный узел.

Вызовы от SCADA осуществ-ляются на единый адрес и порт 502 ModbusTCP и перенаправляются в оба порта RS-232 и RS-485, что поз-воляет использовать единый адрес и порт в SCADA для опроса контрол-леров.

Для контроля целостности шка-фа автоматики на цифровые входы R3000 могут быть заведены сигнал датчика открытия двери и сигнал тревоги с охранной панели.

Роутеры R3000 легко управля-ются с помощью СМС-сообщений, с которыми им отправляются па-роли и команды (перезапуск, пере-ключение с SIM1 на SIM2 и некото-рые другие). Две сим-карты служат для резервирования каналов двух сотовых операторов. Благодаря возможности выхода в сеть по рас-писанию удается значительно сни-зить энергопотребление. К отли-чительным особенностям R3000 следует также отнести светодиоды с многоцветной индикацией, на-личие слота карты памяти и от-крытого SDK (комплект средств разработки).

SDKДля ускоренной разработки

программного обеспечения к роу-терам R3000 и R3000 Quad прилага-ется бесплатный комплект средств разработки SDK, который предо-ставляет пользователям широкие воз-можности и содержит API-функции для программирования на языке С, позволяя создавать, компилировать и запускать программы непосредст-венно в R3000. Например, можно сге-нерировать автоматическую отправ-ку СМС-сообщений (текст из мас-сива строк, по условию), а можно отправлять их с помощью вызова следующей функции: int ros_send_sms (const char *phonenumber, const char *smscomment, char *resstr).

GSM/3G-терминалы M1000 XP, UP, MPКомпания Robustel обновила

модельный ряд модемов, выпу-стив более современные и инно-вационные устройства: M1000 XP, UP и MP. Внешний вид устройств приведен на рис. 6 (у M1000 UP не предусмотрен разъем DB9). Но-вые smart GSM-терминалы (мо-демы) М1000 XP выполнены с ав-томатическим GSM/3G-соедине-нием, интерфейсами RS-232/485 и USB.

Терминал M1000 XP, как и его предшественник M1000 Pro, имеет модель, работающую в UMTS-сетях, что позволяет получить более бы-стрый отклик от терминала и обеспе-чивает большую надежность, чем при

передаче данных с помощью GPRS. Он снабжен встроенным стороже-вым таймером, часами реального времени; может работать по расписа-нию, подключаться к серверу по за-просу, звонку, СМС и поступлению данных на порт. В случае, если у сим-карты динамический внешний IP-адрес, обеспечивается полноценная работа терминала в режиме сервера благодаря использованию динами-ческого DNS. Информация на DNS-сервере обновляется в реальном вре-мени и в автоматическом режиме.

Для проверки сетевых соединений удобно использовать ICMP-прото-кол (Internet Control Message Proto-col), ping-запросы. Для операцион-ных систем Linux и Windows (Profilic PL-2302) предусмотрены драйвера и программы для конфигурирования. Имеется возможность удаленного конфигурирования по GPRS/UMTS-каналу (рис. 7), что позволяет быстро перенастраивать уже установленные на объектах модемы.

В отличие от M1000 Pro v2, М1000 XP более компактен, выпол-нен в пластиковом корпусе и с USB-интерфейсом. В него устанавливается только одна сим-карта, и возможна подача питания через miniUSB.

USB-модемы M1000 MP и UP – более простые устройства, кото-рые управляются АТ-командами и не устанавливают автоматического соединения. Подходят для передачи видео и больших объемов данных, ра-ботают на более высоких скоростях, если позволяет покрытие сети в месте установки: МP – до 14,4/5,76 Мбит/с (DL/UL) HSPA+; UP – в LTE-сетях до 100/50 Мбит/с. M1000 MP – мо-дем с последовательным интерфей-сом (зависит от модели, с USB).

Платформа RobustlinkRobustLink – это централизо-

ванная система управления и ад-министрирования, или M2M-платформа, от компании Robustel. Платформа поставляется и рабо-тает с 3G/LTE-роутерами R3000, GSM/3G-терминалами M1000 Pro v2

Рис. 5. Настройка OSPF в веб-конфигураторе R3000

Рис. 6. GSM/3G-терминал M1000 XP производства Robustel

Рис. 7. Окно программы M1000 XP Configurator

94

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


и XP, установленными на объектах, и позволяет наблюдать, настраивать и управлять огромным числом уда-ленных устройств по Cети, а именно осуществлять:

`` удаленный мониторинг тер-миналов и роутеров (по их иденти-фикатору, наименованию и IMEI);

`` удаленное конфигурирование;`` удаленное обновление встроен-

ного программного обеспечения;`` перенаправление данных на узлы

сети Internet или Intranet.М2М-платформа является про-

граммным решением и состоит

из трех базовых частей: веб-серве-ра (Apache), сервера-агента и базы данных MySQL для хранения пара-метров и данных транзакций. Поль-зователи имеют возможность кон-фигурировать соответствующие па-раметры Robustlink через веб-сервер; сервер-агент является платформой для передачи данных, обрабатыва-ющей информацию, поступающую с ведомого устройства, или наобо-рот. Для гарантии работоспособно-сти всех функций Robustlink три ча-сти должны работать согласованно. Robustlink позволяет пользователю

контролировать, конфигурировать и управлять по Сети большим ко-личеством удаленных устройств.

В телеметрических системах дис-петчеризации, управления и сбора данных возможность объединения и централизованного управления мо-демами и роутерами, установленными на объектах, представляет огромный интерес для системных интеграторов.

Системы сбора данныхОпрос домовых и квартирных

цифровых электро-, водо-, тепло-счетчиков и расходомеров в общем случае осуществляется так, как ука-зано на рис. 9. Терминалы устанав-ливаются на объекте и подключаются к счетчикам для опроса. Платформа устанавливается на стороне сервера центра сбора и обработки информа-ции (ЦСОИ). По умолчанию в тер-миналах/роутерах отключена рабо-та с RobustLink, поэтому вначале включаем данную опцию с помощью конфигуратора, где, помимо основ-ных настроек подключения, в соот-ветствующем разделе M2M Platform вводим адрес, порт, пароль и иденти-фикатор терминала. Для включения опции перенаправления данных ста-вится отдельная галочка возле поля Data Forwarding Enable.

RobustLink выступает в роли TCP-сервера, и к нему может подключаться несколько клиентов ЦСОИ как через глобальную сеть Интернет, так и че-рез Intranet. На клиентских ПК или сервере локальной сети устанавли-вается программное обеспечение для сбора показаний со счетчиков и формирования отчетов. Так, для этого может быть установлено спе-циальное платное программное обеспечение для различных систем АСКУЭ, например от инжинирин-говой компании «Энфорс» – раз-работчика программного обеспече-ния в сфере учета энергоресурсов. Со smart-модемами XP и Pro v2 се-рии M1000 не требуется установка модема на стороне сервера.

ЗаключениеМаршрутизаторы R3000 успешно

используются в проектах и помогают строить надежные и удобные рас-пределенные системы. М2М-плат-форма RobustLink позволяет легко удаленно наблюдать, настраивать и обновлять подключенные smart-Рис. 8. М2М-платформа RobustLink

Таблица 2. Технические характеристики модемов Robustel

Техническиехарактеристики

M1000 Pro v2 M1000 XP M1000 MP M1000 UP

Частотный диапазон, МГцUMTS 900/2100*

GSM850/900/1800/1900UMTS/HSDPA 900/2100*

GSM/EDGE850/900/1800/1900

LTE 800/900/1800/2100/2600*UMTS/HSDPA 900/2100

GSM/EDGE 850/900/1800/1900

Передача данных

AutoGPRS/UMTS:макс. 384 кбит/с (UMTS)макс. 86 кбит/с (GPRS)CSD: макс. 14,4 кбит/с

Макс. 14,4/15,76 Мбит/с (HSPA+)

макс. 3,6 Мбит/с/384 кбит/с (HSDPA)

макс. 384 кбит/с (UMTS)макс. 236,8 кбит/с (EDGE)

макс. 86 кбит/с (GPRS)CSD: макс. 9,6 кбит/с

Макс. 100/50 Мбит/с (LTE)макс. 14,4/15,76 Мбит/с (HSPA)

макс. 7,2/5,76 кбит/с (UMTS)

Интерфейсы

2 SIM1 антенный SMA-

разъем

1 SIMminiUSB

2 антенных SMA-разъ-

ема

1 SIMRS-232/RS-485

miniUSB*антенный SMA-разъем

1 SIMminiUSB

антенный SMA-разъем

RS-232/RS-485

Светодиодная индикация 6 индикаторов 1 индикатор RUN

Протоколы PPP, TCP, UDP, ICMP, DDNS PPP, TCP

УправлениеRS-232/SMS/TCP/RobustLink

TCP/SMS/CSD (АТ-команды)USB

Электропитание:входное напряжение, В

9…36 8…156…18 (2G-модель)9…26 (3G-модель)

6…26 В

Рабочая температура, °C -40…+70-40…+85 (2G-модель)

–25…+60 (3G-модель)*-40…+85

–25…60 (LTE)*

Габаритные размеры, мм 102,4 × 71,4 × 29,5 75 × 85 × 28

Вес, г 300 105

* В зависимости от модели.

95

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Н. Е. Коротких,ООО «ЕвроМобайл», г. Санкт-Петербург,


www.euromobile.ru

модемы M1000 XP/Pro v2 и мар-шрутизаторы R3000. При этом, иг-рая роль TCP-сервера, платформа перенаправляет данные удаленным клиентам. Можно с уверенностью утверждать, что новые GSM-про-дукты Robustel соответствуют заяв-ленным характеристикам и совре-менным тенденциям.

Технологии и инновационные решения отличают Robustel от кон-

курентов, оправдывают и даже пре-вышают ожидания клиентов. Цель компании – это непрерывное раз-витие. Высококвалифицированные специалисты оказывают своевре-менную техническую поддержку, качественное сервисное сопрово-ждение (в России его обеспечивает «Евромобайл») и консультируют по нюансам беспроводной переда-чи данных и сетевых технологий.


1. «Умная» передача данных в си-стемах энергоучета и удаленного мо-ниторинга / Беспроводные технологии. 2012. № 3.

2. Беспроводная передача данных в системах учета ресурсов / ИСУП. 2012. № 4.

3. Продукция Robustel на сайте компании «Евромобайл» / URL: http://www.euromobile.ru/proizvoditeli/robustel.

Рис. 9. Система сбора данных

96

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ВведениеИмпульсные перенапряжения

в электроустановках, а также в ли‑ниях связи и передачи данных – се‑рьезная опасность, с которой стал‑киваются организации, эксплуа‑тирующие системы автоматики и телемеханики. Скачок напряжения способен вызвать повреждение изо‑ляции, возгорание, вывести технику из строя, в лучшем случае привести к сбою рабочего процесса. Послед‑ствия для предприятия, подвергше‑гося воздействию перенапряжений, могут быть очень серьезными. Поиск и локализация места повреждения, ремонт и повторный ввод в эксплуа‑тацию приводят к существенным материальным затратам. Мировые производители современного элек‑тронного оборудования предъявля‑ют повышенные требования к каче‑ству электромагнитной обстановки и уровню помех, так как это залог надежной и продолжительной рабо‑ты, сохранения гарантийных обяза‑тельств.

Каковы источники импульсно‑го перенапряжения? Во‑первых, это прямое попадание молнии в систе‑му внешней молниезащиты здания или в само здание, не оборудован‑ное такой системой. Ток молнии, попав в молниеприемник, стекает

в землю по токоотводу и заземля‑ющему устройству, при этом часть тока распространяется по проводя‑щим инженерным коммуникациям объекта. При отсутствии системы молниезащиты в инженерные ком‑муникации объекта (линии связи систем контроля и управления, ка‑бели электропитания, металличе‑ские трубопроводы, вентиляцион‑ные шахты и пр.) проникает льви‑ная доля токов растекания молнии. Электромагнитная энергия инду‑цирует значительные токи в про‑водящих контурах и проводниках, расположенных в непосредствен‑ной близости от места удара мол‑нии и путей растекания.

Во‑вторых, разрушительное воз‑действие оказывают электромагнит‑ные импульсы искусственного про‑исхождения, которыми изобилует любая промышленная зона (высо‑ковольтные линии, электрифици‑рованные железные дороги, свароч‑ные аппараты и пр.). Импульсные перенапряжения возникают в ре‑зультате включения и отключения мощных потребителей, при несба‑лансированных нагрузках, авариях в электроустановках.

Крупное промышленное пред‑приятие, переплетенное сетью ка‑бельных линий телекоммуникаций

и электропитания, в сущности, яв‑ляется источником опасных элек‑тромагнитных импульсов для самого себя. Поэтому любой объект немыс‑лим без осуществления комплек‑са мер по выполнению требований электромагнитной совместимости. Основным устройством, способным уберечь оборудование в таких усло‑виях, является устройство защиты от импульсных перенапряжений (да‑лее – УЗИП). Устройство встраива‑ется непосредственно в линии, под‑верженные импульсным воздействи‑ям, и в моменты, когда напряжение превышает пороговое значение, «от‑крывается», обеспечивая безопасный отвод избыточной энергии в землю.

Одно устройство не способно полностью защитить цепи от пере‑напряжения, остаточная его часть проникает дальше, в сторону за‑щищаемого оборудования, поэто‑му УЗИП размещаются в несколь‑ких зонах. Согласно ГОСТ Р МЭК 62305‑1‑2010, все объекты с точ‑ки зрения молниезащиты делятся на несколько зон. Для максималь‑ной эффективности УЗИП распо‑лагают на границе каждой зоны, создавая оптимальный защитный барьер перед чувствительным обо‑рудованием электронных систем, выполненным с применением ми‑

Отечественные УЗИП для применения во взрывоопасных зонах

Устройства защиты систем автоматизации от импульсных перенапряже-ний производства компании «Хакель Рос» предназначены для применения на предприятиях нефтегазового комплекса, химической и горнодобываю-щей промышленности, а также на других объектах, где существует потен-циальная опасность воспламенения и взрыва.

ЗАО «Хакель Рос», г. Санкт-Петербург

97

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


кропроцессорных компонентов и интегральных схем.

В силу разных сфер примене‑ния и назначения УЗИП разли‑чаются по своей стойкости к им‑пульсным воздействиям и уровню защиты (ограничению напряжения на выводах УЗИП). Также они раз‑личаются количеством полюсов, последовательным или параллель‑ным включением в защищаемую линию, материалом корпуса, кон‑структивным исполнением и спо‑собом монтажа (в корпусах дат‑чиков и приборов, моноблоками и в составе специализированных шкафов защиты от импульсных пе‑ренапряжений (ЩЗИП)). Однако для объектов, на которых сущест‑вует возможность постоянного или периодического образования взры‑воопасной среды, потенциально способной привести к воспламене‑нию и взрыву, в том числе и в ре‑зультате попадания разряда мол‑нии, применяется только один вид УЗИП – в исполнении для взрыво‑опасных зон (далее – ВОЗ).

Взрывозащищенные УЗИП компании «Хакель Рос»

В настоящей статье пойдет речь о двух сертифицированных ти‑пах УЗИП для ВОЗ – в металличе‑ском и пластиковом корпусах. Эти устройства, выпускаемые компанией ЗАО «Хакель Рос», разработаны для применения во взрывоопасных зо‑нах помещений и наружных устано‑вок. Данные УЗИП предназначены для защиты оборудования автомати‑ки, систем линейной телемеханики, КИП, АСУ, связи и ЛВС на объектах

нефтяной, химической и горнодо‑бывающей промышленности от по‑вреждений, вызываемых молниевы‑ми разрядами, коммутационными и временными перенапряжениями. Не меньшая потребность в них су‑ществует на предприятиях, эксплу‑атирующих нефтегазотранспортные системы.

Исполнение, характеристики и виды взрывозащиты устройств

Данные устройства выполнены в двух взрывозащищенных испол‑нениях – DTNVR и ГИК (пластик

и металл). Исполнения различа‑ются электрическими параметра‑ми и видами взрывозащиты. Кон‑структивно устройства исполнения DTNVR состоят из печатной пла‑ты, установленной внутри пласт‑массового корпуса. На плате рас‑положены элементы защиты и вин‑товые клеммы для подключения проводников защищаемых цепей. DTNVR монтируются в искробезо‑пасную цепь на стороне связанного электрооборудования и устанав‑ливаются в металлических шкафах или внутри взрывозащищенного оборудования на DIN‑рейку.

УЗИП исполнения ГИК состо‑ят из печатной платы, помещенной в металлический цилиндрический корпус (из нержавеющей стали) и за‑литой компаундом вместе с присо‑единенными кабелями. Они имеют резьбу (метрическую или дюймо‑вую), с помощью которой крепятся непосредственно к защищаемому полевому устройству. В эту группу входят УЗИП трех серий, снабжен‑ные тремя разными маркировками взрывозащиты. Каждая из маркиро‑вок соответствует различным требо‑ваниям.

Взрывозащита устройств ГИК, имеющих маркировку взрывозащи‑ты 0Ex ma II T6 Х, обеспечивается следующими средствами:

`` изоляция и заливочный ком‑паунд выбраны с учетом макси‑мальных температурных режимов эксплуатации по ГОСТ Р МЭК 60079‑18‑2012;

`` заливка свободного простран‑ства внутри корпуса выполнена в со‑ответствии с требованиями ГОСТ Р

`S УЗИП исполнения DTNVR

`S Цельнометаллический УЗИП серии ГИК 24/3: вход/выход с одной стороны

`S Способ монтажа УЗИП серии ГИК 24/3: параллельная прокладка

`S Монтаж устройства DTNVR во взрывоопасной зоне

1 – защищаемое полевое устройство;2 – кабельный гермоввод;3, 4 – установка УЗИП;5 – взрывозащищенная оболочка (корпус)

1 – защищаемое полевое устройство;

2 – кабельный гермоввод;3 – установка УЗИП;

98

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


МЭК 60079‑18‑2012 для уровня взры‑возащиты «ma»;

`` пути утечки и электрические зазоры соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 60079‑18‑2012.

Взрывозащита УЗИП исполне‑ний ГИК с маркировкой взрывоза‑щиты 1Ex d IIC T6 Gb Х обеспечи‑вается следующими средствами:

`` взрывоустойчивость и взрыво‑непроницаемость оболочки УЗИП соответствуют требованиям ГОСТ IEC 60079‑1‑2011 для электрообо‑рудования подгрупп IIC;

`` параметры взрывонепроница‑емых соединений оболочки УЗИП соответствуют требованиям ГОСТ IEC 60079‑1‑2011 для электрообо‑рудования подгрупп IIC;

`` заливка кабельного ввода ком‑паундом выполнена в соответст‑вии с требованиями ГОСТ Р МЭК 60079‑0‑2011.

Взрывозащита УЗИП с марки‑ровкой взрывозащиты 0Ex ia IIC Т6 Х обеспечивается следующими средствами:

`` УЗИП предназначены для ра‑боты с внешними электротехниче‑скими устройствами, имеющими искробезопасные электрические цепи по ГОСТ Р МЭК 60079‑11‑2010 и искробезопасные параметры (уровень искробезопасной элек‑трической цепи и подгруппу элек‑трооборудования), соответствую‑щие условиям применения УЗИП во взрывоопасной зоне;

`` электрические параметры искро‑безопасных цепей УЗИП соответ‑ствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 60079‑11‑2010 к искробезопасной цепи электрооборудования под‑группы IIС;

`` электрические зазоры, пути утечки соответствуют требованиям ГОСТ Р МЭК 60079‑11‑2010.

Максимальная температура на‑грева оболочки и элементов в со‑ставе металлических УЗИП не пре‑вышает 85 °C в нормальном и ава‑рийном режимах работы, согласно температурному классу Т6 по ГОСТ Р МЭК 60079‑0‑2011. Механическая прочность оболочки УЗИП с мар‑кировками взрывозащиты 0Ex ma II T6 Х и 1Ex d IIC T6 Gb Х отвечает

`S Металлический УЗИП серии ГИК 6/х: вход/выход с разных сторон `S Монтаж УЗИП ГИК 6/х во взрывоопасной зоне: последовательное включение

`S Применение УЗИП DTNVR и ГИК: комплексная защита средств автоматизации

Местное заземление

Основная система

заземленияЭквипотенциальное соединение

(если необходимо)

Защ

ита

упра

вляе

мы

х

сред

ств

авто

мат

изац

ии

Защ

ита

конт

ролл

еров

си

стем

упр

авле

ния

1 – защищаемое полевое устройство (прибор);2 – кабельный гермоввод;3 – установка УЗИП, вариант 1 (ВОЗ);4 – установка УЗИП, вариант 2 (ВОЗ);5 – взрывозащищенная оболочка; 6 – установка УЗИП во взрывобезопасной зоне; 7 – барьер искрозащиты, модуль гальванической развязки

1 – защищаемое полевое устройство;2 – корпус УЗИП;3 – крышка УЗИП;4 – кабельный гермоввод;5 – клеммные контакты

99

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


требованиям для электрооборудо‑вания II группы с высокой опасно‑стью механических повреждений по ГОСТ Р МЭК 60079‑0‑2011.

Основные технические характе‑ристики и особенности:

`` разрядный ток, пропускаемый устройством при срабатывании, со‑ставляет 15 кА;

`` в зависимости от модели УЗИП величина рабочего тока в за‑щищаемой линии может составлять до 2 А, напряжения – до 110 В;

`` УЗИП, сертифицированные для применения в искробезопас‑ных цепях, имеют электрическую прочность изоляции между искро‑безопасной цепью и заземленны‑ми частями электрооборудования не менее 500 В;

`` сечение многожильных про‑водников УЗИП исполнения ГИК составляет 2,5 мм², сечение под‑ключаемых проводников к клем‑мным колодкам УЗИП для DTNVR и ряда ГИК – 2,5 мм²;

`` все модификации УЗИП вы‑полнены на базе самовосстанавли‑вающихся компонентов;

`` УЗИП исполнения ГИК рас‑считаны на работу в температурном диапазоне –60…+80 °C, исполнения DTNVR – в диапазоне –40…+80 °C.

Принцип действия устройства исполнения DTNVR заключается в том, что оно ограничивает энер‑гию, требующуюся для воспламе‑нения. Поэтому его используют для создания искробезопасной электри‑ческой цепи: для защиты контроль‑но‑регулировочной и измеритель‑ной аппаратуры, датчиков, актуато‑ров, комплектов приборов и пр.

Устройства ГИК созданы для защиты оборудования в зонах, где существует непосредственная уг‑

роза взрыва, – для предотвраще‑ния его возникновения и распро‑странения. Эти устройства защи‑щают обмотку и реле двигателей, электронику и присоединитель‑ные системы. Некоторые модели из этой линейки применяются для защиты коммутационных, команд‑ных и сигнальных приборов, схем управления, двигателей, силовых электронных устройств.

Создание автоматизированных систем контроля и управления –

ответственное дело. Если речь идет о предприятиях, относящихся к нефтяному или газовому комплек‑су, то в особенности. На таких объ‑ектах необходимы защитные устрой‑ства, соответствующие требованиям государственных и отраслевых стан‑дартов и имеющие все необходимые сертификаты. Для подбора устройств защиты и получения технически обо‑снованных рекомендаций по мон‑тажу и эксплуатации обращайтесь к специалистам в данной области.

`S Примеры размещения УЗИП для ВОЗ в цепях автоматики

А. Ю. Пашкевич, нач. отд. технического развития,ЗАО «Хакель Рос», г. Санкт-Петербург,

тел.: (812) 449-4605,e-mail: [email protected]

www.hakel.ru

IP54*

Контроллеры и устройства распределенной системы

управления

воздействие– импульсного перенапряжения

* применение корпуса, допустимого для использования в зоне 2

Корпус,оболочка

Ex d


Ex d

Полевойприбор

Ex ia


Ex ia


Ex ia


Ex ia


Ex ia


Ex iaПолевойприбор

Ex ia


Ex d

Корпус, оболочка

Датчик/привод(без Ex)

100

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Зона защиты молниеотвода – величина вполне привычная и по‑нятная. Молниеотвод не может при‑тянуть любую, сколь угодно удален‑ную молнию. Эффект стягивания проявляется только на конкретном расстоянии, когда от вершины мол‑ниеотвода стартует и распростра‑няется навстречу лидеру молнии плазменный канал встречного ли‑дера. По условиям его зарожде‑ния и развития определяется зона защиты молниеотвода заданной высоты, которая вводится в норма‑тивные документы.

Зона защиты УЗИП – понятие менее знакомое и далеко не столь очевидное, хотя оно крайне важно с точки зрения внутренней молние‑защиты. Чтобы убедиться в этом, до‑статочно представить себе простей‑шую ситуацию. Пусть трансформа‑торная подстанция 380/220 В через воздушную линию электропередачи обычного исполнения (оголенные провода) питает удаленную нагрузку. Это может быть коттедж или садо‑вый домик, а может – и небольшая насосная или станция мобильной телефонной связи. Трансформатор стоит дорого. Его изоляция безуслов‑но нуждается в защите от грозовых перенапряжений. Поэтому на вы‑ходе трансформатора установлено устройство защиты от перенапря‑жений (УЗИП) – искровой разряд‑ник с автоматическим гашением

дуги или варисторный ограничитель (ОПН). Благодаря им напряжение на вторичной обмотке трансформа‑тора не превысит предельного зна‑чения Uост, безопасного для изоляции обмотки. Вопрос, который предстоит решить, заключается в том, будет ли одновременно с трансформатором защищено электротехническое обо‑рудование на втором конце линии.

Для ответа нужно учесть фи‑зическую природу грозовых пере‑напряжений. Для низковольтных электрических сетей она, как пра‑вило, индукционная. Между про‑водами воздушной линии по закону электромагнитной индукции изме‑няющееся во времени магнитное поле тока молнии наводит ЭДС, величина которой оценивается как

dtdIЭДС M

r2S0

π µ= .

Здесь S – площадь контура, создан‑ного проводами линии электро‑передачи, IM – ток молнии, а r – усредненное расстояние от прово‑дов линии до канала молнии.

Важно отметить два обстоя‑тельства. Во‑первых, трансформа‑тор может питать сразу несколько электрических цепей различной длины и направления. Совсем необязательно, что опасная для его изоляции ЭДС наведется имен‑но в рассматриваемой воздушной

линии. Во‑вторых, величина на‑веденной ЭДС зависит от распо‑ложения и геометрических раз‑меров контура, но никак не от его электрических параметров. Когда защитное устройство трансформа‑тора сработает и фактически зако‑ротит трансформаторную обмотку, ЭДС, возбужденная током молнии в рассматриваемой линии, останет‑ся практически без изменения. Бо‑лее того, она будет теперь целиком приложена к изоляции электриче‑ских аппаратов в вашем доме. Что‑бы узнать, насколько это опасно, нужно ввести в записанную выше расчетную формулу геометриче‑ские размеры воздушной линии. Допустим, что трансформаторная подстанция расположена почти рядом, всего в 100–150 м, и пото‑му площадь контура между прово‑дами воздушной линии не превы‑шает 50 м2. Произведем оценку для средней по удаленности молнии, приняв среднее расстояние до ме‑ста ее удара равным 200 м. Нацио‑нальным нормативом «Инструкция по устройству молниезащиты зда‑ний, сооружений и промышленных коммуникаций» для не слишком ответственных объектов (III уро‑вень защиты) нормировано зна‑чение dIM/dt = a = 100 кА/мкс = = 1011 А/с. Подстановка выбранных параметров в расчетную формулу дает приблизительно 5000 В. Столь

Зона защиты УЗИП

Для обеспечения защиты оборудования от импульсных перенапряжений требуется правильно определить зону, в которой УЗИП будет оказывать свое защитное действие. В статье рассматриваются обстоятельства, огра-ничивающие радиус защитного действия УЗИП.

ЭНИН им. Г. М. Кржижановского

101

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


высокого напряжения не выдер‑жит не только домашнее электрон‑ное оборудование, но даже изоля‑ция внутренней проводки. УЗИП, установленное на расстоянии 100–150 м, оказалось бы для электрообо‑рудования дома совершенно беспо‑лезным. Чтобы защитить ваш дом, расстояние до подстанции с УЗИП пришлось бы сократить пример‑но вдвое. Понятно, что на пере‑нос трансформатора рассчитывать не приходится. Проще приобрести и установить собственные защит‑ные средства.

Существует еще одно не менее важное обстоятельство, ограничи‑вающее радиус защитного действия УЗИП. Чтобы уяснить его природу, достаточно представить себе, что индуцированные перенапряжения начали свое действие одновременно во всей электрической сети, питаю‑щейся от трансформатора. Полезно уточнить, что произойдет после сра‑батывания УЗИП. Будучи установ‑ленным непосредственно на клеммах трансформатора, оно практически мгновенно ограничит перенапря‑жение на его изоляции. А в вашем доме? Любое электромагнитное воз‑мущение распространяется с конеч‑

ной скоростью, в том числе и вол‑на среза перенапряжения от УЗИП (рис. 1).

Для воздушной линии это бу‑дет скорость света – 300 000 км/с = = 300 м/мкс. Расстояние в 150 м от трансформатора до дома будет преодолено всего за половину ми‑кросекунды. Стоит ли обращать внимание на такую малость? Очень даже стоит, потому что предельное короткое время роста тока мол‑нии может составлять вдвое мень‑ше – 0,25 мкс. За это мгновение грозовое перенапряжение успеет вырасти до максимальной величи‑ны и повредить изоляцию. Не тре‑буется большой фантазии, что‑бы представить себе последствия сколько‑нибудь заметного удаления УЗИП от электронного оборудова‑ния с электрической прочностью не в киловольты, а всего в несколь‑ко вольт. Теперь понятно, почему в монтажных инструкциях фирм, изготавливающих УЗИП, предельно ограничивается допустимое рассто‑яние от места их установки до защи‑щаемого оборудования.

В своих статьях мне часто при‑ходится использовать каталоги фир‑мы DEHN + SÖHNE. Подкупает

большой ассортимент выпускаемой продукции в области как внешней, так и внутренней молниезащиты и высокая достоверность паспорт‑ных данных оборудования. На этот раз мне хотелось бы адресовать чи‑тателя не к каталогам фирмы, а к ее справочному пособию по молние‑защите и УЗИП BLITZPLANER® (Lightning Protection Guide) (рис. 2). Приходится сожалеть, что эта очень наглядная и доступная книга не вы‑пущена до сих пор на русском языке. Фактически она вполне может слу‑жить руководством по практическо‑му использованию внешней и вну‑тренней молниезащиты, включая УЗИП. Полагаю, даже иллюстрации в книге позволят получить много полезной информации. Посмотри‑те ее – не пожалеете!

Рис. 1. Скорость распространения волны среза перенапряжения от УЗИП

Рис. 2. Пособие по молниезащите и УЗИП BLITZPLANER®

(Lightning Protection Guide)

Э.М. Базелян, д.т.н., профессор,руководитель лаборатории моделирования

электрофизических процессовЭнергетического института им. Г. М. Кржижановского

103

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Оптимизация затрат на проек-тирование систем автоматизации в производстве, в том числе в ма-шиностроении, а также в мобиль-ных приложениях, автоматизации зданий сегодня является одним из высокоприоритетных вопросов. Программирование прикладных за-дач составляет значительную часть этих затрат. Неудивительно, что многие ведущие компании, рабо-тающие в данной области, всерьез задумываются над тем, какие кон-цепции или парадигмы программи-рования систем управления им сто-ит использовать в будущем.

Конкурентная ценность систем все больше достигается именно за счет программного обеспечения. Пользователям постоянно требуется развитие сервисных и коммуника-ционных функций при одновремен-ном упрощении применения, что вызывает непрерывное наращива-ние внутренней сложности систем. Это явно показано в исследовании «Требования изготовителей обору-дования» немецкого союза машино-строителей (VDMA), крупнейшего объединения промышленных ком-паний в Европе [1].

Компания 3S-Smart Software Solution GmbH является разработ-чиком CODESYS, всемирно извест-ного комплекса программирования на языках стандарта МЭК 61131-3. Многолетние собственные иссле-дования и результаты обсуждений с большим числом пользователей явно выявили две тенденции:

`` внедрение технологий и ин-струментов из мира компьютерных информационных технологий (ИТ) в автоматизированные системы управления;

`` концентрация сложных програм-мных частей в виде специализирован-ных прикладных модулей, из которых в дальнейшем строятся программы управления отдельными машинами или производством.

Эти тенденции, их мотивация и способы практического примене-ния в комплексе CODESYS описа-ны ниже.

Чему мы можем научиться у мира ИТ?Современные методы и парадиг-

мы программирования ИТ-прило-жений, в первую очередь объектно ориентированное программирование (ООП), значительно повышают эф-фективность разработки программ. Естественно, есть смысл приме-нять их в системах автоматизации. Раньше это не удавалось сделать в основном из-за радикализма их введения. «Ветераны» программи-рования контроллеров категориче-ски не принимали попыток безаль-тернативного ввода ООП. Кроме того, пользователи были вынужде-ны в будущих проектах переходить на компьютерные среды разработ-ки, такие как Visual Studio.

Исследование, проведенное в 2011 году, показало: «В разработ-ке программ для систем управле-ния большинство пользователей используют языки стандарта МЭК

61131-3 (98 из 157 опрошенных). Другие языки, такие как C+, UML, C #, Matlab/Simulink, играют очень незначительную роль» [2].

Инновации из мира ИТ долж-ны внедряться поэтапно, не пе-речеркивая наработанный опыт и не разрушая привычный инстру-ментарий.

Зачем в МЭК 61131-3 нужно ООП?Возможность использования ООП

в контексте языков стандарта МЭК 61131-3 впервые была реализована в среде разработки CODESYS V3. Это позволило преодолеть пропасть между ИТ и контроллерным про-граммированием.

Благодаря этому квалифициро-ванные пользователи могут запрог-раммировать, например, наиболее сложные, «фундаментальные» бло-ки с помощью объектно ориенти-рованного программирования. Они могут использовать интерфейсы, методы и наследование, динами-ческое связывание, перегружать методы и определять свойства точ-но таким же образом, как делают это в языках высокого уровня. Им не придется ради этого покидать среду МЭК 61131-3 – методы и их вызовы могут быть запрограмми-рованы на языках IL, FBD, LD или ST. Созданные же ранее блоки мо-гут вызываться из ООП-кода обыч-ным образом. Пользователи, зна-комые только с функциональным программированием, могут пользо-ваться новыми «фундаментальны-

Программирование систем автоматизации завтрашнего дня

В области программирования систем автоматизации на производстве се-годня наблюдаются две тенденции: во-первых, в этой сфере применяются компьютерные информационные технологии (ИТ), во-вторых, при напи-сании прикладных программ с успехом используется модульный прин-цип. Программа Application Composer, разработанная компанией 3S-Smart Software Solutions, позволяет пользователям идти в ногу со временем и соответствовать обеим тенденциям.

Роланд Вагнер, 3S-Smart Software Solutions GmbH

104

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ми» блоками точно так же, как они это привыкли делать без ООП.

По инициативе 3S-Smart Soft-ware Solutions концепт ООП был выдвинут на рассмотрение коми-тета по стандартизации, получил одобрение и был включен в третью редакцию стандарта МЭК 61131-3, выпущенную в начале 2013 года.

UML: дополнительный или «единый язык»?В большом ООП-проекте раз-

работчику бывает непросто со-риентироваться в зависимостях тех или иных объектов друг от друга. UML-диаграмма классов позволяет наглядно отображать зависимости между классами, объектами, мето-дами и интерфейсами, специально планировать и создавать эти зави-симости. Таким образом, ООП ста-новится более удобным и легче под-дается контролю. Введение UML-диаграмм классов – это следующий логичный шаг после добавления ООП в инструмент МЭК 61131-3. В результате диаграммы классов были добавлены в CODESYS как дополнительный инструмент.

Но это еще не всё. Из всех 14 различных типов диаграмм особо выделяются диаграммы состояний, как наиболее полезные в автомати-зации. Они также были интегриро-ваны со средой программирования CODESYS. Теперь пользователи могут описывать программы и даже генерировать их код автоматически по стандарту МЭК. Специалисты, занятые в АСУ ТП, давно знако-мы с такого рода диаграммами, но не имели возможности непо-средственно использовать их в при-кладном программировании. В сре-де разработки МЭК 61131-3 UML-диаграммы становятся средством коммуникации или «единым язы-ком», который поможет «преодо-леть вавилонское смешение языков между машиностроителями и про-граммистами», как образно выра-зился доктор Хуттерер из компании Trumpf Maschinen Austria на форуме Benchmark Forum Intelligent Engi-neering, состоявшемся в Мюнхене в марте 2012 года. Используя UML-диаграммы, специалисты описы-вают технологические процессы, функции и порядок их вызовов для программистов. Благодаря инте-грации UML с CODESYS, отпада-

ет необходимость ручной конвер-тации проектов, что, естественно, уменьшает количество ошибок.

Вспомогательные инструменты для увеличения производительности

программированияПомимо ООП и UML, есть еще

несколько дополнительных инстру-ментов из мира ИТ, которые могут весьма пригодиться в автоматизации.

Очевидно, что разработка мас-штабного проекта или набора однотипных проектов одним че-ловеком может занять непозволи-тельно много времени. В этих об-стоятельствах необходимо работать группой. Как правило, у команды разработчиков возникает потреб-ность синхронизировать свой труд и совместно использовать готовые фрагменты кода. В результате обра-зуется набор проектов и библиотек с множеством вариантов улучше-ний и доработок. У программиста нередко возникают сложности при поиске исправлений, вызвавших неочевидную проблему. В таких случаях имеет смысл использовать систему контроля версий. В мире ИТ одной из самых распространен-ных систем такого рода является Apache Subversion (SVN). Разработ-чики могли бы хранить програм-мные блоки и библиотеки в SVN, используя механизмы импорта и экспорта. Однако без интеграции системы контроля версий с МЭК 61131-3 ее было бы очень неудоб-

но применять, особенно с графи-ческими языками. Поэтому разра-ботчики CODESYS интегрировали SVN в среду. Управление версиями программных модулей выполняет-ся привычными средствами в среде программирования. Пользователь может сравнить различные версии программных компонентов, про-анализировать отличия и восстано-вить нужную версию разрабатывае-мого приложения в любое время, с любой глубиной отката, что очень часто бывает необходимо на прак-тике.

Еще одним полезным вспомо-гательным инструментом являет-ся статический анализатор кода CODESYS Static Analysis. Благодаря ему сокращается время разработки путем распознавания и исправления логических ошибок в коде приложе-ния до того, как он будет загружен в контроллер. В анализаторе преду-смотрены десятки тестов с настраива-емым набором правил. В числе про-чего он проверяет одно временный доступ к переменным, множествен-ную запись выходных переменных, ищет в проекте не используемые пе-ременные и пустые программные блоки. Пользователь может настраи-вать правила тестов для всего проек-та. На случай, если ему необходимо намеренно обойти какое-то правило в конкретном фрагменте, предусмо-трены специальные исключающие директивы, записываемые в коде приложения.

`S UML-диаграмма состояний интегрирована со средой разработки МЭК 61131-3

105

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Четвертым вспомогательным инструментом CODESYS является менеджер тестирования. Без тща-тельного тестирования не может обойтись ни один значительный проект. Иногда даже в самых три-виальных фрагментах кода может скрываться затаенная ошибка. Блок сравнений способен прекрас-но работать на тысяче значений переменной и дать сбой на тысяча первом из-за банальной невнима-тельности в порядке вычислений и сравнений. Проверить это вруч-ную нереально. Но на работающем объекте будет происходить сбой с непонятной симптоматикой и пе-риодичностью. Менеджер тестиро-вания позволяет написать сценарии тестирования. Работая по сценарию, CODESYS не поленится прогнать выполнение прикладной програм-мы с каждым возможным значением переменной, оценить результаты и сформировать детальный отчет. Также нередко бывает, что «безобид-ная» доработка программы вносит неожиданную ошибку в уже отла-женный код. Менеджер тестирова-ния позволяет пользователю выпол-нять полную проверку всего проекта при каждом его исправлении, сколь-ко угодно раз. Ошибки в прикладной программе устраняются до выхода на объект, экономя время и повышая авторитет разработчика.

Представленные выше вспомо-гательные инструменты не входят в стандартный бесплатный пакет поставки CODESYS. Они выпол-нены в виде отдельных плагинов. Их можно приобрести и установить через интернет-портал CODESYS Store. Необходимые для этого сред-ства встроены в среду программи-рования.

Преодоление сложности программирования

Сегодня многие люди, так или иначе связанные с работами по ав-томатизации, задаются вопросами:

`` «Помогут ли нам новые кон-цепты и стандарты программиро-вания отвечать все возрастающим требованиям рынка?»;

`` «Можем ли мы оценить риски, связанные с заменой нашей фило-софии программирования? Стоят ли перемены этих усилий?»;

`` «Можно ли добиться значи-тельного скачка производительности в программирования ПЛК, не выхо-дя за рамки МЭК 61131-3?».

Все это представляется вполне возможным, особенно в случае тиражирования похожих либо од-нотипных проектов. Существуют сотни машин и систем, собирае-мых из достаточно стандартных уз-лов, механических и электрических устройств. Например, системы ос-вещения и безопасности, системы приточно-вытяжной вентиляции, котельные, системы водоподготов-ки, деревообрабатывающие, по-лиграфические, пищевые и многие другие машины. Возникает мысль,

что лучше всего иметь один раз подготовленный специалистами выс-шей квалификации набор гибко настраиваемых программных мо-дулей для всех стандартных узлов подобных систем. Из них можно было бы, как из кубиков, собирать проект системы управления, на-страивать необходимые параметры модулей, их связи и автоматиче-ски генерировать готовый, заве-домо работоспособный код. Если делать это в рамках МЭК 61131-3, то сохраняется возможность легко внести в такой почти готовый код специфические для конкретной установки изменения или дополне-ния, не предусмотренные разработ-чиком модулей.

Данная идея вылилась в раз-работку принципиально нового инструмента программирования, получившего название CODESYS Application Composer.

CODESYS Application ComposerВ отличие от других обсуждае-

мых выше концептов, при исполь-зовании Application Composer раз-работчику не нужно приобретать дополнительных знаний или вы-ходить за рамки привычной среды разработки МЭК 61131-3. Хорошо знакомый инструмент расширяется по принципу модулей, из которых будет «собрано» конечное прило-жение.

Понятие «сборки» говорит о том, что для создания приложе-ний уже необязательно быть про-граммистом: построением при-кладного проекта способны зани-маться технологи, инженеры и даже монтажники. Для этого достаточно иметь общие представления о рабо-те машины.

`S Статистический анализ кода для приложений МЭК 61131-3

`S Собранное дерево модулей с параметрами входов

106

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Типовой модуль состоит из функ-циональных блоков и реализует функционал различных частей ма-шины/установки. Модулями могут быть, с одной стороны, различные

механические компоненты, такие как пневматические цилиндры, теплообменники, клапаны и т. п. С другой стороны, модуль может выполнять и чисто программные

функции, такие как архивация со-бытий, формирование аварийно-го сообщения и т. д. Важный мо-мент – каждый модуль содержит базовые инжиниринговые черты CODESYS:

`` МЭК 61131-3 код программы;`` входы и выходы для связи бло-

ков;`` возможность параметризации

значений;`` графическое представление для

операторского управления или об-служивания.

Пользователь создает (собирает) древовидную структуру системы на основе этих модулей, которые полностью описывают работу маши-ны. Модули имеют конкретные ин-терфейсы с описанием «родителей» и «потомков», и их можно поместить на дерево только в соответствующие места. Например, интерфейс модуля «циркуляционный насос» может тре-бовать модуль плавного пуска либо частотного привода. Неподходящий модуль просто не установится. Мо-дуль за модулем конструктор проек-та собирает и настраивает установку целиком. Зная связи в дереве проек-та, система подстроит модули друг к другу. Благодаря этому настройка параметров сокращена до действи-тельно необходимого минимума. С помощью графического маппинга пользователь соединяет физические входы/выходы контроллера с соот-ветствующими модулями.

Если модулям необходим конт-роль хронологической последова-тельности их работы, то используется так называемый «модуль программи-руемых последовательностей». Для более удобного представления ин-формации он оснащен собственным графическим редактором блок-схем по стандарту DIN66001/ISO5807.

МЭК-программа в 0 строкНа основе подготовленного де-

рева модулей встроенный генера-тор по команде выдает полноцен-ное МЭК 61131-3-приложение, включая визуализацию. Оно может быть скомпилировано с помощью CODESYS в исполняемый код и за-гружено в контроллер. Это значит, что пользователю даже не придет-ся написать ни единой строчки МЭК 61131-3-кода самому – вся информация будет взята из дерева `S Задание хронологической последовательности

`S Маппинг входов/выходов

107

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


Р. Вагнер,3S-Smart Software Solution GmbH,

ООО «ПК Пролог», г. Смоленск,тел.: (4812) 382-931,

e-mail: [email protected],www.prolog-plc.ru

модулей и библиотек и коррект-но встроена в структуру проекта. Исходный код будет доступен для редактирования, если такая необ-ходимость вдруг возникнет. При-ложение автоматически запустится при старте контроллера. Никаких дополнительных действий не тре-буется.

Если понадобится изменить приложение по требованию заказ-чика или из-за изменения конфи-гурации контроллера, то разра-ботчику всего лишь нужно будет внести изменения в параметры тре-буемых модулей и переназначить входы/выходы.

Доступные и специальные модулиЭффективность использования

Application Composer подразумевает доступность разнообразных моду-лей. 3S-Smart Software Solutions, как разработчик CODESYS, счи-тает необходимым участвовать в развитии универсальных аппа-ратно-независимых модулей для, например, машин состояний, архи-вирования данных, коммуникаций, распределенных систем, обработки тревог и уведомлений.

Предполагается, что каждый из-готовитель машин или систем дол-жен сам разработать набор специали-зированных модулей для CODESYS Application Composer под свои кон-кретные продукты и области при-менения. Для этого необходим инструмент CODESYS Application ComposerToolkit.

Компания, имеющая достаточ-ный опыт в программировании опре-деленных систем, также может разра-ботать собственный набор модулей и предложить заказчикам во всем мире через CODESYS Store [4].

ЗаключениеКаким же видится будущее про-

граммирования в автоматизации? Напрашивается несколько логич-ных выводов.

МЭК 61131-3 останется стандар-том, которому будет соответствовать подавляющее большинство при-ложений для ПЛК, но инструмен-ты программирования станут более мощными и сложными, чем раньше.

С одной стороны, программисты, имеющие соответствующее образова-ние и опыт, смогут более эффективно работать в области прикладного про-

граммирования контроллеров. Они будут снабжены необходимыми тех-нологиями и инструментарием, хо-рошо зарекомендовавшим себя в со-здании программ для персональных компьютеров в области ИТ. В самом деле, многие профессиональные про-граммисты давно ждут таких расши-рений.

С другой стороны, есть техно-логи и инженеры, которым хорошо известна функциональность и спе-цифические характеристики их ма-шин и производств. В будущем они смогут сосредоточиться на своих основных задачах и создавать соб-ственные машины, включая полно-ценные управляющие программы, с помощью модулей, которые раз-работают для них программисты. И всё это не написав ни единой строчки кода!

В конечном счете все выиграют от разработок, описанных выше. Сосредоточив внимание на своих задачах, каждая группа пользова-телей будет выполнять их быстрее и с меньшими ошибками. Рассмо-тренные инновации уже интегри-рованы в лидирующий продукт на рынке МЭК 61131-3-систем раз-работки – CODESYS. Будущее про-граммирования систем автоматиза-ции начинается уже сегодня!


1. The requirements of machine manufacturers // Computer&Automation, WEKA. 2012. № 1.

2. Jörn Linke. The PLC benchmark: the result // Computer&Automation, WEKA. 2011. № 9.

3. Dr. Hutterer. Trumpf Maschinen Austria demanded // Benchmark Forum In-telligent Engineering. Мюнхен, 2012.

4. Сайт Codesys Store. URL: http://store.codesys.com/

`S Задание параметров для генератора МЭК-кода и визуализации

109

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


1 «Программный комплекс «Сириус-СППР»» (ПК «Сириус-СППР»). Свиде-тельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2010612933. За-регистрировано в реестре программ для ЭВМ 30 апреля 2010 г.

С ростом протяженности, услож-нением топологии, интенсивности эксплуатации трубопроводных си-стем и, как следствие, повышени-ем требований к диспетчерскому и технологическому персоналу воз-никает необходимость в совершен-ствовании средств автоматизации управления магистральными нефте-проводами (МН) путем развития систем поддержки принятия реше-ний. Подобные средства позволяют имитировать работу трубопровода в реальном масштабе времени, осу-ществлять непрерывную диагности-ку его режима функционирования и на этой основе снижать размеры ущерба от последствий ошибки ди-спетчерского персонала.

Для моделирования процессов транспортировки нефти предприя-тием ООО «НПА Вира Реалтайм», специализирующимся на разработ-ке, проектировании и производстве аппаратно-программных комплек-сов и средств для систем диспет-черского контроля и управления (СДКУ), был разработан програм-мный комплекс (ПК) «Сириус-СППР»1.

«Сириус-СППР» – это непре-рывно функционирующий совмест-но с СДКУ программный комплекс, использующий в качестве исходных данных технологические параметры работы трубопровода и физические свойства нефти. Основу програм-много комплекса составляет мате-матическая модель МН, позволяю-щая осуществлять теплогидравли-ческие расчеты давлений, расходов и температуры по длине нефте-провода с учетом профиля трассы и эксплуатируемого на МН обору-дования.

В основу расчетного ядра ПК «Сириус-СППР» положена одно-мерная термогидродинамическая математическая модель напорного и безнапорного течения жидкости по трубам, представляющая собой систему гиперболических диффе-ренциальных уравнений в частных производных и алгебраических урав-нений, описывающих функциониро-вание технологического оборудова-ния нефтепровода. В математической модели учитывается возможность по-явления двухфазного течения на от-дельных участках нефтепровода.

Граничными условиями модели являются давление, расход и темпе-ратура нефти в низовом и верховом резервуарных парках нефтепрово-да. Математическая модель поз-воляет проводить расчеты как ста-

ционарных, так и нестационарных режимов работы нефтепровода.

Итоговым показателем каче-ства работы ПК «Сириус-СППР» является величина отклонения рас-четного давления от фактического при штатном режиме работы МН. В реальных условиях эксплуатации при используемых средствах изме-рения были получены следующие точностные показатели: отклоне-ние в стационарном режиме рабо-ты магистрального нефтепровода в среднем составило 0,32 кгс/см2

и 0,9 кгс/см2 – после начала пере-ходного (нестационарного) режима.

В случае если наблюдается от-клонение расчетного значения дав-ления от фактического, ПК «Си риус-СППР» диагностирует нештатную ситуацию, производит полное про-токолирование работы нефтепро-вода и формирует отчеты по форме, указанной пользователем после его авторизации.

Пользователями ПК «Си риус-СППР» являются сотрудники служ-бы главного технолога и диспетчер-ских служб. Для них в составе прог-раммного комплекса разработаны автоматизированные рабочие места (АРМ) технолога и диспетчера.

АРМ диспетчера обеспечивает:`` мониторинг текущих парамет-

ров технологических режимов пер-соналом диспетчерских служб;

Программный комплекс «Сириус-СППР» – система моделирования процессов транспортировки нефти

В статье описывается программный комплекс «Сириус-СППР», позволяю-щий проводить подробный и всесторонний мониторинг работы нефтепро-вода, и его модульная структура.

ООО «НПА Вира Реалтайм», г. Москва

110

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


`` сбор требуемого объема опера-тивной информации об отклонени-ях и нарушениях технологических режимов перекачки нефти для оцен-ки экологической и экономической безопасности эксплуатации и функ-ционирования нефтепроводов;

`` контроль герметичности нефте-провода в реальном масштабе вре-мени и оповещение персонала ди-спетчерской службы посредством светозвуковой сигнализации в случае выявления отклонения фактическо-го давления от планового сверх допу-стимой величины;

`` моделирование технологиче-ских (штатных), а также возмож-ных аварийных режимов работы нефтепровода;

`` определение типа режима ра-боты МН (установившийся, пере-ходный, фаза быстрой динамики).

АРМ технолога позволяет осу-ществлять:

`` расчет режимов работы нефте-провода, включая планирование тех-нологических операций;

`` автоматический пересчет пара-метров планового режима (с учетом появившихся изменений парамет-

ров нефти и состояния оборудо-вания) и выдачу расчетной и фак-тической информации диспетчеру по происходящим процессам;

`` создание базы данных техно-логически допустимых режимов работы трубопровода с учетом под-качек/откачек;

`` определение значения произ-водительности перекачки, входных и выходных давлений на нефтепе-рекачивающих станциях (НПС), рабочих температур нефти при за-данной комбинации работающего насосно-силового оборудования в определенное время года;

`` моделирование стационарно-го и переходных режимов работы МН, связанных с изменением дав-ления, производительности, тем-пературы и физико-химических свойств нефти;

`` формирование карты техноло-гических режимов МН.

Структурная схема ПК «Сириус-СППР» представлена на рис. 1.

ПК «Сириус-СППР» реализован в операционной системе Microsoft Windows 2000/XP на платформе .NET и имеет многооконный интерфейс.

Комплекс взаимодействует со SCADA-системой по интерфейсам OPC DA и OPC HDA. База данных, используемая для хранения исто-рической информации, развернута на платформе Oracle. Для расшире-ния функциональных возможностей программного комплекса к нему можно подключить программные модули.

Программные модули ПК «Сириус-СППР»ПК «Сириус-СППР» – клиент-

серверная система. Клиентом являет-ся АРМ диспетчера или технолога. Основу АРМ составляет графический редактор (модуль «Конструктор»). В графическом редакторе создается технологическая схема нефтепрово-да, которая в вычислительном модуле (ВМ) автоматически преобразуется в расчетную математическую модель нефтепровода.

Все теплогидравлические рас-четы состояния нефтепровода по ста-тической и динамической моделям в реальном масштабе времени осу-ществляются вычислительным моду-лем на сервере ПК «Сириус-СППР».

Модуль утечек в составе ВМ производит непрерывный монито-

Рис. 1. Структурная схема ПК «Сириус-СППР»

OPC

AP Serverосн./рез. осн./рез.

AP Server.LEAK

БДистории

БД

Сервис

XI Server

OPCOPC

СЕРВЕР

Модуль «Конструктор»

Схема нефтепровода

Контроль параметров

нефтепровода

Вычислительный модуль

Модуль интегрирования СППР, СОУ

Контроль отклонения давления

APM

Модультревог

исто

риче

ские

зна

чени

я

Модульсообщений

сооб

щен

ия о

пера

тивн

ые,

сист

емны

е,пр

илож

ений

и т

рево

ги

утеч

ки С

ПП

Р и

инте

грир

ован

ные

чтен

ие и

зап

ись

БД М

Н

СДКУ

БД сообщений

СППР

Текущее значениеОперативные сообщенияТревоги

Утечки соу Расчетные значенияТек. и расч. значения

Модуль утечек Динамическая модель

Контроль фиксированных значений

OPC

буфер

БД истории

значенийрасч./факт.

БД схем

Сервис сбора

данных истории

111

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ринг герметичности нефтепровода. Он выполняет следующие основ-ные функции:

`` выявление факта негерметич-ности нефтепровода;

`` определение места возникно-вения (координат) утечки;

`` определение величины утечки.Модуль контроля параметров

нефтепровода в составе АРМ осу-ществляет контроль давления в тру-бопроводе как в режиме реального времени, так и в режиме анализа дан-ных из истории. Текущее и расчетное состояния нефтепровода отобража-ются графически (рис. 2).

Программный модуль контроля параметров нефтепровода позволяет:

`` наблюдать и контролировать распределение отклонений давле-ния вдоль всего трубопровода при переходных режимах магистраль-ного нефтепровода;

`` устанавливать предельно допу-стимые отклонения давления, при превышении которых подается сиг-нал диспетчерскому персоналу;

`` косвенно делать вывод о воз-можной неисправности датчиков давления;

`` контролировать давление в ма-гистральном нефтепроводе, чтобы не допустить превышения его несу-щей способности во время смены технологических режимов или при

аварийных остановках магистраль-ного агрегата (МА) на НПС;

`` загружать историю параметров МН за указанный интервал времени и проигрывать ее на встроенном пле-ере со скоростью, заданной пользо-вателем;

`` выявлять наличие «переваль-ных точек» и самотечных участков трубопровода;

`` прогнозировать положение вну-тритрубного снаряда (ВСПН) или партий нефти, оперативно вносить необходимые коррективы и форми-ровать отчеты; графически отобра-жать движение внутритрубного сна-ряда или партии нефти (рис. 3);

`` своевременно определять место возмущающего воздействия на тру-бопровод (утечка и разгерметизация, частичное или полное перекрытие сечения трубопровода, пуски и оста-новки магистральных агрегатов на НПС, отборы нефти и т. п.). От-метка об утечке, сформированная мо-дулем утечек, отображается на экране «Контроль параметров нефтепрово-да» (красный треугольник с верти-кальной линией на рис. 4). Появле-ние утечки сопровождается звуковым сигналом, отображением даты и вре-мени образования, координат и вели-чины объема утечки.

Вместе с тем ПК «Сириус-СППР» также располагает средства-ми интеграции с внешними систе-мами обнаружения утечек (СОУ).

ПК «Сириус-СППР» распола-гает развитыми средствами диаг-ностирования нештатных ситуаций и генерации разнообразных отче-тов о текущем состоянии системы. Модульная структура ПК «Сириус-СППР» позволяет конфигуриро-вать систему исходя из потребно-стей конкретного заказчика.

Рис. 2. Графическое отображение расчетного и текущего состояния нефтепровода

Рис. 3. Движение партии нефти

112

Жур

нал

“ИСУ

П” №

1(4

9)_2

014


ЗаключениеВ настоящий момент на основе

ПК «Сириус-СППР» разработаны Расчетная аналитическая информа-ционная система (РАИС), внедрен-ная в ОАО МН «Дружба», и Си-стема поддержки принятия реше-ний (СППР), эксплуатирующаяся в ОАО «Сибнефтепровод». Указан-ные системы являются модифика-циями ПК «Сириус-СППР».

Разработчики непрерывно со-вершенствуют программный комп-лекс «Сириус-СППР» с целью по-вышения точности динамических расчетов для однофазных и много-фазных сред, развития средств под-держки принятия решений на основе нечеткой логики, возможности учета экологических последствий разрыва нефтегазопровода.

ООО «НПА Вира Реалтайм»,тел.: (495) 723-7559,

e-mail: [email protected],www.rlt.ru

Рис. 4. Отметка об утечке на экране «Контроль параметров нефтепровода»

По итогам ежегодного смотра-конкурса ОАО «ФСК ЕЭС» на лучшую подстанцию первое место завоевала ПС 500 кВ «Нижегородская» МЭС Волги. «РТСофт» реализует проекты по оснащению подстанции «Ниже-городская» с 2005 года и за этот период осуществил ряд важнейших работ по автоматизации объекта.

За более чем пятилетний период сотрудничества спе-циалисты компании «РТСофт» выполнили на ПС 500 кВ «Нижегородская» работы по созданию автоматизирован-ной системы управления технологическими процессами (АСУТП) на базе программно-технического комплекса SMART-SPRECON собственной разработки, включая:

•поставку и наладку шкафов АСУТП и програм-много обеспечения;

•реализацию и сбор сигналов телеизмерений и те-лесигнализации в рамках вновь установленного обору-дования;

•управление и мониторинг вновь установленными коммутационными аппаратами и автотрансформатором;

•интеграцию подсистемы РЗА и ПА в АСУТП по цифровым связям;

•наладку и передачу данных на верхний уровень (Нижегородское РДУ).

Работы по созданию АСУТП на объекте «Нижего-родская» ведутся с 2009 года по настоящее время. Ком-пания «РТСофт» реализовала важные проекты ОАО «ФСК ЕЭС» в рамках следующих титулов:

•расширение ПС 500 кВ «Нижегородская», уста-новка АТ-2;

•строительство двухцепной высоковольтной ли-нии 220 кВ «Нижегородская – Борская» с заходом од-ной цепи на ПС 220 кВ «Нагорная»;

•реконструкция подстанций 500 кВ «Нижегород-ская» и 220 кВ «Кудьма» с учетом строительства пе-реключательного пункта 220 кВ «РусВинил» и ЛЭП 220 кВ «Нижегородская – Кудьма» с заходами на ПП 220 кВ «РусВинил»;

•техническое постгарантийное сервисное обслу-живание оборудования АСУТП.

В 2014 году ЗАО «РТСофт» продолжит следовать уверенно взятому курсу по расширению подстанции 500 кВ «Нижегородская». В наступившем году специ-алисты компании планируют выполнить работы в рам-ках строительства ВЛ 500 кВ «Костромская ГРЭС – Нижний Новгород» (2-я цепь) с ПС «Южная» с за-ходами ВЛ 500, 220 кВ по АСУТП, а также внедрить ССПТИ производства «РТСофт» и осуществить по-ставку и наладку оборудования РЗА для нужд филиала ОАО «ФСК ЕЭС» – МЭС Волги. Работы будут вестись в части реконструкции подстанций 500 кВ «Нижего-родская» и 220 кВ «Кудьма» с учетом строительства пе-реключательного пункта 220 кВ «РусВинил» и линии электропередачи 220 кВ «Нижегородская – Кудьма» с заходами на ПП 220 кВ «РусВинил».

Подстанция, автоматизированная «РТСофт», стала лучшей по итогам 2013 года

Серия ПСТ, ПНТ монтаж в головку

ПСТ, ПНТ Фиксированный тип и диапазон преобразованияТермопары ХА, ХК, ННТермосопротивления 100М, 100П, Pt100

ПСТ-a-Pro, ПНТ-a-ProПСТ-b-Pro, ПНТ-b-Pro

Программируемый тип и диапазон преобразования14 типов термопар11 типов термосопротивлений

Выходной сигнал и питание: токовая петля 4…20 мА

Серия НПСИ монтаж на DIN-рельсНПСИ-ТС, НПСИ-ТП Преобразование сигналов термопар и термосопротивлений

НПСИ-УНТ Преобразование унифицированных сигналов напряжения и тока

НПСИ-ДНТВ, НПСИ-ДНТН Преобразование действующих значений напряжения и тока

НПСИ-ЧВ, НПСИ-ЧС Преобразование частоты, периода и длительности сигналов

Программируемый тип и диапазон измеряемых сигналов и параметровСигнализация (опция)Гальваническая изоляцияОтображение уровня сигнала на дисплее и бар-графе

Выходные сигналы: 0…5, 0…20, 4…20 мА (активный) 0…1, 0…2,5, 0…5, 0…10 В

Серия МЕТАКОН монтаж в щитМЕТАКОН-1015МЕТАКОН-1205МЕТАКОН-1725МЕТАКОН-1745

Преобразование сигналов термопар, термосопротивлений и унифицированных сигналов по 1, 2 и 4 каналам

Возможность измерения разности, среднего, отклонения от среднего двух сигналов

Гальваническая изоляция

Возможность разветвления токовых сигналов «1 в 2» и «1 в 4»

Одновременное отображение сигналов на входе и выходе

Сигнализация по уровню сигнала

Интерфейс RS-485, протокол ModBus RTUВстроенный источник питания 24 В

Выходные сигналы: 0…5, 0…20, 4…20 мА

Превосходные сигналыдля надёжных систем

бЕСПлАТНАя ОПыТНАя эКСПлУАТАцИяГАрАНТИя НА ПрОДУКцИю – 3 ГОДА

тел./факс: (831) 260-03-08 – многоканальный (831) 466-16-04, 466-16-94е-mail: [email protected]

НормирующиепреобразователисигНалов

Класс точности

0,1

Высокопроизводительные безвентиляторные ПКнастенного монтажа с интеллектуальными диагностическими функциями

Новые прикладные платформы Advantech - серии UNO-3085G, 3073G и 3073GL - созданы на базевысокопроизводительных процессоров IntelCore i7/Celeron 800, поддерживающих 2 дисплея, 9 USB-портов, 2 разъема MiniPCIe и до 5 слотов расширения. Также они отличаются двумярезервированнымы входами питания, выходом реле для сигнализации о тревоге плюс двумяслотами для HDD/SSD, доступными спереди и поддерживающими RAID0/1. Два гигабитных LANна UNO-3085G, 3083G и 3073GL поддерживают группировку с устойчивостью к отказам, функциями суммирования пропускной способности и балансировки нагрузки. Встроенныйинтелектуальный BIOS информирует о статусе системы через выход реле или светодиодный индикатор.

Компьютер автоматизации с Intel Core i7-2655LE и 5 слотами расширения PCI (e)

Компьютер автоматизации с Intel Core i7-2655LE и 3 слотами расширения PCI (e)

Компьютер автоматизации с Intel Celeron 847 и 3 слотами расширения PCI (e)

Компьютер автоматизации с Intel Celeron 807UE и 3 слотами расширения PCI (e)

www.advantech.ru

Advantech Co., Ltd. Представительство в России Тел.: (495) 232-16-92Тел.: 8-800-555-01-50 (бесплатно по России) Факс: (495) 232-16-93E-mail: [email protected]

UNO-3085G UNO-3085G UNO-3085G UNO-3085G

magazine isup 1(49) 2014

Documents