Инжиниринг

Аппаратно-программные средства автоматизации

Промышленные контроллеры

 

Аппаратно-программные средства автоматизации
В качестве промышленных контроллеров применяются промышленные компьютеры и контроллеры таких ведущих фирм, как Siemens, Schneider Electric, Axiomtek и др.

 

Для задач, требующих высокой производительности и высокой степени реакции на внешнее воздействие, а также возможности сохранения больших объемов данных, ОАО «ВНИИР» использует высокопроизводительные PC-совместимые промышленные контроллеры фирм Axiomtek, iRobo, AAEON (серии BOXER), Siemens SIMATIC PC. Их отличительной особенностью по сравнению с современными промышленными контроллерами являются:

- большой объем оперативной памяти - от 1 Гб,
- мощный процессор - Intel Core2 Duo,
- наличие 8 USB-портов и PCI-расширений,
- возможность подключения к любому современному монитору и воспроизведение звука.

USB-порты позволяют сопрягаться со многими промышленными устройствами, такими, как HID регистраторы промышленных протоколов, конверторы протоколов и интерфейсов, и другой периферией.

Средства приема-передачи и регистрации промышленных протоколов

В качестве средства приема и передачи используются интеллектуальные HID регистраторы промышленных протоколов Antel-485a.

Antel-485a представляет собой независимый блок электронный (БЭ), подключаемый к шинам USB и RS-485. Питание БЭ может осуществляться от USB-порта компьютера и/или от внешнего источника питания 24 В, а также от встроенного ионистора. Для компьютера БЭ является составным USB-устройством с 2-мя интерфейсами: НID и Mass storage.

В состав всех современных операционных систем входят драйвера для работы с интерфейсами: HID ("human interface/input/ device" - устройство ручного ввода, например, "мышь") и Mass storage (устройство хранения, например, флэш-диск), соответственно, установка драйверов не требуется.

Режимы работы

1. USB и RS485 отключены
При входе в этот режим происходит сохранение данных во флэш-памяти (за счет энергии, запасенной в ионисторе).
Сохранятся настройки и продолжают работать часы реального времени RTC до разряда ионистора (не менее 15 минут).

2. USB включен в режиме Suspend, RS-485 отключен
Сохранятся настройки, и работают только часы RTC (потребление тока от USB составляет менее 0,5 мА).

3. USB включен, RS485 отключен
Через Mass storage доступен для чтения лог-файл. Через HID возможна настройка.

4. USB отключен или включен в режиме Suspend, RS-485 включен
Происходит отслеживание трафика с сохранением в лог-файле.

5. USB включен, RS-485 включен
Включает пункты 3 и 4. Дополнительно, через HID возможно управление шиной Rs485.

Технические характеристики

Потребляемая мощность

RS-485 - менее 1 Вт (24 В, 35 мА),
USB - менее 0,5 Вт (5 В, менее 10 мА),
от USB в режиме Suspend- 0,0025 Вт (5 В, 0,5 мА)

Максимальная скорость приема-передачи 115200 бод.
Максимальный объем лог-файла 8126464 байт
Гальваническая развязка между USB и питанием 24В = 1,0 кВ,
USB и RS-485 = 2,0 кВ,
RS-485 и питанием 24В = 1,0 кВ.
Светодиодная индикация режимы работы (в том числе пункт III, режимы 1 и 2
Питание 24 В
Габаритные размеры 120x60x30 мм

Дополнительно

Возможность перепрограммирования (обновление версий firmware) через USB-порт без разборки корпуса БЭ. Хранение и запуск программ, управляющих БЭ в самом БЭ.

Доступность перепрограммирования БЭ через USB-порт позволяет гибко изменять логику работы БЭ, наращивая возможности и добавляя новые свойства.

Изменение управляющей программы БЭ возможно силами обслуживающего персонала, без выезда специалиста (или пересылки БЭ для перепрошивки производителю). Возможно получение данных компьютером из устройства, подключенного к БЭ в “прозрачном” режиме, т.е. компьютер запрашивает у БЭ какие-либо данные, а БЭсам формирует одну или несколько необходимых команд (исправляя ошибки при связи по линии RS-485 в случае их возникновения), группирует данные и передает их вместе со статусом компьютеру.

Таким образом, компьютер получает данные даже «не зная» о существовании шины RS-485 и подключенном к ней оборудовании. В результате отсутствия привязки к конкретному оборудованию решается задача унификации программного обеспечения. В автономном режиме БЭ может стать ведущим устройством (протокол ModBus) и опрашивать по заданному алгоритму ведомое устройство (или несколько ведомых устройств) и накапливать полученные данные во флэш-памяти (с отметкой времени). В дальнейшем, подключив БЭ к USB-порту компьютера, можно прочитать журнал событий как файл. В этом случае не будет необходимости в постоянном подключении к компьютеру. В результате можно обойтись без линии связи, считывая накопленные данные по мере необходимости, например, один раз в месяц.

 

Блоки ввода/вывода

 

Блоки дискретного ввода-вывода Antel-1210
Для решения задач, связанных с воздействием на объекты посредством дискретных сигналов, ОАО «ВНИИР» применяет блоки ввода/вывода следующих фирм: Siemens, Schneider, Динас, ОВЕН и др.

 

Назначение

Блоки ввода/вывода дискретных сигналов обеспечивают связь программируемого контроллера с объектом управления. С помощью этих модулей к программируемому контроллеру могут быть подключены датчики и приводы дискретного принципа действия.

 

Применение блоков ввода-вывода дискретных сигналов обеспечивает следующие преимущества:
Оптимальная адаптация

Требуемое количество дискретных входов и выходов системы обеспечивается смешанным использованием модулей ввода-вывода дискретных сигналов различного типа. Исключается необходимость в дополнительных инвестициях.

Гибкая связь с объектом управления

Конструкция

Блоки ввода-вывода дискретных сигналов характеризуются следующими показателями:
  • Компактное исполнение
  • Простота установки
  • Модули устанавливаются в монтажную стойку и фиксируются в рабочих положениях винтами
  • Удобное подключение внешних цепей
Цифровые устройства ввода/вывода
  • Модули ввода дискретных сигналов выполняют преобразование входных дискретных сигналов контроллера в его внутренние
    логические сигналы
  • Модули вывода дискретных сигналов выполняют преобразование внутренних логических сигналов контроллера в его выходные
    дискретные сигналы.

SCADA

Специалистами ОАО «ВНИИР» в настоящее время применяются несколько SCADA-систем, таких, как iFix, Genesis, FX SCADA.

Разработка ПО

В качестве программной базы для задач автоматизации ОАО «ВНИИР» использует новейшую платформу .NET, которая позволяет создавать программное обеспечение более надежное и более простое в отношении эксплуатации и технической поддержки.

1) Вся платформа .NET основана на единой объектно-ориентированной модели. Все сервисы, интерфейсы и объекты, которые плат
форма предоставляет разработчику, объединены в единую иерархию классов.

2) В состав платформы .NET входит т.н. “сборщик мусора”, который освобождает ресурсы. Таким образом, приложения защищены от утечки памяти и от необходимости освобождать ресурсы. Это делает программирование более легким и более безопасным.

3) Приложения .NET используют метаданные, что позволяет им не пользоваться системным реестром Windows.

4) Любое .NET приложение является автономным, в том смысле, что не зависит от других программ, в частности, от ОС. Установка приложения написанного на одном из .NET языках может быть произведена обычным копированием файлов (исключение составляет создание ярлыков в меню “Пуск” и др. местах).

5) Приложение, написанное на любом .NET языке взаимодействует с единой моделью обработки ошибок, что значительно упрощает этот нудный процесс.

6) Приложения, написанные на разных языках, могут легко взаимодействовать. Например, серверная часть может быть написана на С#, а клиентская на Visual Basic.

7) NET приложения могут быть сертифицированы на безопасность. Это является особенностью промежуточного кода, в который преобразуются все .NET приложения.

8) Абсолютно все ошибки обрабатываются механизмом исключительных ситуаций. Это позволяет избежать разногласий, которые
иногда возникали при программировании под Win32.

9) Повторное использование кода стало еще удобнее. Это связано с тем, что промежуточный язык MSIL не зависит от языка программирования.

Программно-технические решения

Система мониторинга состояния электротехнического оборудования

Основные функции:

Система мониторинга состояния электротехнического оборудования
  • сбор данных о состоянии электротехнического оборудования;
  • отображение информации на операторских пультах и АРМ дежурного электрика;
  • предупредительная и аварийная сигнализация;
  • организация журнала регистрации событий, тревог и действий оператора, а так же ведение базы данных;
  • сокращения числа аварийных ситуаций в результате ошибочных действий персонала;
  • своевременного предоставления оперативному персоналу достоверной информации о состоянии оборудования и средств управления.

Аппаратно-программные средства:

  • однотипные IBM РC совместимые контроллеры. Решения на базе PC-совместимых промышленных компьютеров Axiomtec, Diamond, Siemens Simatic PC, Emerson, iROBO, AAEON AEC-67,68,69 серии, которые являются взаимозаменяемыми;
  • опрос имеющихся РЗА ячеек по стандартному протоколу MODBUS;
  • сбор информации на станции операторов со всех устройств по оптическим линиям связи Indastrial Ethernet.
  • преобразование последовательных интерфейсов RS-485 устройств РЗА в Ethernet;
  • системы визуализации и управления создаются с использованием пакета SCADA-системы на основе устойчивой к сбоям новейшей программной платформы .NET.
Мнемосхема APM-оператора на базе FXSCADA
Система автоматического управления насосной станцией

 

Внешний вид шкафа ШК-1Д
Автоматизированные насосные станции управления применяются для регулирования скорости вращения одиночных насосов или группы насосных агрегатов в любых системах технологического водоснабжения и водоотведения, а также в городских системах холодного и горячего водоснабжения: в насосных станциях первого, второго подъема, канализационных насосных станциях перекачки сточных вод и очистных сооружениях.

 

Все станции управления комплектуются оборудованием ведущих отечественных и зарубежных фирм (силовая коммутационная аппаратура, частотный преобразователь, устройство плавного пуска, логический контроллер и т.д.), которые обеспечивают исключительную надежность станций управления и позволяют проработать им долгое время без обслуживания и ремонта.

АСУ ТП является структурной единицей единой системы управления и предназначена для повышения эффективности работы оборудования.

 

Основные функции

  • обработка аналоговой и дискретной информации по заданному алгоритму и формирование необходимых сигналов для управления технологическим оборудованием;
  • отображение информации о параметрах и состоянии технологического процесса на АРМ оператора;
  • передача информации о текущем состоянии оборудования, о параметрах и состоянии технологического процесса на верхний уровень (при работе в составе АСУ ТП предприятия);
  • прием дистанционных команд управления, настроек, и уставок технологического процесса от верхнего уровня;
  • прием команд от элементов ручного управления (кнопок, переключателей) в ручном режиме работы станции;
  • выявление аварийных ситуаций и/или неисправностей технологического оборудования с выдачей аварийно-предупредительной сигнализации и с занесением в журнал событий.
  • автоматическое подключение дополнительных насосных агрегатов при недостаточной производительности работающих;
  • плавный пуск и регулируемый останов электродвигателей насосов для исключения гидравлических ударов в трубопроводе;
  • автоматическое чередование включения насосов в работу для равномерной выработки ресурса электродвигателей и насосов;
  • контроль над работой задвижек и другого оборудования;
  • диспетчер может открыть окно настройки параметров выбранного элемента оборудования, задать требуемые значения. Также можно послать команду дистанционного управления оборудованием (включение, выключение, смена состояния);
  • контроль работы преобразователя частоты (ПЧ);
  • контроль работы системы плавного пуска (СПП);
  • автоматическое чередование насосов, через заданные интервалы времени для обеспечения равномерной загрузки насосов;
  • возможность дистанционного контроля и управления оборудованием с АРМ оператора;
  • автоматическое поддержание заданного значения уровня стоков в приемном колодце;
  • возможность запуска каждого насоса в режимах плавного (через СПП) и в прямом режимах;
  • занесение в журнал событий всех технологических параметров и аварийных ситуаций с последующей выдачей отчета за текущий период;
  • возможность занесения в журнал событий всех действий оператора;
  • cнижение потерь производства из-за простоев оборудования;
  • увеличение объемов производства;
  • gовышение качества выпускаемой продукции;
  • экономия электроэнергии;
  • автоматизированное поддержание заданных качественных показателей и исключение ошибочных действий персонала;
  • дальнейшее совершенствование ведения технологического процесса;
  • оптимизация работы технологического персонала;
  • повышение надежности системы управления техпроцессом за счет:
- комплектной поставки оборудования автоматизации;
- применения надёжных контроллеров, серверов, коммутационной;
- аппаратуры, периферийных модулей и др.;
- максимального упрощения структуры каналов ввода/вывода;
- применения передовых пакетов разработки программного обеспечения

 

Аппаратно-программные средства

  • Решения на базе PC-совместимых промышленных компьютеров Axiomtec, Diamond, Siemens, Schneider Electric, Emerson, IROBO, которые являются взаимозаменяемыми;
  • Интеллектуальный регистратор протоколов Antel485, Antel11898 разработки и производства ООО "Динас";
  • Блоки дискретного ввода-вывода Antel1210 разработки и производства ООО "Динас";
  • SCADA система на базе ядра Free External Component SCADA;
  • Сервера баз данных на ОС Linux (Red Hat);
  • Устойчивая к сбоям новейшая программная платформа .NET;
  • Системы плавного пуска УБПВД-ВЦ, УБПВД-ВМ, УБПВД-С, Частотные преобразователи ABS-DRIVE производства ОАО "ВНИИР";
  • Шкафы контроллера (ШК-1, ШК-1Д) производства ОАО "ВНИИР";
  • Шкафы силовой коммутационной аппаратуры (ШКА, ШРВУ) производства ОАО "ВНИИР".
Система автоматического управления насосной станции
Автоматизированная система учета электроэнергии рудника

Для создания системы автоматического управления энергопотреблением предлагается следующая структура:

  • Для управления и автоматизированного опроса контроллеров ячеек предлагается структура, где управление и опрос каждой ячейки производиться с местного вандалоустойчивого шкафа контроллера (ШК). ШК опроса и управления ячейкой состоит из контроллера, специального промышленного HID-USB блока связи Antel, WiFi передатчика для связи с сервером; дискретные входные и выходные сигналы заводятся в контроллер посредством промышленных дискретных блоков ввода-вывода серии Antel1210. ШК могут быть использованы для автоматического управления других технологических единиц рудника( экскаваторы, дробилки).
  • Контроль за шкафами управления ячеек выполняет Координирующий Центр (КЦ). ОН осуществляет считывание информации, передача их на Сервер БД и управление ШК. При отказе главного КЦ управление берет на себя КЦ(резерв).
  • Сервер БД осуществляет централизованное хранение данных, выдача данных по запросу пользователей, согласно его привилегиям.
  • АРМы (АРМ энергодиспетчера рудника, АРМ Диспетчера Цеха сетей и подстанций, АРМ Главного энергетика) для отображения собранных данных и планового управления технологическими единицами. Все участники системы связанны между собой сетью (WiFi, Ethernet).

Основные функции:

- управление объектами во всех режимах, включая пуск и останов;
- дистанционное управление оборудованием;
- регулирование технологических параметров в заданном режиме;
- автоматический контроль и постоянная диагностика как датчиков, так и всех объектов управления всей АСУ;
- формирование исходной и расчетной базы данных;
- архивирование всех технологических параметров без исключения, всех действий персонала, управляющего оборудованием котельной, включая несанкционированный доступ к управлению;
- отображение на экране АРМов состояния оборудования с разной степенью детализации;
- дифференцированный допуск операторов к отдельным опциям, защита системы от несанкционированных и случайных воздействий (защита от «дурака»);
- формирование данных для расчета различного вида показателей (в том числе и технико-экономических) работы оборудования, анализа аварийных и нештатных ситуаций и т.д.;
- звуковая сигнализация и цветовая индикация;
- создание печатных отчетов на основе готовых стандартных форм, либо заданными самими пользователями АСУ.

Структура автоматизированная системы учета электроэнергии
Автоматизация механизированных агрегатов

 

Структурная схема АСУТП
АСУТП предлагается реализовать как трехуровневую, централизованную систему управления.

 

Первый уровень включает:

шкаф подсистемы измерения, технологических защит, регулирования и управления на основе резервированного комплекта контроллера Modicon Premium;

Второй уровень включает:

Два АРМ оператора (машиниста) выполненных по схеме холодного резерва.

На АРМ диспетчера производится: вывод информации по контролируемым параметрам в диалоговом режиме, вывод светозвуковой (речевой) сигнализации по отклонению регламентных норм, управление заданием регуляторов, дистанционное ручное управление регулирующими клапанами, запорной и отсечной арматурой, просмотр и распечатка данных регистрации, составление и распечатка отчетов.

Третий уровень

Третий уровень системы может быть развит созданием автоматизированных рабочих станций (АРС) в технологической службе, лаборатории и т.д. (по требованиям Заказчика). На данные станции передаются оперативные и накопленные данные работы технологической схемы, оборудования, работы схем сигнализации, оператора.

АРС оператора выполняет функции контроля тех. процесса, формирования и ведения баз данных работы ПТК. Возможно расширение функций серверной станции диспетчера. АРС диспетчера выполняет функции локального сервера, предназначенного для накопления, хранения производственных данных, просмотра на экране и распечатки на принтере технических отчетов. Сервер собирает и хранит технологическую информацию и объединяет текущие и архивные данные с конфигурационной и производственной информацией.

С помощью различных клиентских приложений административный персонал имеет возможность просматривать, анализировать и выводить оперативную и архивную информацию с серверной станции.

В качестве рабочих станций используются ПЭВМ на базе процессоров Intel, AMD промышленного исполнения. Связь с клиентскими станциями осуществляется по локальной сети Ethernet. Через коммутаторы, маршрутизаторы данная сеть может быть связана с сетью предприятия.

Аппаратно-программные средства
  • Шкафы автоматизации. Шкафы комплектуются резервированными контроллерами серии Modicon Premium с модулями УСО и преобразователями интерфейса, выполняющими функции автоматического сбора и передачи данных с подключенных аналоговых и дискретных датчиков; в ШК устанавливаются блоки управления исполнительными механизмами;
  • АРС операторов в составе:
- Персональный компьютер, монитор 24" (2 комплекта, 2-ой-резерв);
- Принтер формата А4;
- Оборудование для организации сети (при необходимости).
  • Инструментальные средства программирования контроллера;
  • Программное обеспечение верхнего уровня SCADA-системы «InTouch»;
  • Программные средства на базе Windows XP (либо Linux SuSE 11).
  • Системы плавного пуска (СПП) УБПВД-ВЦ, УБПВД-ВМ, УБПВД-С, Частотные преобразователи ABS-DRIVE производства "ОАО ВНИИР";
  • Шкафы контроллера (ШК-1, ШК-1Д) производства ОАО "ВНИИР";
  • Шкафы силовой коммутационной аппаратуры (ШКА, ШРВУ) производства ОАО "ВНИИР".
Автоматизированные информационно-измерительные системы коммерческого учета электроэнергии (АИИС КУЭ)

Предлагаемые нами решения построения систем коммерческого учета на оборудовании ведущих производителей (Elster Metronica, Прософт-Системы, Системы и Технологии, ООО Инкотекс ) гарантируют соответствие требованиям ОРЭ, высокую точность и надежность работы системы.

Использование различного оборудования и программных комплексов позволяет нам более гибко разрабатывать системы под различные нужды и требования заказчика, и добиваться оптимального соотношения цена/качество.

Системы учета, строятся по иерархическому принципу и имеют три уровня:

Первый уровень – средства измерения: измерительные трансформаторы тока и напряжения, цифровые счетчики электроэнергии с функцией хранения профиля нагрузки.

Второй уровень – контроллеры: устройства сбора и передачи данных (УСПД), выполняющие функции сбора, вычисления, хранения и передачи информации по группе точек учета на верхний уровень системы, а так же оборудование связи.

Третий уровень – программно-аппаратные комплексы верхнего уровня (серверы, рабочие станции), осуществляющие сбор, обработку, хранение и визуализацию данных.

Деятельность ОАО «ВНИИР» предполагает комплексное обслуживание заказчика и предусматривает:

  • выполнение технико-коммерческого предложения с обоснованием затрат;
  • согласование технических условий;
  • проведение предпроектного обследования;
  • разработку и согласование технического задания;
  • разработку и согласование техно-рабочего проекта;
  • поставку электротехнического оборудования и программно-технических средств;
  • системную интеграцию программно-технических средств различных производителей;
  • монтажные работы и шефмонтаж оборудования;
  • пуско-наладку системы и обучение персонала;
  • опытную эксплуатацию и гарантийное обслуживание;
  • сдачу в промышленную эксплуатацию и послегарантийное обслуживание;
  • метрологическое обеспечение и сертификацию.

Комплексный подход обеспечивает:

  • возможность поэтапного внедрения системы;
  • модульность построения системы с возможностью горизонтального и вертикального расширения;
  • совместимость всего оборудования;
  • применение стандартизованных информационных протоколов;
  • экономию инвестиций.


Краснодар, ул. Производственная, 15
(861) 271-26-93, (861) 260-92-81 — тел/факс
© 2009 ООО ПКФ «КубаньСтройЭлектро»