что такое птк асу тп

Программно технические комплексы (ПТК)

Статья:ПТК «Торнадо» – уникальное решение для автоматизации сложных технологических процессов, или Почему ПТК – не ПЛК
Компания:ООО «Модульные Системы Торнадо», г. Новосибирск
Описание:

В связи с появлением на рынке новых достаточно агрессивных игроков в сфере автоматизации объектов тепло- и электрогенерации, стремящихся как можно быстрей завоевать наиболее выгодные конкурентные позиции, а также в силу различных жизненных причин (таких как смена поколений руководителей в компаниях-заказчиках, смена персонала и пр.) возникает недопонимание, а порой и глубокое заблуждение относительно теоретических и практических различий между такими сложными понятиями, как программно-технический комплекс (ПТК) и программируемый логический контроллер (ПЛК). Зачастую некоторые компании, не обладая достаточным опытом в энергетической отрасли, предлагают потенциальным потребителям решения на основе ПЛК и SCADA в «коробочном» варианте, что в корне ошибочно. Для управления сложными, многосвязными и быстродействующими технологическими процессами генерации тепловой и электрической энергии применим только по-настоящему комплексный подход на базе ПТК. Об этом мы беседуем с Олегом Сердюковым, генеральным директором новосибирской компании ООО «Модульные Системы Торнадо», являющейся одним из ведущих российских разработчиков и производителей средств автоматизации и программно-технических комплексов управления и контроля для энергетики, промышленности, транспорта и других отраслей. Компания создала уникальное решение – ПТК «Торнадо», предназначенный для автоматизации технологических процессов, в том числе в сфере генерации энергии.

Номер журнала:№ 4(94)_2021
Статья:Построение надежных АСУ ТП объектов энергетики
Компания:АО «Промышленно-инновационная компания «ПРОГРЕСС», г. Москва
Описание:

В статье представлено применение отечественного программно-технического комплекса «Космотроника» для построения надежных АСУ ТП сложных технологических объектов.

Номер журнала:№ 3(93)_2021

Технология полевых шин в свое время стала передовым решением, поскольку сняла вопрос о выборе структуры полевой сети, объединяющей контроллеры, модули ввода/вывода, датчики, исполнительные механизмы и другие элементы нижнего уровня АСУ ТП. Все они объединяются последовательными интерфейсами в пространственно распределенные цепочки, позволяющие экономить кабель. Однако существуют и другие принципы построения полевой сети, позволяющие повысить производительность и снизить время отклика системы, значительно улучшить показатели надежности без затрат на дополнительное оборудование. Наоборот, такая система использует меньше оборудования и по совокупности применяемых устройств дешевле, чем традиционная АСУ ТП. Московская компания «УМИКОН» около 30 лет разрабатывает интересное решение, позволяющее принципиально оптимизировать работу АСУ ТП, – измерительно-информационный и управляющий комплекс «УМИКОН», на базе которого можно построить децентрализованную систему передачи данных древовидной структуры. О сути данной системы, ее элементах, уникальном аппаратном обеспечении, разработанном для этого решения, беседуем с генеральным директором ООО «УМИКОН» Владиславом Лебедевым.

Номер журнала:№ 2(92)_2021
Статья:Опыт создания АСУ ТП на базе ПТК «Торнадо-N» (часть 1)
Компания:ЗАО «Модульные Системы Торнадо», г. Новосибирск
Описание:
Номер журнала:№ 2(50)_2014
Статья:КПР-01М – решение НПО «МИР» для автоматизации подстанций среднего напряжения
Компания:ООО НПО «МИР», г. Омск
Описание:

Устройство МИР КПР‑01М для распределительных сетей уровней 35/6 (10) кВ разработано с учетом проблем, имеющихся в российской энергетике. В нем интегрировано большинство функций, требуемых на подстанции. Таким образом, оно дает возможность повысить наблюдаемость и управляемость энергообъекта малыми средствами.

Источник

Промышленное программирование, или Пара слов об АСУ ТП

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Есть такая профессия — производство автоматизировать. Аббревиатура АСУ ТП означает «автоматизированная система управления технологическим процессом» — это система, состоящая из персонала и совокупности оборудования с программным обеспечением, использующихся для автоматизации функций этого самого персонала по управлению промышленными объектами: электростанциями, котельными, насосными, водоочистными сооружениями, пищевыми, химическими, металлургическими заводами, нефтегазовыми объектами и т.д. и т.п.

Фактически, каждый человек, живущий не в лесу и пользующийся благами цивилизации, использует результаты труда предприятий, на которых функционируют АСУ ТП.

Иногда на эту тему проскакивают статьи и на хабре. Обычно они не пользуются особой популярностью, но всё же я хочу написать несколько обзорных статей об АСУ ТП в надежде рассказать хабравчанам что-то интересное (а возможно, кому-то даже полезное) и привлечь на хабр больше своих коллег.

Сначала пара слов о себе. Я только начинаю свой жизненный путь в автоматизации, опыт работы без малого два года. За это время побывал на нескольких газовых месторождениях, сейчас работаю на нефтяном.

Поскольку область обширная, несмотря ни на что развивающаяся, местами противоречивая и спорная, буду стараться обобщать не в ущерб достоверности, но не могу избежать перекоса в свою область — то оборудование, софт и сферу, с которыми лично я сталкивался.

Итак, программно-технический комплекс АСУ ТП делится на три уровня: верхний (компьютеры), средний (контроллеры), нижний (полевое оборудование, датчики, исполнительные механизмы). Про нижний уровень рассказывать не буду — слишком уж это далеко от от тематики хабра, да и статья получится слишком большая.

Верхний уровень

Верхний уровень — это серверы и пользовательские ПК (у нас они называются АРМ — автоматизированное рабочее место). Сюда выводится состояние технологического процесса, и отсюда при необходимости оператором подаются команды на изменение его параметров. Для упрощения разработки создано большое количество SCADA-систем (от англ. supervisory control and data acquisition — диспетчерское управление и сбор данных). Это в некотором роде расширенный аналог IDE, в котором скомпилированная «программа» и выполняется.

Системы SCADA

Вообще, если отброс ить академизм, то на предприятии для всех кроме асушников скада выглядит вот так:
что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

А если совсем не повезёт, то вот так:
что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Подразумеваются два режима функционирования: режим разработки и режим выполнения (runtime). Не обязательно эти режимы взаимоисключающи: можно редактировать проект на одном АРМе, инженерном, заливать его, он обновится на пользовательских. Это очень важно — изменять проект без простоев и отключений, потому что технологический процесс прерывать нельзя, и операторы всегда должны иметь возможность его контролировать. В скаде создаются графические интерфейсы, настраиваются источники данных с полевых устройств, она отвечает за взаимодействие пользователя (оператора, диспетчера, технолога) с происходящим на производстве, а также за архивирование всех нужных данных в БД.

Архивирование — одна из обязательных функций, очень важно иметь возможность «вернуться назад во времени» для разбора полётов в случае чего-то непредвиденного либо для глобального анализа при медленных, длительных процессах. Например, недавно геологи попросили меня выгрузить табличкой данные по давлению нефти на скважинах за последний год.

Периодически скада складывает все собранные данные в БД. Их потом можно посмотреть в виде графиков (называем их трендами), а при необходимости, если оговорено в ТЗ на АСУТП, реализуется выгрузка в виде отчётов в эксель или ещё как-нибудь. Архивация сделана по-разному: в MS SQL; MS Access; в ту же MS SQL, но по своему хитрому алгоритму с дополнительной архивацией; а у кого-то вообще в свою собственную бинарную БД.

Особым пунктом в скадах идёт информирование оператора: текущие сообщения и аварийные. Они тоже обязательно архивируются. В общем виде сообщения делятся на текущие и важные (аварийные). Текущие прячут подальше, но журнал аварийных всегда выводится на экране оператора. К текстовым аварийным сообщениям привязываются звуковые, чтобы кто-нибудь не проспал ЧП 🙂

Рынок SCADA

Самыми распространёнными, по-моему, считаются скады производства Invensys Wonderware, Iconics, Siemens, Indusoft, AdAstra, Emerson, Rockwell Automation.

Я лично работал с виндовыми: Invensys Wonderware InTouch и более мощной System Platform, с Iconics Genesis32 — и с (пока ещё?) малоизвестной B&R APROL под SLES (формально, это не совсем скада, а покруче — из-под апрола программируются и сами контроллеры).

По поисковым запросам, например, SCADA, HMI можно посмотреть примеры интерфейсов и мнемосхем.

Внешний вид и юзабилити по приоритету, увы, находятся на последнем месте. Причём, это касается не только рантайма, но и разработки. Для разработки в каждой скаде существуют как минимум дефолтные библиотеки символов — от кнопок и прочих контролов до графических изображений насосов, труб, задвижек, ёмкостей. Здесь-то и могли бы умные разработчики SCADA-пакетов (не путать с нами, асушниками — разработчиками проектов в этих пакетах) добиться принципиального преимущества над конкурентами, сделав продуманные библиотеки, из которых бы даже самый далёкий от дизайна и юзабилити инженер при всём нежелании делал бы гуманные интерфейсы и мнемосхемы. К сожалению, сейчас эта сфера идёт по пути экстенсивного развития, по которому развивалась IT до недавнего времени — наращивание функционала, добавление плюшек, больше, выше, сильнее, harder, better, stronger, и о пользователях пока думают мало.

Средний уровень

Средний уровень — ПЛК, программируемые логические контроллеры. Здесь всё достаточно просто, чаще всего физически ПЛК состоят из отдельных модулей. Для программирования у каждого ПЛК есть своя среда разработки, иногда она объединена со средой для создания SCADA.

Состав ПЛК

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп
Контроллер B&R серии X20

Зачем нужен блок питания — понятно. БП сделан отдельным именно модулем, а не устройством, чтобы гарантировать совместимость с данной линейкой ПЛК. Чаще всего входное напряжение у БП 220 В переменного тока, выходное — 24 В постоянного тока.

Процессорный модуль — это голова ПЛК. Внутри у него, само собой, ЦПУ, ОЗУ и ПЗУ, сервисный порт для прошивки и, возможно, коммуникационный порт (ethernet, RS232/422/485, Profibus, etc). Иногда коммуникационный порт используется и как сервисный. Иногда на модуле есть переключатель (у Allen Bradley ещё круче — там натуральный ключ с замочной скважиной) для перевода ПЛК в различные режимы работы. Отдельной кнопки включения/выключения нет, в лучшем случае — тот переключатель, иначе, если есть питание — ПЛК запускается, а выключается и перезагружается «по-варварски» отключением питания.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп
Контроллер Allen Bradley серии CompactLogix

Дискретные и аналоговые модули обрабатывают соответствующие сигналы. Входные модули принимают эти сигналы с поля, выходные — формируют их.

Дискретный сигнал — это обычно напряжение цепи 24 вольта. Есть 24 — это «1», нет — «0». Бывают модули на 220В, есть модули с проверкой целостности цепи. Дискретные сигналы, приходящие с поля, могут информировать, например, о состоянии насоса включен/выключен. Управляющие дискретные сигналы могут запускать либо останавливать этот насос. Оптимизация здесь не оправдана, поэтому на запуск будет отдельная цепь, на останов — отдельная.

Модули I/O одного типа могут быть объединены: например, один модуль с 16 дискретными входами и 16 дискретными выходами.

Аналоговые входные сигналы — это приходят показания с датчиков. Здесь чаще всего используется токовая петля 4-20 мА, в соотетствие которой ставятся пределы измерения датчика. Начинается от 4 мА для диагностирования обрыва цепи (если меньше 4 мА, значит где-то что-то не в порядке с проводкой).

Рассмотрим на примере уровня жидкости в резервуаре. Стоит уровнемер, он измеряет уровень от 0 до 2 метров. Тогда: уровень 0 метров — это 4 мА, уровень 2 метра — это 20 мА. Промежуточные значения калибруются по ситуации, не всегда 1 метр соответствует 4+(20-4)/2=12 мА, может быть небольшая погрешность, уровень в 1 метр может быть какие-нибудь 12,7553 мА.

Аналоговые выходные — то же, только на управление. Не встречал чтобы использовалось, т.к. всегда существуют наводки. В измерении это допустимая погрешность, в управлении — нет. Да и неудобно это. Вместо них используется цифровая передача данных по различным протоколам через коммуникационные модули.

Температурные модули замеряют сопротивление в цепи либо термо-ЭДС. Если на них подключаются термометры сопротивления — при нагревании металла его сопротивление, по законам физики, повышается, соответственно определяется температура. Если подключается термопара (два спаянных проводника из разных металлов, при нагревании стыка возникает разность потенциалов между другими концами), замеряется напряжение.

Интерфейсные (или коммуникационные) модули предоставляют нам порты под RJ45, DB9, DB15, просто клеммники или что ещё бог производителю на душу положит. Помимо реализации непосредственно интерфейса (физического разъёма под коннектор, физического уровня модели OSI) они также реализуют протокол обмена через этот разъём.

Протоколы и интерфейсы

Протоколов напридумывали и используют кучу: ModBus (RTU, TCP, ASCII), Profibus, Profinet, CAN, HART, DF1, DH485 и т.д. Некоторые особо хитрые производители реализуют свои протоколы поверх общепринятых.

Я достаточно тесно знаком с интерфейсами RS232/485 и протоколами Modbus. RS232 это всем знакомый COM-порт, с тремя основными линиями: Tx (transmit, передача), Rx (recieve, получение) и GND (ground, земля). RS485 это асинхронный полудуплексный последовательный интерфейс по 2 проводам (совмещённые Tx/Rx+ и Tx/Rx-) или 4 проводам (отдельно Tx+, Tx-, Rx+, Rx-) с разностью потенциалов на каждой паре от 2 до 10 вольт.

А модбас это в общем-то нехитрая штука, с проверкой целостности пакета по чексумме, подтверждением доставки и корректности запроса — или ответом, почему запрос неверен. В сети модбас есть два вида устройств: master — инициирует обмен; slave — выполняет запросы мастера. Пакет от мастера расходится ко всем слейвам, которые сравнивают адрес назначения со своим, если сходится, то смотрят следующие два байта — это команда работы с регистрами памяти — чтение/запись (за исключением нескольких редко используемых служебных команд), потом байты адреса и непосредственно данных, в конце чексумма. Достаточно подробно и понятно расписано на википедии.

Программная начинка

Первое, что нужно сказать, программа в ПЛК выполняется циклически с определённой частотой. Возможности зависят от контроллера, обычно это где-то 20, 50, 250 мс, 1, 2, 3, 4, 5 с. Естественно, это не гарантирует выполнение кода именно за такой промежуток времени, нельзя большие программы пихать в цикл 20 мс, к началу следующего цикла предыдущий должен быть завершён.

Второе, это языки программирования. По идее программируются ПЛК на языках, определённых стандартом МЭК61131:

Это «по идее». Но, например, Siemens придерживается своего наименования языков, а у B&R есть возможность писать на ANSI C.

Самые используемые контроллеры, безоговорочно, у Siemens и Allen Bradley (последним, к слову, принадлежит Rockwell Automation со своей линейкой SCADA-пакетов RSView). За ними по пятам идут Schneider Electric; ОВЕН; General Electric; AutomationDirect; ICP DAS; Advantech; Mitsubishi Electric; B&R.

Источник

Анатомия одного ПТК

Введение

Мы все ежедневно используем электричество, горячую воду и отопление. Но задумываемся о том, как и откуда все эти блага попадают к нам в дом или офис, мы значительно реже. А между тем, тут есть, на что посмотреть и о чем рассказать: ведь электростанции – это одни из самых крупных и сложных механизмов, управление которыми — весьма нетривиальная задача.
Теплоэлектростанции бывают разных типов: ТЭЦ, ГРЭС, ГТЭС и еще много других, но суть их работы от этого не меняется: на входе – полезные ископаемые, на выходе – тепло и электричество.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Вот так выглядит небольшой запас угля для угольной электростанции. Бульдозер время от времени перемешивает его, чтобы он не сильно горел и дымил.

Стоит отметить, что не существует двух абсолютно одинаковых электростанций, даже, если они одного типа и сделаны по одному и тому же проекту. Как следствие — система управления любой электростанции уникальна и выполнена в единственном экземпляре.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Одна из двух десятков московских электростанций — ТЭЦ 21. Видны градирни, от которых валит пар.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Если сильно упрощать, то подавляющее большинство устройств для добычи тепла и электричества состоит из:

Топка, котел, турбина и генератор образуют единый блок, который так и называется — энергоблок. Как правило, на одной электростанции несколько энергоблоков, не обязательно одной мощности.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Одна из частей энергоблока — турбина. Топка вместе с котлом, от которого идут паропроводы, расположены в другом зале.

В задачу автоматизированной системы управления (АСУ) входит как управление одним станционным энергоблоком (блочная АСУ), так и их совокупностью (станционная АСУ).

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Зал управления энергоблоком №6 Рязанской ГРЭС. Мощность энергоблока 800 МВт, система управления — ПТК Квинт.

Так как же ПТК превращается в АСУ ТП? Как уже было отмечено, не существует двух одинаковых энергоблоков и, тем более, электростанций. Поэтому, чтобы с помощью универсального ПТК можно было что-либо автоматизировать, необходимо вначале определить его аппаратную конфигурацию и затем написать технологические программы управления объектом автоматизации. Сбором информации от датчиков, ее обработкой и выдачей управляющих воздействий на исполнительные механизмы занимаются программируемые логические контроллеры (ПЛК). Вместе с тем, на контроллерах лежит ответственность по защите оборудования и персонала в случае нештатных ситуаций, взаимодействие с операторами, предоставление всех оперативных данных для последующего архивирования и много чего еще. Этой работой контроллер занимается круглосуточно на протяжении многих лет. Таким образом, хотя контроллер – это лишь один из многих компонентов ПТК, для первого обзора он подойдет как нельзя лучше.

Разбираем ПЛК

Как хороший театр начинается с вешалки, так и хороший контроллер начинается с аппаратного шкафа.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Лабораторный аппаратный шкаф со снятой дверцей. Предназначен для тестирования ПО и оборудования — отсюда и небольшой рабочий беспорядок.

На верхнем этаже размещаются схемы дублированного питания — преобразователи

220 / =24 В. Они выделяют значительную часть тепла и поэтому располагаются как можно ближе к вентиляционному люку шкафа. Ниже располагаются стабилизаторы напряжений и предохранители. Следующий ряд — два процессорных модуля контроллера, включенного по схеме аппаратного дублирования. Один из процессорных модулей находится в активном, а другой в пассивном состоянии. Активный модуль управляет технологическим процессом, а пассивный постоянно следит за действиями активного и контролирует его исправность, всегда готовый принять управление на себя за пару миллисекунд. Между модулями расположен простейший аппаратный блок селекции (зеленый блок посредине), он служит арбитром между ними. Основываясь на состоянии выходов этого блока, модули принимают решение о том, взять ли управление на себя или отдать соседу, причем время принятия такого решения не превышает 1 мс. Еще ниже, расположена дублированная станция УСО. Она представляет собой два аппаратных модуля (на фотографии – это два крайних модуля слева), каждый из которых работает со своим модулем контроллера. Т.к. управляющие воздействия на объект оказывает только активный контроллерный модуль, то и задания для УСО спускает только тот модуль дублированной станции, который связан с активным контроллером. В состав изображенной станции УСО вошли 15 различных модулей УСО, необходимых для проведения испытаний. На стенках шкафа располагается по два ряда вертикальных кабель-каналов, между которыми могут доустанавливаться навесные элементы – клеммные соединения, дискретные переключатели и т.п.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Внешний вид процессорного модуля контроллера со снятой декоративной накладкой.

Контроллер можно настраивать с помощью кнопок и небольшого OLED экрана на 64 знакоместа (4 строки). В реальных условиях этими элементами приходится пользоваться один раз – при первичной конфигурации модуля, например, чтобы задать ему статический IP адрес и тип исполнения (одиночный/дублированный). Как только модуль станет доступен по сети, остальные настройки можно выполнить дистанционно с помощью соответствующего САПРа (разумеется, при наличии необходимых прав). Совсем по-другому обстоят дела на испытательном полигоне – эта часть контроллера наиболее востребована, т.к. чуть ли не ежедневно приходится менять его конфигурацию или блокировать систему безопасного доступа для новых испытаний. Слева на корпусе расположены гнезда разъемов для подключения аппаратного синхроимпульса (обычно он не используется, т.к. время достаточно точно синхронизируется от NTP-сервера), дублированного питания 24 В и сигналов блока селекции. Справа расположены три сетевых порта Ethernet на 100 Мбит/с. Два из них – для подключения дублированной блочной сети, один – для кабеля обмена данными между двумя процессорными модулями дублированного контроллера (соединение точка-точка).

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Процессорный модуль, вид снизу.
Внизу расположены три порта для подключения до 3-х различных шин УСО. Физически это порты RS-485, соответственно длина каждой шины определяется ее рабочей частотой и может находиться в пределах от 5 до 1400 м. Каждая шина может обмениваться с УСО либо по внутрифирменному протоколу R-400, либо по протоколу Profibus-DP. В соответствии с этим на шину вешаются либо фирменные станции УСО, либо станции УСО Profibus. В случае, если шина работает по протоколу Profibus-DP, к ней напрямую могут подключаться цифровые устройства локального управления, наподобие интеллектуальных задвижек, двигателей и прочей арматуры.

Приступим к разборке. Вначале нужно освободиться от корпуса. Для этого достаточно снять заднюю крышку; она крепится при помощи шести пластиковых защелок, так что сделать это сравнительно просто.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Процессорный модуль со снятой задней крышкой. Сразу выделяется плата стабилизации с неслабыми конденсаторами по 2200 мкФ.

Теперь можно освободиться от передней крышки. Так как декоративная наклейка на лицевой стороне корпуса отсутствовала изначально, доступ ко всем нужным креплениям свободен, остается отвинтить 8 винтов.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Под передней крышкой расположена плата МБК, к которой припаян OLED дисплей со своим контроллером и фирменной прошивкой, с поддержкой русского шрифта.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Виден весь стек плат, объединенных по шине PC/104+.

Компоновка контроллерного модуля выполнена по стандарту PC/104+. De facto, в отрасли промышленной автоматизации такая компоновка стала стандартной. Соответственно все базовые платы модуля работают в данном стеке, что позволяет сравнительно просто наращивать компоновку контроллера. Все платы крепятся между собой на латунных стойках. Стойки для крепления к передней крышке – пластиковые. Между платами сравнительно немного дополнительных коммуникаций – это провода питания и шлейфы портов. Пойдем дальше и разъединим платы, освободив их от шлейфов.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Все платы одним планом.

Экземпляр, выбранный для обзора, имеет минимальную конфигурацию и укомплектован одним адаптером для фирменной шины УСО, поэтому в стеке не особенно много плат (слева направо, сверху вниз):

Внутренний стабилизатор питания модуля контроллера STB-4100.
что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

STB-4100. Вид со стороны разъемов питания платы процессора и платы MBK-4100

Это простая плата, но она выполняет очень важные функции. Во-первых, стабилизирует и фильтрует выходное напряжение 5 В для процессора, и раздает входные ± 24 В плате MBK-4100. Во-вторых, может обеспечить краткосрочную работу всего модуля при пропадании внешнего питания. Это позволит модулю контроллера проработать достаточное время, чтобы он успел сохранить все оперативные данные в энергонезависимую память и смог достойно завершить работу, с высокой вероятностью восстановления своего состояния после устранения поломки.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Адаптер фирменной полевой шины MIS-4100. Вид со стороны процессора поддержки PC/104+
что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

MIS-4100. Вид со стороны процессора поддержки фирменной полевой шины R400

Следом за стабилизатором в стеке располагается адаптер фирменной полевой шины УСО MIS-4100. На двусторонней плате с каждой стороны располагается по микропроцессору. Процессор Altera Cyclone отвечает за поддержку шины PC/104+, а Atmel запрограммирован как мастер на фирменной шине УСО – R400. Сама шина – это по сути I²C, разогнанная до частоты 10 Мбит/с и реализованная на «физике» RS-485. Шина дублируется путем простого удвоения линий связи. Это хорошо проверенное и зарекомендовавшее себя аппаратное решение, работающее на объектах не один год. Через эту шину контроллерный модуль связывается с фирменными станциями УСО, к которым, в свою очередь, подключены модули УСО. Обмен между станциями и УСО ведется по протоколу Modbus. Такая двухуровневая компоновка позволяет располагать модули УСО в непосредственной близости от объекта в отдельных аппаратных шкафах. При этом расстояние между контроллером и отдельными станциями УСО может превышать километр.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Процессорный модуль Cool SpaceRunner-LX800

Процессор, по нынешним временам, обладает более чем скромными характеристиками:
CPU

Из всех интерфейсов, расположенных на плате процессора, используется только Ethernet адаптер. Через него осуществляется связь между модулями дублированного контроллера. Эта связь служит для быстрой синхронизации накапливаемых данных. При этом данные в пассивном модуле отстают по времени от данных в активном не более чем на несколько миллисекунд. Это позволяет осуществлять автоматическое безударное (в технологическом смысле) переключение активности в случае возникновения неполадок в одном из модулей.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Плата дублированного сетевого Ethernet адаптера Advantech

Для общения со станциями верхнего уровня каждый модуль контроллера снабжается дублированным Ethernet адаптером. Сделано это по тем же соображениям, по которым дублируется шина УСО: все шины данных, что уходят далеко в «поле», обязаны быть продублированными, т.к. вероятность повреждения линии связи прямо пропорциональна ее протяженности. Если контроллер дублированный, то к каждому его модулю будут подключены по паре сетевых «шнурков». Таким образом, дублированный контроллер работает с сетью по четырем независимым линиям связи. Каждый сетевой адаптер, размещенный на плате, поддерживает гигабитный Ethernet. Однако, на практике такая пропускная способность избыточна, т.к. центральный процессор контроллера имеет сравнительно низкую производительность.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Модуль базовый коммутационный – MBK-4100

У этого модуля много разных задач:

Один из типов фирменных модулей УСО – АЦП-4122.

Строго говоря, модули УСО уже не относятся к контроллеру, а являются его периферией. Но, тем не менее, интересно взглянуть и на один из таких модулей. В данном случае это модуль аналого-цифрового преобразователя с настраиваемыми потенциальными входами с индивидуальной гальванической развязкой. Используется для снятия показаний термопар ТХА и ТХK. Конкретный тип термопары, которая будет подключена к одному из восьми каналов модуля, указывается при составлении технологической программы контроллера и спускается контроллером модулю УСО в виде настроек.

Вместо заключения

Контроллеры и УСО — это всего лишь одна из частей ПТК, но именно с них начинается разработка нового проекта для автоматизации электростанции. По началу, определяется объем и типы сигналов, которые нужно получать от датчиков объекта и формировать для исполнительных механизмов. После этого уже можно рассчитать количество необходимых контроллеров и состав УСО в каждом из них. Когда все станет известно, создается полигон, на котором можно реализовать требуемую аппаратную конфигурацию.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Аппаратные стойки на полигоне, предназначены для монтирования и испытаний спроектированной аппаратной конфигурации будущего АСУ ТП.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Эти модули УСО еще только предстоит собрать в станции и разместить их на стойках.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Будущая серверная АСУ ТП.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Монтаж кросс-панели для одного из шкафов с сетевым оборудованием.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Операторские станции. Они так же будут развернуты на полигоне. Этого требуют круглосуточные тесты бесперебойной работы будущего комплекса управления.

После того, как станет известна аппаратная конфигурация ПТК, можно приступать к написанию технологических программ для контроллеров. Для этого с помощью САПРа описывается тип и аппаратный состав контроллера.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

В САПРе для программирования ПЛК, описывается аппаратный состав УСО.

Теперь, имея виртуальный образ всей аппаратуры, можно писать технологические программы для управления техпроцессом. В качестве языков для таких программ используются диалекты языков программирования из стандарта IEC 61131-3.

что такое птк асу тп. Смотреть фото что такое птк асу тп. Смотреть картинку что такое птк асу тп. Картинка про что такое птк асу тп. Фото что такое птк асу тп

Два программных модуля на языках FBD (слева) и ST (справа). Вид из САПРа ПТК Квинт.

Помимо программирования логики работы контроллеров, так же необходимо запрограммировать операторский интерфейс. Это не менее сложная и ответственная задача, чем программирование контроллеров. Графический интерфейс должен быть легко понятен оператору с первого взгляда, к нему предъявляются жесткие требования эргономичности, т.к. с этим интерфейсом операторам предстоит работать сменами по 12 часов на протяжении длительного времени.

Когда технологические программы и операторские интерфейсы готовы, их разворачивают на полигоне на реальном оборудовании, где они и проходят предварительные испытания. Когда основные ошибки будут устранены, настроенная и запрограммированная аппаратура разбирается, упаковывается и отправляется на объект, где будет работать на протяжении многих лет без перерывов и остановок.

Статья пылилась в черновиках более 6 лет. С тех пор утекло много воды и сгорело много угля. Многое поменялось, что-то исчезло (например, ПТК «Квинт»), но суть самого процесса осталась прежней.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *