контроллер телемеханики что это
Что такое системы автоматики и телемеханики
Вступление
Будущее будет умным. Оцифровка революционизирует нашу повседневную жизнь. Она даёт возможность значительно увеличить производительность труда без изменения модели производства, а также внедрить системы автоматики и телемеханики (автоматизацию) в существующие производственные процессы.
Что такое системы автоматики и телемеханики
Системы автоматики и телемеханики — это инструмент, который помогает реализовать проекты энергоэффективных зданий, интеллектуальное управление нагрузкой, включая возобновляемые источники энергии и электронную мобильность систем управления.
В сфере энергетики — это разработка, производства и внедрение программного обеспечения, компьютерных комплектующих и готовых решений для автоматических систем управления технологическими процессами и телемеханики.
В машиностроении — программное обеспечение и роботизация на всех технологических процессах.
На транспорте — создание системы автоматики и телемеханики на железнодорожном транспорте, включая создание проектов, разработку программного обеспечения, монтаж и комплектацию систем безопасного движения.
Список производств и отраслей, где возможно внедрить системы автоматики и телемеханики можно продолжать, но не в этом их суть. Значение систем автоматики и телемеханики в возможности быстро повысить эффективность производства без изменения производственных процессов.
Посмотреть практические примеры разработки и внедрения систем автоматики и телемеханики вы можете по ссылке сайта компании «ПиЭлСи Технолоджи».
Чем системы телемеханики отличаются от системы автоматики
Для информации будет полезно узнать, чем отличаются системы автоматики от систем телемеханики. В системах телемеханики присутствуют дополнительные каналы связи, по которым мы можем преобразовывать величину сигнала, до величины удобной для передачи данных.
При помощи систем телемеханики можно осуществить централизованное управление удаленными друг от друга установками и обеспечить применение систем автоматического управления АСУ ТП на них.
Помимо централизованной архитектуры систем телемеханики практикуется распределительная система. По ней сбор данных происходит с контролеров установленных непосредственно на контролируемых соединениях. То есть данные собираются на контроллерах присоединения и только потом передаются на контрольные пункты систем телемеханики.
Итак, системы телемеханики позволяют обеспечить управление системами автоматики, на любых технологических процессах. Существуют две архитектуры систем телемеханики: централизованная и распределительная.
Что такое КП ТМ
КП ТМ — это контрольный пункт систем телемеханики. Состоит из сервера и системы электропитания. Сервер, иначе контролер, обеспечивает доступ к данным. Значение электропитания понятно без пояснений, хотя нужно акцентировать внимание на его бесперебойность.
Большинство контроллеров являются модульными и могут модифицироваться дополнительными платами расширений. К базовым интерфейсным платам, могут быть добавлены:
Примечание: Типовыми интерфейсами контролера являются электрический/оптический Ethernet и RS-485 типы интерфейса.
Заключение
Системы автоматики и телемеханики значительно повышают безопасность и производительность. Они не требуют изменения основных технологических процессов. Задача на будущее — это радикальное улучшение гибкости и глобальная масштабируемость этих систем.
Контроллер телемеханики что это
Российская компания АО «ПИК ПРОГРЕСС», работающая на рынке АСУ ТП с 1991 года, разрабатывает и поставляет системы автоматизации технологических процессов энергообъектов, в частности, подстанций электроснабжения, на основе программно-технического комплекса (ПТК) «Космотроника».
Средствами ПТК «Космотроника» могут строиться как простейшие системы телеметрии, включающие минимум оборудования, так и крупные распределенные системы с единым диспетчерским пунктом.
Комплекс зарекомендовал себя в нефтегазовой отрасли, где расстояния между объектами автоматизации порой превышают 100 километров при полном отсутствии сотовой связи и Интернета. Наличие большого количества доступных каналов связи, в том числе радиоканал, позволяет объединить в единую АСУ ТП все энергообъекты предприятия, работающие даже в условиях крайнего севера.
Навигация по статье
Основные функции системы телемеханики энергообъекта
Основными функциями системы телемеханики являются:
Структура комплекса АСУ ТП
В общем случае структура системы телемеханики энергообъекта выглядит следующим образом:
Структура системы телемеханики высоковольтной подстанции
На рисунке 1 изображена обобщенная типовая структурная схема распределенной системы телемеханики высоковольтной подстанции. В качестве контроллера телемеханики использован промышленный контроллер PM-VDX, модернизированный, а для измерения электрических параметров сети и выполнения команд телеуправления применен прибор УСО-ТМ КПР («Контроллер присоединения»). Счетчики коммерческого учета электроэнергии подключены через последовательный интерфейс к контроллерам присоединения. Технический учет обеспечивается также встроенным в УСО-ТМ КПР счетчиком электроэнергии. Устройства РЗА присоединены к контроллеру телемеханики посредством интерфейса RS485.
Данная подстанция имеет локальный пульт оператора, состоящий из одного автоматизированного рабочего места оператора и коммуникационного сервера, построенных с использованием программного комплекса «Космотроника». Контроллер телемеханики через свой третий порт Ethernet подключен в локальную сеть, через которую также передаются данные в центральный диспетчерский пункт, и смежные системы (АИИС КУЭ, АРМ РЗА). Резервный канал передачи данных на верхний уровень (центральный диспетчерский пункт) обеспечивается каналом 3G.
Ретрансляция данных в системы АИИС КУЭ и на специализированный АРМ РЗА реализуется по стандартным коммуникационным протоколам, а также путем организации «прозрачного» канала связи, по которому смежные системы могут обращаться к соответствующим приборам по своим внутренним протоколам.
Рисунок 1. Структурная схема системы телемеханики высоковольтной подстанции с использованием «кольцевой» схемы подключения контроллеров присоединения
Промышленный контроллер PM-VDX модернизированный
Выполнен на базе 32-разрядного х86-совместимого модуля VDX-6350E с низким энергопотреблением. Имеет 3 независимых порта Ethernet, 4 порта RS232; 3 порта RS485; 1 порт RS485/422; 1 порт CAN; 2 порта USB 2.0. Работает под управлением операционной системы QNX.
Смотреть подробнее.
Для измерения электрических параметров присоединений и выполнения команд телеуправления применен прибор УСО-ТМ КПР (Контроллер присоединения).
Каждый контроллер присоединения имеет в своем составе счетчик электроэнергии, используемый для технического учета. Для коммерческого учета электроэнергии данные со счетчиков коммерческого учета (ЕвроАльфа; Альфа А3, А2, А1140, А1700, А1800, и пр.), подключенных к УСО-ТМ КПР через последовательный интерфейс, будут переданы в систему АИИС КУЭ контроллером телемеханики, либо путем организации «прозрачного» канала связи.
Контроллер присоединения УСО-ТМ КПР
Являющийся флагманом из линейки устройств телемеханики компании АО «ПИК ПРОГРЕСС», он является компактным многофункциональным трехфазным мультиметром, выполняющим функции контроллера присоединения. Позволяет вести учет активной и реактивной электроэнергии, регистрировать аварийные события и электрические процессы, осуществлять трехфазные измерения электрических параметров сети, а также выполнять функции информационного мультиплексора.
Смотреть подробнее.
Наличие трех независимых портов Ethernet в контроллере телемеханики PM-VDX позволяет использовать «кольцевую» схему подключения контроллеров присоединения, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Кольцевая схема подключения контроллеров присоединения УСО-ТМ КПР
Кольцевая схема подключения контроллеров присоединения УСО-ТМ КПР
Каждый контроллер присоединения УСО-ТМ КПР имеет два Ethernet-порта, предназначенных для последовательного соединения приборов в замкнутую цепь посредством сети Ethernet. «Кольцевое» подключение повышает надежность системы телемеханики, так как опрос устройств возможен как в ту, так и в другую сторону. Для организации такого «кольца» нет необходимости использовать дополнительные сетевые коммутаторы.
Также на рисунке 2 показана линия резервного питания 24В и синхронизация точного времени по протоколу IRIG-B. Также возможна синхронизация точного времени по протоколу NTP от ближайшего сервера.
Все промышленные контроллеры из линейки ПТК «Космотроника», работающие под управлением операционной системы реального времени QNX, обладают возможностью выполнять заложенные в них технологом автоматические алгоритмы управления, что особенно актуально на высоковольтных подстанциях, и других энергообъектах повышенной мощности. Проектирование технологических алгоритмов осуществляется в программе «Конфигуратор контроллера».
Рисунок 3. Окно редактора алгоритмов на экране ПО «Конфигуратор контроллера»
Функции локального управления и технологические алгоритмы
Включение алгоритмов управления в работу контроллера нижнего уровня дает возможность сохранения функций блокировки ошибочных действий оператора и защиты коммутационного аппарата вне зависимости от состояния связи с верхним уровнем комплекса. Показатели текущего состояния коммутационных аппаратов, условий блокировок и самих блокировок собираются и проверяются контроллером. Если за время, необходимое для выполнения команды оператора, складываются условия на запрет телеуправления, то такое действие оператора будет заблокировано.
Система телемеханики подстанции 35 кВ
На рисунке 4 изображена структурная схема системы телемеханики подстанции 35/6 кВ. Современные рыночные условия требуют сокращения расходов и использования недорогих, надежных и функциональных средств. Для реализации системы телемеханики подстанции был выбран промышленный контроллер УСО-КО. В качестве устройств ячейки использованы многофункциональные устройства сопряжения с объектом УСО-ТМ, осуществляющие измерения, выдачу команд телеуправления, а также технический учет электроэнергии. Как и устройства РЗА, УСО-ТМ подключены к контроллеру телемеханики через шину RS485.
Коммерческий учет электроэнергии обеспечивается соответствующими счетчиками (ЕвроАльфа; Альфа А3, А2, А1140, А1700, А1800, и пр.), также присоединенными к контроллеру через последовательный интерфейс.
Данные передаются на верхний уровень по радиоканалу 9600 бод.
Рисунок 4. Структурная схема системы телемеханики подстанции 35/6 кВ с передачей данных на верхний уровень по радиоканалу 9600 бод
Промышленный контроллер УСО-КО
Контроллер выполнен на базе промышленного модуля VDX-DIP-ISA с интегрированным 32-разрядным процессором, работающим на частоте 800 МГц. Позволяет обеспечить управление всеми процессами и технологическим оборудованием по специализированным алгоритмам. Имеет встроенный клеммник для подключения телесигнализации с возможностью подсчета импульсов, телеуправления, телеизмерения нормированных значений тока. Расширение функционала устройства возможно путем подключения дополнительных модулей на основе USB, LAN, RS485.
Смотреть подробнее.
В каждую ячейку РУ подстанции установлены приборы УСО-ТМ. Несмотря на относительно низкую стоимость, они за много лет зарекомендовали себя в системах телемеханики энергообъектов нефтяной промышленности. В зависимости от решаемых задач, данные устройства комплектуются необходимыми модулями расширения, в результате чего существует множество различных вариаций УСО-ТМ.
Многофункциональное устройство сопряжения с объектом УСО-ТМ
На рисунке 4 проиллюстрирована схема, не подразумевающая использование локального пульта оператора, все данные передаются в единый центральный диспетчерский пункт. Так как будем считать, что эта подстанция находится на большом удалении от сетей сотовых операторов, в качестве канала связи был выбран радиоканал 9600 бод.
Радиомодем прозрачного режима Р9-02
Данный радиомодем предназначен для организации передачи данных по радиоканалу 9600 бод. Используется совместно с 128-канальными радиостанциями Моторола GM340, GM350. Имеет интерфейс RS232. Дополнительно имеется возможность установки интерфейса RS485, что позволяет работать нескольким контроллерам, имеющим индивидуальные модемные адреса, с одним модемом и, соответственно, с одной радиостанцией.
Смотреть подробнее.
Централизованная структура сбора данных
Часто в виду отсутствия свободного места в шкафу ячейки, разместить там во время реконструкции контроллер присоединения или другое УСО не представляется возможным. В этом случае необходимо использовать для сбора информации о нагрузке присоединения и уровне питающего напряжения установленные там счетчики электроэнергии. Для решения задачи телемеханизации подстанции тогда можно использовать централизованную структуру сбора данных, изображенную на рис. 6.
Рисунок 6. Централизованная структура сбора данных
Для сбора данных со счетчиков и устройств РЗА, и передачи на верхний уровень в соответствующие системы использован преобразователь интерфейсов МИМ-001-R4-G. Передача данных осуществляется по сети Ethernet («витая пара») и каналу 3G.
Преобразователи интерфейсов МИМ-001
В качестве контроллера телемеханики в данной схеме применен промышленный контроллер УСО-К32-16-2Q. Он осуществляет обработку данных, поступающих со счетчиков и устройств РЗА по каналу RS485, а также осуществляет сбор телесигнализации и выдачу команд телеуправления.
Промышленный контроллер УСО-К32-16-2Q
Выдача ТУ, как показано на схеме, происходит посредством универсального безкорпусного УСО-ТУ16К, имеющего 16 каналов телеуправлений. Подобным образом с помощью дополнительных плат можно расширить количество каналов ТС и ТИ. Увеличение каналов возможно и путем установки приборов серии УСО-К (УСО-К32.4.2-С, УСО-К DI16, УСО-К DO8, и проч.)
На рисунке 6 реализована схема, при которой происходит работа со счетчиками и устройствами РЗА сразу трех систем: ПО верхнего уровня системы телемеханики Космотроника, системы АИИС КУЭ, а также специализированного программного обеспечения оперативного рабочего места устройств РЗА (АРМ РЗА).
Конечно, наиболее простым решением являлось бы использование второго интерфейса устройств для нужд системы телемеханики. Но как поступить, если например счетчик имеет только один интерфейс? Вторым вариантом решения вопроса является использование контроллером функций УСПД с целью опроса счетчиков или устройств РЗА и передачи данных в понятном смежным системам формате.
Но на схеме проиллюстрирован третий вариант решения проблемы: использование «прозрачного» канала передачи данных, также изображенный на рисунке 7.
Обеспечение «прозрачного» канала передачи данных
Оборудование ПТК «Космотроника» при необходимости может обеспечить доступ к аппаратуре (счетчикам электроэнергии, устройствам РЗА, и пр.) сторонней системе посредством «туннелирования» последовательного порта, к которому подключены счетчики, с помощью TCP-сокета, давая возможность получать информацию с приборов с использованием внутреннего нестандартного протокола.
Рисунок 7. Обеспечение «прозрачного» канала системе АИИС КУЭ
Как показано на рисунке 7, данные со счетчиков поступают на устройство МИМ-001, к которому контроллер подключен по двум интерфейсам RS485, один из которых нужен для арбитража линии доступа программного обеспечения АИИС КУЭ к устройствам. В основное время контроллер производит сбор информации со счетчиков для целей телемеханики, но как только устанавливается TCP-соединение между сервером АИИС КУЭ и МИМ-001 с целью опроса счетчиков, контроллер прерывает обмен и предоставляет нужный порт МИМ-001 внешней системе. После завершения TCP-соединения обмен между контроллером и счетчиками возобновляется.
Структура системы телемеханики с центральным серверным контроллером
Еще одним способом решения задач телемеханики подстанций может стать использование центрального серверного QNX-контроллера, соединенного с устройствами УСО-ТМ КПР, как показано на рисунке 8. Здесь контроллеры присоединения УСО-ТМ КПР, установленные в ячейках РУ подстанций, подключены напрямую в корпоративную сеть предприятия. Сервер-контроллер под управлением операционной системы QNX контролирует работу сразу трех подстанций электроснабжения. На данной схеме устройства РЗА, также, как и счетчики коммерческого учета электроэнергии, подключены к УСО-ТМ КПР, которые могут, в случае необходимости, обеспечить «прозрачный» канал для систем АИИС КУЭ и АРМ РЗА.
Рисунок 8. Структурная схема системы телемеханики нескольких подстанций электроснабжения с единым контроллером в центральной диспетчерской
В качестве примера на схеме продемонстрирован центральный диспетчерский пункт, куда «стекаются» данные и осуществляется управление всеми энергообъектами предприятия. Для отображения состояний объектов в центральной диспетчерской применен специализированный мнемощит.
Рисунок 5. Диспетчерский мнемощит
Диспетчерский мнемощит
В рамках создания центрального диспетчерского пункта компания АО «ПИК ПРОГРЕСС» может разработать и поставить диспетчерский мнемощит.
Диспетчерский мнемощит служит для оперативного визуального контроля и автоматической регистрации информации о состоянии объектов, входящих в систему диспетчерского управления. Отражает принципиальную схему электроснабжения и прочие параметры технологических объектов с необходимым уровнем детализации, оснащается телемеханикой и световыми элементами, позволяющими фиксировать оперативные переключения в автоматическом режиме.
Смотреть подробнее.
Центральная диспетчерская позволит объединить в единый «командный пункт» все технологические объекты, в том числе распределенные на значительной площади (50 – 100 км). Это электростанции, подстанции электроснабжения, котельные, насосные, скважины добычи воды, складские и иные помещения.
Размещение оборудования ПТК «Космотроника»
Оборудование системы телемеханики на всех вышеприведенных примерах, за исключением выносных УСО, размещается в шкафу-контроллере. На рисунке 9 показаны различные варианты шкафов АСУТП (телемеханики).
Рисунок 9. Шкафы АСУТП в вариантах исполнения: навесной (разного размера), напольный и стойка
Конструктивно шкаф телемеханики (АСУТП) представляет собой пылевлагозащищенный металлический контейнер напольного, либо навесного исполнения, что позволяет монтировать его даже на улице, где оборудование может эксплуатироваться в условиях низких температур, воздействия влаги и солнца. Имеет гибкую иерархическую структуру, строится по многоуровневому принципу в соответствии с требованиями автоматизируемых технологических процессов. Шкаф-контроллер проектируется в зависимости от количества сигналов и объема решаемых задач.
Программный комплекс «Космотроника»
Верхний уровень системы телемеханики на основе ПТК «Космотроника» составляет одноименный программный комплекс, состоящий из автоматизированных рабочих мест и коммуникационного сервера «Космотроника». Данные с объектов, в том числе осциллограммы с контроллеров присоединений УСО-ТМ КПР, поступают на коммуникационный сервер, который направляет их потребителям, в частности на оперативные рабочие места (АРМ ТМ), а также в сторонние системы по стандартным протоколам.
Поддержка стандартных коммуникационных протоколов
Коммуникационный сервер позволяет организовать обмен данными со сторонними системами, например, SAP, серверами АИИС КУЭ и АРМ РЗА, по стандартным коммуникационным протоколам. Для стыковки со сторонними системами и обеспечения работы всех систем как единое целое комплекс «Космотроника» обеспечивается поддержкой стандартных протоколов передачи данных, таких, как:
Программное обеспечение «Автоматизированное рабочее место «Телемеханика» (АРМ ТМ) предназначено для контроля и управления работой объектов с помощью графических мнемосхем, однолинейных схем, окон управления, а также отчетов в виде графиков и диаграмм. Работая совместно с Коммуникационным сервером, АРМ ТМ делает возможным организовать сбор данных с объектов, распределенных на значительной площади, в единый центральный диспетчерский пункт, где информация выводится в удобной наглядной форме на экранах и диспетчерских щитах. Программа имеет простой и интуитивно понятный графический интерфейс, что делает программу доступной и легкой в использовании даже для начинающих пользователей.
Рисунок 10. Однолинейная схема подстанции 35/6 кВ
Рисунок 11. Окно сверки данных системы телемеханики и АИИС КУЭ («Альфа Центр»)
Автоматизированное рабочее место имеет возможность запроса и отображения осциллограмм с контроллеров присоединений УСО-ТМ КПР. При этом можно просматривать осциллограммы как по запросу, так и из архива.
Рисунок 12. Экранная форма «Просмотр осциллограмм по запросу»
Рисунок 13. Отображение осциллограммы
Программный комплекс дает возможность контроля технологических объектов с любого смартфона через браузер. Для этого предусмотрен модуль реализации web-интерфейса. Экран браузера повторяет возможности АРМ ТМ в плане отображения однолинейных схем, графиков и диаграмм.
Создание систем телемеханики энергообъектов «под ключ»
Компания АО «ПИК ПРОГРЕСС» производит весь перечень работ по внедрению АСУТП «под ключ». Мы проводим предпроектное обследование, проектирование, разработку и поставку технических средств (в т. ч. шкафов АСУТП), поставку программного обеспечения (включая разработку драйверной части), осуществляем строительные и пуско-наладочные работы, а также техническую поддержку и обучение.
Выводы
Заказать комплекс телемеханики
Поставка комплекса «под ключ» включает предпроектное обследование объекта, проектирование, разработку, производство и поставку оборудования, пуско-наладочные работы, а также гарантийное и постгарантийное обслуживание.
Также возможна разработка и поставка отдельно контроллера автоматизации с комплектом для разработки программного обеспечения под ОСРВ QNX 6.4.1.
Обучение сотрудников Заказчика в случае заказа «под ключ» бесплатное. Техническая поддержка по электронной почте также бесплатна.
Чтобы заказать комплекс телемеханики или задать вопросы, Вы можете позвонить по телефону +7 (495) 365-5036, либо заполните форму ниже: