АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Примером построения систем автоматизации может служить автоматизированная система контроля и учета потребления энергоресурсов, которая в настоящее время стала весьма необходимой на различных предприятиях.

Рассмотрим подробнее автоматизированную систему контроля энергоснабжения газоцентрифужного производства Красноярского электрохимического завода, в которой использованы технические и программные средства СМ1820М.

Основной целью системы контроля электроснабжения (СКЭ) является непрерывный сбор и отображение технологической информации для оперативного контроля и управления процессами распределения электроэнергии.

Структурная схема СКЭ представлена на рис. 5.21. Диспетчерский пункт реализован на базе управляющего вычислительного комплекса СМ1820М.ВУ.07. Контролируемые пункты (КП) и блоки вывода сигналов индикации (БВСИ) выполнены на базе промышленных контроллеров СМ1820М.ПК. Все элементы системы (диспетчерский пункт, КП, БВСИ) объединены локальной сетью, базирующейся на последовательном интерфейсе RS-485. Локальная сеть разделена на сегменты. К трем сегментам локальной сети подключаются КП, к каждому сегменту может быть подключен 31 КП, таким образом, в системе может быть до 93 контролируемых пунктов. Отдельный сегмент выделен для подключения БВСИ, максимальное число которых 31. Этот сегмент обслуживает щит диспетчера, на который выводятся сигналы телесигнализации.

Рис. 5.21. Система контроля электроснабжения: КП — контролируемый пункт; БВСИ — блок вывода сигнала индикации; АДЧС — аналоговые, дискретные и число-импульсные сигналы от датчиков объекта общим числом до 17 000; ТУ — сигналы телеуправления общим числом до 10 000

В этой сети управляющий вычислительный комплекс СМ1820М.ВУ.07 выполняет роль сервера, а отдельные КП и БВСИ — роль рабочих станций. В состав комплекса СМ1820М.ВУ.07 входят: цветной монитор, гибкий и жесткий магнитные диски, клавиатура, устройство типа «мышь», печатающее устройство, а также специальный модуль ввода дискретных сигналов, используемый для приема дискретной информации от специальных кнопок оператора на панели диспетчерского щита и для приема сигнала «пропадание электропитания диспетчерского щита», и четырехканальный коммуникационный модуль, аппаратно обеспечивающий поддержку сегментов локальной сети. Диспетчерский пункт работает под управлением многозадачной операционной системы «жесткого» реального времени QNX (версии 4.24) и графической оболочки Photon фирмы QSSL.

Диспетчерский пункт постоянно опрашивает все КП и БВСИ последовательно «по кольцу». Обычно это простой цикл опроса всех КП на наличие сигналов изменения состояний. Но, кроме того, в любой момент времени диспетчерский пункт (например, через действия оператора) может сфокусировать внимание на конкретном участке системы, считав его текущее состояние (полностью или частично) из одного или нескольких КП, отвечающих за этот участок, посредством специальных команд. Диспетчерский пункт кроме постоянного опроса по сети КП и БВСИ выполняет функции графического интерфейса, преобразуя поступившие с КП данные в форму, удобную для восприятия оператором, передает команды оператора на КП или БВСИ, регистрирует все изменения состояния системы в архивном файле (и на печати) и осуществляет диагностику комплекса.

Контролируемый пункт служит для непрерывного сбора сигналов телесигнализации и телеизмерения с контролируемых объектов энергоснабжения и передачи их по каналам связи; содержит в своем составе определенное число модулей дискретного ввода и модуль аналогового ввода. Все КП работают в «полуактивном режиме», т.е. непрерывно считывают и запоминают текущие значения аналоговых и дискретных каналов, регистрируют изменения (сохраняя их в специальном буфере), но передают их на верхний уровень только по запросам ДП. Блок вывода сигналов индикации служит для визуального отображения сигналов телесигнализации на щит диспетчера. БВСИ содержит определенное число модулей дискретного вывода. Он обеспечивает вывод сигналов индикации на диспетчерский щит в соответствии со специальными командами с верхнего уровня.

Основными средствами представления информации оператору являются цветной графический дисплей диспетчерского пункта и диспетчерский щит. Информация на экран дисплея выводится в виде мнемосхем, окон, таблиц, кнопок, текстовых сообщений. При выводе информации на экран дисплея используется цветовое и звуковое кодирование, обеспечивающее оператора оперативной информацией о текущем состоянии технологического процесса.

Пример мнемосхемы телесигнализаций функциональных блоков технологического оборудования представлен на рис. 5.22. Мнемосхема функционального блока — это графическое изображение, отражающее реальное состояние той части технологического процесса, которую обслуживает выбранный функциональный блок. Каждый сигнал отображается на мнемосхеме (по аналогии с диспетчерским щитом) лампочкой (кружком) определенного цвета; лампочки, как и на диспетчерском щите, двух типов:

• первый тип («рабочий» технологический сигнал) имеет цвет ФОНА, если нет сигнала, и БЕЛЫЙ цвет — если есть сигнал;
• второй тип («аварийный» технологический сигнал) имеет цвет ФОНА, если нет сигнала, и КРАСНЫЙ цвет — если есть сигнал.

Изменение состояния отображается мигающим сигналом.

Во время «присутствия» мнемосхемы Блок 1-2 на экране происходит постоянное считывание текущих значений сигналов телесигнализации и телеизмерения функционального блока, сравнение их с предыдущими и графическая интерпретация (при несравнении — режим мигания).

Сетевое программное обеспечение диспетчерского пункта осуществляет следующие функции:

• инициализацию и проверку коммуникационных каналов диспетчерского пункта (СМ1820М.ВУ.07), выполняющих аппаратную поддержку сегментов сети;
• инициирование режима постоянного опроса (автоматический и непрерывный сбор-прием сигналов, команд и состояний оборудования со всех заданных КП и БВСИ);
• автоматическую регистрацию изменений дискретных каналов ввода со всех КП (телесигнализация положения двухпозиционных объектов) путем отображения на экране, вывода на печать и записи в архивный файл;
• автоматическую генерацию визуальных и звуковых сигналов индикации на диспетчерском щите (через БВСИ) в случае обнаружения изменений по дискретным каналам;
• считывание текущих значений входных сигналов аналогового ввода (телеизмерение) для всех КП по запросу оператора, отображение на экране в соответствующих единицах измерения и возможность вывода на печать и записи в архивный файл;
• автоматическую регистрацию выхода за уставки значений аналоговых каналов ввода со всех КП путем отображения на экране, вывода на печать и записи в архивный файл;
• автоматическое накопление информации в архивном файле.

Аналогично строятся системы контроля всех ресурсов предприятия, т.е. не только электроэнергии, но и расхода воздуха, воды, тепла, кислорода, азота и т.д. В настоящее время применение этих систем в металлургии за счет рационального управления энергоресурсами дает экономию до 18 — 20 %. Такой же подход можно использовать при автоматизации котельных, ГРЭС, ТЭЦ и прочих объектов, где контроль расхода энергоресурсов чрезвычайно актуален экономически.

ЛИТЕРАТУРА

1. Управляющие вычислительные машины в АСУ технологическими процессами. В 2-х т./Под ред. Т. Харрисона; Пер. с англ. — М.: Мир, т. 1, 1975. — 529 с., т. 2, 1976.

2. Прохоров Н.Л., Песелев К.В. Малые ЭВМ. Перспектива развития вычислительной техники. Кн. 5. — М.: Высш. шк., 1989.

3. СМ ЭВМ: комплексирование и применение / ГА. Егоров, В.В. Родионов, М.А. Островский и др.; Под ред. Н.Л. Прохорова. — М.: Финансы и статистика, 1986.

4. Прохоров Н.Л., Рябов Г.Г., Фатеев Д.А. Роль критериев в выборе направлений развития вычислительных средств в специфических условиях России // Экономика и производство. — 2001. — №2.

5. Управляющие ЭВМ: Учеб. пособие/ Г.А. Егоров, В.Е. Красовский, Н.Л. Прохоров и др. — М.: МИРЭА, 1999.

6. Прохоров Н.Л., Филинов Е.Н., Егоров Г.А. 40 лет Институту электронных управляющих машин // PC Week. — 1998. — №48.

7. Малиновский Б.Н. История вычислительной техники в лицах. — Киев: Фирма КИТ, ПТОО АСК, 1995.

8. Чичерин Ю.Е. МикроЭВМ. Управляющие системы «Электроника НЦ» / Под ред. Л.Н. Преснухина. — М.: Высш. шк., 1988.

9. Прохоров Н.Л., Шкамарда А.Н., Нифонтов Ю.В. Новое семейство управляющих вычислительных комплексов СМ1820М // Датчики и системы. — 2000. — № 1.

10. МикроЭВМ. Универсальные машины семейства СМ1800 / Н.Д. Кабанов, А.Н. Шкамарда, B.C. Кравченко и др.; Под ред. Л.Н. Преснухина. — М.: Высш. шк., 1988.

11. Release Note for PICMG. Revision 2.1. Compact PCI. September 2, 1997.

12. Свидетельство № 8497. Система сбора и обработки данных / А.Н. Шкамарда и др. Приоритет от 19.01.1998.

13. Бабанов И.И. CompactPCI — будущее промышленных компьютеров // PC Week / RE. — 1997. — № 48, 9 дек.

14. Прохоров Н.Л., Шкамарда А.Н., Красовский В.Е. Системный интерфейс CompactPCI. Методические указания по выполнению практических занятий. — М.: МИРЭА, 2000. 15. Шагурин И.И., Бердышев Е.М. Процессоры семейства Intel P6. — М.: Горячая линия — Телеком, 2000.

16. Управляющий вычислительный комплекс СМ1820М. Блок вычислительный. Методические указания по выполнению практических занятий / Н.Л. Прохоров, А.Н. Шкамарда, В.Е. Красовский и др.-М.: МИРЭА, 2000.

17. Single Board Computer with Pentium Processor. Hardware Manual forZT6500. Revision 2. ZIATECH Corp., 1997.

18. CompactPCI SuperVGA Interface. Hardware Manual forZT6631. ZIATECH Corp., 1997.

19. CompactPCI Fast Ethernet Interface. Hardware Manual for ZT6650. Revision A. ZIATECH Corp., 1996.

20. CompactPCI Enhanced IDE Controller. Hardware Manual for ZT6640. ZIATECH Corp., 1997.

21. Шкамарда А.Н. Методы описания и оценки функционально-модульных микропроцессорных структур СМ1810-20Х// Информационные технологии. — 2000. — № 7.

22. Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. — М.: Мир, 1976.

23. Особенности нечетких преобразований в задачах обработки информации и управления/И.М. Макаров, В.М. Лохин, С.В. Мань-ко и др. // Информационные технологии. — 1999. — № 10.

24. Гусев Л.А., Смирнова И.М. Размытые множества. Теория приложения (обзор) // Автоматика и телемеханика. — 1973. — № 5.

25. Микропроцессорные системы и ЭВМ для управления технологическими процессами: Учеб. пособие / B.C. Зонис, В. В. Родионов, В.Е. Красовский и др. — М.: МИРЭА, 1998.

26. Зонис B.C., Красовский В.Е. Проектирование локальных вычислительных сетей: Методическое указание по выполнению курсового проекта. — М.: МИРЭА, 1999.

27. Локотков А. Интерфейсы последовательной передачи данных. Стандарты EIA RS-422A/RS-485 // Современные технологии автоматизации (СТА). — 1997. — №3.

28. Страшун Ю.П. Автоматическое управление в технических системах: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МГГУ, 1998.

29. Семейство программируемых промышленных контроллеров СМ1820М.ПК/ В.В. Гревцев, Ю.П. Страшун, А.Н. Шкамарда и др. //Датчики и системы. — 2000. — № 1.

30. Прохоров Н.Л., Шкамарда А.Н., Красовский В.Е. Устройства связи с объектом ЭВМ СМ1820М: Методические указания по выполнению практических занятий. — М.: МИРЭА, 2000.

31. СМ ЭВМ. Сетевые индустриальные контроллеры СИКОН. Микропроцессорные интеллектуальные контроллеры СМ9107. Рекламный проспект. — М.: ИНЭУМ, 2001.

32. SAB C16x Family Microcontroller Instruction Set Manual // -Siemens, 1994.

33. Barabanov M., and Yodaiken V. Introducting Real-Time Linux, Linux Journal, № 34, Feb. 1997.

34. Особенности реализации операционной системы USIX / Г.А. Егоров, Л.Н. Столяр, В. И. Шяудкулис и др. // Тез. докл. III Меж-дунар. конф. «Развитие и применение открытых систем». — М., 1996.

35. John S. Quarterman, Susanne Wilhelm. UNIX, POSIX, and Open Systems: the Open Standarts Puzzle. Addison—Wesley Publishing Company, Inc., 1993.

36. Операционная система ОС РВМ СМ ЭВМ / Г.А. Егоров, В.Л. Кароль, И.С. Мостов и др.; Под ред. Г.А. Егорова. — М.: Финансы и статистика, 1990.

37. Зайцев А. Новый уровень интеграции систем управления производством // Современные технологии автоматизации (СТА). — 1997. -№1.

38. ERP-системы в России, http://www.erp/ru

39. BASEstar Open. Introduction. Digital Equipment Corporation. Maynard, Massachusetts, March, 1997.

40. Бунин В., Анопренко В., Ильин А. и др. SCADA-системы: проблема выбора // СТА. — 1999. — № 4.

41. Локотков А. Что должна уметь система SCADA // СТА. — 1998. — № 3.

42. Локотков A. GENESIS 32: нечто большее, чем просто SCADA-система // СТА. — 1998. — № 3.

43. Шкамарда А.Н., Страшун Ю.П., Шахов Л.М. Программно-технические комплексы СМ1820М для создания систем автоматизации в промышленности//Датчики и системы. — 2000. — № 1.

44. Шахов Л.М., Шкамарда А.Н., Нифонтов Ю.В. Системные применения программно-технических комплексов СМ1820М // Датчики и системы. — 2000. — № 1.

45. Красовский В.Е., Прохоров Н.Л., Тювин Ю.Д. Надежность управляющих ЭВМ: Учеб. пособие. — М.: МИРЭА, 2002.

46. Прохоров Н.Л., Шкамарда А.Н., Красовский В.Е. Отказоустойчивые вычислительные комплексы. Испытания и эксплуатация: Методические указания по выполнению практических занятий. — М.: МИРЭА, 2000.

47. Вычислительные комплексы семейств СМ1425 и СМ170⁷ (проспект). — М.: ИНЭУМ, 1993.

48. Управляющие ЭВМ. Система контроля электроснабжения' Методические указания по выполнению практических занятий / Н.Л. Прохоров, А.Н. Шкамарда, В.Е. Красовский и др. — М.: МИ-РЭА, 2000.

49. Прохоров Н.Л., Белоногое А.Д., Скрипни/сов Д.А. Построение систем автоматизированного управления подготовкой газа на станциях подземного хранения газа // Экономика и производство. -2000. -№ 1.

50. Знайко Г.Г., Стулин И.Д. Ультразвуковые диагностические компьютеризированные приборы для исследования головного мозга, артерий и вен головы и конечностей // Наукоемкие технологии. -2000.-Т. 1.-№3.

51. Пройдаков Э., Теплицкий Л. Англо-русский толковый словарь по вычислительной технике, Интернету и программированию. — М.: Русская редакция, 2002.

Поиск по сайту: