Распределенная информационно- управляющая система поток-С

 

Технические характеристики

Подключение устройств

- 8 каналов дискретного ввода (релейные или транзисторные);

- 4 канала дискретного вывода (релейные или транзисторные);

- Релейные выходы имеют нагрузочную способность до 10 А для активной и до 3 А для индуктивной нагрузки, а транзисторные выходы -до 0,3 А при 24В;

- разъём для подключения модуля памяти или компьютера.

Коммутационные модули (интерфейсы)

- Интерфейс для связи с ПК

Модули расширения

- Увеличение количества  обслуживаемых входов/выходов (Максимальная  конфигурация при этом: 24 дискретных и 8 аналоговых входов, 16 дискретных и 2 аналоговых выхода)

Системные устройства

- встроенные часы реального времени

Системный процессор

- Информация отсутствует

Память

- встроенное энергонезависимое запоминающее устройство (EEPROM);

- максимальный объём программы до 130 функциональных блоков.

Корпус 

- 72 x 90 x 55 мм (ШхВхГ);

- крепёжный узел для монтажа на 35 мм профильную DIN-шину;

- степень защиты корпуса IP20.

Рабочий температурный  диапазон 

- 0...+55°C

Пользовательский интерфейс

- ЖК дисплей;

- клавиатура.

Операционная система

- нет

Программное обеспечение

- 8 основных и 28 специальных функций;

- для разработки и отладки  программ предназначен программный  пакет LOGOISoft Comfort. Пакет позволяет  осуществлять графический ввод и редактирование программы, а также отладку программы в режиме эмуляции логического модуля. Готовая программа может загружаться в память логического модуля через специальный кабель или записываться в модуль памяти через специальное устройство LOGOIProm.

 

1.2.11 Программируемый контроллер Siemens Simatic S7-200 CPU226

 

В источнике [22] рассмотрены логические контроллеры SIMATIC S7-200, которые предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети Industrial Ethernet, PROFIBUS-DP, МPI, AS-lnterface, PPI, а также через модемы.

Внешний вид контроллера Siemens Simatic S7-200 представлен на рисунке 1.13.

 

Технические характеристики

Подключение устройств

 - 24 канала дискретного ввода;

 - 16 каналов дискретного вывода;

 - поддержка протоколов USS или ModBus.

Модули расширения

 - увеличение количества входов/выходов (Максимальная конфигурация: 128 дискретных и 28 аналоговых входов, 112 дискретных и 7 аналоговых выхода)

Коммутационные модули (интерфейсы)

- 2x RS485

Системные устройства

- 6 счетчиков/таймеров (30 кГц);

- встроенные часы реального времени.

Системный процессор

- процессор, способный выполнять операции над числами с плавающей запятой и поддерживающие алгоритм ПИД-регулирования;

- время выполнения логической команды 0,22 мкс.

Память

- EEPROM:  24 КБайт;

- Память данных: 10 КБайт;

- Буферизация данных: 100 ч.

Корпус 

- Размеры: 196мм x 80мм x 62мм;

- Монтаж на 35 мм DIN-шину  или на плоскую поверхность;

- Степень защиты корпуса IP20.

Рабочий температурный  диапазон 

- 0...+55°C

Питание

- ~115/230B;

- 24В (постоянный ток).

Операционная система

- Информация  отсутствует

Программное обеспечение

- Для разработки и отладки программ предназначен программный пакет STEP 7 Micro/Win. Поддержка языков LAD (релейно-контактные схемы), STL (список инчтрукций), FBD (функциональных блоковых диаграмм)

2.2.12 Выводы

 

В современных системах коммерческого учета контроллеры  становятся одним из наиболее важных компонентов, промежуточным звеном в цепи обмена данными между полевым  оборудованием (теплосчетчиками, электросчетчиками, датчиками и исполнительными  механизмами) и средствами АСУ ТП верхнего уровня (рабочими станциями технологов, серверами, офисными компьютерами управленческих, коммерческих и технических отделов). В таблице 1.2 приведена сравнительная характеристика различных контроллеров и встраиваемых компьютеров.

Обзор контроллеров и встраиваемых компьютеров показал, что в настоящее время существует множество аппаратно-программных решений для применения в системах дистантного мониторинга и управления. Продукция различных производителей обладает схожими функциональными возможностями, однако отличается в аппаратной реализации и стоимости.

Ключевым звеном подобных устройств является микропроцессорная  платформа (совокупность аппаратно-программных  возможностей устройства, используемой операционной системы и средств разработки программного обеспечения), от которой часто зависит возможность применения устройства в конкретной системе. Одним из основных факторов выбора контроллера или встраиваемого компьютера является возможность простой, быстрой и качественной разработки программного обеспечения (ПО). Производители предлагают широкий ассортимент программно-инструментальных средств разработки ПО для их продукции. Однако, эти средства, как правило, для устройств конкретного производителя уникальные, и стоимость их может быть на порядок дороже самих устройств.

 

Таблица 1.2 – Сравнение характеристик различных контроллеров и встраиваемых компьютеров  

Название	Тип	Процессор	Память	Коммуникация	Вводы/ выводы	ОС/мОСРВ	Средства  разработки ПО	Цена, $
ThinkIO	К	Geode 5C1200, 266 МГц	SDRAM: 128 Мб RAM: 128 Кб	2xUSB1.1, RS232, 2xEthernet 10/100, PROFIBUS-DP, CANopen,	2xDI, 2xDO	Windows CE, Linux	CoDeSys, lSaGraf, ОРС Driver, SOPH.I.A., CFC 6	~1000
SCADAPack	К	32-разрядный, 120 МГц	RAM: 8 Мб, Flash: 4 Мб	Ethernet, модули для работы с радиомодемами, спутниковой и сотовой связью	до 40 модулей	нет	язык релейной логики, C/C++, lSaGraf	~300
NetCore	ВК	300/500 МГц, MIPS32	RAM: до 64 Мб, Flash: до 16 Мб	Ethernet 10/100, RS232, RS485, USB 1.1, IDE	нет	Linux 2.4	C/C++, ПО совместимое с Linux	250 - 300
InorTek	К	Микро-контроллер i80C188	RAM: до 512 Кб, EEPROM: до 64 Кб	MODBUS/RS, Ethernet 10/100	8xAI, 4xAO, 10xDI, 10xDO	нет	C/C++,  встроенные библиотеки ПИ/ПИД-регулирования, ШИМ-управления	215 - 359
"Контар" МС8	К	неизвестно	Flash: 60 Кб, RAM: 30Кб	RS232, RS485 Ethernet 10/100,	8xAI, 8xAO, 4xDI, 8xDO	Уникальная, записана производи-телем	КОНГРАФ, Алгоритмы для  управления конкретными технологическими процессами	400 - 550
UN0-2052	ВК	GX1 300 МГц	RAM: 64/128 Мб	ModBus/ RTU, 2x CAN, Ethernet 10/100, RS232	2xAI,4xDI 4xDO	Windows CE .NET	ПО совместимое с Windows CE .NET	неизвестно
Siemens Simatic S7-200	К	20 МГц	EEPROM: 24 Кб, SRAM: 10 Кб	2x RS485	24xDI, 16xDO	неизвестно	STEP 7 Micro/Win, LAD, STL (список инструкций), FBD	неизвестно

 

К  – контроллер; ВК – встраиваемый компьютер.

 

2  ПОСТАНОВКА  ЗАДАЧИ

 

Дипломная работа была выполнена  в рамках проекта по модернизации существующей (и эксплуатирующейся) распределенной информационной системы ПТС-1 для филиала ПТС (Петербургские Телефонные Сети) ОАО “Северо-Западный Телеком”. Проект предусматривал:

• обновление существующего ПО и СУБД;
• перевод системы на качественно новый уровень, в разряд распределенных информационно-управляющих систем (новое название системы ПоТок-С);
• обновление аппаратного обеспечения на всех уровнях системы;
• проведение различных сопутствующих экспериментов;
• монтажные и пуско-наладочные работы.

Естественно, что в  данном проекте было задействовано  большое количество разработчиков, поэтому далее будут рассматриваться  только те вопросы и задачи, которые непосредственно решались автором дипломной работы.

Задачи дипломной работы:

• разработка специализированного низкоуровнего программного обеспечения контроллера ASK-Lab;
• разработка высокоуровнего программного обеспечения системы видеоконтроля для визуального мониторинга состояния объектов управления;
• проведение различных поддерживающих экспериментов на объектах системы.

Для большего понимания  сути проекта и важности задач, решаемых в рамках дипломной работы, в следующих  разделах приведено описание проблематики (система ПТС-1 и ее недостатки), общие требования к системам класса ИУС и концепция РИУС ПоТок-С.

 

2.1 Описание  проблематики

 

В филиале ПТС ОАО  “Северо-Западный Телеком” с 2000 г. запущена в эксплуатацию распределенная информационная система (РИС) ПТС-1. Система обеспечивает возможность мониторинга режима теплоснабжения зданий автоматических телефонных станций (АТС) путем получения данных с датчиков теплосчетчиков. Одной из ключевых задач системы является предупреждение выхода из строя телекоммуникационного оборудования.

Здания АТС расположены  в разных районах города. Эти здания отапливаются с использованием городских  ТЭЦ и оборудованы средствами учета и регулировки подачи горячей  воды в отопительную систему АТС. В настоящее время количество объектов порядка 100.

К моменту начала работ  по модернизации РИС ПТС-1, верхний уровень системы (диспетчерский пункт) был реализован на базе программных комплексов Кливер и АСТРУМ [7] с использованием СУБД ACCESS. Нижний уровень системы (оборудование на объектах АТС) реализован на теплосчетчиках отечественного производства (средства учета тепла), подключенных посредством модема в качестве узла РИС. Коммуникационная составляющая реализована на стандартных модемах с использованием телефонных линий общего пользования.

Контроль параметров теплоносителя на объектах осуществляется диспетчером цеха автоматизированного  учета энергии (АУЭ) ПТС. Параметры, измеряемые и вычисляемые теплосчетчиками:

• температура и давление воды;
• объемный либо массовый расход воды;
• перенесенная тепловая энергия в подающем и обратном трубопроводе (на входе и выходе системы отопления АТС).

Текущие параметры используются для выявления нештатных ситуаций, например нарушение температурного режима АТС, нарушение договорных показателей отопления, прорыв трубопровода и т.д. В ее нынешнем виде диспетчер является неотъемлемой составляющей контура управления, так как именно он принимает решение о наличии нештатных ситуаций.

В режиме автоматического  опроса сбор данных о текущих параметрах системы теплоснабжения дистанционно снимаются с теплосчетчиков в соответствии с предписанным расписанием опроса.

В целом можно констатировать, что сложившаяся к 2004 году система  морально (по функциям) и физически (по состоянию оборудования) устарела, что и предопределило необходимость работ по модернизации данной системы. Начавшееся использование локальных систем автоматического управления привело к необходимости введения ряда новых функций, которые переводят систему из ИС в разряд ИУС.

 

2.2 Общие требования к системам класса ИУС (СДМУ)

 

Требования к системам дистанционного мониторинга и управления (СДМУ) [5] в зависимости от сферы их применения могут, естественно, отличаться. Типовая СДМУ должна обеспечивать:

• немедленное получение в едином диспетчерском пункте системы (ДПС) сигналов тревоги при возникновении аварийных ситуаций на объекте,
• получение на мнемосхеме пульта диспетчера (ПД) ДПС в режиме реального времени полной информации о технологическом процессе и состоянии оборудования объекта;
• представление в графическом виде и отображение в удобной для восприятия форме состояния контролируемых объектов, а также принятой и сохраненной информации;
• возможность оперативного вмешательства из ДПС в работу оборудования объекта при возникновении нештатных ситуаций;
• контроль прохождения команд управления и генерацию сигналов тревоги при их невыполнении;
• возможность анализа работы отдельных объектов или группы объектов по любым технологическим параметрам за произвольный промежуток времени;
• возможность дистанционной настройки и диагностики технологических контроллеров (ТК) объектов;
• возможность ведения отчетных документов (журналов действий оператора, аварийных ситуаций, связи и т.п.) и др.