На главную
Лауреаты рейтинга IT-компаний «РИА Рейтинг»
Лауреаты рейтинга
IT-компаний
«РИА Рейтинг»
Лауреаты рейтинга РИА «РБК»
Лауреаты рейтинга
РИА «РБК»
Лауреаты премии «Профессиональное признание — 2013»
Лауреаты премии
«Профессиональное
признание — 2013»
Лауреаты премии «Профессиональное признание — 2011»
Лауреаты премии
«Профессиональное
признание — 2011»
Лауреаты премии «Профессиональное признание — 2010»
Лауреаты премии
«Профессиональное
признание — 2010»

Публикации



Промышленные контроллеры — мозг современной энергетики

Статья в PDF (1,3 МБ)

A maximis ad minima, a posse ad esse… От большого к малому, от возможного к реальному. Человеческая жизнь — лишь мгновение по сравнению с уходящей во тьму эонов историей человечества, но вместе с тем количество свершений, требующих воплощения в этот короткий период бытия индивида, неуклонно растёт. Увеличивается концентрация событий и информации, ритм жизни набирает обороты. Всё больше требуется человеку усилий для преодоления себя и мира. Мечта, неистовая жажда приблизиться к величайшему акту Творца не даёт человеку покоя. Создаются непостижимые по своей сложности для ума обывателя программно-аппаратные комплексы.

PLM, SCM, ERP, BPM, CRM, MES, SCADA… Всё меньше остаётся областей, где знания не систематизированы и не автоматизированы процессы. Строительство, торговля, промышленность, энергетика и многие другие отрасли требуют специализированных решений по автоматизации, делающих возможной обработку колоссальных объёмов информации в самое короткое время. И одним из ключевых компонентов данных систем автоматизации является программно-аппаратный комплекс — контроллер.

Вариантов классификации контроллеров существует множество: по функциям, конструктивному исполнению, вычислительным ресурсам, количеству каналов ввода/вывода и т.д. Можно привести такую форму классификации контроллеров: бытовые, промышленные, специальные.

Бытовые контроллеры в большинстве применяются для задач домашней и офисной автоматизации. Специальные контроллеры нацелены на решение специальных задач, по большей части военного назначения. Мы же остановимся на промышленных контроллерах и сконцентрируемся на их использовании в конкретной отрасли — энергетике.

Сферы применения промышленных контроллеров в энергетике различны: системы противоаварийной автоматики генерирующих станций и распределительных подстанций, системы управления технологическими процессами, системы учёта энергоресурсов и т.д. В зависимости от решаемых задач автоматизированные системы на базе промышленных контроллеров можно разделить на два типа: интегрированные и распределённые (классификация автора).

Отличительной чертой интегрированных систем является концентрация вычислительных мощностей в центральном процессорном модуле промышленного контролера. Модули ввода/вывода и измерений обладают базовым вычислительным функционалом. Их основная задача — как можно быстрее доставить сигналы и результаты измерений в локальный объектовый процессорный модуль, либо передать сигналы в исполнительные механизмы. Что касается распределённых систем, то для них характерны расширенные вычислительные возможности периферийных модулей. В качестве примера можно привести модули прямых измерений, а также интеллектуальные цифровые счётчики, в этом случае основные операции ввода/вывода и обработки данных происходят в самих модулях. Важной задачей в распределённых системах является надёжная передача данных, как правило, в удалённый центр обработки данных (ЦОД) с соблюдением установленных временных режимов. Чтобы определить, в каком случае применять распределенные, а в каком интегрированные системы, проанализируем варианты построения интегрированных и распределённых систем на примере использования промышленного контроллера СИКОН С50 и промышленного GSM-коммуникатора СИКОН ТС 65i производства завода «Промприбор», входящего в группу компаний «Системы и технологии».

Интегрированные системы на базе СИКОН С50

Сетевой индустриальный контроллер СИКОН С50 предназначен для измерения электрической энергии, мощности, коммерческого и технического многотарифного учета энергоресурсов, сбора, обработки, хранения, отображения и передачи полученной информации. СИКОН С50 используется в составе автоматизированных информационно-измерительных систем (АИИС) комплексного учета энергоресурсов, в частности систем коммерческого учета электроэнергии и мощности (АИИС КУЭ), а также комплексов устройств телемеханики, многофункциональных и автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП). Областью применения контроллера являются генерирующие, сетевые и энергосбытовые компании, энергетические объекты, промышленные и приравненные к ним предприятия, мелкомоторные потребители, бытовые потребители и другие энергопотребляющие (энергопоставляющие) предприятия, компании и организации всех форм собственности и ведомственной принадлежности.

При разработке функционала СИКОН С50 учитывались требования ОАО «ФСК ЕЭС», предъявляемые к подобного рода устройствам. В частности, в контроллере реализованы функции формирования и передачи файлов данных результатов измерений в формате XML. Контроллер поддерживает широкий спектр цифровых интерфейсов связи (RS-232, RS-485/422, CAN, Ethernet, USB и др.) и протоколов информационного обмена (MODBUS, CANBUS, ГОСТ Р МЭК 61107-2001, ГОСТ Р МЭК 61142-2001, ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006, ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004, DLMS, OPC DA и др.). При этом встроенное программное обеспечение позволяет выполнять широкий спектр вычислительных операций, включая FBD-логику, а база данных контроллера обеспечивает хранение результатов измерений и вычислений 3,5 года и более. Возможность взаимодействия со смежными системами (например, АСУ ТП) позволяет контроллеру СИКОН С50 в решении измерительных задач применять расширенные алгоритмы достоверизации данных, что весьма актуально для АИИС КУЭ.

Помимо сбора информации контроллер может выполнять функции управления: как трансляцию команд управления из ЦОД с верхнего уровня SCADA, так и выдачу команд управления на основе работы внутренней логики. При этом передача команд управления конечным устройствам осуществляется через цифровые интерфейсы информационного обмена. Количество информационных каналов учёта контроллера может достигать 1024.

Таким образом, благодаря мощному вычислительному функционалу, встроенной базе данных, широкому спектру поддерживаемого оборудования и большому количеству информационных каналов учёта контроллер СИКОН С50 является ярким представителем промышленных контроллеров из состава интегрированных систем.

Распределённые системы на базе контроллера СИКОН ТС65i

Контроллер СИКОН ТС65i предназначен для использования в качестве устройства приема/передачи данных в составе распределенных автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АИИС КУЭ), автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ) и телемеханики, а также в других автоматизированных системах сбора данных с удаленных объектов.

Контроллер СИКОН ТС65i предназначен для организации сбора информации со счетчиков электрической энергии, устройств сбора и передачи данных (УСПД) или других средств измерений, а также для контроля за состоянием удаленного объекта автоматизации (телесигнализация) и управления им (телеуправление) посредством удаленного радиодоступа через сеть подвижной радиотелефонной связи стандарта GSM-900/1800. В отличие от встроенного программного обеспечения СИКОН С50, встроенное ПО СИКОН ТС65i не обладает столь широким функционалом, а встроенная база данных предназначена исключительно для буферизации информационных пакетов, но не для организации длительного хранения данных. Несмотря на это, важнейшей особенностью СИКОН ТС65i, качественно отличающей его от GSM/GPRS модема, является алгоритм формирования и передачи информационных пакетов интеллектуальных устройств, присоединённых к контроллеру. Например, при опросе нескольких интеллектуальных счётчиков через обычный GSM/GPRS-модем сервер опроса последовательно обращается к каждому из устройств, а модем отвечает только за установление канала связи. При этом нет гарантий надёжности доставки пакета от счётчика в случае обрыва связи. Кроме того, возрастает время сбора информации за счёт последовательного опроса. В случае использования СИКОН ТС65i сервер сбора данных обращается к самому контроллеру. СИКОН ТС65i сам опрашивает счётчики, буферизирует данные, формирует информационные пакеты и передаёт в ЦОД в ответ на запрос. При этом протокол информационного обмена СИКОН ТС65i специально предназначен для работы с нестабильными каналами связи (к сожалению, немногие интеллектуальные устройства могут похвастаться устойчивой работой по каналам GSM/GPRS). Таким образом, вопрос надёжной и экономичной передачи данных в ЦОД от интеллектуальных устройств успешно решается применением контроллера СИКОН ТС65i, а это и есть главная задача контроллеров в распределительных системах.

Рассмотрев приведённые примеры, можно сделать следующие выводы. В настоящее время в большинстве случаев интегрированные системы целесообразно применять для решения сложных измерительных и вычислительных задач на крупных энергетических объектах, таких как распределительные устройства генерирующих станций, подстанции электрических сетей 110 кВ и выше. Для трансформаторных подстанций 6–10/0,4 кВ, а также ВРУ жилых домов оптимально применять распределённые системы на базе интеллектуальных измерительных устройств и модулей ввода/вывода с применением промышленных контроллеров, обеспечивающих надёжную передачу данных в ЦОД.

Будущее

Принципиальным и, пожалуй, основным аспектом деятельности человека является самопознание. Если внимательно присмотреться к окружающей действительности, воссозданной человеком, то можно сделать интересное наблюдение. В ходе эволюции человеку понадобился надёжный помощник для преодоления вызовов окружающей действительности, связанных с обработкой огромных массивов информации. И не найдя ничего лучше, человек в своём помощнике увидел… самого себя, усовершенствованного. Появились компьютеры и роботы. Логическая организация этих решений отчётливо напоминает работу человеческой ментальной системы: оперативная память — память, процессор — мозг, жёсткий диск — долгосрочная память или даже бессознательная, датчики — органы чувств. Разумеется, это ещё не выглядит достойным вызовом Творцу, однако важный шаг сделан. Живой организм, в частности, организм человека — это сложнейшая система, прекрасно ориентирующаяся в окружающем мире и способная обрабатывать потрясающие объёмы информации. Человеческий мозг состоит из миллиардов нейронов, обрабатывающих терабайты информации от огромного числа датчиков, расположенных по всему телу. Очевидно, это и есть та самая целевая модель для информационных систем, к которой стремится человек. Доказательство тому — компания IBM, которая работает над проектом сбора и обработки информации от миллиардов датчиков, разбросанных по всему земному шару. Тем самым планируется решить задачи отслеживания климатических изменений, прогнозирования природных катаклизмов и решения прочих глобальных вопросов.

Энергетика в данном случае также не является исключением. Концепция Smart Grid, помимо всего прочего, подразумевает обработку данных от огромного количества датчиков электрических и неэлектрических параметров, а также принятие на основе этих данных решений по режимам работы электрической сети. Получается энергетическая нейронная сеть. А роль узловых точек, центров кластеров в такой системе будут выполнять контроллеры нового поколения. И работы в этом направлении очень много, если судить по планам самого авторитетного эксперта по реализации Smart Grid в России — ОАО «ФСК ЕЭС». Будем же уверенными в светлом будущем человечества в целом и в успешной реализации программы модернизации российской энергетики в частности!

Ледин С.
Автоматизация и IT в энергетике. № 5 (22), 2011