Современный универсальный промышленный контроллер DevLink®-С1000 – от простых систем автоматизации до ситуационных центров промышленных предприятий

Журнал «Автоматизация в промышленности», №1/2014

Создание интегрированных систем контроля и управления связано с необходимостью сбора информации с самых различных систем и устройств: АСУ ТП, АСТУЭ, счетчиков электроэнергии, тепло- и водосчетчиков, измерителей качества электроэнергии, устройств РЗА и многих других цифровых устройств. При этом средства промышленной автоматизации «общаются» с внешним миром по самым разнообразным цифровым интерфейсам и протоколам обмена.

Насколько универсальным должен быть контроллер для того, чтобы обеспечить создание и эффективную работу автоматизированных систем различных по функциональному и информационному назначению, однородных или неоднородных по составу КИП, интеллектуальных устройств и приборов учета энергопотребления? Возможно, решение задач автоматизации требует специализированных средств?

Чтобы ответить на эти вопросы, рассмотрим в качестве примера современный универсальный программируемый логический контроллер (ПЛК) DevLink-С1000 производства НПФ «КРУГ». Сегодня этот промышленный контроллер позволяет подключать устройства автоматики непосредственно к контроллеру и объединять разное оборудование в единую систему управления, а также обеспечивает связь и обмен данными с другими системами управления (рисунок 1).

Рисунок 1 – Контроллер DevLink-C1000 и его окружение

Программное обеспечение DevLink-С1000 может эффективно выполнять функции логического управления и мониторинга технологических процессов, а также рассылать пользователям исторические данные (архивы трендов) и предупреждать о нештатных ситуациях.

Использование DevLink-С1000 в промышленной автоматизации

В промышленной автоматизации DevLink-С1000 используется практически на всех уровнях архитектуры автоматизированных систем: от традиционного уровня сбора данных с приборов и устройств и до уровня управления агрегатом в системах, построенных без использования персональных компьютеров для контроля и управления.

Система автоматизированного управления вертикальной печью закалки стекла

Система обеспечивает автоматический и полуавтоматический режимы работы, выполняющие все процедуры цикла закалки стекла (рисунок 2).

Основные функции системы:

• Контроль и управление с возможностью изменения временных и температурных уставок
• Автоматизация процесса закалки стекла с предоставлением обслуживающему персоналу всей технологической информации
• Диагностика состояния оборудования и каналов связи

Рисунок 2 – Контроллер DevLink-C1000 в системе управления печью закалки стекла

Технические средства и характеристики:

• Промышленный контроллер DevLink-С1000 (время цикла – 50 мс) с модулями дискретного ввода/вывода DevLink-A10
• Графическая панель оператора
• Скорость обмена информацией контроллера с модулями ввода/вывода по протоколу ModBus RTU 50 мс
• Скорость реакции системы на входное воздействие не превышает 150 мс
• Защита от дребезга и ложного срабатывания.

Внедрение системы обеспечивает:

• Надежное и качественное управление процессом закалки стекла во всех режимах
• Снижение затрат на эксплуатацию и ремонтные работы за счет мониторинга технологического процесса и автоматического обнаружения и локализации причин аварийной остановки.

Автоматизированная система диспетчерского контроля и учета энергопотребления электросетевой / энергосбытовой компании

Автоматизированная система диспетчерского контроля и учета энергопотребления на базе программно-технического комплекса КРУГ-2000^® обеспечивает сбор, обработку и передачу данных в диспетчерские пункты головных офисов и филиалов электросетевых и энергосбытовых компаний (рисунок 3). Сбор данных производится с оборудования, установленного на линиях электропередач, распределительных и трансформаторных подстанциях.

Рисунок 3 – Контроллер DevLink-C1000 в системе диспетчерского контроля и учета энергопотребления

Основные функции системы:

• Сбор и обработка технологической информации от счетчиков электрической энергии, микропроцессорных устройств защиты, реклоузеров, измерительных преобразователей, датчиков аналоговых и дискретных сигналов и других.
• Дистанционное диспетчерское управление распределенными объектами (ячейками, реклоузерами и другими)
• Регистрация событий, архивирование истории параметров и формирование отчетов
• Отображение информации оперативному персоналу (диспетчерский щит)
• Технологическая сигнализация и извещение о возникновении нарушений.

Внедрение системы обеспечивает:

• Повышение точности и достоверности технологической информации, что обеспечивает эффективное диспетчерское управление и учет энергопотребления
• Уменьшение объема передаваемого трафика и передачу данных по медленным и неустойчивым каналам связи с гарантированной приоритетной доставкой управляющих команд за счет обмена с контроллером DevLink по телемеханическому каналу связи
• Улучшение условий труда и технологической дисциплины, что существенно снижает вероятность ошибочных действий оперативного персонала (действия персонала регистрируются)
• Легкое масштабирование системы при увеличении числа подключаемых объектов.

Ситуационный центр энергосбережения и энергоэффективности промышленного предприятия

Ситуационный Центр энергосбережения и энергоэффективности – это единый диспетчерский центр с измерительно-вычислительным комплексом (ИВК), который дистанционно в автоматическом режиме осуществляет снятие показаний с приборов учета расхода топливно-энергетических ресурсов.

Рисунок 4 – Контроллер DevLink-C1000 в ИВК «ЭнергоКруг» на промышленном предприятии

Типовая структура Ситуационного Центра (рисунок 4) обеспечивает технический учет тепловой энергии и теплоресурсов на тепловых узлах производственных корпусов, а также электрической энергии на подстанциях предприятия [1]].

Базовые компоненты измерительно-вычислительного комплекса ЭнергоКруг^® (свидетельство № 43581 РОССТАНДАРТА) – это контроллеры сбора данных DevLink, серверы сбора, предварительной обработки и консолидации данных WideTrack, серверы визуализации и обработки данных DataRate. Эти компоненты позволяют гибко организовать уровни сбора, консолидации, хранения и визуализации данных, а также обеспечить предоставление результатов измерений и анализа данных энергопотребления персоналу и руководству предприятия в необходимой и удобной форме.

В результате внедрения Ситуационного Центра предприятие получает возможность проведения анализа потребления энергоресурсов различными производственными участками на различных интервалах времени. На основе результатов этого анализа разрабатывается план мероприятий по энергосбережению, направленный на более рациональное использование энергоресурсов.

Общая характеристика и программное обеспечение контроллера

• Высокая производительность. Высокопроизводительный 64-разрядный процессор на базе архитектуры ARM9 в сочетании с быстрой памятью и системой реального времени контроллера (СРВК) позволяет достичь высокого быстродействия и использовать контроллер DevLink-C1000 в системах реального времени.
• Эффективное сетевое взаимодействие. Поддержка общепринятых интерфейсов и протоколов (MODBUS, OPC, МЭК 60870-5-104 и других), библиотека драйверов, а также встроенный  GSM/GPRS-модем (рассылка sms-сообщений) позволяют организовать эффективное сетевое взаимодействие в распределенных системах контроля и управления как с «нижним», так и верхним уровнями.
• Надежность и резервирование. Средний срок службы контроллера – более 10 лет. Шифрование передаваемых данных. Встроенный аппаратный сторожевой таймер WatchDog. 100% «горячее» резервирование контроллеров, 100% «горячее» резервирование процессорных модулей, резервирования каналов связи или разделение информационного потока для двух территориально удаленных систем одновременно (2 SIM-карты).
• Расширенная функциональность. Ведение архивов трендов в памяти контроллера открывает широкие возможности для создания территориально распределенных систем. Сформированные на контроллере исторические данные можно получить в формате MS Excel c помощью web-браузера. Используемая для создания пользовательских функций библиотека технологического языка КРУГОЛ™ насчитывает более 250 (!) функций, включая функции технического учета тепла и газа(согласно ГОСТ 8.563.1-3, ГОСТ 8.586.1-5). Встроенные в СРВК функции позволяют легко и быстро создавать контуры ПИД-регулирования (в том числе каскадного и многосвязного).
• Легкость программирования и отладки. Программирование контроллера в среде KrugolDevStudio на языке КРУГОЛ™ в соответствии со стандартом МЭК 61131-3.  Реализация нестандартных функций на языке C/C++. Программирование DevLink-C1000 может производиться удаленно от места установки, что сокращает временные и материальные затраты, связанные с командировками высококвалифицированных специалистов
• Малые габариты, низкое энергопотребление, широкий диапазон температур. Малые габаритные размеры (140х90х65 мм) и энергопотребление (типовое – 1.5, максимальное – не более 8,5 Вт) DevLink-C1000 идеально подходят для автоматизации объектов, критичных к габаритам (например, малых трансформаторных подстанций) и объектов с ограниченными источниками электроэнергии. Высокопрочный корпус, температурный диапазон (от -40°С до 70°С) с возможностью работы в условиях повышенной влажности (до 85%) позволяют применять DevLink-C1000 в условиях, непригодных для стандартных компьютеров.

Программное обеспечение

• Система реального времени контроллера. Реализует функции управления объектом, а также функции сбора, хранения и обработки информации и позволяет выполнять произвольные программы Пользователей, разработанные в среде KrugolDevStudio.
• Драйверы СРВК. Множество драйверов для разнообразных приборов и устройств с возможностью считывания архивов. Все коммуникационные драйверы могут работать в режиме Мультипротокол, позволяющем подключать приборы с разными протоколами к одному порту RS-485/422
• OPC DAHDA-сервер
• Модуль модемных каналов связи, модуль защищенных соединений и другие модули. Организация «прозрачного» канала связи, шифрование данных, поддержка работы с динамическими IP-адресами и другие функции
• Web-конфигуратор. Настройка параметров работы DevLink-С1000 с любого компьютера сети с помощью Web-браузера
• Имитатор СРВК позволяет отлаживать проекты, рассчитанные на множество контроллеров, используя обычный IBM-PC-совместимый компьютер.

Сертификация и примеры внедрений контроллера

Сертификаты:

• Сертификат соответствия ГОСТ Р на коммуникационные устройства DevLink
• Декларация Федерального агентства связи о соответствии правилам сетей GSM-900/1800 Мининформсвязи России
• Свидетельство об утверждении типа средств измерений DevLink (Россия)
• Сертификат о признании утверждения типа средств измерений ИВК DevLink (Казахстан)
• и другие (например, в составе ПТК КРУГ-2000, ИВК ЭнергоКруг).

Внедрения контроллеров DevLink включают автоматизированные системы в различных областях промышленности. Вот некоторые из них:

Система диспетчерского контроля и учета энергопотребления в сетях «Кузбасской энергосетевой компании»	г. Кемерово
Автоматизированная система управления наружным освещением (АСУ НО)	г. Уральск (Казахстан)
Система диспетчеризации объектов МУП «Костромагорводоканал»	г. Кострома
Автоматизированная система технического учета электроэнергии ОАО «Трубодеталь»	г. Челябинск
Ситуационный Центр энергоэффективности и энергосбережения «ЭнергоГуберния»	г. Пенза и Пензенская область
Автоматизированная информационно-измерительная система поквартирного учета электроэнергии	г. Новый Уренгой (ЯНАО Тюменской области)
АСУ ТП производства фенольно-формальдегидных смол ОАО «ПИГМЕНТ»	г. Тамбов
АСУ вертикальной печью закалки стекла «Пензенского производственного объединения ЭВТ»	г.Пенза
Автоматизированная система мониторинга котельных	г. Нахабино (Московская область)
Система мониторинга систем жизнеобеспечения здания Пензенского отделения Сбербанка РФ	г. Пенза
Учебно-лабораторный комплекс «Промышленная автоматизация»	Самарский государственный технический университет

ВЫВОДЫ

Современные контроллерные средства промышленной автоматизации носят ярко выраженный универсальный характер. Это не только расширяет область их применения, но и позволяет во многих случаях достичь высоких показателей по шкале стоимость/производительность.

Рассмотренный в статье универсальный свободнопрограммируемый промышленный контроллер DevLink-C1000 только подтверждает данные выводы. DevLink-C1000 может применяться самостоятельно и в комплекте с модулями ввода-вывода DevLink-A10 как для создания «легких» и «средних» автоматизированных систем промышленной автоматизации, так и для эффективной работы в измерительно-вычислительных комплексах на ответственных производствах.