SMART-КП - движение вперед, "Энергетик", N 10, 1998

Любашин А. Н., Могилко Р. Н., ЗАО «РТСофт», Москва

Контроллер SMART-КП появился на свет благодаря удачной кооперации сотрудников ЦДУ ЕЭС России, ОЭС СК Южэнерго и АО «РТСофт». Именно благодаря такой кооперации были сформулированы требования к современному контроллеру телемеханики.

Такой контроллер должен удовлетворять следующим ключевым требованиям:

Адаптируемость к существующим каналам телемеханики;
Наличие запаса прочности (по производительности, архитектуре, поддержке фирмой-производителем, потенцилу развития и т.п.);
Безусловная опора на стандарты;
Модульность конструкции;
Длинный жизненный цикл изделия и др.

Базовым компонентом для такого контроллера телемеханики был выбран промышленный компьютер SMART I/O компании PEP Modular Computers (Германия).

Итак, основу технологии, получившей название SMART-КП, составили следующие основные компоненты (рис.1):

Базовым программным компонентом контроллера является операционная система реального времени OS-9 (ОС РВ), позволяющая организовать многозадачный программный комплекс, в котором все процессы выполняются параллельно и независимо;

Разработка прикладного ПО базируется на использовании двух технологий программирования:

1. традиционной (СИ-программирование);
2. технологии, основанной на использовании технологических языков программирования в соответствии со стандартом МЭК1131-3 (инструментальный пакет ISaGRAF);

В качестве базового межпроцессорного интерфейса используется стандартная промышленная сеть PROFIBUS;

SMART-КП может быть построен на различных промышленных компьютерах фирмы PEP: VME, IUC и серии SMART I/O. Все они построены на микропроцессорах Motorola разной производительности. На сегодняшний день в качестве основного выбран микрокомпьютер SMART I/O достаточной производительностью и удовлетворительной ценой).

Развитие SMART-КП пошло по направлению увеличения информационной емкости (количества сигналов вх/вых., совершенствования алгоритмов обработки и транспортировки данных), представления данных (возможность стыковки со SCADA-системами и панелями оператора), интегрального удешевления системы за счет новых разработок модулей УСО и системных проработок. Цель данного материала — дать обзор новых решений, связанных со SMART-КП, как в рамках ОТКРЫТЫХ систем.

Под термином «открытая система, или решение», прежде всего, понимается соответствие международным стандартам аппаратного (конструктив, интерфейсы, центральный процессор) и программного (операционная система, средства описания логики, поддержка промышленных сетей и т. д.) компонентов. Очевидно, что нестандартные частнофирменные разработки несовместимые с изделиями других производителей не имеют будущего. Такие системы неизбежно «привязывают» пользователя к производителю, а стыковка с другими системами, как правило, обходится ценой больших усилий или вообще невозможна, нестандартное системное ПО не дает представление о работе системы и накладывает ограничения при программировании.

Подтверждением открытости и доступности предлагаемых решений является успешная адаптация SMART-I/O под задачи телемеханики, результатом которой стало рождение технологии «SMART-КП». Следует отметить, что простой и открытый шинный интерфейс позволяет системным интеграторам самостоятельно разрабатывать новые модули. Работы в этом направлении, направлены прежде всего на увеличение числа каналов на модуль и снижении стоимости в расчете на канал, что довольно ощутимо сказывается на стоимости системы в целом.

Новые аппаратные разработки

Одной из интересных разработок для SMART-КП является 32/64 канальный модуль преобразователя тока или напряжения SM-ADC32/64, фирмы «Сенсоры, Модули и Системы» ( «СМС» г. Самара). Модуль выполнен в SMART-конструктиве на основе специфицированного SPI-шинного интерфейса и обладает весьма высокими техническими характеристиками. Особенностью модуля является АЦП, позволяющий путем программирования внутренних регистров, задавать параметры и режимы аналого-цифрового преобразования. К ним относятся: длина слова данных, коэффициент усиления входного сигнала, полоса среза фильтра, тип входа (дифференциальный или псевдодифференциальный), вид входного сигнала (биполярный/униполярный), значения калибровочных коэффициентов.

Используя модуль, можно строить недорогие системы с большим количеством каналов аналогового ввода с хорошими метрологическими характеристиками.

Уральским отделением РТСофт . Екатеринбург) выпускается блок универсального мультиплексора и модуль линейного адаптера телемеханических протоколов.

Блок мультиплексора предназначен для коммутации до 96 аналоговых или 192 дискретных сигналов и выполнен в корпусе блока расширения SMART-EXT. Мультиплексор не связан с локальной объединительной шиной контроллера, управление выборкой каналов производится при помощи внешних сигналов от модуля дискретного вывода.

Модуль линейного адаптера представляет собой устройство, выполненное на базе микросхемы однокристального контроллера со встроенной памятью программ и может обеспечить связь по синхронному каналу в любом телемеханическом протоколе со скоростью от 100 до 4800 Бод. Выбор протокола осуществляется соответствующим программированием ПЗУ однокристального контроллера. Адаптер выполнен в конструктиве SMART-модуля.

Полный набор конструктивных элементов SMART-КП на сегодня состоит из:

Системное программное обеспечение

С наступлением нового тысячелетия чрезвычайно актульно выглядит задача построения таких компьютерных систем диагностики и управления, где факт нового датаисчисления никоим образом не отразится на правильности функционирования. Это особенно важно в системах, связанных с коммерческим учетом.

Контроллер SMART-КП к этому событию готов: операционная система OS-9, встроенная в SMART-КП, уже учитывает «эффект» 2000-го года. Все программы и системные вызовы OS9, имеющие отношение к работе с временем, будут корректно работать и после 1.1. 2000 г. 0.0 ч. Традиционная технология программирования теперь будет опираться только на использование кроссовых систем разработки ПО. Сегодня это два инструментальных пакета: Fastrak и CodeWarrior, отличающиеся набором предоставляемых сервисных функций.

Использование традиционного программирования позволяет разработать любой телемеханический протокол передачи данных в том числе при создании систем коммерческого учета. Сегодня уже существует и отлажен механизм взаимодействия SMART-КП и популярных счетчиков ALPHA.

Новости от ISaGRAF

Любой специалист понимает, что контроллер это только часть решения поставленной задачи. Другим слагаемым успеха является прикладное программное обеспечение. Известно, что программирование — это наиболее трудоемкий и ответственный процесс, поэтому от качества сервиса, предлагаемого программисту, от кооперации со стандартным программным обеспечением зависит и доступность и популярность системы. Сильной стороной SMART-КП является наличие инструментального пакета ISaGRAF для описания логики контроллера. Этот программный продукт не требует от пользователя всеобъемлющих знаний теории и технологии программирования, особенностей конкретной операционной системы и тонкостей аппаратного обеспечения. Пакет предлагает пять стандартных технологических языков программирования (международный стандарт МЭК 1131-3) с графическим интерфейсом и мощными отладочными средствами. В ISaGRAF заложен принцип структурного программирования, позволяющий описать автоматизируемый процесс в наиболее доступной и понятной форме. Пакет работает на IBM-совместимом компьютере под управлением MS Windows 3.x/95/NT. Детальное описание ISaGRAF приведено в журнале «Энергетик» 2 за 1998г.

Среди новых возможностей инструментального пакета ISaGRAF необходимо отметить следующие:

реализация механизма «upload» (возможность считывания из контроллера исходного кода загруженного прикладного ПО);
встроенная поддержка PROFIBUS-DP протокола с автоматической генерацией GSD-файлов;
новые средства диагностики и обнаружения ошибок в прикладных задачах;
автоматическая загрузка задач во FLASH память.

Визуализация параметров контроллера

Еще одно полезное нововведение — комплектация SMART-КП символьной или графической панелью оператора, которая позволяет наглядно отобразить автоматизируемый процесс, оперативно просмотреть состояние каналов ввода/вывода, значения отсылаемые в канал связи, список аварийных событий, произвести ручной ввод тех или иных значений, просмотреть параметры состояния промышленной сети и др. Панель может быть установлена непосредственно в шкаф SMART-КП. Кроме того, наличие сетевых интерфейсов позволяет установить панель на расстоянии нескольких сотен метров от SMART-КП.

Используя стандартные протоколы связи (PROFIBUS, CAN, Modbus), можно подключить любую SCADA-систему с организацией пультов оператора различного назначения.

SMART2 + PROFIBUS-DP + CAN

Совсем недавно на российском рынке появился новый промышленный компьютер SMART2, который является дальнейшим развитием SMART I/O. Что дает использование этого контроллера? Прежде всего, это более компактная конструкция, максимальное количество модулей УСО на процессорный блок возрасло до 14. Интегратор получил возможность выбора типа промышленной сети на уровне SMART-КП. Это достигается наличием сменных сетевых модулей PROFIBUS-DP, MODBUS, CANBUS и др. Кроме того, SMART-2 программно и аппаратно совместим со своим предшественником. Все это расширяет возможности «SMART-КП», позволяет более гибко конфигурировать контроллер под конкретную задачу, а значит в итоге снижать стоимость системы.

Сегодня возможно использование новых для SMART-КП типов промышленной сети: CAN и PROFIBUS-DP, что дает дополнительную степень свободы при интеграции системы.

Заключение

SMART-КП — это универсальная система, способная решать целый спектр задач. Ее применения не ограничиваются только телемеханикой. Пример тому — автоматизированная система цифрового задатчика внеплановой нагрузки электростанции для АО «МОСЭНЕРГО», автоматизированная система контроля турбогенератора для ТЭЦ металлургического комбината «ИСПАТ-КАРМЕТ» г. Темиртау, автоматизированная система управления компрессорным цехом и другие применения.

Однако ситуация сегодня такова, что количественное внедрение систем SMART-КП сдерживается по объективной причине: отсутствие средств на развитие. Безусловно, цена — очень существенный фактор. И многие сиюминутные решения могут иметь стоимостной выигрыш. Но на наш взгляд, энергетика — это чрезвычайно ответственная отрасль, где цена ошибки при внедрении новой техники очень высока. Удовлетворительное решение на сегодня, уже через несколько лет может привести к серьезнейшим проблемам. Поэтому нужно, решая задачи по модернизации или строительству новых объектов, закладывать технические решения максимально открытые по аппаратным интерфейсам, системам программирования и системной увязке. Технология SMART-КП являет собой пример современного и перспективного решения в области создания контроллеров телемеханики и широкое использование этого контроллера в энергетике имеет самые хорошие перспективы.

20.04.2014