Новое решение старой проблемы (SCADAPack Е-серии и ClearSCADA)

ООО "ПЛКСистемы", г. Москва

Современному человеку трудно представить свою жизнь без электроэнергии. С каждым годом мы становимся все более “энергозависимыми”, и даже небольшой сбой в питании приносит нам большие неудобства. Но при этом, следует заметить, что мы уже не паникуем при аварийных ситуациях и не спешим звонить в службу обслуживания, прекрасно понимая, что сигнал о неисправности уже поступил на диспетчерский пункт и меры по ее ликвидации будут приняты в кратчайшие сроки. И это не только потому, что в последний раз после отключения электроэнергии лампочка загорелась раньше, чем вы дошли до телефона, а полгода назад диспетчер сама назвала ваш адрес и сообщила, что питание будет восстановлено автоматически максимум через две минуты. 

Мы привыкли к тому, что напряжение в розетке уже “не скачет” при включении у соседа мощного пылесоса и спокойно работаем на компьютере во время грозы. И хотя большинство потребителей не имеют даже понятия о дистанционном контроле и перераспределении энергии, что-то слышали о генераторах и подстанциях, любой человек вам точно скажет, что его спокойствие во многом зависит от автоматической системы управления электрической сетью. А здесь-то особо беспокоиться не стоит, ведь именно в энергетике работает самая надежная техника. Кто бы спорил? Но это все для обычного потребителя…

Специалисты же, занимающиеся автоматизацией в энергетике, постоянно пересчитывают потребляемые токи, ищут какие-то искажения гармонических колебаний, беспокоятся об увеличивающихся нагрузках, решают вопросы по снижению потерь электроэнергии. Тысячи КБ и институтов сосредоточили свои лучшие умы на поиск путей, позволяющих увеличить производственные мощности электрических станций. На конференциях и форумах не умолкают споры о необходимости снижения уровня аварийности и еще большего повышения надежности электропитания. Инженеры изобретают новые методы преобразования и распределения электроэнергии, создают специальные протоколы передачи данных.

Казалось бы, каких только контроллеров сегодня нет на рынке. Надежные, быстродействующие, легко интегрирующиеся с другим оборудованием, имеющие большой объем памяти - что еще можно придумать? Но каждый раз при выборе устройства для автоматизированной системы управления разработчик сталкивается со “старой” проблемой: данный контроллер не удовлетворяет требованиям энергетической отрасли. Очень важной характеристикой ПЛК, использующегося в энергетике, является его помехозащищенность, ведь именно здесь контроллер часто устанавливается в одном шкафу с силовым электрооборудованием и работает в условиях высоких импульсных помех. Кроме того, субъекты системы автоматизации в энергетике обычно расположены на достаточном удалении друг от друга, и контроллер для того, чтобы обеспечить быструю и надежную связь с ними, должен обладать расширенными коммуникационными способностями. Но, наверное, не стоит в данной статье перечислять все требования энергетиков, предъявляемые к контроллерам, и показывать недостатки существующих ПЛК. Наша основная цель - помочь нашим клиентам решить их проблемы, и поэтому мы предлагаем им новые контроллеры SCADAPack Е-серии, мощные и надежные средства контроля и управления, в большой степени ориентированные на электроэнергетику и удовлетворяющие всем требованиям современных средств автоматизации.

Используя контроллеры SCADAPack для управления энергетическими объектами, можно создать высокоэффективную многофункциональную систему автоматизации для: 

- контроля изменения уровня напряжения в сети;

- контроля и управления выключателями;

- регулирования напряжения для компенсации изменений в системе;

- компенсации бросков тока;

- контроля соединения электростанций в системе;

- переключения и распределения ресурсов энергосистемы.

Новые контроллеры надежно работают в одном шкафу с силовым оборудованием и при высоком уровне импульсных помех в районах с повышенной грозовой активностью.

Стоит отметить, что SCADAPack Е-серии поддерживают международные протоколы связи IEC 60870-5-103 и IEC 60870-5-101. А ведь именно эти стандарты рекомендованы российским энергетикам для передачи данных в сетях и системах связи подстанций (серия ГОСТ Р МЭК 60870-5). Использование данных протоколов позволяет разработчикам отказаться от множества дорогих специальных устройств и гарантирует надежную защиту передаваемой информации. 

Модель SCADAPackES отличается от предыдущих моделей семейства SCADAPack, уже известных и хорошо зарекомендовавших себя на российском рынке, дополнительными возможностями. Журнал последовательности событий с разрешением в 10 мс, возможность обрабатывать большое количество сигналов ввода/вывода и высокие коммуникационные характеристики делают SCADAPackES оптимальным выбором для энергетических объектов с большим количеством интеллектуальных устройств. Эта модель контроллеров одинаково хороша и в роли ПЛК, и как удаленное устройство RTU и поэтому может быть использована и для сбора, обработки информации о состоянии энергообъектов, и для регулирования частоты и мощности объектов энергосистемы.

SCADAPackES поддерживает языки программирования IEC 61131-3, легко справляется с операциями с плавающей запятой, с PID-регулированием, ASCII-вводом и выводом и многими другими функциями. При работе в качестве RTU полезны такие функции, как передача DNP3 через TCP/IP по Ethernet, PPP, GPRS; маршрутизация сообщений для DNP3 и TCP/IP коммуникаций; виртуальная консоль DNP, обеспечивающая транспортировку других протоколов; удаленная конфигурация при работе с программным обеспечением ClearSCADA. Программирование, отладка, диагностика и настройка контроллера могут осуществляться дистанционно через любой из доступных коммуникационных каналов. Наличие слота для карт CompactFlash емкостью до 512 Мб позволяет собирать и хранить большое количество информации.

Вторая модель контроллеров Е-серии оснащена 100 МГц процессором AMD Elan 520, 512 Кб Boot FLASH, 2 Мб SRAM, 32 Мб FLASH ROM, 128 Мб съемной картой CompactFlash. ПЛК изготавливается в корпусе каркасного типа и может быть установлен в 19" стойку. SCADAPackER способен работать в агрессивных средаx и в широком диапазоне температур (от -20 до +60 °С). Такой контроллер можно использовать в современных системах АСУ ТП на предприятиях энергетического комплекса. SCADAPackER смело можно доверить сбор информации о текущих аналоговых и дискретных параметрах электрооборудования, диагностику турбины, формирование расчетных параметров на основе различных математических и статистических функций, экспорт любых обрабатываемых параметров в SCADA-систему, визуализацию параметров на клиентских рабочих местах станции, индикацию состояния агрегатов и многие другие важные функции. 

Пять последовательных и два Ethernet-порта контроллера, а также поддержка нескольких различных протоколов, включая DNP 3.0 и Modbus, обеспечивают широкие коммуникационные возможности. Встроенные функции маршрутизатора помогают интегрировать SCADAPackER в комплексные коммуникационные сети и минимизировать сетевой трафик. Еще одним достоинством контроллера SCADAPackER является встроенный регистратор событий, который производит записи в журнал статистики с минимальным интервалом - всего 1 мс.

В каркас контроллера кроме процессора и блока питания могут быть установлены еще до двенадцати дополнительных модулей ввода/вывода с возможностью “горячей” замены. Всего в арсенале SCADAPackER имеется 3 вида модулей ввода/вывода серии ER, которые могут быть установлены в контроллер в любом сочетании - дискретного ввода (ER-32DI-A), дискретного вывода (ER-16DI-A) и аналогового ввода (ER-16AI-A). Возможность расширения количества входов и выходов необходима в системах, например, праздничного освещения улиц и скверов.

Модульная конструкция контроллеров SCADAPackER позволяет разработчику системы автоматизации выбрать один из нескольких вариантов блока питания, в зависимости от количества используемых модулей ввода/вывода. Тем самым достигается минимизация затрат на контроллер для систем с небольшим количеством точек ввода/вывода и достаточная мощность для больших систем. 

Отличительной особенностью предлагаемых контроллеров является использование в качестве внутреннего протокола DNP 3.0 Level 2. Этот коммуникационный протокол разработан в начале 1990-х годов компанией Westronic (теперь это GE Harris) для взаимодействия между различными системами в электроэнергетике, нефтяной и газовой промышленностях, на предприятиях водоснабжения и водоотведения. Основанный на существующих открытых стандартах DNP предназначен для работы в совершенно различных сетях. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE) рекомендовал DNP для обмена сообщениями между удаленными контроллерами (RTU) и интеллектуальными электронными устройствами (IED). 

Этот протокол оптимально подходит для использования в SCADA-системах для эффективной и надежной связи компьютеров, контроллеров и других устройств по последовательным или локальным сетям. DNP3 способен передавать данные как от ведущих устройств к ведомым, так и между ведомыми устройствами. Протокол DNP3 обеспечивает:

к адресацию более 65000 устройств в одной сети;

- передачу незапрашиваемых сообщений, посылаемых на контроллер устройствами при изменении их состояния;

- легкую конфигурацию пользователем с помощью программных пакетов TelePASE, ISaGRAF и RealFlo;

- присвоение данным приоритета (Class 0,1,2,3);

- регистрацию данных;

- диагностику подключенных устройств;

- возможность передачи больших сообщений;

- удаленную настройку контроллеров (телеуправление). 

Для облегчения работы по созданию систем на базе наших контроллеров, мы предлагаем разработчикам новый программный пакет ClearSCADA, сочетающий в себе мощную объектную базу данных и средства разработки и настройки с удобными возможностями управления и архивирования данных. ClearSCADA имеет высокую степень интеграции с аппаратными средствами Control Microsystems. Через ClearSCADA может осуществляться удаленное управление контроллерами SCADAPack без использования дополнительного программного обеспечения. В частности, файлы с конфигурациями могут быть сохранены в базе данных и многократно использованы для настройки RTU, экономя при этом время и аппаратные ресурсы. Можно выделить следующие основные особенности интеграции ClearSCADA с аппаратной частью:

- возможность хранения конфигураций RTU в базе данных для повторного использования;

- автоматическое распространение конфигурационных изменений по системе;

- контроль версий программного обеспечения RTU;

- поддержка дополнительных команд SCADAPack для Modbus;

- локальное и удаленное разграничение доступа к соединению, поддержка TelePACE, загрузчика firmware и RealFLO;

- синхронизация часов;

- удаленная диагностика;

- удаленная перезагрузка RTU.

Поддержка протоколов Modbus RTU/ASCII, DNP3 и DF1 способствует работе системы как со SCADAPack, так и с контроллерами сторонних производителей, обеспечивая возможность построения новых проектов и модернизации старых.

ClearSCADA может применяться во многих отраслях промышленности и является на сегодняшний день одним из наиболее многофункциональных на рынке инструментом для построения SCADA-системы. Специалисты, занимающиеся автоматизацией в энергетике, найдут в этом пакете уже готовые шаблоны элементов, средств связи и сигнализации различного уровня: от переключателей и трансформаторов до турбогенераторов и подстанций. Используя встроенные библиотеки и готовые подсистемы, проектировщик без особого труда создаст, например, Систему Оперативно-Диспетчерского Управления Энергоснабжения района. 

Такая система позволит операторам диспетчерских пунктов отслеживать представленный в виде мнемосхем, цифровых индикаторов, гистограмм и графиков большой массив данных, своевременно и адекватно реагировать на нештатные ситуации в системах энергоснабжения.

Являясь по настоящему открытой платформой, ClearSCADA использует такие промышленные стандарты, как ОРС, OLE, ODBC и HTTP/XML. Пакет имеет специализированную клиент-серверную архитектуру, в полной мере обеспечивает необходимую функциональность современным SCADA-системам. Содержание передаваемых данных, информация о качестве и времени передачи записывается в базу данных и может быть считана со стороны клиента.

Для ускорения разработки SCADA-системы и ввода ее в действие в ClearSCADA включена функция интегрированной среды разработки (IDE), позволяющая проводить доработку проекта уже на работающем оборудовании. Также в ClearSCADA предусмотрена система доступа с использованием пароля и прав пользователей.

Вот далеко не полный перечень основных возможностей контроллеров SCADAPack Е-серии и программного обеспечения ClearSCADA, познакомившись с которыми, уже не возникнет сомнений, что они являются мощным и надежным средствами для построения систем контроля и управления для энергетических объектов, и совместно с энергетическим оборудованием обеспечивают оптимальное решение большинства прикладных задач.

Я. Чижевская,

ООО "ПЛКСистемы", г. Москва,

тел./факс: (495) 105-77-98

E-mail: info@plcsystems.ru