SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Решения телемеханики на базе контроллеров Phoenix Contact

Статья посвящена построению систем телемеханики с помощью конт­роллеров серий ILC1xx и ILC3хх производства компании Phoenix Contact. Рассказано об основных характеристиках этих приборов, особенностях их эксплуатации и тех преимуществах, которые они дают для работы систем автоматизации.

ООО «Феникс Контакт РУС», г. Москва

Phoenix-Contact.gif

Для современных решений автоматизации в различных отраслях промышленности задачи сбора данных с удаленных и распределенных объектов не менее важны, чем системы управления технологическим процессом. Причем для наибольшей эффективности данные должны как передаваться в реальном времени для оперативного контроля, так и накап­ливаться на удаленной системе сбора данных для дальнейшей передачи всего архива на центральный сервер. Часы на контроллерах телемеханики должны быть синхронизированы, а передаваемая информация – содержать метки времени, чтобы анализ данных на центральном сервере проходил эффективнее. Для решения задач телемеханики было разработано много различных протоколов, но одним из самых распространенных стал МЭК-60870-104. Он работает на стандартном транспорте TCP/IP, что позволяет с легкостью интегрировать станции телемеханики в сеть предприятия. Данные передаются с метками времени, а часы контроллеров, в свою очередь, синхронизируются средствами самого протокола. При отсутствии связи данные накапливаются в памяти контроллера и при ее восстановлении передаются на цент­ральный сервер.

Для задач телемеханики используются старшие контроллеры серии ILC1xx (в качестве конт­роллера телемеханики небольшого объекта или ведомого контроллера в распределенной системе) и старшие конт­роллеры серии ILC3хх (как ведущий контроллер больших и распределенных систем). Эти конт­роллеры имеют достаточный объем энергонезависимой памяти для данных, что позволяет эффективно решать задачи архивации данных при обрыве связи, и два порта Ethernet с поддержкой протокола резервирования MRP, что позволяет объединять контроллеры в кольцо без использования дополнительных управляемых коммутаторов.

Рис.1.jpg
Рис. Контроллер ILC серии 100 и модули расширения

Рассмотрим построение системы телемеханики с применением контроллеров Phoenix Contact для распределенного объекта, состоящего из нескольких удаленных подсистем. Для решения данной задачи наиболее целесообразна архитектура системы с распределенными ведомыми контроллерами телемеханики и одним центральным.


Ведомый контроллер телемеханики

В качестве ведомых контроллеров эффективнее всего использовать контроллеры ILC 191. Эти устройства имеют 48 Кб энергонезависимой и 1 Мб энергозависимой памяти для хранения данных. Доступный объем энергонезависимой памяти позволяет хранить архив событий из 2000 записей в протоколе МЭК 60870-104. К контроллеру подключается до 63 сигнальных модулей расширения, 24 из которых могут быть коммуникационными для подключения интерфейсов RS-485, RS-232, промышленных шин PROFIBUS и CAN, а также модулей измерения параметров качества электрической сети. Емкость локальной шины – 4096 бит данных, то есть 4096 сигналов ТС/ТУ или 1000 сигналов ТИ. Через интерфейсы RS-232/485 или PROFIBUS подключаются внешние устройства измерения параметров электрической сети, счетчики электроэнергии, расходомеры или распределенные модули ТС/ТУ/ТИ. Синхронизация времени возможна средствами протокола МЭК-104 или через NTP. Также через встроенный порт RS-232 можно подключить GPS-приемник для наиболее точной синхронизации времени. Контроллер поддерживает одновременную связь по различным протоколам. Например, на контроллере можно использовать несколько каналов связи по протоколу МЭК-104 для связи с ведущим контроллером телемеханики и центральным сервером сбора данных; несколько соединений по протоколу Modbus TCP – для связи с локальными панелями управления; NTP – для синхронизации времени; PROFINET – для связи с центральным контроллером телемеханики, а также любые другие стандарт­ные и нестандартные протоколы. Контроллер ILC 191 поддерживает до 16 одновременных TCP и UDP-подключений, до 16 одновременных подключений в режиме Modbus TCP-мастера и два подключения по PROFINET.


Ведущий контроллер телемеханики

В качестве ведущего контроллера телемеханики используется ILC 370. Это высокопроизводительный PROFINET-контроллер, который способен опрашивать до 100 распределенных PROFINET-устройств и параллельно работать с 32 одновременными Ethernet-подключениями. Связь с ведомыми контроллерами телемеханики можно реализовать по внутренним TCP или UDP-протоколам, МЭК-104 или PROFINET. В режиме работы по PROFINET опрос ведомых конт­роллеров будет наиболее быстрым. Полученные данные центральный контроллер накапливает в энергонезависимой памяти и далее передает на центральный сервер телемеханики по протоколу МЭК-104.

Рис.2.jpg

Рис. Структура системы телемеханики 
на базе контроллеров ILC 191 и ILC 370 c резервированной коммуникацией по шине PROFINET 


Сетевая архитектура системы

Для обеспечения максимальной надежности системы целесообразно использовать резервированную сеть для связи ведущего и ведомых контроллеров телемеханики. Контроллеры ILC 191поддерживают протокол резервирования сети MRP, который позволяет объединить в кольцо до 50 сетевых устройств и обеспечивает скорость восстановления сети до 200 мс. Таким образом, для обеспечения резервирования сети не требуется устанавливать дополнительные управляемые коммутаторы. В сис­теме необходимо будет установить один коммутатор с поддерж­кой MRP, например FL SWITCH SMCS. Один порт ведущего конт­роллера телемеханики подключается к коммутатору, а другой выводится во внешнюю сеть через магистральный коммутатор, 3G-модем или маршрутизатор.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(40)_2012

Д.С. Зозуля, менеджер по продукции Automation Systems,
ООО «Феникс Контакт РУС», г. Москва,
тел.: (495) 933-8548,