Использование систем SCADA для автоматизации промышленных объектов

Министерство образования и науки Украины

Национальный технический университет Украины

"Киевский политехнический институт"

использование систем SCADA для автоматизации промышленных объектов

1. Системы контроля, управления и сбора данных

автоматизация диспетчерский управление программный

Обзор SCADA-систем

SCADA-система - система диспетчерского управления и сбора данных.

Специальное программное обеспечение, решающее задачи ввода-вывода информации в системе АСУ ТП, отслеживание аварийных и предаварийных ситуаций, обработки и представление на пульт оператора графической информации о процессе, поддержки отчетов о выполнении технологического процесса. В мире существуют порядка десятка подобных систем.

Применение SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) - технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т.д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:

Ø автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

Ø  программная поддержка разнообразного оборудования и сетевых протоколов;

Ø  сбор первичной информации от устройств нижнего уровня (сигналы, определяющие состояние производственного процесса в текущий момент времени: температура, давление, положение и т.д. с промышленной аппаратуры: контроллеры, датчики и т.д.;

Ø  обработка первичной информации;

Ø  графическое отображение собранных данных на экране автоматизированного рабочего места (АРМ) в удобной для оператора форме (на мнемосхемах, индикаторах, сигнальных элементах, в виде текстовых сообщений и т.д.);

Ø  регистрация тревог (алармы) и исторических данных (тренды) (автоматический контроль состояния параметров процесса, генерация сигналов тревоги и выдача сообщений оператору в графической и текстовой форме в случае выхода их за пределы заданного диапазона);

Ø  хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

Ø  контроль за действиями оператора путем регистрации его в системе с помощью имени и пароля, и назначения ему определенных прав доступа, ограничивающих возможности оператора (если это необходимо) по управлению производственным процессом;

Ø  средства исполнения прикладных программ.

Кроме перечисленных базовых функций SCADA систем возможно наличие специфических возможностей:

· разработка и выполнение (автоматическое или по команде оператора) алгоритмов управления производственным процессом. Сложность алгоритмов ограничена возможностями и надежностью SCADA системы;

·        поддержка новых информационных технологий (WEB, GSM и т.п.);

·        интеграция с автоматизированными системами управления предприятиями (АСУП).

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке.

Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение

Elipse SCADA - программный продукт бразильской компании Elipse Software, основанной в 1986 году. В 1991 выпущена первая SCADA-система - Elipse21. В 1995 выпущена SCADA для Windows - Elipse SCADA.

С 2001 года Elipse Software продвигает на рынок новую объектно-ориентированную SCADA-систему Elipse E3. Это следующее поколение SCADA, не являющееся продолжением Elipse SCADA.Software это:

Опыт работы - 13 лет;

компаний - интеграторов сертифицировано для использования продуктов Elipse Software;

Годовой оборот - $ 2 млн.;

Более 7000 установок системы во всем мире.

2. Elipse SCADA

SCADA представляет собой мощное программное средство, предназначенное для создания и редактирования приложений управления и контроля различных технологических процессов.

Благодаря своей высокой эффективности, производительности и заложенным передовым идеям, Elipse SCADA упрощает процесс разработки приложений.

Эта программа позволяет отображать параметры контролируемого процесса графически в любом удобном для пользователя виде. Программа позволяет легко и быстро ориентироваться в происходящем с помощью отображаемых на экране объектов: строк меню, трендов (Trends), табло, шкал и т.п. Кроме того, пользуясь экранными уставками, ползунками и кнопками, можно передавать информацию на аппаратуру сбора данных или принимать ее.SCADA - гибкая и легкая в освоении, подходит как для небольших проектов, которые требуют немедленного выполнения, так и для больших систем, использующих базы данных, сетевую совместную разработку приложений и удаленную работу, OPC-серверы, различные контроллеры, для которых необходимо написать собственные драйверы и приложения. Для использования Elipse SCADA не требуется специального обучения работы операторов и персонала - система максимально функциональна и наглядна, создание приложений быстро и просто.

При разработке приложения содержимое экрана создается при помощи готовых экранных форм. Можно также создавать свои скрипты (Scripts) для привязки выполняемой операции к конкретному событию, аварийному сигналу или отказу системы. Кроме того, в программе Elipse SCADA представлен структурный подход к созданию и систематизации контролирующих и управляющих систем: Органайзер (Organizer).

Программа Elipse SCADA совместима с Microsoft Windows (98, ME, NT, 2000 или XP) или GNU/Linux (Debian 3.0 или Red Hat 8.0).

Основные возможности

Количество тэгов: Elipse SCADA может содержать до 32000 тэгов (значений ввода-вывода и внутренних переменных величин). Предельное количество тэгов может меняться в зависимости от размера виртуальной памяти, однако для облегченных версий установлены пределы в 75 и 300 тэгов.

Аварийные сигналы: для каждого аварийного сигнала можно задать до 999 уровней приоритета и 4 предельных диапазонов: HH (очень высокий), H (высокий), L (низкий) и LL (очень низкий). Каждый диапазон может объединять различные задачи. Свойства любых аварийных сигналов можно изменять в процессе выполнения программы.

Меню «Аварии» отображает все имеющиеся в приложении аварийные сигналы

Сценарии: Сценарий (Recipe) представляет собой заданный набор величин, хранящийся в файле, который можно загрузить в группу тэгов, чтобы запустить определенный процесс. В Elipse SCADA, все сценарии, относящиеся к одним и тем же тэгам, могут храниться в одном файле. Связь между файлом сценариев и относящимися к нему тэгами называется шаблоном (Template).

Сетевая поддержка: Elipse SCADA рассчитана на работу с большинством распространенных сетевых протоколов, таких как TCP/IP1 и IPX/SPX2, а заказав соответствующий драйвер, можно работать в любой другой сети. Таким образом, можно осуществлять обмен данными между различными сетями.

Скрипты: Скрипты представляют собой модули языка Elipse Basic, напоминающего обычный Basic, благодаря чему обеспечивается большая гибкость в привязке действий к конкретным событиям. Можно создавать скрипты для всего приложения, тэгов, содержимого экранов, кнопок и драйверов.

Скрипты - усовершенствованное средство выполнения операций при возникновении конкретных событий с использованием языка Elipse Basic

Сетевая поддержка: Elipse SCADA рассчитана на работу с большинством распространенных сетевых протоколов, таких как TCP/IP1 и IPX/SPX2, а заказав соответствующий драйвер, можно работать в любой другой сети. Таким образом, можно осуществлять обмен данными между различными сетями.

Скрипты: Скрипты представляют собой модули языка Elipse Basic, напоминающего обычный Basic, благодаря чему обеспечивается большая гибкость в привязке действий к конкретным событиям. Можно создавать скрипты для всего приложения, тэгов, содержимого экранов, кнопок и драйверов.

Скрипты - усовершенствованное средство выполнения операций при возникновении конкретных событий с использованием языка Elipse Basic Поддержка DDE3 и ODBC4: Эти средства позволяют осуществлять обмен данными между программами Windows, а также между другими операционными системами. Elipse SCADA дает возможность создавать базу данных и управлять ею через интерфейс ODBC. Интерфейс ODBC операционной системы Windows позволяет обмениваться данными между различными базами данных и Elipse SCADA.

Интерфейс ODBC позволяет оценивать данные, хранящиеся в памяти различных ЭВМ, миникомпьютеров, и в базах данных серверов, обеспечивая тем самым универсальный доступ к данным.

1        TCP/IP - сокр. от Transmission Control Protocol/Internet Protocol: протокол управления передачей/протокол Internet, стек протоколов Internet (для использования в семействе сетей Internet и для объединения неоднородных сетей).

         IPX/SPX - сокр. от Internet Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange: стек протоколов, используемый в сетях Novell NetWare (IPX используется в качестве основного протокола для обмена данными между узлами сети и приложениями;

протокол SPX предоставляет широкие возможности на транспортном уровне, а также обеспечивает гарантированную доставку пакетов).

         DDE - сокр. от dynamic data exchange: динамический обмен данными (технология для обмена данными в процессе работы приложений - низкоуровневое межзадачное взаимодействие в Windows).

         ODBC - сокр. от Open DataBase Connectivity: открытый интерфейс доступа к базам данных, встроенный в Windows и Windows NT, определяет набор функций, которые можно использовать для доступа к любой реляционной СУБД.

Связь с аппаратурой сбора данных: В программе Elipse SCADA связь с аппаратурой сбора данных обеспечивается с помощью драйверов связи, входящих в комплект программного обеспечения Elipse Software. В Elipse SCADA имеется более 200 драйверов для широкого спектра программируемых логических контроллеров, пользующихся наибольшим спросом на рынке.

Отчеты: Эта функция позволяет распечатывать текущие данные из журналов регистрации истории процессов, аварийных сигналов, а также исполняемые файлы в трех различных видах отчетного документа по выбору пользователя: текстовом, графическом или форматированном. С помощью технологии DDE можно создавать отчеты в других приложениях, например, Microsoft Excel. По желанию пользователя в форматированный отчет можно вставлять рисунки.

Регистрация истории процессов: Журнал регистрации истории процессов позволяет сохранять данные о процессе для дальнейшего анализа. Можно создавать любое количество файлов с данными истории с любым количеством тэгов. Файл с данными истории, используемый программой Elipse совместим со стандартными форматами и позволяет осуществлять импорт и экспорт данных (с помощью интерфейса ODBC) в такие базы данных как ACCESS, FOX-PRO, ORACLE, PARADOX, DBASE и т.п.

Графический интерфейс: Графический интерфейс прост в использовании и интуитивно понятен, что облегчает разработку приложений. Он позволяет отображать параметры контролируемого процесса графически в любом удобном для пользователя виде, что позволяет легко и быстро ориентироваться в происходящем. С этой целью можно использовать отображаемые на экране объекты: строки меню, тренды, табло, шкалы, и т.п. Кроме того, пользуясь экранными уставками, ползунками и кнопками, можно передавать информацию на аппаратуру сбора данных или принимать ее.

Поддержка стандарта OPC: Elipse SCADA содержит такой объект, как OPCServer - это OPC (OLE for Process Control) клиент, который обеспечивает соединение с оборудованием или устройством, используя OPC протокол. Объект OPCServer - это внутреннее представление OPC DA (Data Access) сервера в Elipse SCADA, который обеспечивает прием и передачу данных (tags) в режиме реального времени.

В программе Elipse SCADA представлен новый структурный подход к созданию и отладке приложений управления и контроля: Органайзер (Organizer). Он обеспечивает ясное и систематизированное отображение всего приложения, облегчая редактирование и группировку всех используемых системой объектов за счет применения иерархического дерева объектов. Структуру Органайзера можно сравнить с деревом директорий в программе Проводник. Аналогичным образом структура приложения берет свое начало от корневого объекта.

Органайзер позволяет увидеть сразу все объекты приложения, такие как: тэги, экраны, аварийные сигналы, сценарии, файлы предысторий, отчеты, драйверы и пользователи, облегчая, тем самым, процесс создания, редактирования и систематизации приложения.

Приложение (Application) в левом верхнем углу окна. Ветвление объектов на дереве приложения выполнено по типам: тэги, экраны, аварийные сигналы, сценарии, скрипты, истории, отчеты, драйверы, базы данных, OPC - то есть, по основным компонентам любой контролирующей системы. Щелчок на любой ветви дерева приложения приводит к отображению ее содержания, что позволяет легко ориентироваться в структуре приложения, имея при этом возможность выбора любых вариантов действий: от создания тэгов до изменения размеров объектов на конкретном экране.

Простота в работе: Дерево приложения Органайзера обеспечивает быстрый доступ к любому объекту и облегчает процесс создания и редактирования приложения. Гибкость: Работая с Органайзером, можно легко осуществлять привязку любого контролируемого параметра к экранным объектам, и изменять значение этих параметров в процессе работы. Благодаря этому облегчается процесс изменения масштаба графиков, положения объектов или уставок срабатывания аварийных сигналов.

Приложение (Application) в левом верхнем углу окна. Ветвление объектов на дереве приложения выполнено по типам: тэги, экраны, аварийные сигналы, сценарии, скрипты, истории, отчеты, драйверы, базы данных, OPC - то есть, по основным компонентам любой контролирующей системы. Щелчок на любой ветви дерева приложения приводит к отображению ее содержания, что позволяет легко ориентироваться в структуре приложения, имея при этом возможность выбора любых вариантов действий: от создания тэгов до изменения размеров объектов на конкретном экране.

Простота в работе: Дерево приложения Органайзера обеспечивает быстрый доступ к любому объекту и облегчает процесс создания и редактирования приложения.

Гибкость: Работая с Органайзером, можно легко осуществлять привязку любого контролируемого параметра к экранным объектам, и изменять значение этих параметров в процессе работы. Благодаря этому облегчается процесс изменения масштаба графиков, положения объектов или уставок срабатывания аварийных сигналов.

Средства работы со скриптами: Для создания и редактирования скриптов при работе с Органайзером можно воспользоваться браузером - программой просмотра, позволяющей быстро находить атрибуты и функции любого объекта в приложении. При редактировании скриптов окном App Browser (браузер приложения) можно пользоваться как исходным объектом. Один из простых способов работы заключается в выборе нужных атрибутов или функций объекта и копирования их непосредственно в скрипт, путем установки курсора в нужную позицию и нажатия на Copy to Script -> (скопировать в скрипт).

Окно браузера приложения «App Browser» облегчает создание и редактирование скриптов, позволяя быстро находить атрибуты и функции любого объекта в приложении. Выбранный атрибут или функцию можно скопировать непосредственно в скрипт в правильной синтаксической форме.

Операционная система

Многозадачная операционная система - идеальная среда для контролирующего приложения. Windows является 32-битовой операционной системой, обладающей свойством многозадачности и расширяющей возможности программного обеспечения.

Многозадачность: Позволяет одновременно решать несколько задач путем распределения ресурсов между выполняемыми процессами. Это свойство позволяет в ходе работы приложения Elipse осуществлять распечатку отчета и редактировать таблицу, не теряя при этом поступающие данные. Связность: Под этим термином понимается способность системы обмениваться данными с другими системами. В Windows есть два способа обмена данными между процессами: DAO and ODBC. С их помощью можно легко обмениваться данными между приложением Elipse, базами данных и программами пользователя.

Совместимость: В операционной системе Windows программы DOS и Windows 3.1 работают так же эффективно, как и в их собственной среде. Это означает, что при использовании Elipse Windows можно продолжать работать с Вашими старыми программами и при этом пользоваться преимуществами, предоставляемыми системой Windows и 32-битовой аппаратурой. Кроме того, существует и 16-битовая версия программы, которая рассчитана на работу как с Windows 3.1, так и с Windows 9X.

Встроенная сеть: Позволяет не тратить время на установку и отладку конфигурации сети. Windows обеспечивает поддержку различных протоколов, таких как TCP/IP, IPX/SPX и NET-BIOS. 32-битовый код: Программа Elipse SCADA совместима с Windows 9X/ME/NT/2000/XP и позволяет воспользоваться преимуществами, предоставляемыми ресурсами каждой из этих операционных систем.

. Верcии Elipse SCADA

В зависимости от потребностей, можно выбрать любую из четырех основных выпускаемых версий Elipse SCADA: Elipse VIEW, Elipse MMI, Elipse PRO, Elipse Power. Ниже приводятся основные характеристики каждой из этих версий. включает:

• Тревоги;

• Рецепты;

• Истории;

• Отчеты;

Версия «View»

Конфигурация предназначена для создания операторского интерфейса управления и контроля. Позволяет создавать небольшие проекты с использованием анимации, уставок и разграничения уровня доступа пользователей. Она также включает Графические Библиотеки и специальные функции для сенсорных экранов. Информация, полученная от приложения, также доступна другим приложениям, поддерживающим DDE (Dynamic Data Exchange). Эта версия включает:

−    Инструменты для создания проектов управления и контроля;

−          Совмещенную среду разработки-выполнения;

−          Оконные объекты для создания интерфейса, такие как различные графики, диаграммы, рисунки, надписи, анимация, кнопки и др.;

−          Драйверы для связи с PLC и другого оборудования;

−          Импорт рисунков из графических редакторов;

−          Программирование и автоматизацю процессов, используя встроенный язык, основанный на VBElipseBasic (привязка к таймерам и различным событиям);

−          Функции сервера, т.е. не позволяет работать в режиме удаленного доступа;

−          Многоуровневый доступ для пользователей (аутентификация);

−          DDE сервер и клиент.

Версия «MMI» (человеко-машинный интерфейс)

Эта конфигурация предназначена для средних приложений, в которых

необходимо осуществлять контроль и сбор данных. Кроме всех характеристик VIEW, она также позволяет создавать собственные базы данных. Реализованы также функции сервера данных на других Elipse станциях. Включает:

·   Статистический контроль процесса;

·        Новые элементы интерфейса: Browser и Тревоги типа «История»;

·        Сохранение Тревог на диск (просмотр осуществляется с помощью Browser).

Версия «Pro» (Professional)

Наиболее полное средство разработки приложений любого размера. Кроме всех

характеристик MMI, оно также позволяет обмениваться данными в реальном времени с другими Elipse станциями, через локальную сеть или dial-up. Поддерживает ODBC, DAO и все сетевые стандартные протоколы. Это - отличное решение, для обмена информацией в корпоративных системах. Эта версия

• Поддержка ODBC (Open DataBase Connectivity);

• Поддержка DAO (Data Access Objects);

• Поддержка SoftPLC соединение (Steeplechase);

• Выполнение функций клиента в приложениях с удаленным доступом;

• OPC Client.

Версия «Elipse Power»

Специализированное программное обеспечение для разработки систем управления и сбора данных для энергетических систем, электростанций и подстанций.

Позволяет работать с IED’s (Intelligent Electronic Device) и RTU’s (Remote Terminal Units)

по любому протоколу связи, включая IEC 870-5/DNP 3.0. Работает с базой локального времени, допускающей SOE (Sequence of Events) с точностью 1ms, а также осциллографирование, волновой обмен данными и визуализацию процесса, как на отдельной станции, так и в системе управления и сбора данных.

4. Автоматизация запорожского железорудного комбината

Стратегические решения в области автоматизации, принятыми в структурных подразделениях Запорожского железорудного комбината (ЗЖРК), и их реализацией с использованием SCADA- и softlogic-системы ТРЕЙС МОУД 5 компании АдАстра

Торжественная выдача на-гора первой железной руды Южно-Белозерского месторождения состоялась 28 августа 1967 года на шахте «Южная». Добыча богатейшего сырья для металлургии ведется в сложнейших гидрогеологических условиях - под семью водоносными горизонтами (включая Бучакский) на глубине более 600 м. Месторождение охватывает 2,5 км, средняя мощность рудного тела - до 60 м. Разведанные запасы руды составляют порядка 300 млн. тонн. Но для того, чтобы извлечь их из земных глубин, необходимо ежечасно откачивать до 2 тыс. кубометров воды, и производить закладочные работы для предупреждения обрушений.

Сегодня на ЗЖРК добывается агломерационная, мартеновская, доменная руда. В общем объеме продукции 85% составляет агломерационная руда, которая содержит 62% железа и значительно превосходит по качеству руду Криворожского бассейна, других месторождений европейской части СНГ. Благодаря своему качеству здешняя руда пользуется огромным спросом как у наших отечественных предприятий: «Запорожсталь», «Мариупольский металлургический комбинат им. Ильича», комбинат «Азовсталь», Донецкий металлургический завод, так и за рубежом.

В структуру Запорожского железорудного комбината входят шахты, дробильно-сортировочная фабрика и вспомогательные цеха: закладочный, ремонтно-механический и др. Основная производственная единица по добыче руды - шахта «Эксплуатационная», самая большая в Украине по объему добычи и числу работников. Ее производительность - 3,75 млн. тонн в год. Задача шахты «Проходческая» - вскрытие и подготовка горизонтов.

Все производственные процессы по подготовке и добыче руды на комбинате выполняются с применением отечественной и зарубежной техники.

Для добычи руды применяется этажно-камерная система разработки с заполнением выработанного пространства твердеющей закладкой. Добытая руда 25-тонными скипами подается на дробильно-сортировочную фабрику (ДСФ), где производится ее измельчение и сортировка на агломерационную, кусковую мартеновскую и доменную. Со складов происходит погрузка на железнодорожный транспорт.

Концепция развития систем автоматизации на комбинате

На данное время на комбинате автоматизация производства велась «лоскутным» способом (были созданы системы диспетчерского контроля на шахте «Эксплуатационная», ДСФ, Закладочного цеха). Эти системы создавались более 10 лет назад и на данный момент их состояние можно считать еще удовлетворительным.

В 2000-2001 годах были созданы системы учета электропотребления комбината, система регулирования компрессорных установок, система весодозирования, система контроля температуры подшипников подъемных установок и т.д.

Все эти системы работают автономно и не объединены в единую информационную сеть из-за разнородности механизмов обмена информацией, они разнородны по исполнению, закрыты для модификации, отсутствует единый подход к проектированию и созданию проектов, нет информационных магистральных линий связи между объектами автоматизации на комбинате.

В результате анализа сложившейся ситуации по внедренным системам автоматизации на комбинате пришли к выводу, что такой подход приводит к многочисленным трудностям, с которыми уже приходится сталкиваться при заказной разработке:

Ø  заказная разработка дороже и не поддерживает существующие стандарты;

Ø  потеря времени - заказная разработка длится дольше;

Ø  некачественно - написанная программа дольше проходит опытно-промышленную эксплуатацию на комбинате;

Ø  появляется зависимость от разработчика, без которого труднее или практически невозможно разобраться в его «закрытых» решениях при некорректной работе системы;

Ø  заказная система - «закрытая», ее сложно развивать (не отвечает современным тенденциям развития) и объединять с другими системами.

Именно поэтому, на протяжении 1998-2000 гг. шел поиск оптимальной системы проектирования, которая позволила бы решить трудности еще на этапе проектирования системы автоматизации.

На рынке имеется большой выбор SCADA-систем. Можно купить иностранную SCADA систему, которая имеет тысячи инсталляций по всему миру. Но сколько раз мы убеждались в том, что хорошо для Запада - не всегда работает в наших условиях. Сложность использования продукта иностранного производства состоит в удаленности от производителя. Также следует учесть, что иностранные SCADA системы по стоимости в несколько раз превышают аналогичные отечественные системы, которые по своим функциональны возможностям не уступают, а иногда и превосходят иностранные системы.

Вот примерный перечень требований, предъявляемых при выборе продукта:

Ø  качественный, опробованный продукт;

Ø  возможность легко (не программисту) и быстро создавать проекты любой сложности;

Ø  оптимальное соотношение «цена/качество»;

Ø  интеграция, возможность взаимодействия системы с уже существующими, и внедряемыми системами;

Ø  техническая поддержка и полная документация на русском языке.

В SCADA - системе TRACE MODE реализован ряд функций и технологий, не имеющих аналогов в мире, что выгодно отличает этот пакет от конкурирующих. «В результате анализа и технико-экономического обоснования, проект, созданный с использованием системы ТРЭЙС МОУД, обходится в 3 - 4 раза дешевле. При этом разработка проекта ведется на качественно новом уровне. Использование технологий автопостроения, единой линии программирования и разработки распределенной АСУТП как единого проекта позволяет разрабатывать большие проекты, включающие десятки тысяч точек ввода/вывода, за удивительно короткое время (что немаловажно для предприятия такого масштаба как ЗЖРК).

Работать в ТРЭЙС МОУД легко и просто. Вся разработка ведется в интуитивно наглядной среде. Современный, отечественный продукт (ориентированный на нашего пользователя) с существующим описанием, и технической поддержкой, по разумной цене, превосходит зарубежные аналоги. Модульная структура ТРЕЙС МОУД позволяет решать поставленные задачи в полном объеме с минимальными затратами (стоимость мониторов реального времени и работ по проектированию системы в ТРЕЙС МОУД составляет до 10% от общей стоимости проекта)».

Именно поэтому в 2001 году комбинатом принято решение об использовании в качестве инструментальной среды разработки проектов АСУТП - SCADA-системы Trace Mode 5.

Рассмотрим перспективную схему развития ИС комбината с учетом существующих систем автоматизации на базе ТРЕЙС МОУД и планируемых к внедрению в 2002 году (рис. 1). Благодаря созданию единого информационного пространства в управлении комбината появится возможность оперативного доступа к текущим данным производства и качественного реагирования на обстановку на отдельно взятом участке. Данная идеология также предусматривает оперативное снабжение информацией (аварии, тревоги) специалистов комбината в случае позднего реагирования на данные ситуации дежурных операторов и диспетчеров.

Рисунок 1 - Структура информационной системы комбината на базе ТРЕЙС МОУД (1 этап по автоматизации основных участков комбината)

Автоматизация дробильно-сортировочной фабрики

В настоящее время система оперативно-диспетчерского управления технологическим процессом ДСФ выполнена на базе аппаратуры КОД-1М, которая состоит из:

Ø шкафа клеммников, шкаф модулей ввода-вывода I-7000;

Ø  шкафа согласующих блоков;

Ø  рабочего места оператора, АРМ оператора на базе ПК;

Ø  мнемощита отображения информации, видеотерминала (монитор).

Источником сигнала работы механизмов является электрический сигнал постоянного тока 24В от датчиков съема информации, передаваемый по кабельным линиям диспетчерского управления и сигнализации. Все кабельные линии подведены к шкафу клеммников, расположенному в помещении операторной ДСФ. От шкафа клеммников сигналы поступают на релейные модули свободного монтажа шкафа согласующих блоков. Контакты реле включают лампы мнемощита отображения информации, сигнализирую о работе механизмов.

         Для реализации системы контроля (нижний уровень) с выводом текущей информации о работе ДСФ на АРМ диспетчера, в шкафу клеммников установлены модули I-7052D дискретного ввода с индикацией, которые используются в качестве модулей ввода сигналов с реле. Далее информация поступает на АРМ диспетчера. Поддержка протокола I-7000 средствами ТРЕЙС МОУД позволила уменьшить время при настройке связи с модулями.

Система контроля работы технологического оборудования ДСФ (верхний уровень) реализована на базе ПК с программным обеспечением на базе ТРЕЙС МОУД, с использованием монитора реального времени МРВ на 1024 точки ввода/вывода. Использование процедуры автопостроенияÔ, а также возможности тиражирования графических объектов позволили существенно уменьшить сроки работ по созданию проекта в целом (рисунок 2).

Рисунок 2 - Редактор базы каналов

Функции сбора информации, обработки, архивирования и отображения работы агрегатов всей ДСФ возложены на монитор реального времени (МРВ) ТРЕЙС МОУД. Под его управлением (рисунок 3) решаются следующие задачи: запрос данных о состоянии работы технологического оборудования с модулей нижнего уровня по протоколу I-7000; сохранение данных в архиве; управление сервером документирования; обмен по сети с удаленными графическими консолями; представление оператору графической информации о работе основного технологического оборудования; учет количества скипов руды (породы); учет времени работы агрегатов и механизмов и пр.

Рисунок 3 - Главный экран оператора ДСФ

Для реализации функций дистанционного мониторинга системы и подключения к АРМу диспетчера ДСФ, используется исполнительный модуль ТРЕЙС МОУД 5 - Web-активатор на 3 браузера. Рабочая станция ТРЕЙС МОУД (АРМ диспетчера) выступает в качестве Web-сервера, что позволяет производить контроль технологического процесса через локальную Интранет/Интернет сеть предприятия. На удаленном компьютере достаточно иметь только доступ к сети и Web-браузер. Таким образом, будут организованы рабочие места специалистов (рис. 4).

Рисунок 4 - Система дистанционного мониторинга работы ДСФ

Оперативное дистанционное управление механизмами с АРМа диспетчера ДСФ в настоящее время пока не реализовано, а производиться с пульта оператора при помощи ключей включения механизмов.

В дальнейшем планируется установка дополнительных технических средств на объекте и реализация алгоритмов управления с использованием контроллеров серии I-8000 под управлением Микро МРВ. СофтПЛК программируется средствами TRACE MODE, что существенно упрощает и удешевляет разработку систем управления. Для составления отчетных данных и последующего предоставления информации по работе ДСФ различным службам комбината решено было использовать возможности Сервера Документирования ТРЕЙС МОУД. HTML-основа Редактора Шаблонов сервера документирования позволила легко создать сценарии и шаблоны документов, используя разнообразные возможности, имеющиеся у разработчика приложений.

Мониторинг системы регулирования компрессоров

На компрессорной станции ЗЖРК установлена система автоматического регулирования воздушными компресорами американской компании ССС. Для отображения процесса используется пакет WOIS фирмы ССС. Одновременно с передачей данных к локально расположенной станции оператора WOIS, оборудование может передавать данные по протоколу Modbus через RS485-интерфейс. Была поставлена задача передачи информации от данного АРМа в информационную систему управления комбината с минимальными затратами. Чтобы не прокладывать новый кабель RS485 (более 400 метров) использовали сегмент находящейся рядом сети Ethernet, к которой система управления компрессорами была подключена через мост MB-7188E2 (преобразование протоколов Modbus/RTU-Modbus/TCP), разработанный "НПП Интеллект". В систему Trace Mode 5 (АРМ оператора ДСФ) был установлен драйвер Modbus/TCP и добавлены экраны компрессорной станции, что позволило главному энергетику комбината получать оперативные данные о производстве сжатого воздуха на компрессорной станции, используя хорошо зарекомендовавший себя Web-Activator на АРМе оператора ДСФ, недоступные ранее в заводоуправлении (рис. 5). Всего система обрабатывает по 10 параметров с датчиков для каждого компрессора и по 2 параметра с дублированной системы управления компрессорами.

Использование моста MB-7188E2 и драйвера Modbus/TCP позволило отказаться от прокладки дополнительных кабелей RS-485, интегрировать систему управления ССС в систему Trace Mode на основе современных технологий Ethernet и Modbus/TCP.

Рисунок 5 - Система дистанционного мониторинга работы компрессорных установок

Данные решения (мост МВ-7188Е2, драйвер Modbus/TCP) прошли опытно-промышленные испытания в течении месяца, не было зафиксировано ни одного сбоя как в работе моста, так и в работе пакета Trace Mode с драйвером Modbus/TCP (#"598902.files/image012.gif">

Верхний уровень системы выполнен с использование SCADA Citect

Заключение

В настоящее время выполнен первый этап создания информационной управляющей системы комбината: взамен устаревшей и громоздкой табло-мнемосхемы и пульта управления создан АРМ оператора ДСФ с помощью современного программного средства разработки ТРЕЙС МОУД 5; решена проблема передачи информации из системы антипомпажного регулирования компрессоров (технологический учет производства сжатого воздуха, подаваемого потребителям комбината) посредством АРМа оператора ДСФ в управление комбината, специалистам соответствующих подразделений; установлен глобальный сервер документирования, осуществляющий документирование информации о данных технологических процессах согласно разработанных шаблонов.

На втором этапе - начаты работы по автоматизации шахты «Эксплуатационная» и главных вентиляционных установок на базе пакета ТРЕЙС МОУД, планируется установить глобальный сервер архива (глобальный регистратор), что позволит централизованно собирать данные с различных АСУТП и представлять ее на соответствующих АРМах специалистов комбината для принятия решений при управлении своими подразделениями на основании оперативной информации.

Технические решения, полученные при разработке проекта на ДСФ, стали типовыми для последующих участков комбината при решении задач мониторинга работы технологического оборудования и создания систем управления, что в свою очередь, позволяет уже сейчас (при выполнении работ второго этапа) уменьшить сроки разработки проектов, и единственным фактором, влияющим на внедрение систем, остаются сроки поставки и монтажа соответствующих технических средств автоматизации.

Литература

1.    National Instruments. Измерения и автоматизация. Каталог 2009.

2.       Журнал: “Мир компьютерной автоматизации”, статья: “LabVIEW SCADA, или просто BridgeVIEW” А. Балакин (ООО "ВиТэк", Санкт-Петербург).