для Москвы
8 495 720 54 44

по России бесплатно
8 800 555 61 84



МЗТА представляет: программно - технический комплекс Комега

Борисов Глеб Борисович, канд. техн. наук, начальник группы аналитики ООО «Научно-технический центр МЗТА».

Задачи, которые решают системы автоматики, в настоящее время характеризуются разнообразием и сложностью. Это привело к интеллектуализации этих систем и к широкому внедрению свободно программируемых контроллеров. Еще одной тенденцией нашего времени является бурное развитие Web- и облачных технологий, которое активно проникает и в сферу автоматизации [1,2].

АО «МЗТА» в своем развитии всегда учитывало современные мировые тенденции и стало одним из первых российских производителей автоматики, внедрившим Web-технологии для автоматизации и диспетчеризации инженерных систем и приступившим к производству свободно-программируемых контроллеров (хорошо известный российским инженерам ПТК КОНТАР). При создании КОНТАР учитывался 40‑летний опыт работы МЗТА в области автоматизации в СССР и России. Учитывался и передовой зарубежный опыт, для чего разработка и внедрение проводились в сотрудничестве с компаниями Arecont Systems и Current Energy (США). В настоящее время десятки тысяч контроллеров КОНТАР работают на множестве объектов на всей территории нашей страны, СНГ, США и других государств.

Доступность ПТК Контар для потребителя обеспечивается умеренной ценой, обширной дилерской сетью, развитой системой обучения и подготовки специалистов, бесплатной технической поддержкой, открытой базой готовых проектных и алгоритмических решений по автоматизации.

Технологии, впервые опробованные в ПТК Контар, получили дальнейшее развитие в следующем поколении автоматики — ПТК Комега. Это система автоматизации малых, средних и больших объектов, в том числе территориально-распределенных, основанная на свободно программируемых микропроцессорных системах управления (контроллерах) и на совокупности программных средств для их программирования, пусконаладки и диспетчеризации (рис. 1). Целью проекта является создание современного продукта среднего ценового диапазона, который полностью может заменить дорогостоящие западные комплексные решения в сфере автоматического управления и диспетчеризации.

Современные технические решения, примененные в ПТК Комега, получили одобрение Инновационного центра Сколково. Проект МЗТА «Программно-технический комплекс (ПТК) "Комега"» стал финалистом конкурса по отбору 50 лучших стартапов в номинации «Новые решения и технологии для индустриального Интернета» (сегмент Интернет вещей (IIоТ)) в рамках 33‑й всемирной конференции технопарков (IASP 2016 Moscow).

b_200_250_16777215_00_images_upload_1455_1.jpg

Рис. 1. Структура ПТК Комега

Архитектура ПТК Комега

Практика внедрения ПТК Контар показала, что наряду с распределенными системами, когда каждый контроллер находится вблизи своего технологического узла автоматизируемого объекта, в равной степени востребовано решение, когда все контроллеры размещаются в одном шкафу автоматики. Для максимально компактного размещения в шкафу контроллеры Комега получили новый форм-фактор. Преемственность с контроллерами Контар осталась в способе монтажа — на DIN рейку.

Аппаратное обеспечение ПТК Комега состоит из отдельных модулей с общим питанием: процессорного модуля и модулей расширения (рис. 2). Питание модулей, а также обмен данными между модулями осуществляется по общей шине, проложенной по DIN рейке.

Процессорный модуль K.C имеет процессор архитектуры ARM, последовательные порты 2хRS 232 и 2хRS 485, порт Ethernet, сторожевой таймер, часы реального времени, энергонезависимую память (≥300 ч), Micro SDcard. В качестве ОС используется Embedded Linux Debian.

Расширенный процессорный модуль К.Е имеет дополнительно к базовой функциональности еще клеммы для подключения входных/выходных сигналов: 8 AI, 4 AO, 6 DI, 6 DO реле. Это позволяет без использования дополнительных модулей расширения строить законченные решения для автоматизации небольших объектов.

К процессорному модулю К.С/К.Е могут быть подключено до 10 модулей расширения аналоговых сигналов K.A и до 10 модулей расширения цифровых сигналов K. D. Возможно "горячее" подключение и отключение любого модуля в процессе работы сети. Замена неисправного модуля расширения на исправный модуль не требует перезагрузки алгоритма или его доработки.

Модуль расширения аналоговых сигналов K.A имеет восемь входов для измерения сигналов постоянного напряжения/термисторов/термосопротивлений/термопар и четыре выхода для выработки управляющих воздействий 0…10 В/0…20 мА. Типы входных/выходных сигналов выбираются программно. Каждый вход/выход может быть настроен независимо от других.

Модуль расширения цифровых сигналов K.D имеет 16 гальванически изолированных программно переключаемых входов/выходов. Входы — «сухой» ключ, выходы — транзисторы.

Модуль связи К.М позволяет осуществлять беспроводную диспетчеризацию с помощью сотовой связи и имеет две SIM карты. Принцип его работы следующий. Основным каналом обмена контроллеров с верхним уровнем (диспетчеризацией) является Ethernet (соответствующий разъем установлен на модуле K.C/K.E). При пропадании связи с сервером диспетчеризации по Ethernet автоматически происходит переключение на канал связи GSM (модуля К.М). Связь устанавливается по той SIM карте, где имеется устойчивый обмен данными. При возобновлении работоспособности канала Ethernet происходит обратное переключение связи с GSM на Ethernet.

Модуль питания К.Р служит для питания остальных модулей по внутренней шине (5 В) и для питания датчиков/периферии (24 В). Модуль имеет защиту от короткого замыкания и перенапряжения.

b_200_250_16777215_00_images_upload_1455_2.jpg

Рис. 2. Внешний вид модулей Комега

Таблица. Технические характеристики модулей ПТК Комега

ХарактеристикаРеализация в приборе
Процессорный модуль
ПроцессорARM Cortex-A8 (600 МГц)
ПамятьФлеш память программ – 32 МбОЗУ программ – 200 Мб
Часы реального времениЭнергонезависимые (300 ч)
ЭнергонезависимостьФлеш память до 32 Гб для архива (на SD карту)

Энергонезависимое ОЗУ 32 кб для сохраняемых переменных

Время рабочего цикла контроллера100 мс
Модули ввода/вывода
Аналоговые входы8 (модули K.E и K.A).

Разрешение: 24 бит.

Точность измерения - 0,1%.

Тип сигнала: термопары R/S/B/K/A-1/A-2/A-3/N/L, термометры сопротивления ТСМ100/ТСН100/ ТСП100/ТСН500/ТСП1000, термисторы 3 К/10К,0…10 В/2…5 В, 0…20 мА

Аналоговые выходы4 (модули K.E и K.A).

Точность задания - 0,5%.

Тип сигнала: 0…10 В, 0…20 мА

Дискретные входы6 (модуль K.E), до 16 (модуль К.D)

Напряжение внутреннего источника: 5 В, 10 мА

Тип сигнала: «сухой» ключ, гальванически разделенный.

Дискретные выходы6 реле (модуль K.E), до 16 транзисторов(модуль К.D).

Напряжение: ~250 В/30 В, 5 A (реле); 24 В, 150 мA (транзисторы)

Тип сигнала: «сухой» ключ, гальванически разделенный.

Коммуникационные возможности
GSM связьGSM/GPRS/EDGE: 2 диапазона GSM 900/1800;

UMTS/HSPA+: 2 диапазона UMTS 900/2100;

2 SIM карты (основная/резервная)

Ethernet10/100 Мбит/с
UART

2 х RS232, 2 x RS485.

Протоколы обмена: Modbus RTU и др.

Общее питание (для модуля К.Р)
Напряжение~ 187…242 В
Мощность35 ВА
Защитаот короткого замыкания, перенапряжения

Программное обеспечение ПТК Комега

Среда программирования

В качестве интегрированной среды разработки (IDE) используется программа kStudio (рис. 3), реализующая принцип сквозного проектирования. Суть этого принципа заключается в том, что все действия по созданию алгоритма управления, мнемосхем диспетчеризации и конфигурирования аппаратных модулей осуществляются в рамках одного проекта в kStudio. Переменные, назначенные определенным входам, доступны для использования и в алгоритме, и в проектировщике визуальных схем. Для разработки алгоритмов имеется редактор FBD (функциональные блоковые диаграммы) и редактор ST (структурированный текст). С помощью средств языка ST можно поддерживать, в том числе нестандартные протоколы передачи данных. Эта особенность позволяет подключать самые разнообразные периферийные устройства с нестандартными протоколами: всевозможные счетчики, регистраторы и другие интеллектуальные приборы от различных производителей. Имеется также редактор ОРС для подключения ОРС серверов сторонних контроллеров и вывода их показаний в систему диспетчеризации Комега.

В kStudio имеется богатая библиотека готовых функциональных блоков для составления алгоритмов, библиотека визуальных элементов для быстрой разработки мнемосхем и библиотека стандартных датчиков.

После разработки алгоритма в kStudio пользователем запускается процесс компиляции. В качестве внешнего компилятора используется бесплатный свободно распространяемый компилятор Linaro. Результатом компиляции является бинарный файл алгоритма, в дальнейшем загружаемый в процессорный модуль.

b_200_250_16777215_00_images_upload_1455_3.jpg

Рис. 3. Пример разработки алгоритма управления в kStudio

Загрузка алгоритмов

Загрузка бинарных файлов алгоритмов, диагностика и отладка выполняются с помощью универсальной среды kStudio. Эти операции можно проводить в режиме как локального, так и удаленного доступа по интерфейсу Ethernet, что позволяет размещать контроллеры на необслуживаемых объектах, где не требуется присутствия квалифицированного специалиста, благодаря чему удается сократить издержки на эксплуатацию систем телемеханики.

Безопасность

Для обеспечения безопасного доступа к контроллеру для наладки, загрузки алгоритмов и диспетчеризации используется SSL-шифрование протокола обменаданных между средой разработки kStudio (или SCADA–системой) и контроллерами. Для этого используется технология SSL сертификатов. Для каждого контроллера генерируется свой уникальный SSL сертификат. Для последующего доступа к контроллеру с целью загрузки алгоритма, наладки, диспетчеризации на целевом компьютере наладчика/сервере диспетчеризации должен быть установлен указанный сертификат.

Для доступа к серверу диспетчеризации только доверенных лиц с нужными полномочиями разработана процедура авторизации. Запрос на авторизацию требуется при публикации проекта диспетчеризации на сервере, при подключении к серверу для управления структурой опубликованных проектов и для управления пользователями сервера диспетчеризации. Полномочия пользователей могут быть гибко настроены.

Публикация проекта диспетчеризации

Созданный проект диспетчеризации публикуется на сервере диспетчеризации kServer. Сервер читает данные о технологическом процессе с контроллеров Комега и предоставляет эти данные для отображения на рабочем месте диспетчера (стационарном или мобильном). Сервер может располагаться в локальной сети предприятия или удаленно. В последнем случае доступ к нему контроллеров и диспетчеров осуществляется по сети Internet.

Вывод на диспетчеризацию разнородной автоматики

Задача вывода на диспетчеризацию разнородной автоматики часто возникает при диспетчеризации больших и/или распределенных объектов вследствие того, что процесс проектирования, строительства и ввода в эксплуатацию отдельных инженерных систем производится поэтапно, зачастую разными подрядчиками и на автоматике различных производителей. Поэтому автоматика каждой такой инженерной системы обладает разным набором функций, различными коммуникационными возможностями и разными поддерживаемыми протоколами.

Современным способом интеграции системы диспетчеризации и разнородной автоматики является их объединение на основе технологии ОРС. Система диспетчеризации при этом является ОРС — клиентом. Для каждой системы автоматики конкретного производителя при этом требуется свой ОРС — сервер. Функция ОРС — клиента реализована в системе диспетчеризации Комега. Благодаря этому на диспетчеризацию могут быть выведены как контроллеры комплексов Комега и Контар, так и любые сторонние контроллеры по технологии OPC. Число привязанных к одному проекту диспетчеризации контроллеров не ограничено.

Рабочее место диспетчера

На рабочем месте диспетчера, оснащенном компьютером с ОС Windows, может быть развернута программа kPlayer для непрерывного наблюдения за автоматизированными объектами, мнемосхема для которых опубликована на сервере kServer. Рабочее место может быть в одной локальной сети с сервером диспетчеризации или подключаться к нему удаленно (через Internet).

С помощью kPlayer осуществляется отображение мнемосхем с анимацией, мониторинг и управление текущими параметрами, настройка и просмотр архивных данных сервера kServer в виде графика или таблицы, экспорт архивных данных (форматы xls, html, pdf, txt, csv), просмотр журнала истории тревог, журнала действий пользователей. Имеется планировщик, оповещение о тревогах на e‑mail и SMS, звуковое оповещение о тревогах.

b_200_250_16777215_00_images_upload_1455_4.jpg

Рис. 4. Мониторинг инженерных систем склада с помощью программы kPlayer

Альтернативным способом является организация мобильного диспетчерского места. При этом мобильный диспетчер выходит в Internet с любого портативного устройства и через браузер заходит на Web–страничку системы диспетчеризации kWeb, используя свой логин и пароль. kWeb размещается на Internet-сервере заказчика и позволяет получать доступ к мнемосхемам диспетчеризации с помощью технологии HTML5. Возможности kWeb: отображение мнемосхем с анимацией, мониторинг параметров, изменение уставок, просмотр архивов в виде графиков и таблиц.

Заключение

В настоящее время ПТК Комега проходит активную апробацию. Уже введены в эксплуатацию и успешно работают системы автоматизации и диспетчеризации на таких объектах, как сеть безоператорных АЗС Газпромнефть, конноспортивный клуб Maxima Stables и инженерные системы складских помещений компании АТ-технологии (рис. 4).

Список литературы

1. Ицкович Э.Л. Особенности современных промышленных контроллеров // Автоматизация в промышленности. 2014. №4.

2. Ицкович Э.Л. Эволюция средств и систем автоматизации технологических процессов // Автоматизация в промышленности. 2009. №8.



Отправляя любую форму на сайте, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности данного сайта.


для Москвы
8 495 720 54 44

по России бесплатно
8 800 555 61 84

Адрес: Россия, 105318, Москва,
ул. Мироновская, д.33




МЗТА в социальных сетях:

Copyright АО «МЗТА» © 1999-2017 г.
Карта сайта



Если заметили ошибку, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter