Авторизация
Алексей Дементьев, начальник Сектора рекламы
В настоящее время уровень автоматизации промышленности неуклонно растет. Если раньше управление несколькими технологическими параметрами какой-либо установки осуществлялось локально, то сейчас все чаще и чаще требуется передача данных об этих параметрах на более высокие уровни автоматизации, где эти данные анализируются, архивируются, визуализируются, на основе этих данных формируются какие-либо управляющие воздействия.
В этой статье мы рассмотрим варианты исполнения распределенной системы управления, построенной на сети локальных регуляторов МЕТАКОН и MDS-модулей и управляемой панельным промышленным компьютером Power Panel. Задачей локальных регуляторов является контроль технологических параметров, таких как температура. А задачей Power Panel – сбор данных из сети регуляторов МЕТАКОН и модулей удаленного ввода-вывода MDS, визуализация и передача этих данных SCADA-системе.
Локальное регулирование
Наиболее типичный вариант работы регуляторов МЕТАКОН (рис. 1). Они осуществляют локальное регулирование объектов непосредственно на месте или вблизи.
При этом регуляторы могут быть объединены в сеть на шине RS-485 c любым компьютером с установленной программой RNet при помощи
преобразователя интерфейса RS-485/RS-232 (рис. 2).
Система сбора данных RNet по одноименному протоколу осуществляет опрос состояния регуляторов и производит архивирование данных.
На рисунке 3 отображена схема локального регулирования с регистрацией на компьютере. В этом случае программа RNet производит опрос не только регуляторов, но и подключенных в эту же сеть модулей ввода-вывода серии MDS. Связь осуществляется также по протоколу RNet.
Модули ввода-вывода MDS в этом случае могут использоваться только как устройства удаленного доступа. MDS-модули получают дискретные и аналоговые сигналы, предварительно обрабатывают и передают их в компьютер по шине RS-485 в систему RNet для регистрации и отображения.
Распределенная АСУТП
Изображенные на рисунке 4 приборы МЕТАКОН и модули MDS объединены в сеть посредством интерфейса RS-485. В качестве управляющего устройства может применяться Power Panel серий 200/100, промышленный контроллер или компьютер со SCADA-системой.
Рассмотрим вариант с панельным компьютером Power Panel. Панельные компьютеры Power Panel собирают информацию от регуляторов МЕТАКОН, модулей ввода-вывода MDS и исполняют общую логику взаимодействия компонентов системы. В этом случае управление может осуществляться как при помощи дискретных и аналоговых сигналов, передаваемых на исполнительные устройства MDS-модулями, так и при помощи регуляторов МЕТАКОН. Power Panel позволяет осуществлять взаимосвязанное управление на основе данных, получаемых и от MDS-модулей, и от регуляторов МЕТАКОН. Кроме того, Power Panel может изменять уставки и на локальных регуляторах.
Power Panel в такой сети работает как устройство-master. Для связи с приборами МЕТАКОН используется протокол RNet. Для связи с модулями MDS в данной сети, можно использовать как протокол RNet, так и протокол Modbus. При этом необходимо помнить, что когда приборы и модули соединены физически в одну сеть и при этом используются разные протоколы (для МЕТАКОН – RNet, для MDS – MODBUS RTU), то сетевые адреса каждого устройства должны быть уникальными в общем адресном пространстве обоих протоколов.
Работа по разным протоколам может быть целесообразна по двум причинам:
- На одной шине могут работать как приборы МЕТАКОН, MDS-модули, так и другие устройства, поддерживающие MODBUS.
- Протокол MODBUS «быстрее» протокола RNet.
Связь компьютера со SCADA-системой, АСУ верхнего уровня или другими устройствами Power Panel, как показано на рисунке 4, осуществляется посредством технологии Ethernet. Для этих целей каждое устройство Power Panel обладает интерфейсом Ethernet 10/100 BaseT. Но на рисунке изображен самый простой вариант, когда компьютер со SCADA-системой и Power Panel принадлежат одной подсети. На самом деле, топология может быть гораздо сложнее, компьютер и Power Panel могут принадлежать совершенно разным подсетям, территориально могут быть значительно удалены друг от друга. В любом случае, связь между ними целесообразно организовать на основе очень распространенного стека протоколов TCP/IP. И тогда все сложности топологии не будут иметь существенного значения.
Резервирование и дублирование контроллеров
Некоторые задачи, решаемые системами АСУТП, очень критичны к надежности и безотказности элементов управления. Поэтому в таких случаях применяется резервирование и дублирование промышленных компьютеров, несмотря на их высокую надежность.
Для этого используются два устройства Power Panel 200. Предпочтительнее – одинаковых, хотя вполне допустимо в качестве резервного
использование менее дорогостоящего исполнения (с меньшим экраном, меньшим количеством кнопок и т.д.).
Один компьютер, выполняющий в данный момент управляющие функции, назовем основным или ведущим, второй – резервным. Резервное устройство Power Panel обменивается данными с ведущим по интерфейсу Ethernet. Как правило, ведущим устройством автоматически становится то, которое включается первым.
Программное обеспечение настраивается таким образом, чтобы обе панели синхронно выполняли одни и те же операции (или синхронизировали состояние переменных исполняемых процессов), но при этом оба устройства контролируют работоспособность друг друга. Команды по всем используемым интерфейсам на внешние устройства при этом выдает одна панель – ведущая. Вторая панель перехватывает
управление в тот момент, когда принимается решение о нарушении функциональности ведущего устройства. Резервное устройство продолжает выполнение программы с того момента, когда нарушилось функционирование ведущей панели, или выполняет предусмотренные аварийные действия. Команду на замену ведущей панели может также подать оператор с пульта на любой из панелей.
