Программное обеспечение. Основными элементами системы MOSCAD являются дистанционные терминальные устройства (RTU), представляющие собой автономные программируемые контроллеры

Основными элементами системы MOSCAD являются дистанционные терминальные устройства (RTU), представляющие собой автономные программируемые контроллеры. Вместе с датчиками и исполнительными устройствами они представляют нижний уровень системы управления и решают задачу сбора данных и передачи управлений.

Функционирование RTU осуществляется в соответствии с прикладными (пользовательскими) программами, которые разрабатываются при проектировании системы управления в специализированных пакетах.

Для программирования контроллеров системы MOSCAD используется набор программных средств, известных под названием ToolBox. Этот пакет программ создан как единый инструмент, с помощью которого можно локально и дистанционно программировать контроллеры и задавать все функции системы.

Пакет программ ToolBox размещается на IBM - совместимом персональном компьютере, который может быть соединен с RTU локально посредством RS-232 или дистанционно по каналам связи системы MOSCAD.

Пакет ToolBox позволяет создавать программы управления объектами, загружать их в RTU/FIU и служит исходным уровнем отладки программ.

Пакет программ обеспечивает:

- конфигурирование RTU - определение модулей ввода/вывода, смонтированных в RTU, портов и адреса RTU;

- конфигурирование сети - определение структуры связи в сети;

- программирование (создание базы данных и разработка программ

функционирования RTU).

Кроме этого пакет обеспечивает выполнение следующих функций в любом RTU через локальную связь или через коммуникационную сеть:

- загрузку в RTU прикладной программы и конфигурацию сети;

- мониторинг и наладку прикладной программы (включая базу данных) в реальном времени с использованием текстового (графического)

интерфейса;

- тестирование всех модулей аппаратуры;

- тестирование радиоканалов;

- диагностику программного обеспечения RTU;

- синхронизацию системного времени;

- анализ 7 - уровневого протокола обмена данными (MDLC).

Прикладная программа RTU создается с использованием символического усовершенствованного языка лестничных диаграмм.

Интерфейс диспетчера/оператора в системах управления, построенных на базе контроллеров MOSCAD, может быть реализован в SCADA-пакете iFIX фирмы Intellution.

Основные характеристики пакета iFIX.

· Горячее резервирование и автоматическое переключение серверов, обеспечивающее в случае отказа основного узла оперативное переключение на резервный сервер или на резервную локальную сеть.

· Большие возможности по работе с тревогами и организации журналов тревожных сообщений системы.

· Многоуровневая система защиты, в том числе возможность использования средств защиты Windows NT.

· Распределенная база данных, позволяющая с любого рабочего места оператора получить доступ к информации на любом сервере.

· Поддержка стандартных технологий и протоколов обмена данными:
OPC-клиент/сервер, DDE, SQL ODBC, COM/DCOM, OLE DB, ActiveX.

· Наличие ODBC-драйверов к базе данных истории и базе данных реального времени iFIX, позволяющих получить доступ к ним из Access, MS SQL Server, Oracle, генератора отчетов Crystal Reports и др.

· Простой и быстрый доступ к данным по OLE DB с помощью VisiconX - объекта ActiveX.

· Объектно-ориентированная графика.

· Архивирование данных и просмотр данных истории, тренды истории и тренды реального времени.

· Обширный каталог высокопроизводительных драйверов ввода/вывода и для широко распространенных, и для специализированных ПЛК.

· Быстрая разработка и расширение приложений благодаря мощным средствам разработки (интегрированная оболочка разработки Intellution Workspace) с большими возможностями для анимации объектов.

· Интеграция с системами верхнего уровня управления MES и ERP.

· Наличие модуля истории Advanced Historian.

· Интеграция с прикладными программами третьих сторон благодаря реализованной архитектуре Plug and Solve.

· Возможность построения прикладных программ в режиме “on-line” без прерывания выполнения текущих операций и перезагрузки компьютера.

· Механизм создания и тиражирования настраиваемых заготовок объектов (Dynamo).

· Поддержка встроенного языка программирования Visial Basic for Applications (VBA) компании Microsoft.

· Возможность составлять расписания действий по событиям или по времени.

· Возможность подбирать оптимальную конфигурацию узлов, так как доступны различные варианты поставки ПО (серверные пакеты с ограничением точек ввода/вывода, клиент с возможностью управления, клиент без возможности управления и профессиональный клиент).

На рис. 2.6.7 приведен пример применения системы MOSCAD при автоматизации процессов транспорта нефти.

Объектом является нефтепровод подключения площадки нефтяного месторождения к нефтеперекачивающей станции. Он включает линейную часть с линейными задвижками и узел учета нефти.

Структура имеет два уровня. На нижнем уровне расположены контроллеры нижнего уровня MOSCAD RTU (RTU №1-4). Верхний уровень включает коммуникационный контроллер FIU и ПЭВМ с программным обеспечением SCADA. Передача информации осуществляется по радиоканалу. Контроллеры RTU №2 и RTU №3, помимо основных функций, выполняют дополнительно функции ретрансляторов. В одном случае RTU №1 и №2 располагаются недалеко друг от друга, но первый контроллер не может передавать напрямую информацию на RTU №3. Поэтому первый и второй контроллер связаны по интерфейсу RS-485, и информация передается через RTU №2. Во другом случае RTU №2 и коммуникационный контроллер находятся в разных радиозонах и контроллер не может напрямую передавать информацию на верхний уровень. Поэтому информация ретранслируется через RTU №3.

Рис. 2.6.7. Система управления участком нефтепровода с узлом

учета нефти на базе контроллеров MOSCAD.

Контроллер RTU №1 установлен на узле учета нефти и подключен по интерфейсу RS-232 (протокол MODBUS) к системе управления узлом учета нефти. Контроллер не имеет модулей ввода/вывода и реализует следующие функции:

· сбор текущей информации с узла учета нефти:

- состояние задвижек;

- состояние насосов;

- температура, плотность, давление, расходы объемные и массовые по ниткам узла;

- плотность, приведенная плотность, вязкость, влагосодержание нефти на блоке качества нефти;

- температура, давление и расход нефти на выходе с узла учета нефти;

- уровень, объем и масса нефти в резервуарах хранения нефти.

· считывание параметров на каждые 2 часа, смену и сутки по узлу учета нефти;

· считывание параметров по паспорту качества партии нефти, акту приема-сдачи и акту приема-сдачи нефти по маршрутным поручениям;

· обработка информации и передача ее на верхний уровень.

Контроллеры RTU №2-4 установлены на линейной части нефтепровода в специальных блок-боксах. Они включают модули ввода/вывода и имеют следующие функции:

· сбор текущей информации:

ü состояние задвижки (открыта, закрыта, промежуточное положение, неисправность, открывается, закрывается);

ü режим управления задвижкой (местный, дистанционный);

ü контроль прохождения скребка;

ü контроль несанкционированного проникновения в блок-бокс и колодец установки датчиков;

ü контроль наличия основного питания и переход на аккумуляторные батареи;

ü измерение температуры нефти, давления нефти, потенциала на трубе;

ü измерение температуры в блок-боксе;

· преобразование измерений в код;

· диагностика модулей ввода/вывода;

· прием подготовительных и подтверждающих команд управления задвижкой (открыть, закрыть), команды останова задвижки, команды аварийного останова участка, команды деблокировки сигналов и выдачи команд на технологический объект;

· алгоритм контроля несанкционированного изменения положения задвижки;

· алгоритм управления задвижкой с контролем подготовки задвижки к управлению, с контролем выполнения команды и формирования стадии выполнения алгоритма (команда принята; задвижка уже открыта, закрыта, открывается, закрывается; некорректная команда, задвижка обесточена, задвижка в местном режиме управления; подтверждение открытия/закрытия не пришло; задвижка не пошла; команда открытия/закрытия не выполнена);

· передача данных на верхний уровень при изменении сигналов и при изменении измерений на заданную дельту;

Коммуникационный контроллер верхнего уровня FIU осуществляет прием информации с нижнего уровня и передачу ее в ПЭВМ по запросу MODBUS и осуществляет диагностику контроллеров нижнего уровня.