МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова» Факультет энергетики и электротехники Кафедра автоматизированных электротехнологических установок и систем АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ УСТАНОВКАМИ, КОМПЛЕКСАМИ И СИСТЕМАМИ Вводная часть Презентация лекционного курса (первая редакция) Общая структура автоматизированных систем контроля и управления 5 Уровень разработки Разработка совместимых драйверов и приложений для системы в спецификациях компьютерного управления приложений 4 Верхний уровень 3 Прикладной уровень Сбор и обработка данных в операционной системе, анализ данных 2 Уровень протокола передачи данных Общепринятые стандарты передачи данных 1 Физический уровень Техпроцесс (технология), свойства электротехнологического оборудования, переменные состояния Система компьютерного управления в операционной системе, человекомашинный интерфейс Выстраивание взаимодействия между устройствами Взаимодействие между интеллектуальными электронными устройствами должно настраиваться автоматически в зависимости от алгоритма, а не в ручную. Например, сначала должен создаваться алгоритм оперативной блокировки и согласно алгоритму и однолинейной схеме подстанции должны настраивать связи между устройствами. Такой механизм реализуем в случае, если: 1.Имеется однолинейная схема подстанции в формате (SCL/CIM) c привязанными логическими узлами из интеллектуальны электронных устройств. 2.Имеется механизм формального описания алгоритмов. Формальное описание логики, алгоритмов автоматизации В действующей редакции стандарта МЭК 61850 не разделов посвященных описанию логики в рамках интеллектуальных электронных устройств. На сегодняшний день существует два стандарта МЭК, посвященных описанию логики (алгоритмов): Стандарт МЭК 61131 – для локальных алгоритмов в рамках программируемых логических контроллеров. Стандарт МЭК 61499 – для описания распределенной логики (взаимодействия между устройствами). Стандарт МЭК 61131 МЭК 61131 предоставляет несколько языков описания логики: IL – низкоуровневый язык (ассемблер); ST – язык высокого уровня (Pascal-подобный); FBD – графический язык диаграмм функциональный блоков. ? - графический язык релейных схем. SFC – графический язык для описания машины состояний. Языки ? И FBD наиболее часто встречаются в существующей проектной практике. Язык SFC – является весьма перспективным с точки зрения описания последовательности операций (например, для автоматического выполнения последовательности переключений с контролем). Язык МЭК 61131 наиболее часто реализован в интеллектуальных электронных устройствах. Система автоматизированного проектирования должна позволять писать алгоритмы в формате МЭК 61131 для последующего экспорта на устройства нижнего уровня и настройки взаимодействия между устройствами. Стандарт МЭК 61499 МЭК 61499 предлагает новый подход к реализации алгоритмов: Событийное исполнение вместо циклического. Взаимодействие между блоками посредством событий. Взаимодействие между функциональными блоками посредством событий соответствует концепции МЭК 61850 – взаимодействию логических узлов посредством GOOSE. Система автоматизированного проектирования должна позволять итоговую схему взаимодействия между устройствами в виде блоков МЭК 61499. Стандарт МЭК 61499 язык SFC Стандарт МЭК 61499 язык FBD Стандарт МЭК 61499 язык LD Стандарт МЭК 61499 язык ST Стандарт МЭК 61499 язык низкоуровневый assembler в системе команд микроконтроллера Моделирование Наличие формального описания подстанции вместе с алгоритмами автоматического управления позволяет осуществлять моделирование: Всех технологических процессов с разной степенью детализации. Отдельных алгоритмов (например, логики оперативных блокировок). Нагрузки на сеть (при наличии соответствующего количества компьютеров). Система автоматизированного проектирования должна позволять экспортировать конфигурацию на эмуляторы устройств для проведения необходимых проверок, а также систему локальной отладки отдельных алгоритмов или группы алгоритмов. Понятие ПЛК АЦП Вых1 АЦП Вых2 АЦП Управляющая программа на языке … МЭК61131 … Стандартный интерфейс и протокол передачи данных к ЭВМ Понятие OPC OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. SCADA OPC протокол Понятие SCADA SCADA (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) SCADA OPC (драйвер) Накопители или регистраторы на основе ПЛК Датчики, измерители, преобразователи Реле, исполнительные устройства SCADA (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) Субъективное сопоставление некоторых средств SCADA-разработки по сложности изучения СУБД, ODBE Java, C++ Trace Mode Genesis 64 Каскад Master Scada CodeSys Прямое цифровое управление (в.т.ч. ЧПУ) OPC UA технология OPC DA технология Перспективные разработки: Scada Genesis 64 • 64-разрядное приложение • OPC-ориентированная среда разработки Возможность управления c АРМ через Webинтерфейс • Мировой лидер среди Scada в 3D визуализации техпроцессов • Возможность разработки под любые языки (включая региональные) • Модульная архитектура приложения в зависимости от задач разрабатываемого техпроцесса SCADA (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) Scada Genesis 64 Пакет автоматизации GENESIS64 HMI/SCADA включает следующие компоненты: AlarmWorX64 - Сервер тревог и событий – позволяет реагировать на проблемы быстро и эффективно при помощи расширенного управления тревогами и оповещениями. EarthWorX - интегрированная ГИС для визуализации АСУ ТП в реальном времени с привязкой к географическим координатам. GraphWorX64 - интеллектуальный пакет для разработки экранных форм, исполнения на базе векторной 2D–3D-графики и публикации в Сети с помощью WPF или Silverlight. Hyper Historian - высоконадежный и мощный сервер оперативных, исторических данных, с поддержкой промышленных стандартов подключения к данным по ОРС DA, A&E, HDA и OPC-UA стандартам. TrendWorX64 - встроенный компонент сбора и анализа исторических данных в режиме реального времени. Workbench64 - централизованная система запуска, конфигурирования и развертывания крупномасштабных приложений. Архитектура Scada GENESIS Серверные приложения в составе Scada Genesis 64 Мнемографика Регистраторы Проблемноориентированн ые приложения Scada Отчеты/Журналы И.т.д. UDM-server (коллектор, вычислитель, преобразователь измеренных величин) ОРС-серверы Оборудование и элементы систем автоматики SCADA (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) 3D визуализация в реальном времени 3D анимация в реальном времени Минимальные требования • • • • Центральный процессор: Двухъядерный 64-разрядный 2ГГц и выше Оперативная память сервера: 6Гб и выше (4Гб клиента) Жесткий диск: 10Гб и выше Видеокарта: 1280x800, 32-битный цвет 512Мб и выше • • • • Операционные системы (рекомендуемые): • Windows 8 x64 (Professional или Enterprise Edition) • Windows 7 x64 (Professional, Ultimate, илиEnterprise Edition) • Windows Server 2008 R2 x64 Компоненты в составе Windows: • .NET Framework 4.0 • Microsoft Internet Information Services (IIS) 7.0 или выше • Microsoft SQL Server 2008 SP2 • Active Directory МЕЖДУНАРОДНЫЕ И ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ 10.1.1ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электрических схем. 10.1.2ГОСТ 34.003-90 Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения. ГОСТ 34.201-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем. ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы стадии создания. ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы управления. Техническое задание на создание автоматизированной системы. ГОСТ 34.603-92. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем. ГОСТ 1983-89. Трансформаторы напряжения. Общие технические условия. 10.1.8СНИП 11-01-95. Инструкция о порядке разработки, согласования, утверждения и составе проектной документации на строительство предприятий, зданий и сооружений. 10.1.9СТО АТС 02.03.3 -2003. Автоматизированные информационноизмерительные системы коммерческого учет. 10.1.10 ГОСТ Р 50739-95. Защита от несанкционированного доступа к информации. ПРАВИЛА И РЕКОМЕНДАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ГОССТАНДАРТОМ 10.2.1 РД 50-34.698-90 Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. Требования к содержанию документов. РМГ 29-99 Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. ОТРАСЛЕВЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ 10.3.1 РД 34.09.101-94 Типовая инструкция по учету электроэнергии при ее производстве, передаче и распределении. 10.3.2 РД 34.11.321-96 Нормы погрешностей измерений технологических параметров электростанций и подстанций. 10.3.3 РД 34.11.333-97 Типовая методика выполнения измерений количества электрической энергии. 10.3.4 РД 34.11.334-97 Типовая методика выполнения измерений количества электрической мощности. 10.3.5 РД 34-20-501-95 Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. 10.3.6 Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Министерство энергетики РФ, 2002 Конец вводной части