Dziś jest wtorek, 15 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8958 -0.48% 1EUR 4.2969 -0.3% 1GBP 4.8998 +0.14%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
17 październik 2019
72 edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu 
więcej
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
3 marzec 2006.

Funkcje stacji operatorskich i serwerów archiwizujących w systemach sterowania

Systemy DCS (Distributed Control Systems) stosowane w energetyce mają cztery podstawowe cechy wymagane dla automatyzacji największych obiektów:

- redundancja na wszystkich poziomach,
- izolacja galwaniczna systemu od obiektu (kilkustopniowa),
- precyzyjne stemplowanie czasowe alarmów, zdarzeń i pomiarów,
- otwarta komunikacja dla aparatury obiektowej, sieci biurowej i innych systemów.


W tab. 1. wymieniono systemy spotykane w Polsce. Melody IT, Teleperm XP i PCS 7 są produkowane w Niemczech, Ovation, Experion PKS i DeltaV w USA, metsoDNA w Finlandii, AC 800M w Szwecji, a Alspa P320 we Francji. Melody IT i AC 800M są wariantami systemu 800xA, uznanego niedawno przez Control Engineering za produkt roku 2004 [1]. Aktualny poziom techniczny i realizowane funkcje wynikają z 20-30 lat doświadczeń i rozwoju wcześniejszych wersji.

Zastosowania

Wśród wymienionych systemów dla energetyki zawodowej (elektrownie) przeznaczone są Melody, Teleperm, Ovation, metsoDNA i Alspa (dopiski IT, XP i P320 będą dalej opuszczane). Experion, AC 800M, PCS 7 i DeltaV są systemami ogólnego przeznaczenia, stosowanymi w petrochemii, przemyśle chemicznym, cukrowniczym, budowlanym itd., w tym także w energetyce cieplnej (elektrociepłownie). MetsoDNA występuje w papiernictwie. Alspa ma sterować największym blokiem energetycznym budowanym w Elektrowni Bełchatów (830 MW).

Podsystemy

Każdy system DCS zawiera cztery podstawowe podsystemy - procesowy, operatorski, archiwizujący oraz inżynierski. W referacie [2] scharakteryzowano podsystem procesowy, a w [3] inżynierski. Tutaj natomiast omawiane są podsystemy operatorski i archiwizujący.

Architektury systemów DCS

 Nazwy stacji operatorskich i serwerów archiwizujących znajdują się w tab. 3. Zbiorczą nazwą podsystemów operatorskiego i archiwizującego w Telepermie jest OM 650 Operation and Management System (w Melody i AC 800 jest to Process Portal, a w Alspie Centralog). W systemie Melody oprócz czterech rodzajów stacji podstawowych mamy także Aspect Server udostępniający informacje o urządzeniach, komputer firewall sprzężenia z siecią biurową, OPC Server dla połączenia z systemem sterowania rozdzielni oraz komputer z interfejsem do odbiornika sygnału zegarowego GPS. Stacjami procesowymi Telepermu są stacje bazowe FUM B, "bezpieczne" FUM F (fail-safe) oraz oddalone ET 200M. Sygnał czasu pochodzi tutaj z nadajnika sieciowego SICOMP sprzężonego z zegarem DCF. W Ovation poza stacjami podstawowymi mamy stację obliczeń termicznych, konsolę sieci neuronowych oraz bramę DLS (Data Link Server) dla sieci ogólnoelektrownianej i magistrali Westnet (systemu WDPF). W każdym z prezentowanych systemów stacje połączone są redundowanymi sieciami Ethernet TCP/IP 100 Mb/s.

Struktury

W systemach DCS wyróżnia się trzy główne magistrale komunikacyjne - sterującą, operatorską i polową. Stosowane są dwie struktury sieci - pierścieniowa i drzewiasta. Magistrale sterująca i operatorska stanowią fizycznie wspólną sieć, zaś podział ma charakter logiczny i wynika z ruchu komunikacyjnego. Lewa dolna para switchy organizuje ruch między stacjami procesowymi (magistrala sterująca), a prawa ruch między stacjami operatorskimi, stacją archiwizacji itd. (magistrala operatorska). Switche root realizują połączenie. Podobnie jest w systemie Melody. Ze względu na strukturę sieci, systemy DCS można sklasyfikować następująco:
- drzewo: Melody, Ovation, metsoDNA, Experion, AC 800M, DeltaV,
- pierścień: Teleperm, PCS 7, Alspa.

W Melody i metsoDNA można stosować również pierścień.

Protokoły

Ważną cechą systemów DCS jest szybkie automatyczne wznowienie komunikacji, jeżeli nastąpiła przerwa. W przypadku pierścienia czas nawiązania połączenia przez master switch po przerwaniu obwodu nie przekracza 0,3 s. (switchy nie pokazano na rys. 1B). W strukturze drzewiastej trwa to przynajmniej 1 s, bo problemem jest taka rekonfiguracja switchy po stwierdzeniu braku komunikacji przez pierwsze łącze danej stacji, aby ścieżka połączenia z drugim łączem nie zawierała pętli. Uniknięcia pętli w hierarchicznym redundowanym drzewie umożliwiają następujące protokoły:
 - UpLink Fast - Cisco,
 - Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP) - standard IEEE 801. w,
 - Fault Tolerant Ethernet (FTE) - Honeywell,
 - Redundant Network Routing Protocol (RNRP) - ABB.

W RSTP i RNRP węzły sieci wysyłają specjalne komunikaty diagnozujące połączenia (odpowiednio BPDU messages i RMON probes). Standard RSTP przyjęto niedawno. Na razie stosują go Hewlett Packard (HP) i Moxa, ale wkrótce można oczekiwać upowszechnienia.

Stacje operatorskie

Platformy systemów operatorskich podano w tabeli. Stosowany jest sprzęt firm: Dell, Sun, HP, Fujitsu-Siemens. Standardem są dwa monitory ze względu na jednoczesną obserwację kilku obrazów oraz ciągłość pracy na wypadek awarii jednego. W pojedynczej stacji do wszystkich obrazów można łącznie przyporządkować ok. 5 tys. sygnałów (1 200 analogowych i 3 000 binarnych w Telepermie), z tego do pojedynczego obrazu 300 do 700. Na ekranie można umieścić przynajmniej 4 obrazy (zmniejszone, np. jako ćwiartki ekranu). Na rys. 2. pokazano nałożone na obraz graficzny kotła energetycznego okno zaworu (valve), na nim listę alarmów, a na wierzchu stacyjkę operatorską (faceplate), służącą do przestawienia zaworu. Ilustruje to stopniowanie informacji wizualnej, niezbędne w systemach DCS.

Edytory graficzne

Służą do tworzenia obrazów graficznych (synoptycznych). Posługują się one figurami geometrycznymi, napisami oraz biblioteką ikon przedstawiających urządzenia technologiczne i kontrolno-pomiarowe.
Figurom, napisom oraz ikonom przypisuje się efekty animacyjne uzależnione od zmiennych analogowych i binarnych, takie jak: zmiany koloru, stopień wypełnienia, widoczność, ruch ciągły lub skokowy, wielkość itd. Kliknięcie w dany element może powodować pokazanie innego obrazu lub okna albo wywołanie stacyjki operatorskiej. Ikony urządzeń kontrolno-pomiarowych zrealizowane są przeważnie jako tzw. "kontrolki" ActiveX. Na rys. 3A, B pokazano biblioteki takich kontrolek oraz ikony urządzeń technologicznych z pakietu Process Portal - ABB.

Interfejsy graficzne

Wskaźnikiem aktualnych trendów może być pakiet HMIWeb Experiona, wykorzystujący narzędzia internetowe i język HTML. Podobnie zaczęto postępować w innych systemach i obecnie obrazy każdego systemu można oglądać za pomocą standardowych przeglądarek. Stacje bazujące na systemie Unix (Teleperm, Ovation, Alspa) stosują interfejsy Dynavis-X, DataView oraz standardy X/Window i OSF-Motif. Pełen zoom obrazów graficznych jest osiągalny tylko w niektórych systemach, np. w Ovation.

Obrazy standardowe

Mają one ustaloną formę, więc wystarczy je sparametryzować. Obrazami standardowymi są: trendy y=f (t), pola pracy y=f (x), grupy stacyjek operatorskich (faceplates), sekwencje SFC, średnie godzinowe i dobowe, listy alarmów, wykazy czynności operatorskich (logs), obraz diagnostyczny systemu. Obraz pola pracy pozwala ocenić, jak daleko znajduje się aktualny punkt pracy urządzenia od obszaru pożądanego, grupa stacyjek służy do sterowania większą instalacją, a obraz sekwencji pozwala zorientować się w stopniu zaawansowania rozruchu, odstawiania itp.


Sterowanie operatorskie

Jest realizowane za pomocą stacyjek przyporządkowanych odpowiednim blokom funkcyjnym. Zakres funkcji można dostosować do konkretnych potrzeb. Niektóre systemy, np. metsoDNA, umożliwiają również parametryzację bloków funkcyjnych za pomocą stacyjek. W metsoDNA z operatorem związany jest jego własny zestaw obrazów niezależnie od stacji, na której pracuje.

Aktualizacja i odświeżanie obrazu

 Odświeżanie elementów dynamicznych na obrazach Telepermu jest sterowane zdarzezdarzeniami, tzn. następuje przy każdej zmianie sygnału binarnego lub analogowego o zadany próg, np. 0,25%. Gdy zmiana nie przekroczyła progu, odświeżanie następuje cyklicznie. Typowym cyklem jest 1 s (w Ovation zmienne fast aktualizowane są co 0,1 s). W Experionie zmiana pola obrazu, na którym znajduje się 100 zmiennych, zajmuje do 2 s. Czas otwierania obrazu zależy od mocy obliczeniowej stacji i złożoności grafiki. W związku z tym, że grafiki przechowywane są w pamięci w formie "skompilowanej", czas otwierania typowego obrazu w stacjach Unix wynosi 1 s, a w Windows z grubsza 2-krotnie dłużej.

Alarmy i zdarzenia

Alarmy sygnalizują niesprawności, niedopuszczalne stany sygnałów binarnych lub przekroczenia poziomów alarmowych przez sygnały analogowe. Zdarzenia reprezentują nowe stany sygnałów binarnych lub zmiany sygnałów analogowych o zadany próg. Alarmy i zdarzenia dzielą się na technologiczne i systemowe.

W ramach każdej klasy istnieje kilka priorytetów (4 w Experionie i Alspie). Alarmy i zdarzenia filtruje się ze względu na stacje operatorskie, obszary technologiczne i priorytety. Odpowiednie mechanizmy zapobiegają "zalaniu" systemu alarmami w sytuacjach nienormalnych (alarm flood). W wierszu listy alarmów znajdują się: identyfikator punktu (20-znakowy kod KKS), czas/data (milisekundy), stan/wartość, krótki tekst. Kliknięcie na wiersz powoduje otwarcie okienka z obrazem szczegółowym punktu alarmującego, z trendem, stacyjką itp. albo z tekstami informacyjnymi i zaleceniami (Cause, Consequence, Action w Alspie). W Telepermie alarmy i zdarzenia kwalifikowane są aż do 13 klas, a pod względem technologicznym dzielone na 4 poziomy. W Alspie alarmy syntetyczne dotyczą grup zmiennych, które same nie mogą generować alarmu, ale generują go, gdy przynajmniej jedna przyjmuje stan alarmowy lub przekroczy dopuszczalną strefę. Logikę alarmu syntetycznego można do pewnego stopnia konfigurować.

Kamery video

Obecnie każdy system DCS umożliwia ciągłą prezentację na stacjach operatorskich obrazów z kamer cyfrowych dołączonych do odpowiedniego serwera. Małe okienka z obrazami z kamer wywołuje się podobnie jak stacyjki operatorskie. Serwer przechowuje w pamięci historię obrazów, pozwalając na analizę zdarzeń. Do serwera Visor w PCS 7 można dołączyć 32 kamery.

Funkcje specyficzne

Omówione dotąd funkcje występują we wszystkich systemach DCS. Natomiast funkcje podane niżej są albo opcjonalne, albo dostępne tylko w niektórych systemach:

 - skalowalność okna, obcinanie, pełny zoom grafiki;
 - określenie liczby otwartych jednocześnie stacyjek;
 - pomijanie wybranego kroku sekwencji oraz blokowanie urządzenia przed załączeniem;
 - lista obrazów, na których występuje dany obiekt;
 - wartości sygnałów analogowych i binarnych prezentowane wraz z kodem jakości;
 - tworzenie online obrazów grup stacyjek przez operatora;
 - notatnik operatora na uwagi i postulaty dla służb technicznych.

Notatnik z Process Portala - ABB pozwala przypisywać notatki do każdego z obiektów (TF1, Tank Farm). Notebook Telepermu wypełnia się w formacie HTML.

Pełna treść artykułu znajdą Państwo w lutowym numerze Control Engineering.
Zachęcamy do lektury

Źródło: Control Engineering
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl