150722 (Разработка автоматизированной системы управления электроснабжением КС "Ухтинская"), страница 12

CAN – это шина с несколькими мастер-узлами на основе пары медных проводников. Скорость передачи данных по этой шине зависит от длины линии связи. На расстояния до 40 метров данные могут передаваться со скоростью 1 Мбит/с, при передаче на 1000 метров скорость падает до 50 Кбит/с.

Foundation Fieldbus - FF

Foundation Fieldbus – это название промышленной шины, поддерживаемой организацией Fieldbus Foundation. Как и CiA, Fieldbus Foundation тоже является ассоциацией, появившейся в результате слияния североамериканских компаний ISP- Foundation и WorldFIP.

После многих лет безуспешной деятельности комитетов IEC (МЭК) и ISA по стандартизации единой универсальной промышленной шины в Fieldbus Foundation решили определить собственную шину, объединив несколько уровней самого разного происхождения. Таким образом, в Foundation Fieldbus используются

• базовый физический уровень (H1 FF), обеспечивающий скорость передачи в 31,25 Кбит/с, – на основе модифицированной версии физического уровня IEC 1158-2,

• скоростной физический уровень (H2 FF) с максимальной скоростью передачи в 1 Мбит/с – на основе IEC 1158-2,

• уровень сетевого протокола, в котором используются элементы проекта стандарта унифицированной промышленной шины IEC/ISA SP 50.

Шина Foundation Fieldbus ориентирована на непрерывное управление во "влажных" производствах, в потенциально взрывоопасных средах и поэтому должна проектироваться на базе низковольтной малоточной логики. Шина Foundation Fieldbus очень похожа на шину PROFIbus-PA которая также имеет встроенные средства защиты. Кроме того, в ней имеются средства поддержки высокоуровневого супервизорного контроля.

LON

Шина LON (Local Operating Network) первоначально разрабатывалась компаниями Echelon, Motorola и Toshiba для интеллектуальных систем автоматизации зданий. Однако сейчас она используется также и в промышленных системах автоматизации и контроля. Шина LON предназначена для поддержки распределенного интеллекта. Каждый "нейрон" (узловая микросхема) этой сети содержит по 3 микропроцессора, один из которых специально выделен для поддержания коммуникационного протокола LonTalk с довольно большими вычислительными издержками. Для облегчения такой вычислительной нагрузки к одному "нейрону" может быть подключено несколько более простых устройств. На базе 48-разрядных идентификаторов возможно построение сетей LON с числом узлов более 32000.

PROFIbus

Самой широко используемой в Европе и США промышленной шиной для систем автоматизации и контроля является PROFIbus (PROcess FIeldbus). Эта шина разрабатывалась совместными усилиями нескольких компаний. Ее многосторонность отражается в применении как на горизонтальных, так и на вертикальных рынках.PROFIbus - это европейский стандарт (EN 50170), в настоящее время поддерживаемый в США профессиональной организацией PROFIbus Trade Organization. Есть несколько различных вариантов сетевого протокола PROFIbus, каждый из которых ориентирован на свою прикладную область:

• PROFIbus-FMS,

• PROFIbus-DP,

• PROFIbus-PA.

PROFIbus-FMS - это универсальный коммуникационный протокол. В основном он используется различными супервизорными задачами на высшем уровне иерархии PROFIbus-системы. FMS стартовал в момент, когда пользователи производственных систем управления стали переключаться на протокол МАР (Manufacturing Automation Protocol). В результате многие элементы обмена сообщениями в FMS похожи на элементы МАР. Однако высокие накладные расходы этого протокола делают его неприемлемым для обслуживания низкоуровневых датчиков.

PROFIbus-DP - это оптимизированный по производительности протокол, разработанный специально для поддержания критичного ко времени доставки обмена информацией между распределенными интеллектуальными узлами ввода/вывода на нижних иерархических уровнях системы PROFIbus. Этот протокол нижнего уровня в части оптимизации для межсоединения низовых интеллектуальных устройстваналогичен протоколу CAL. Он может использоваться в распределенных системах как с одним, так и с несколькими мастер-узлами, допуская подключение к шине до 128 устройств.

PROFIbus-PA обычно применяется в системах автоматизации "влажных" химических и нефтеперерабатывающих отраслей, где из соображений безопасности необходима низковольтная и малоточная логика. Это, по сути, PROFIbus-DP, с теми же протоколами, но в иной физической реализации.

Век частно-фирменных систем управления различными технологическими процессами быстро близится к закату. Сегодня никакой производитель не может поставлять всю номенклатуру требующихся в современных системах управления устройств. Для построения собственных систем от специалистов по автоматике требуется сейчас умение применять высокотехнологичные изделия разных компаний, и, естественно, эти изделия должны быть совместимыми.

Для гарантии совместимости продукции различных производителей необходимы открытые стандарты аппаратных и программных средств. Одним из замечательных примеров реализации этой парадигмы в производстве систем управления является концепция OMAC (Open Modular Architecture Controller), разрабатываемая "большой тройкой" американских производителей автомобилей. В этой концепции для упрощения применения и повышения общности программирования систем управления производственными процессами определяется новый стандарт контроллеров. В качестве шины, обеспечивающей взаимодействие компонентов системы и снижение затрат на обслуживание и обучение персонала, выбрана шина PROFIbus.

Применение стандартного клиент-серверного интерфейса в автоматизированных системах

Другим заслуживающим упоминания стандартом является ОРС (OLE for Process Control). При помощи этого стандартного клиент-серверного интерфейса новые прикладные программы получат возможность обращаться к сервисным функциям существующих SCADA-систем, человеко-машинного интерфейса и других специальных средств управления и контроля. Появление подобного стандарта клиент-серверного интерфейса значительно упростит труд разработчиков прикладного программного обеспечения, традиционно вынужденных писать специализированные коды для получения доступа к данным низкоуровневых протоколов промышленных шин.

В этой области активны следующие компании Intellution, National Instruments, Wonderware, Siemens.

Поскольку стандарт ОРС объединяет в одну унифицированную структуру OLE, ActiveX, COM и DCOM, он позволит различным офисным приложениям для Windows обращаться как к информации низкоуровневых промышленных шин, так и к данным систем автоматизации и управления высокого уровня. В результате существенно упростится планирование производства, анализ выполнения графиков и представление информации, поскольку все данные будут извлекаться непосредственно из цехового уровня. Так как на все эти задачи накладываются менее строгие ограничения, то для снижения стоимости общей интегрированной системы возможно применение стандартных приложений, средств и утилит обычных настольных систем.

Перспективы для промышленных шин

Концепция промышленных шин родилась в Европе и развивалась там в течение многих лет. В настоящее время в самых разных специализированных прикладных областях используется более 50 промышленных шин. Вместе с тем (по мере их распространения в США) количество широко поддерживаемых шин не превышает половины десятка. Применение технологии промышленных шин знаменует собой совершенно новую эпоху в управлении процессами. Одна из важнейших примет этой эпохи - смещение интеллекта на нижние иерархические уровни систем автоматизации. Растущие масштабы активного применения промышленных шин позволят вынести несложные задачи контроля за рамки централизованной системы управления на «цеховой» уровень. Распределенные интеллектуальные средства, исполняющие эти задачи, смогут также одновременно собирать информацию реального времени и передавать ее узлам более высокого иерархического уровня.

В результате объем информации «цехового» уровня, собираемой в реальном масштабе времени, значительно возрастет. Только для сохранения, анализа и вывода результатов в реальном времени понадобится повысить производительность и расширить функциональные возможности используемых рабочих станций. Благодаря подобному подходу к "рассредоточению" интеллекта, операторы (а не только инженеры) получат возможность контролировать, настраивать и даже менять параметры автоматизированного процесса непосредственно с рабочего места. Использование в качестве стандартной цеховой платформы операционной системы Windows NT обеспечит применение необходимого инструментария на гораздо более низком управляющем уровне, что приведет к снижению затрат на разработку, а также к ускорению ввода разработанной системы в эксплуатацию.

Исследования показали, что переход от централизованного управления к распределенным архитектурам на базе промышленных шин позволяет достичь экономии до 40 процентов.

3. Расчет экономического эффекта от внедрения автоматизированной системы управления электроснабжением КС-10

Так как в дипломном проекте подробно рассмотрена разработка автоматизированной системы управления электроснабжение (АСУ-ЭС) КС-10, то произведем расчет экономического эффекта от внедрения этой системы.

Краткое описание внедряемой системы

Разработанная система АСУ-ЭС занимается сбором информации о состоянии электроустановок. Данные поступают в диспетчерскую, обрабатываются и предоставляются в удобном для оператора виде. Диспетчер может постоянно получать информацию о состоянии всей системы электроснабжения. Период обновления информации на мониторе АРМ не превышает 1 с. Также предусматривается возможность диспетчерского управления (управление выключателями, аварийными электростанциями). Таким образом, в случае аварии или ненормальном режиме работы энергосистемы диспетчер может быстро принимать решения по ликвидации аварийной ситуации путем оперативных переключений возобновить питание отключенного оборудования.

Цель создания АСУ-ЭС:

• обеспечить высокий уровень автоматизации контроля, управления и защиты;

• повышения надежности и экономичности работы оборудования, за счет оптимизации технологических процессов, сокращения времени обнаружения неисправностей, за счет диагностики и информации об отказах, уменьшения времени простоев оборудования после аварийных остановов и в ремонте;

• улучшение условий и производительности труда эксплуатационного персонала за счет повышения информированности о ходе технологических процессов и работе оборудования, качества формирования и анализа оперативной и архивной документации.

Объектами автоматизации являются центральная распределительная подстанция (ЦРП-10 кВ), тринадцать комплектных трансформаторных подстанций 10/0,4кВ, семь аварийных дизельных электростанций.

Расчет единовременных капитальных затрат на внедрение АСУ-ЭС

Стоимость системы складывается из рыночной цены на программно-аппаратные средства (ПАС) автоматизации, взятые из каталогов фирм производителей. В таблице 3.1 представлены цены на оборудование, общая стоимость равна 1 565 884 руб.

Транспортные расходы определяем в размере 12% от стоимости программно-аппаратных средств

где – стоимости программно-аппаратных средств, руб.

руб.

Таблица 3.1 – Перечень программно-аппаратных средств автоматизации

Затраты на монтажные работы определяются для каждого элемента системы по СНиП [10], введенных в 2003 году, и представлены в таблице 3.1.