АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ И ГРАЖДАНСКИХ ОБЪЕКТОВ

Автоматизированная информационная система дистанционного управления и контроля технологическими параметрами промышленных объектов относится к области автоматизации систем контроля и управления технологическими процессами.
Известны устройства сбора информации от территориально удаленных друг от друга датчиков различных технологических параметров, включающие центральный пункт диспетчеризации, обеспечивающий прием, накопление, обработку и анализ сообщений от территориально разнесенных устройств. Например по патентам РФ №№93058208, 34482, 52228. Недостатком указанных систем является большее количество связующих физических устройств по сравнению с рассматриваемой системой при одинаковой функциональности систем.
Наиболее близко к заявляемому объекту по конструктивному выполнению техническое решение по патенту РФ на полезную модель №61438, G05B 15/00 «Комплекс аппаратно-программных средств автоматизации диагностирования и контроля устройств и управления технологическими процессами». Известный комплекс содержит объединенные через локальную вычислительную сеть Ethernet рабочие станции, автоматизированные рабочие места и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин, а также объединенные через Ethernet контроллеры на базе промышленных компьютеров для сбора и обработки информации от контролируемых устройств через функциональные модули ввода задач и выдачи управляющих команд, и связанные с контроллерами по стандартному интерфейсу концентраторы связи.
Недостатком такой системы является то, что контролируемые устройства, содержащие ком-интерфейс, подключаются к концентратору связи по линии «токовая петля», одно устройство - одно физическое подключение (подключение к порту концентратора). При этом концентратор имеет ограниченное количество портов (интерфейсов) для подключения.
Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение конструкции автоматизированной системы управления и регулирования технологических параметров при расширении ее функциональных возможностей путем интеграции приборов и устройств различных производителей в одну систему автоматизации технологических процессов.
Технический результат достигается тем, что в автоматизированной информационной системе дистанционного управления и контроля технологическими параметрами, содержащей комплекс программно-аппаратных средств, объединяющий через локальную вычислительную сеть Ethernet распределенные в пространстве рабочие станции, серверы на базе персональных электронных вычислительных машин, а также объединенные через Ethernet промышленные микропроцессорные контроллеры, согласно предлагаемому решению, рабочие станции выполнены с возможностью подключения к системам распределенной периферии, подключенным к контролируемым устройствам, а также к физическим последовательным ком-портам контролируемых устройств через преобразователи интерфейсов по оптическим, медным или беспроводным технологиям или напрямую через двух-четырех проводные шины с помощью внешних или внутренних драйверов-адаптеров.
Станция распределенной периферии представляют собой Ethernet-устройства, предназначенные для сбора информации (электрических дискретных и аналоговых сигналов) с контролируемых устройств.
Предлагаемое подключение контролируемых устройств значительно упрощает конструкцию всей автоматизированной системы управления и контроля технологическими параметрами, при этом возможно увеличение количества контролируемых устройств.
Согласно предлагаемому решению информация, поступающая от контролируемых устройств собирается в одном месте, концентрируется и отображается на мониторах копьютеров рабочих станций при этом используется программно-аппаратный комплекс сбора данных и управления 1 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).
Структурная схема автоматизированной информационной системы дистанционного управления и контроля за распределенными объектами показана на фигуре 1, где:
1 - программно-аппаратный комплекс сбора данных и управления SCADA;
2 - физический интерфейс RJ-45;
3 - физический последовательный ком-порт;
4 - контролируемое устройство с физическим последовательным ком-портом;
5 - Ethernet-устройство;
6 - преобразователь интерфейсов;
7 - драйвер-адаптер полевой шины;
8 - физический интерфейс;
9 - контролируемое устройство со специализированными коммуникационными интерфейсами;
10 - полевая шина для передачи данных ТС, ТУ, ТИ;
11 - рабочая станция (компьютер);
Информация, поступающая от контролируемых объектов собирается в одном месте, концентрируется и отображается на мониторе копьютера 11 с помощью специального программно-аппаратного комплекса сбора данных и управления 1 SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).
Подключение к 1 SCADA - системе осуществляется через специальные внешние или внутренние драйвер - адаптеры 7, имеющие физический интерфейс 8. Кроме того, к SCADA-системе возможно подключение устройств на прямую (через внешние порты компьютера 3) или через среду передачи данных Ethernet.
К данной автоматизированной системе дистанционного управления и контроля возможно подключение контролируемых устройств 5, работающих по протоколу Ethernet, а также контролируемых устройств 9, соединяющихся друг с другом и обменивающихся информацией по двух или четырех проводным шинам 10. При этом протоколы для обмена данными могут использоваться совершенно различные: Profibus, Interbus, DeviceNet, CANopen, ModBus. Данные протоколы могут применяться как по отдельности, так и вместе в каких-либо сочетаниях; тем самым достигается комплектность и универсальность системы.
Отличительной особенностью автоматизированной системы дистанционного управления и контроля технологических параметров является то, что к данной системе могут быть подключены и контролируемые устройства с физическим последовательным ком-портом 4 через среду передачи данных Ethernet, при этом физическое подключение осуществляется через порт RJ45 сетевой карты рабочей станции 2. В Ethernet-сети каждому устройству назначен IP-адрес. Рабочие станции взаимодействуют с физическими последовательными сом-портами контролируемых устройств. Контролируемые устройства с физическим последовательным ком-портом 4, с которых необходимо передавать данные, не имеют IP-адресов, поэтому подключаются в сеть через специальные преобразователи интерфейсов сом в Ethernet 6.
Работа по этой схеме осуществляется следующим образом.
Программно-аппаратный комплекс сбора данных и управления 1 SCADA обращается к контролируемым устройствам. Физически в процессе обмена данных при подключении устройств по двух- или четырехпроводной полевой шине 10 участвуют еще и драйвер-адаптеры данных шин 7. В случае подключения Ethernet-устройств передача данных может быть осуществляться как по оптическим или медным, так и по беспроводным технологиям передачи данных с применением соответствующего оборудования для реализации данных технологий.
Главная функция, которую осуществляет данная система, заключается в возможности сбора электрических дискретных и аналоговых сигналов с контролируемых устройств через станции распределенной периферии и передачи их на значительные расстояния в диспетчерский пункт, где расположены рабочие станции операторов, для последующей визуализации технологических параметров. Аналоговые сигналы должны иметь унифицированный диапазон значений: +-10 вольт, 0-10вольт, 0-20 та, 4-20 та, 0-5 та.
Схема передачи данных от контролируемых устройств к программно-аппаратному комплексу сбора данных и управления SCADA представлена на фиг.2, где:
1 - программно-аппаратный комплекс сбора данных и управления SCADA;
2 - ведущее устройство нижнего уровня (контроллер);
3 - ведомое устройство (станция распределенной периферии);
4 - контролируемое устройство.
В системе могут быть одно или несколько ведущих устройств, по запросу которых ведомыми устройствами осуществляется передача данных к ведущему устройству. Получив запрос на ведомое устройство начинает передавать ответ (данные).
Если используется среда передачи Ethernet, то действует вариант по схеме на фиг.3, где:
1 - программно-аппаратный комплекс сбора данных и управления SCADA;
2 - физический интерфейс RJ 45;
3 - преобразователь интерфейсов;
4 - контролируемое устройство с физическим последовательным ком-портом;
5 - Ethernet-устройство;
6 - автоматизированное рабочее место (компьютер).
Вначале контролируемое устройство (4) передаст данные к преобразователю интерфейсов 3, который подготовит данные для их последующей трансляции через Ethernet-среду к ведущему устройству 6. Ведущим устройством может являться как компьютер, touch-панель, ноутбук, так и контроллер. Если ведущее устройство является устройством нижнего уровня(контроллер), то оно концентрирует в себе полученные данные для последующей передачи на верхний уровень по запросу. На верхнем уровне эти данные обрабатывает Программно-аппаратный комплекс 1.
Если контролируемые устройства соединены по двухпроводной или четырех проводной шине, подключенной к соm-порту, то действует вариант по схеме на фиг.4, где:
1 - программно-аппаратный комплекс сбора данных и управления SCADA;
2 - драйвер-адаптер;
3 - физический последовательный ком-порт;
4 - полевая 2-х или 4-х проводная шина;
5 - контролируемое устройство со специализированными коммуникационными интерфейсами.
6 - автоматизированное рабочее место (компьютер).
Данное подключение осуществляется через специальные адаптеры 2. В соответствии с используемым протоколом обмена данными на шине может быть одно или несколько ведущих устройств. Программно-аппаратный комплекс обеспечение 1 посылает запрос через физический последовательный ком-порт 3 определенному контролируемому устройству 5. Так как все контролируемые устройства подключены к общей шине 4, то, получив запрос, контролируемое устройство проверяет, кому был адресован запрос. Контролируемое устройство, которому был предназначен запрос, обрабатывает его и посылает ведущему ответ. Программно-аппаратный комплекс 1 через ком-порт 3 получает эти данные. Взаимодействие программного-аппаратного комплекса 1 с адаптерами осуществляется через драйвера.