Belgorod, Russian Federation
Russian Federation
Provides general information about the state of modern management systems and techniques of their creation. Having studied the market of modern software products and different versions of SCADA-systems. The main job opportunities SCADA-systems, as well as the tasks that the data system to solve the various enterprises. The problems of the development of SCADA-system TRACE MODE 6.09 designed for remote control of a planetary mixer, with the ability to display the main electrical parameters on a computer monitor. We describe how to connect the equipment managed by a SCADA-system via the PC.
SCADA-system, planetary mixer, frequency transformation-Tel, the output frequency signal conversion, dry mixes
Создание современных систем управления базируется на разработке и применении адаптивных интеллектуальных систем, функционирование которых невозможно без использования развитой вычислительной сети, включающей персональные компьютеры (ПК), микроконтроллеры и широкий набор модулей ввода/вывода. Усложнение технологических процессов и производств ставит задачи создания распределенных иерархических систем (АСУТП) и их сквозного программирования, что объясняет появление новых компьютерных технологий для интегрированных систем, объединяющих все уровни производства. В качестве примера может быть названа SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition), предназначенная для проектирования и эксплуатации распределенных автоматизированных систем управления. SCADA-система предназначена для диспетчерского управления и сбора данных. Везде, где в режиме реального времени требуется осуществлять оперативное управление каким-либо процессом, SCADA-система является наиболее простым и доступным решением.[1] Однако в последних версиях её предназначение значительно расширилось. В частности, отечественная фирма-изготовитель AdAstra Research Group, LTD[2] выпустила 6-ю версию SCADA–системы TRACE MODE (ТРЕЙС МОУД), которая имеет мощные средства для создания распределенных иерархических АСУТП, включающих в себя до трех уровней иерархии: уровень контроллеров – нижний уровень; уровень операторских станций – верхний уровень; административный уровень. На рынке программных продуктов существует много версий SCADA-систем в основном зарубежных производителей, например Genesis фирмы Iconics, FactoryLink фирмы UnitedStatesDATDCo. (США), WinCC фирмы Siemens (Германия) и др.
SCADA-системы решают следующие задачи:
- Обмен данными с «устройствами связи с объектом» (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода-вывода) в реальном времени через драйверы.
- Обработка информации в реальном времени.
- Логическое управление.
- Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
- Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
- Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
- Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
- Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
- Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т.д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.
Все современные SCADA-системы позволяют создавать графический интерфейс, что облегчает диалог оператора с машиной. Среди SCADA–систем распространена векторная графика, что позволяет создавать отдельные графические объекты, производить различные операции над ними, обеспечивать динамичность изображения за счет масштабирования, перемещения, вращения, изменения цвета объектов, образующих изображение.
Modbus – открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные линии связи RS-485, RS-422, RS-232, а также сети TCP/IP(Modbus TCP).
TRACE MODE содержит библиотеку бесплатных драйверов к более чем 2400 промышленным контроллерам (ПЛК), платам ввода-вывода и счетчикам электроэнергии и ресурсов. Эти драйверы доступны также и в бесплатной, базовой версии TRACE MODE. В TRACE MODE поддерживаются следующие стандартные протоколы:
- BACnet/IP
- DCON
- DeviceNet
- IEC 60870-5-101
- Hart
- HOST-Link
- M-BUS
- Modbus RTU
- Modbus TCP/IP
Для вывода данных на экран, управления системой оператором необходимы объекты, такие как текст, стрелочный прибор, ползунок, кнопка, выключатель, тренд и так далее.
Для управления электродвигателем смесителя [3] была разработана автоматизированная система, предусматривающая возможность удаленного управления и мониторинга работы смесителя. Структура этой системы представлена на рис. 1.
Рис. 1.Структура системы управления электроприводом смесителя
Управление ПЧ можно осуществить с помощью промышленного протокола Modbus RTU и персонального компьютера.
Содержание доступных адресов показано ниже рис. 2.
Рис. 2. Содержание доступных адресов ПЧ
После того как осуществляется сброс всех настроек ПЧ на заводские, необходимо с помощью контрольной панели настроить ПЧ типа VFD-E на работу с протоколом Modbus RTU.
Необходимо задать настройки следующих параметровпредставленных в табл. 1 [4].
Таблица 1
Настройки частотного преобразователя
|
Номер параметра |
Установить значение |
Описание |
|
02.00 |
3 |
Первый источник задания выходной частоты. Значение 3 устанавливает задание частоты от интерфейса RS-485 |
|
02.01 |
3 |
Первый источник команд управления приводом. Значение 3 и 4 устанавливают управление от RS-485. При установке параметра равным 4 кнопка STOP на преобразователе перестает быть активной |
|
02.10 |
0 |
Ноль – значение по умолчанию. В этом случае частотой управляет только первый сигнал, то есть RS-485 |
|
09.00 |
01 |
Коммуникационный адрес ПЧ. Должен быть уникальным на сети. Аналогичные настройки в MasterLink (в SCADA) |
|
09.01 |
1 |
Скорость передачи данных. 1 – скорость 9600 бит/с. Аналогичные настройки в MasterLink (в SCADA) |
|
09.04 |
6 |
Устанавливает настройки протокола. Установка 6 – Modbus RTU, 8 бит данных, без контроля четности, 1 стоп-бит. Аналогичные настройки в MasterLink (в SCADA) |
При создании проекта в Trace Mode создаются многочисленные каналы и аргументы. Весь обмен данными происходит через каналы. Связь между определенными значениями каналов, аргументами программы, экрана, осуществляется с помощью механизма, который называется привязкой. При создании программы или экрана необходимо создать аргументы.
Создание аргумента в Trace Mode, который отвечает за запуск двигателя представлено на рис. 3.
Рис. 3. Создание аргумента в Modbus RTU на запись
Для вывода данных на экран, управления системой оператором необходимы объекты, такие как текст, стрелочный прибор, ползунок, кнопка, выключатель, тренд и так далее. Создание кнопки пуск на экране оператора, которая отвечает за запуск представлено на рис. 4.
Управление смесителем осуществляется с персонального компьютера с использованием программного обеспечения SCADA TRACE MODE 6.09 фирмы ADASTRA. Для организации передачи и получения данных по средствам протокола связи Modbus-RTU используется преобразователь интерфейсов ICPDASI-7520. Он позволяет выполнять преобразование сигналов RS232 в сигналы RS485 и наоборот. На рис. 5 представлен рабочий экран оператора по управлению смесителем.
Рис. 4. Создание кнопки пуск на экране оператора
Рис. 5. Рабочий экран SCADA-системы
Описание функциональных возможностей SCADA-системы для управления смесителем:
Таблица с параметрами 1–8 на экране оператора, позволяет отслеживать численные значения: заданной частоты, фактической частоты, выходного тока, напряжение на шине DC, выходного напряжения, температуры IGBT-модуля, мощность и момент. Параметры 9–13 позволяют задавать требуемые значения для: частоты, максимальной частоты и напряжения, времени разгона и торможения. 14 – Блок управления вывода значения на экран позволяет изменять значение, отображаемое на экране частотника. 15 – блок управления законом управления частотником позволяет выбрать требуемый закон управления частотником. 16 – Блок управления разгоном и торможением позволяет выбрать вид разгона и торможения. 17 – Блок управления пуск, реверс и торможение обеспечивает пуск, реверс и торможение электродвигателя. Приборы 18–19 наглядно отображают значение частоты и температуры IGBT-модуля. На графиках 20–21 видно изменения тока и напряжения во времени.
С помощью панели оператора можно отследить основные параметры смесителя, а так же осуществить пуск, реверс и остановку электродвигателя.
Используя SCADA – систему были проведены эксперименты с целью определения потребляемой мощности двигателем смесителя в. Управление двигателем осуществлялось непосредственно с компьютера через графический интерфейс рис. 6.
Рис. 6. Данные экспериментов на рабочем экране SCADA-системы
Были получены значения по которым построены графики:
– зависимости мощности от частоты при постоянном коэффициенте заполнения принятым за 60 %, рис. 7.
– зависимость мощности от коэффициента заполнения при постоянной частоте принятой 6ГЦ, рис. 8.
Рис. 7. Зависимости мощности от частоты при постоянном коэффициенте заполнения принятым за 60 %
Рис. 8. Зависимость мощности от коэффициента заполнения при постоянной частоте принятой 6ГЦ
В процессе создания SCADA-системы была изучена среда разработки Trace Mode 6.09. C её помощью выполнен опрос необходимых параметров смесителя через преобразователь частоты VFD-E, а также выполнены его настройки на необходимые оптимальные значения. В программе TraceMode создано место («экран») диспетчера управления смесителем планетарного типа.
1. Zhidkov V.A. Sravnitel'nyy analiz SCADA-sistem, primenyaemyh v dispetcherskih sluzhbah Belgorodskoy energosistemy // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V.G. Shuhova. 2012. №1. S. 185-189.
2. Elektronnyyresurs:http://www.adastra.ru/
3. Patent № RU 143424, B01F7/14, Planetarnyy smesitel' / Anciferov S.I., Bogdanov V.S., Semernin A.N., data publ. 20.07.2014.
4. Rukovodstvo pol'zovatelya TraceMode. Versiya 5.0. M.: AdAstra Research Group, Ltd. 2000. 814 c.
