СодержаниеВведение 11
1 Постановка задачи 13
2 Технические требования к системе (интерпретация технического задания) 15
2.1 Структура нижнего уровня разрабатываемой системы АСТРК-СХК 15
2.2 Алгоритм функционирования оборудования нижнего уровня разрабатываемой системы АСТРК-СХК. 15
2.3 Структура верхнего уровня разрабатываемой системы АСТРК-СХК. 15
2.4 Алгоритм функционирования оборудования верхнего уровня разрабатываемой системы АСТРК-СХК. 15
2.5 Требования к передаче информации 16
2.6 Технические характеристики 16
2.7 Технические требования к программному обеспечению. 17
2.8 Структура и состав разрабатываемой системы АСТРК-СХК 19
3 Обзор и анализ типов датчиков для работы в системе 20
3.1 Классические и интеллектуальные подходы к разработке системы 20
3.2 Интеллектуальные блоки детектирования 22
3.2.1 Интеллектуальный блок детектирования гамма-излучения БДКГ-08 22
3.2.2 Интеллектуальный блок детектирования гамма-излучения БДКГ-02 23
3.3 Неинтеллектуальные блоки детектирования 24
3.3.1 Блок детектирования БДМГ-08Р 24
4 Промышленные контроллеры и выбор для системы 26
4.1 Моноблочный технологический контроллер ТКМ410 26
4.2 Состав контроллера 27
4.3 Особенности применения ТКМ410 28
4.3.1 Программирование контроллера 28
4.3.2 Телеметрия и мониторинг 28
4.3.3 Использование TELECON 100 28
4.3.4 Поддержка приборов учета 29
4.3.5 Характеристики каналов ввода-вывода 29
4.3.6 Габаритно-присоединительные размеры ТКМ410 31
4.4 Модуль связи с приборами учета Т4902 ТС-RS-COM1 31
4.4.1 Технические характеристики 32
4.4.2 Устройство и работа 33
4.4.3 Подключение к объекту 34
4.5 Система интеллектуальных модулей "ТЕКОНИК" 37
4.5.1 Состав системы 37
4.5.2 Особенности применения системы ТЕКОНИК® 38
4.5.3 Модули ввода-вывода ТЕКОНИК® 39
4.6 Контроллер ЭЛСИ-ТМ 44
4.6.1 Основные особенности и характеристики 44
4.6.2 Состав контроллера ЭЛСИ-ТМ 47
4.7 Модули ввода/вывода 47
4.7.1 Модификации 47
4.7.2 . Модули аналогового ввода 48
4.7.1 Модули дискретного ввода 49
4.7.2 Модули дискретного вывода 49
4.8 Контроллеры системы ADAM 49
4.8.1 ADAM 4080/4080D 50
5 Системы связи и передачи данных 54
5.1 Виды систем передач данных 54
5.2 Системы на основе GPRS-связи 57
5.3 Системы на базе радиомодемов 58
5.3.1 Оборудование Moscad 58
5.3.2 Системы на базе радиомодемов Motorola 60
5.3.3 Системы на базе радиомодемов DataRadio 62
5.3.4 SkyLINK-GammaTRACER с дополнительными модулями для передачи данных по радио 66
5.4 GSM-связь и GSM шлюзы 67
5.5 GSM/GPRS-модем Siemens 69
5.5.1 Технические характеристики Siemens MC35i Terminal GSM/GPRS-модема, работающего в режиме постоянного подключения 69
5.5.2 Примеры применения 72
6 Обзор, выбор среды и разработка программного обеспечения 74
6.1 Современные SCADA-системы 74
6.1.1 Основные задачи, решаемые SCADA-системами: 74
6.1.2 Отечественные SCADA-системы 75
6.1.3 Зарубежные SCADA-системы 75
6.2 Технологии COM, ActiveX и OPC 75
6.2.1 История COM 76
6.2.2 Путаница в названиях 76
6.2.3 Принципы работы COM 76
6.2.4 Развитие COM 77
6.2.5 .NET и будущее COM 77
6.3 OPC-сервер 78
6.3.1 Общие положения 78
6.3.2 Инструментарий 80
6.3.3 OPC и интеграция 81
6.3.4 Возможные области применения OPC-серверов в АСУ предприятия 81
6.3.5 Состояние дел 82
6.3.6 Перспективы 83
6.3.7 Заключение 84
7 Разработка функциональных схем и экспериментальная проверка системы 85
7.1 Функциональная схема системы АСТРК-СХК 85
7.2 Принцип работы схемы 88
7.3 Принципиальная схема системы АСТРК-СХК 88
7.4 Программа испытаний 89
7.4.1 План испытаний 89
7.4.2 Исходные данные и оборудование 89
7.4.3 Подготовка элементов питания 90
7.4.4 Предварительная настройка ПК, модулей ADAM и GSM-модемов с помощью ПК 90
7.4.5 Настройка модемов и связи с помощью программы GSM-Manager 1.0 92
7.4.6 Установление связи между двумя GSM-модемами 98
7.4.7 Проверка работоспособности с помощью фирменной утилиты ADAM Utility Software 98
7.4.8 Снятие информации с датчика с помощью специализированного ПО 98
8 Безопасность и экологичность работы 99
8.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов 99
8.1.1 Излучение дисплея компьютера 99
8.1.2 Шум 100
8.1.3 Электробезопасность 101
8.1.4 Статическое электричество 102
8.2 Мероприятия по защите от опасных и вредных факторов 103
8.2.1 Мероприятия по снижению шума 103
8.2.2 Мероприятия по защите от рентгеновского излучения 103
8.2.3 Мероприятия по обеспечению электробезопасности 103
8.2.4 Мероприятия по защите от электромагнитных полей 103
8.3 Организация рациональных условий жизнедеятельности 104
8.3.1 Объем и площадь помещения 104
8.3.2 Микроклимат 104
8.3.3 Освещение 108
8.3.4 Требования эргономики 110
8.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях (ЧС) 111
8.4.1 Мероприятия по предупреждению загораний 112
8.5 Экологическая безопасность 113
9 Экономический анализ проекта 115
9.1 Планирование работ по разработке проекта узла системы удаленного сбора информации 115
9.2 Расчет продолжительности работ 115
9.3 Расчет стоимости разработки проекта поверочной установки 116
9.4 Расчет расходов на приобретение оборудования 117
9.5 Расчет заработной платы исполнителей 117
9.5.1 Расчет отчислений на социальные нужды 118
9.5.2 Накладные расходы 119
9.5.3 Полные затраты 119
9.5.4 Общая стоимость разработки 119
9.6 Оценка эффективности разработки системы удаленного сбора информации 119
10 Заключение 122
Литература 123
Приложение А (обязательное) Специализированное программное обеспечение для снятия информации с детектора 124ВведениеДиспетчерское управление и сбор данных SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) в настоящее время является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами в жизненно важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. На принципах диспетчерского управления строятся крупные автоматизированные системы в промышленности, энергетике, на транспорте, в космической и военной отраслях. За последние 10-15 лет резко возрос интерес к проблемам построения высокоэффективных и надежных систем диспетчерского управления и сбора данных. С одной стороны, это связано со значительным прогрессом в области вычислительной техники, программного обеспечения и телекоммуникаций, что увеличивает возможности и расширяет сферу применения автоматизированных систем. Так, на сегодняшний день технологии в области передачи данных, такие как Internet, GSM-SMS и WAP, представляют особый интерес в связи с возможностью их использования в АСУ ТП.
При разработке распределенных или рассредоточенных систем, для которых удаленность объекта измеряется в десятках километрах, для проектировщика предоставляются следующие пути решения:
- прокладка физического канала связи;
- беспроводная связь.
Беспроводная связь, в свою очередь делится на радио, спутниковую, сотовую и т.д.
Сотовая связь получила наибольшее развитие в последние годы. Среди стандартов сотовой связи по своей распространенности выделяется цифровой стандарт GSM. В настоящее время цифровые сети GSM являются наиболее безопасными беспроводными телефонными сетями общего назначения в мире. Для аутентификации мобильного телефона применяются трехуровневые алгоритмы с длиной ключа до 128 бит. Эти алгоритмы настолько надежны, что несанкционированное подключение в сеть практически исключено. По крайней мере без физического копирования SIM-карты (Subscriber Identification Module), находящегося внутри телефона или сотового модема. Вся передаваемая информация также автоматически шифруется при помощи алгоритма A5 с длиной ключа в 114 бит. Хотя, в последнее время появились сообщения о взломе алгоритма A5, прослушивание GSM-разговоров недоступно без применения спецсредств и вряд ли может вестись в реальном времени.
Наиболее перспективной для телемеханики на базе GSM является технология SMS (Short Message Service) позволяющая осуществлять обмен между персональными компьютерами, контроллерами и сотовыми телефонами текстовыми сообщениями, каждое из которых не превышает 160 байт. SMS является составной частью бурно развивающейся технологии WAP (Wireless Application Protocol) предназначенной для беспроводного доступа в Internet. Но все-таки для активного применения в промышленности на сегодняшний день это довольно
"молодая" технология, которая имеет свои плюсы и минусы. Для систем подобного рода необходимо учесть ряд ограничений, которые накладывает SMS-технология. Ограничения:
- невысокая скорость обмена. Связано это с тем, что передача информации происходит пакетами посредством SMS-сообщений по 160 символов за сеанс;
- негарантированная по времени доставка информации. (Но в то же время - передача сообщения гарантирована уведомлением от оператора о статусе передачи)
Последний параметр весьма относительный, так как в большинстве случаев время доставки зависит от пропускной способности оператора и уровня сигнала в районе объекта управления.
Наши тесты показывают, что минимальное время прохождение команд управления, при международном роуминге, составляет не более 8 секунд с момента отправки сообщения. Исходя из этих ограничений, можно с уверенностью использовать данный метод связи для построения информационных систем АСУ ТП не критичных ко времени доставки. Все функции сбора, обработки данных и управления можно выполнять локально. А накопленные результаты и технологические показания можно передавать на центральный диспетчерский пульт, например, раз в час или в сутки, все зависит от требований к динамике отображения информации. Для многих технологических процессов такие системы телеуправления очень актуальны. Например: АСУ штанговыми насосами на кустах нефтяных скважин, АСУ тепловыми пунктами, системы учета энерго-, газо- и водопотребления и т.д. На крупных предприятиях GSM может служить централизованной системой оперативного оповещения специализированного рабочего персонала при возникновении нештатных ситуаций. На сегодняшний день для руководящего персонала (а на некоторых предприятиях и для технического персонала) уже не в новинку иметь собственный сотовый телефон. Таким образом, применение GSM телемеханики на производстве значительно расширяет функциональность системы. Помимо информационных систем АСУ ТП, GSM может с успехом применяться в системах управления, там, где время доставки команды не критично для технологического процесса. Например, подать команду на перевод в резервный режим одного из пары насосов, работающих на удаленных водозаборах. Тем не менее, GSM-технология в современных SCADA-системах не являются глобальным решением звена коммуникационных систем. Однако, это эффективное частное решение для определенного круга задач распределенных АСУ ТП. Причем, заметим, - решение довольно дешевое и быстрое в реализации.Литература1. ГОСТ 8.145-75. Государственная система обеспечения единства измерений.
2. http://www.atomtex.com/
3. http://www.wikipedia.org/
4. ЖШ 2.328.655 ТО. Блок детектирования БДМГ-08Р. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. - Москва, 1985.
5. http://www.advantech.com/
6. http://www.elesy.ru/
7. http://www.siemens-mobile.com/w/
8. http://www.mc35i-terminal.ru/
9. http://www.teconik.ru/
10. Промышленные контроллеры. Оборудование для АСУ ТП - Каталог №5/2006.
11. http://www.wireless-solutions.ru/
12. http://www.adastra.ru/
13. Промышленные контроллеры. Оборудование для АСУ ТП - Каталог №2/2006.
14. Промышленные контроллеры. Оборудование для АСУ ТП - Каталог №6/2006.
15. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие/А.С. Клюев, Б.В. Глазов, А.Х. Дубровский, А.А. Клюев; Под ред. А.С. Клюева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-464с.:ил.
16. СанПин 2.2.2/2.4.1340-03. Гигиенические требования к персональным ЭВМ и организации работы.
17. ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты.
18. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Общие требования безопасности.
19. Безопасность жизнедеятельности/Под ред. С.В. Белова. - М.: Высш. шк., 1999/2001.
20. Субботина Л.Г. Технико-экономическое обоснование работ исследовательского характера - Северск: СГТИ, 2003.
21. Терёхин В.Б. Оформление выпускной квалификационной работы: Практическое руководство для студентов. - Северск: СГТИ, 2005. - 76 с.
|
|
