Системи за дистанционно управление в електрическите уредби

• 
  Конфигуриране на отделните уреди;
  

• 
  Събиране на текущи стойности и алармени състояния на уредите;
  
• 
  Архивиране на получените данни;
  
• 
  Визуализация на променливите;
  
• 
  Извеждане на информация от архива на дисплей и отпечатване;
  
• 
  Разпечатване на рапорти;
  
• 
  Управление режимите и заданията на регулаторите;
  
• 
  Създаване и изчисление на вътрешни променливи.
  

Представянето на информацията е във вид на отделни екрани на дисплея:

• 
  Оverview панели - поддържат изобразяването в цифров вид на 24 променливи;
  
• 
  Control панели - поддържат изобразяването на 8 регулатора с техните задания, процесии променливи, стойности на управляващия изход и др. или на отделни променливи във вид на барграфи;
  
• 
  Тренд панели - изобразяване на едночасовата история на 4 променливи като графика и цифрови стойности;
  
• 
  Барграф панели -16 променливи се изобразяват във вид на барграфи;
  
• 
  Аларм панели - извеждат в текстов вид историята на алармите;
  
• 
  Графични панели - позволяват изобразяването на мнемосхеми, технологични схеми и др. графични обекти с включени шифри, цифрови стойности, дименсии на отделни променливи и др.;
  
• 
  Архивни панели - позволяват извеждането в графичен вид на историята на 4 променливи за фиксиран или произволен интервал от време;
  
• 
  Рапорт панели- предназначени са за извеждане на различни справки в цифров вид от архива за променливи.
  

4.1.1 Дистанционно от ЦДЦ.

• 
  Събиране на динамична информация за текущото състояние на технологичните съоръжения и стойности на технологичните параметри.
  

• 
  Подготовка на информацията и изпращане на същата към централния диспечерски пункт (ЦДЦ) и съхраняването и в база от данни.
  

• 
  Онагледяване на получената в ЦДЦ информация върху екрани на компютърна система.
  

• 
  Възможност на електродиспечерите за ръчно централизирано управление.
  

• 
  Изпращане на управляващите команди от ЦДЦ към обектите и контрол на тяхното изпълнение.
  

• 
  Поддържане на актуална база от данни за всеки обект.
  

• 
  Поддържане на системното време и дата.
  

• 
  Контол на изправността на комуникацията.
  

• 
  Контрол и диагностика на програмното осигуряване.
  

• 
  Протокол на събитията.
  

• 
  Списък на изпълнени и неизпълнени команди.
  

• 
  Възможност за преглед на данните в протоколите и списъците.
  

• 
  Съхраняване на данните от протоколите и списъците за време , което може да се задава от администратора.
  

• 
  Извеждане на актуална за момента информация или в различен отрез от минало време при необходимост и по команда от оператора.
  

• 
  Разпечатване на протоколи по зададени от оператора критерии.
  

• 
  Обектно ниво.
  

• 
  Комуникационно ниво.
  

• 
  Диспечерско ниво.
  

я компютър се осъществява по стандартен индустриален протокол -

(Modbus).
Комуникацията между диспечерския компютър в ЦДЦ и сървъра с база данни се осъществява по стандартен TCP/IP протокол.
5.3 Диспечерско ниво.
Диспечерското ниво на SCADA системата е организирано по следния начин:

• 
  Високоскоростна локална мрежа по стандарта IEEE 802.3
  

• 
  Компютърни конфирурации – 2 броя.
  

• 
  Комуникационно оборудване
  

В минимална конфигурация същото съдържа:

• 
  Сървър за БД.
  

• 
  Сървър комуникационен.
  

• 
  Работна станция.
  

5.3.1 Сървърите са с инсталиран SQL(MYSQL) за запис на протоколи и събития.

• 
  Програмируемите контролери съдържат в конфигурацията си входно – изходни модули (DI , DO) , които обхващат всички информационни и управляеми точки на обекта.
  

• 
  Предвидени са 20% капацитет за допълнителни входни и изходни сигнали.
  

Програмируемите контролери са със следните входно – изходни стойности на сигналите:

• 
  Цифрови входове – 24V, постоянно напрежение
  

• 
  Цифрови изходи - 24V , постоянно напрежение
  

• 
  Ethernet – Съгласно стандарта IEEE 802.3
  

6.1.1 При разработката и настройката на SCADA системата се използва входно изходен модул с четири дискретни входа и четири дискретни изхода. Устройството и схемите на модула са разгледани по – разширено в глава „Тестов Хардуер”.

• 
  Дискретни входове – 4броя - 12V, постоянно напрежение.
  

• 
  Дискретни релейни изходи – 4броя.
  

• 
  Интерфейс за връзка с PC – LPT 25-PIN
  

• 
  Всички компютри в ЦДЦ са от тип IBM PC.
  

• 
  Всички компютри в ЦДЦ (сървъри и работни станции) са взаимно заменяеми.
  

• 
  Програмното осигуряване на PLC е съобразено с особеностите на технологичния процес.
  

• 
  Използва се готов специализиран софтуер на фирмата производител.
  

При разработката на системата са използвани следнитепрограмни продукти:

• 
  Програмен език за разработка C/C++.
  

• 
  Развойна среда GNU LINUX.
  

• 
  Операционна система LINUX.
  

• 
  Графична среда (GUI) – X Window
  

• 
  Дизайн на интерфейса (HMI) – glade interface designer.
  

• 
  SCADA Софтуер – Matplc.
  

• 
  Технология – модулна.
  

• 
  SQL Сървър
  

• 
  Главна програма – Matplc.
  

• 
  Модул hmi_gtk2 – за интерфейс човек – машина.
  

• 
  Модул logger_db – за подготовка и изпращане на информацията от съоръженията към база от данни.
  

• 
  Модул Modbus – за комуникация с PLC от обектно ниво
  

• 
  Главна програма – Matplc.
  

• 
  Модул hmi_gtk2 – за интерфейс човек – машина.
  

• 
  Модул logger_db – за подготовка и изпращане на информацията от съоръженията към база от данни.
  

• 
  Модул parport – В настоящата дипломна работа са приложени схеми на интерфейс със четири дигитални входа и четири дигитални изхода , който комуникира чрез гореизложения модул с matplc ядрото. Подробно описание на интерфейса ще бъде разгледано в Глава : Тестов Хардуер
  

7.4.1 Модул - интерфейс човек – машина (HMI_GTK2).

• 
  Онагледяването на информацията на работното място на диспечера се извършва върху цветен видеотерминал.
  

• 
  Заявките и командите на електродиспечера се въвеждат посредством компютърна мишка.
  

• 
  Графичните символи на съоръженията в HMI_GTK2 дават ясна визуална представа за състоянието на съоръженията.
  

• 
  Менютата на визуализационния модул HMI_GTK2 са на Български език, като се използва съответната за отрасъла терминология.
  

• 
  Архивите на събитията(текущи или в минало време) са на Български език.
  

На фигура 3 е показан екран от изпълнението на HMI_GTK2 модула.

В дадения момент всички съоръжения от еднолинейната схема са в състояние „изключено”. Приетия начин за означаване на състоянието на съоръженията дава ясна визуална представа на опериращия

енергодиспечер. При състояние „изключено” на съоръжение (апарат) от еднолинейната схема цветът на съответнато динамично изображение е ярко зелен , а черната линия на динамичното изображение не съвпада с преносната линия.

HMI_GTK2 модула може независимо от другите модули да бъде спиран и стартиран без това да пречи на работата на другите модули , комуникиращи с ядрото на MATPLC.

При състояние „включено” на съоръжение от еднолинейната схема цве-

тът на динамичното изображение е червен ,а черната линия на динами-

чното изображение съвпада с преносната линия от еднолинейната схе-

ма. На фигура 4 е показано как изглежда състояние „включено” на съо-

ръжението QSG10 /ЗНР/.

състоянието на QSG28.

схема на разпределителната уредба.

За осъществаване на команда на дадено съоръжение от страна на ди-

спечера е необходимо същия да придвижи курсора на мишката до гра –

фичното изображение на желаното съоръжение при което на това място се появява бутон чрез , който се извиква прозорец съдъджащ бутони за включване или изключване в зависимост от текущото състояние на съо-

ръжението.

• 
  Съхраняването на моментното състояние на съоръженията се
  

• 
  Резултатите се съхраняват в следната таблица:
  

Където Q1 и Q2 са променливите(съоръженията),които следим.

• 
  0 – „изключено”
  
• 
  1 – „включено”
  

Втория запис в таблицата показва,че текущото състояние на съоръже-

нието Q1 e „включено”, а от 16:54:34 до 16:54:50 е било изключено.
Модула logger_db има следните особености:

• 
  Записите в базата от данни се осъществяват само при промяна на състоянието на съоръженията.
  

• 
  Стандартното зададено време за проверка на състоянието на съоръженията от модула logger_db e 10ms
  

При разработката на SCADA системата модула parport и входно –изходния интерфейс се използват за тестване на същата.

Паралелния порт (LPT) на PC има 17 използваеми бита за вход/изход , някои от които са конфигурирани като входове , а други като изходи.

До паралелния порт (LPT) може да бъде получаван директен достъп или чрез драйвер ,инсталиран в ядрото на Linux системата.

Модула parport подобно на модула logger_db следи за промяна в състоянието на променливите(битовете) през определен период от време ,който се задава в конфигурационния файл matplc.conf.
Битовете , които предлага паралелния порт на PC са аранжирани в три регистъра както следва:

• 
  „D”
  

• 
  “S”
  

• 
  “C”
  

“D” регистър може да бъде конфигуриран за вход или за изход.

“S” регистър е само за вход.

“C” регистър като вход или като изход.

Конфирурационни стойности на модула parport в matplc.conf:

• 
  Входно – изходен адрес за достъп io_addr = 0x378
  

• 
  Ddir = in/out конфигурация на посоката вход/изход на регистър “D”
  

• 
  Cdir = in/out конфигурация на посоката вход/изход на регистър “C”
  

• 
  Регистър “S” е само за вход,неговата посока не подлежи на промяна
  

Част от конфигурационния файл matplc.conf , специфичен за модула parport.

# Дефиниции за модула parport.

[parport]

# Достъп до паралелния порт чрез драйвер в ядрото на Linux.

dev_file = /dev/plc_parport0

# Директен достъп до паралелния порт чрез шеснайсетичен адрес.

io_addr = 0x378

# MATPLC , върху които права за „запис” има модула hmi_gtk2.

# Чрез дадения запис се обвързват променливите QSG12_on – QSG15_on с физически #битове от LPT.

# Чрез дадения по-долу опис D регистъра автоматично се конфигурита за изход.

map out D.0 QSG12_on

map out D.1 QSG13_on

map out D.2 QSG14_on

map out D.3 QSG15_on

Модула служи за комуникация между ядрото на matplc и програмиру-

емите логически контролери от обектно ниво.
Modbus модула (master) , се състои от три модула както следва:

• 
  Modbus/RTU
  

• 
  Modbus/ASCII
  

• 
  Modbus/TCP
  

За установяване на един от трите модула се прави следната дефиниция в конфигурационния файл matplc.conf:

# редовете със знака ‘#’ се игнорират ,тоест за случая е дефиниран за работа

# модула modbus_m_rtu.

module modbus_m "../../io/modbus/modbus_m_rtu"

#module modbus_m "../../io/modbus/modbus_m_asc"

#module modbus_m "../../io/modbus/modbus_m_tcp"

• 
  Network – информация за връзката(сериен порт или TCP адрес).
  

• 
  Node – устройство/а свързани към мрежата , номер.
  

• 
  Map – обвързване на променливи на matplc с физически.
  

• 
  Входни променливи(inputs).
  

• 
  Изходни променливи(outputs).
  

• 
  Регистри
  

• 
  Вътрешни променливи(coils).
  

Дефиниране на променливите в MATPLC се осъществява чрез редактиране на конфигурационния файл matplc.conf.

При дефиниране на променливите в MATPLC за всяка променлива се асоциира уникално име чрез което се получава достъп до самата променлива.
Според типа на данните променливите биват:

• 
  Еднобитови ( когато говорим за дискретни входове,
  

• 
  Мултибитови( до 32 бита),когато става дума за аналогови входове
  

има права за запис на същата.

е направена следната дефиниция:

• 
  point Q3 “Сигнал от прекъсвач” parport
  

където:

• 
  point – дефиниция на променлива.
  

• 
  Q3 – името на променливата.
  

• 
  Parport – това е модула който притежава права за запис на тази променлива.
  

Тъй като при дефиницията на променливата не е зададен типът на данните в нея по подразбиране тя е еднобитова(1/0).

Така дефинираната променлива може да бъде променяна единствено

от интерфейсния модул parport. Променливата Q3 може да бъде четена от всички останали модули , които са стартирани с ядрото. Например променливата Q3 се чете от визуализационния модул HMI_GTK2 и моментното и състояние се възпроизвежда на монитора на диспечерския компютър. За четене на променливите от другите модули стартирани с ядрото не се изисква дефиниция в конфигурационния файл matplc.conf.