Статьи

Отбор по условию

Словарь автоматизатора








Анализатор сигнатур измерительный -
Прибор для контроля, диагностирования и локализации неисправностей в сложных микропроцессорных цифровых системах.

Весь словарь »»»




Технология Front-End процессора в системах сбора и передачи данных

Могилко Р.Н., зам. директора департамента энергетики ЗАО "РТСофт" Гостев М.Н., зам. директора филиала (URL: www.rtsoft.ru)
Подробная информация об организации
Как известно, в отечественной энергетике основными элементами системы сбора и передачи информации (ССПИ) являются оперативно информационный комплекс (ОИК) и центральная приемо-передающая станция (ЦППС). Традиционно в энергетике, по ряду организационных и технологических причин, это два относительно обособленных с точки зрения эксплуатации и обслуживания комплекса. На протяжении последних 10 15 лет с развитием информационных технологий, а также базовых аппаратных и программных средств данные системы достаточно активно развивались в направлении наращивания производительности, информационного объема, функциональности, надежности.

При этом системы всё сильнее конкурируют друг с другом по реализуемой ими функциональности. Результаты исследований, проведенных нашей компанией по вопросам взаимодействия ОИК и ЦППС самых разных производителей, позволяют сделать следующие основные выводы относительно особенностей эксплуатации данных комплексов:

  • часто наблюдается избыточность или дублирование функций ОИК и ЦППС;
  • существуют трудности с синхронизацией конфигурационных данных между ОИК и ЦППС;
  • как правило, затруднены поиск и однозначная локализация недостоверных источников информации в ОИК или ЦППС.
Традиционно считается, что ОИК как программный продукт, функционирующий на платформах офисного применения, является менее надежным элементом, чем ЦППС. С целью повышения живучести системы на ЦППС возлагаются задачи обслуживания приоритетных клиентов информации, таких, как ОИК или диспетчерский щит. Повышенные требования к надежности диктуют необходимость использования в составе ЦППС отказоустойчивых компонентов промышленного назначения, а также их "горячего" резервирования. Между тем сегодня современные комплексы ОИК все чаще строятся на базе высоконадежных серверных платформ, используются проверенные и стабильные программные технологии и интерфейсы, что само по себе ставит под сомнение предположение о ненадежности серверов ОИК. Кроме того, с приходом в энергетику цифровых каналов связи, проекционных систем отображения данных на ряде объектов наблюдается утрачивание ЦППС функций монопольного обслуживания приоритетных информационных клиентов, основанного на полноте объёма ретранслируемой информации. Например, все чаще используется межмашинный обмен по цифровым каналам связи на уровне серверов ОИК или вывод информации на видеостены коллективного пользования.

С запуском оптового рынка электроэнергии и мощности в нашей стране наблюдается устойчивый рост новых субъектов ФОРЭМ. Обязательным условием подключения субъекта к рынку является выполнение условий соответствующего регламента, часть которого составляют требования к обмену информацией с Системным оператором. Таким образом, в ближайшие годы ожидается значительное увеличение объема информационных потоков между различными участниками рынка, которое сегодня достаточно сложно прогнозировать.

В последнее время эксперты, а также производители оборудования довольно много внимания уделяют вопросам интеграции различных информационных потоков, например телемеханики, АСКУЭ, РЗиА и др. Обсуждение данных вопросов с завидной периодичностью возобновляется в самых разных аудиториях, имея как положительные, так и отрицательные результаты.

Очевидно, что перечисленные выше тенденции в ближайшие годы будут оказывать значительное влияние на выбор путей модернизации ССПИ в энергетике. Обозначим их в виде следующих тезисов:

  • В современных ССПИ все чаще основным центром принятия решения по обработке и ретрансляции информации становятся серверы ОИК;
  • Рациональное разграничение функций между ОИК и ЦППС, а также тесная интеграция данных комплексов в рамках единой информационной среды (включая данные конфигурирования и диагностики) способствуют повышению эффективности и оперативности комплекса, а также упрощению его обслуживания;
  • В связи с ожидаемым ростом объемов информационных потоков современные комплексы ЦППС должны обеспечивать резервы расширения в несколько раз;
  • ЦППС должна обеспечивать возможность интеграции разнородных информационных потоков с сохранением структуры данных, специфичной для каждого из них.
Обратимся к международному опыту построения ССПИ в энергетике. Изучение материалов международного комитета ТС57, курирующего данное направление, показывает, что за рубежом устройства, обеспечивающие обмен данными с устройствами телемеханики, рассматриваются неразрывно от SCADA и являются составной ее частью. При этом функциональность этих устройств четко очерчена и ограничена до задач протокольного конвертера, который принято называть Front-End Processor (FEP). Особенностью FEP, которые можно найти в составе большинства SCADA зарубежных фирм, является, как правило, жесткая привязанность к своей системе за счет разделения потоков данных телеметрии, конфигурирования и диагностики, а также специфичности используемых форматов.

На основе результатов, полученных после изучения рынка, а также тенденций развития ССПИ в энергетике компания РТСофт приняла решение о разработке комплекса ЦППС, отвечающего идеологии FEP. В ходе эскизного проектирования был проведен анализ собственных разработок, а также ряда известных систем отечественных и зарубежных фирм, оценены и отмечены преимущества и недостатки каждой. Благодаря проведению значительной аналитической работы, опыту разработчиков, а также использованию базовых наработок фирмы, освоенных в предыдущих проектах, в течение 2003 г. удалось разработать и освоить в серийном производстве функционально гибкий и универсальный FEP, способный работать с практически любым комплексом ОИК. По традиционной схеме именования для линии продуктов РТСофт, предназначенных для построения ССПИ, изделию было дано название SMART-FEP.

Основная идея SMART-FEP заключается в использовании для интеграции с ОИК единой информационной среды на основе модели данных протокола IEC 870-5-101/104. При этом все данные конфигурирования и диагностики передаются также в формате объектов IEC 870-5-101/104 (т.е. в виде ТС, ТИ, ТУ и файлов). Таким образом, SMART-FEP описывается в ОИК, по сути, как один из контролируемых объектов, как устройство телемеханики, и, следовательно, вся функциональность по отображению его состояния, диагностике, управлению и конфигурированию может быть легко выполнена с любого рабочего места стандартными средствами ОИК.

Базовым элементом SMART-FEP (см. рис. 1) является приемо-передающее устройство телемеханики (ППУ-ТМ), обеспечивающее функции протокольной обработки телемеханической информации. Конструктивно ППУ-ТМ выполнено в виде отдельного блока в формате "Евромеханика" 3U, обслуживающего определенную группу каналов связи (от 8 до 32 направлений). В составе SMART-FEP может быть использовано большое количество ППУ-ТМ аналогичной или другой модификации, подключаемых к центральной TCP/IP-магистрали. Количество устройств ограничено типовыми требованиями организации межмашинной связи по технологии Ethernet, что обеспечивает практически неограниченный информационный объем комплекса. По отношению к серверам ОИК, ППУ-ТМ ведомое устройство, обмен с которым построен на основе информационной модели стандарта IEC 870-5-101/104. ППУ-ТМ является интеллектуальным устройством, выполненным на базе встраиваемого процессорного модуля фирмы KONTRON (Германия), имеющего следующие характеристики:

  • процессор: Geode SC1100, 266 Мгц;
  • память: 128 Мб DRAM, 128 Мб FLASH;
  • системная шина: PCI, 32 бит, 32 МГц;
  • интерфейсы: 3 x USB, 2 x COM, Ethernet 10/100;
  • операционная система: Windows XP Embedded.
Обслуживание каналов связи в ППУ-ТМ обеспечивают модульные канальные контроллеры (по одному на 8 направлений), располагаемые вместе с процессорным модулем на единой плате-носителе. Подобное модульное построение ППУ-ТМ обеспечивает исключительную гибкость: под требуемую задачу может быть собрано устройство с различной конфигурацией вычислительных ресурсов, информационным объемом, а также набором интерфейсов. На переднюю панель ППУ-ТМ выведены разъёмы модулей гальванической развязки, светодиодные индикаторы и интерфейсы процессорного ядра. ППУ-ТМ поддерживает наиболее распространенные протоколы телемеханики типа RPT-80, ТМ-800, ТМ-512, ГРАНИТ, КОМПАС и др.


Рис. 1. Структурная схема SMART-FEP
 
При необходимости локализации функций вторичной обработки (таких, как восстановление инженерной величины, оценка достоверности по оценке группы значений, вычисление производных значений) телемеханической информации в состав SMART-FEP могут быть включены серверы предварительной обработки, которые выполняются на основе серверных платформ различной конфигурации и отдельных программных компонентов ОИК.

АРМ технолога/телемеханика обеспечивает обслуживание SMART-FEP (диагностика, установка параметров ПО и др.) и располагается на любом рабочем месте, подключаемом по TCP/IP-каналу.

Для коммутации каналов связи между основным и резервным полукомплектом SMART-FEP в состав комплекса входят модули распределённого арбитра (УМА), связанные с ППУ-ТМ и АРМ технолога выделенным информационным каналом (RS232 или RS422). Модуль арбитра подключается к ППУ-ТМ как один из типов устройства телемеханики, при этом обмен реализуется по протоколу IEC 870-5-101. В качестве дополнительной функции может быть обеспечена аварийная и диагностическая передача информации от ППУ-ТМ к АРМ технолога/телемеханика в случае отказа сетевого соединения с серверами ОИК. Подсистема арбитра реализует четыре уровня приоритета управления комплексом:

  • автономный режим;
  • режим управления из ОИК;
  • режим управления с АРМ технолога;
  • режим "ручного" управления.
Как отмечалось ранее, SMART-FEP может стыковаться и работать практически с любым комплексом ОИК. На данный момент в качестве основного решения для создания подобных интегрированных комплексов выбран ОИК "СК-2003" разработки фирмы "Монитор-Электрик" (г. Пятигорск). При тесном сотрудничестве ЗАО "РТСофт" и "Монитор-Электрик" в 2004 году были выполнены "пилотные" внедрения SMART-FEP в СО-ОДУ Северного Кавказа и Северокавказском РДУ. На различных стадиях внедрения SMART-FEP находится в Ленинградском РДУ, Ростовском РДУ и ОАО "Ростовэнерго".

С целью подтверждения корректности реализации протокола IEC 870-5-104 в марте 2004 г. SMART-FEP успешно прошел сертификационные испытания с участием представителей швейцарской фирмы KEMA Consulting, которая имеет большой авторитет в мировой энергетике. Полученный сертификат открывает новые перспективы в интеграции SMART-FEP с решениями как отечественных, так и зарубежных поставщиков SCADA-систем.

В завершение следует отметить, что идеология SMART-FEP не противоречит существованию традиционной концепции построения ЦППС, которая по-прежнему востребована на рынке. Это объясняется различиями в техническом оснащении, а также организационной структуре субъектов рынка. Стремясь удовлетворить потребности максимального числа потребителей, РТСофт поддерживает и развивает два комплекса ЦППС, отвечающие обоим направлениям. Независимо от SMART-FEP на ряде объектов эксплуатируется и внедряется комплекс ЦППС SMART-Центр, который является типичным представителем "классической" идеологии построения ЦППС.


Рис. 2. Комплекс ЦППС SMART-FEP
 
ЗАО "РТСофт"
www.rtsoft.ru
pr@rtsoft.ru
тел. (095) 742-6828, 967-1505
факс. (095) 742-6829



 


| Новости | Организации | Описания | Форум | Публикации | Регистрация |
Copyright © 2000 - 2001 ГОСНИИСИ. Авторские права охраняются.
Воспроизведение материалов или их частей в любом виде без письменного разрешения запрещено.
 
 
Rambler\'s Top100