ПТК КРУГ-2000 – российский программно-технический комплекс, предназначенный для создания автоматизированных систем управления объектами с непрерывным или периодическим характером протекания технологических процессов, в том числе:
- Автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) в составе:
- Информационно-измерительных подсистем
- Подсистем автоматического регулирования
- Подсистем технологических защит и защитных блокировок
- Автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ)
- Систем телемеханики
- Систем коммерческого и технического учёта энергоресурсов
- Тренажёров для обучения операторов.
С 1992 г. на базе ПТК «КРУГ-2000» внедрено более 750 систем автоматизации объектов энергетики, нефтегазовой отрасли, химической промышленности, теплосетевых компаний, водоканалов, ЖКХ, строительной индустрии, пищевой промышленности и т.д. Накопленный опыт внедрения систем автоматизации позволил создать ряд типовых технических решений на базе ПТК «КРУГ-2000», которые значительно упрощают процессы создания АСУТП, минимизируют количество ошибок проектирования, уменьшают стоимость инжиниринговых и пусконаладочных работ.
Работа с ПТК «КРУГ-2000» не требует специальных программистских навыков и знаний, поэтому, АСУТП на базе ПТК могут быть созданы как специалистами НПФ «КРУГ», так и фирмами – партнёрами и даже силами Заказчика. Фирмой КРУГ разработан ряд программ обучения. Периодически или в соответствии с договорами с Заказчиками проводятся курсы обучения по настройке, эксплуатации и техническому обслуживанию ПТК.
Преимущества
За более, чем двадцатилетнюю историю развития ПТК «КРУГ-2000» приобрёл ряд преимуществ, среди которых:
Надежность
Надёжность ПТК «КРУГ-2000» проверена десятками лет эксплуатации, некоторые ПТК проработали более 20 лет без пополнения ЗИП, а также подтверждена сотнями действующих АСУ ТП, в том числе, для взрыво- и пожароопасных производств. Надёжность обусловлена высоким качеством изготовления технического и программного обеспечения, тщательным отбором поставщиков комплектующих и глубоким тестированием, а также обеспечивается:
- Сертификацией технологии разработки по ISO 9001.
- Наличием программных и аппаратных средств автоматического перезапуска (для станций и контроллеров).
- Поддержкой 100% «горячего» резервирования сетей, серверов базы данных, контроллеров и процессоров на 1-ом контроллере, модулей ввода/вывода и т.д., с обеспечением безударности при переходе с основного компонента на резерный. Поддержка смешанных схем резервирования.
- N-кратное резервированием Станций Оператора.
- Возможностью ведения архивов на контроллере с их последующей передачей на серверы БД по специализированному протоколу.
Модульность и масштабируемость
Данные преимущества позволяют Заказчику приобретать только востребованный им функционал без переплаты за ненужные ему модули и информационную мощность. В то же время сохраняется возможность для расширения системы как по функциям, так и по количеству переменных. Таким образом, ПТК находит широкое применение начиная от небольших информационных систем и заканчивая мощными, многоуровневыми системами управления технологических процессов предприятий. Это обеспечивается:
- Модульным построением сред разработки и исполнения серверов, станций оператора и контроллеров.
- Гибким выбором конфигураций модулей – от простых до сложных.
- Масштабированием по информационной мощности.
- Возможностями создания АСУТП с распределёнными базами данных.
Глубокая интеграция SCADA, системы реального времени контроллеров (СРВК) и среды программирования контроллеров
Являясь полноценным программно-техническим комплексом ПТК «КРУГ-2000» изначально создавался с целью повышения надёжности и уменьшения трудозатрат на инжиниринг за счёт бесшовной интеграции компонентов всех уровней системы и реализации распределённых, стандартных алгоритмов обработок и управления, обеспечивающих целостность и единство комплекса.
Программное обеспечение всех уровней ПТК от одного производителя даёт следующие преимущества:
- Работа с единой, целостной и непротиворечивой базой данных системы, однократный набор базы данных серверов и контроллеров.
- Обмен с контроллерами по высоконадежным скоростным протоколам обмена.
- Сетевая загрузка ПО контроллера, on-line диагностика контроллера и его модулей.
- Поддержка стандарта IEC-61131 на нижнем и верхнем уровнях.
- Режим обычной и удаленной отладки контроллера («с остановкой/без остановки контроллера»).
- Наличие имитатора системы реального времени контроллера.
- Преемственность и совместимость версий программного обеспечения, возможность модернизации системы, растянутой по времени.
- Высокий уровень технической поддержки из одного источника.
Открытость
Наряду с глубокой проработкой взаимосвязей между компонентами программно-технического комплекса, ПТК имеет высокие возможности по интеграции со сторонними системами и приборами. Такая интеграция предусмотрена как на верхнем уровне ПТК (серверы БД), так и на нижнем (контроллеры), и обеспечивается:
- Поддержкой международных стандартов и протоколов: Fast Ethernet, RS485, RS232, TCP/IP (UDP), Modbus, OPC DA/HDA, COM, DCOM, МЭК 60870-5-101/104, HART и т.д..
- Возможностью обмена с файл-сервером сторонних систем.
- Средствами конвертирования данных в форматы Excel, Access, XML и ASCII.
- Наличием API-доступа к БД реального времени (РВ), API доступа к архивам, ODBC.
- Обширными библиотеками драйверов верхнего и нижнего уровня АСУ ТП.
- Управлением контроллерами через DDE, OPC, API.
- Обменом с приложениями: API, DLL, COM, OLE.
- Возможностью передачи архивных значений в стороннии СУБД SQL.
- Возможностью создания функций Пользователя на языках C/C++ с их легким включением в библиотеку функций технологического языка КРУГОЛ™.
Универсальность и гибкость
ПТК «КРУГ-2000» предназначен для создания АСУТП технологических объектов широкого круга отраслей, включая энергетику, нефтегазовую отрасль, химическую промышленность, теплосетевые компании, водоканалы, ЖКХ, строительную индустрию, пищевую промышленность и т.д. Составляющие ПТК компоненты позволяют строить на их базе совершенно разные по масштабу и предназначению системы, начиная от небольших систем управления и заканчивая полномасштабными ответственными системами управления опасными производственными объектами. В арсенале ПТК «КРУГ-2000» имеются средства для создания локальных автоматических систем управления, АСУТП распределённой и сосредоточенной архитектуры, систем диспетчеризации с медленными и ненадёжными каналами связи, систем технического и коммерческого учёта энергоресурсов, систем телемеханики, АСУЭ и т.д. Такая гибкость обусловлена:
- Клиент-серверной архитектурой системы.
- Динамическим подключением графических клиентов к серверам БД.
- Hаличием многосерверного доступа у клиентских приложений.
- Возможностью создания распределённой базы данных системы.
- Функциями межсерверного обмена.
- Широкими возможностями подсистемы архивирования, графической подсистемы и подсистемы диагностики, сигнализаций и событий.
- Наличием Web-сервера.
- Наличием специализированных протоколов обмена данными по медленным и ненадёжным каналам связи в комплекте с функциями хранения архивов на контроллерах.
- Функциями учёта тепла и газа.
- Специальными средствами для сбора информации со сторонних систем и устройств по разным протоколам и физическим интерфейсам.
- Наличием в составе ПТК нескольких линеек контроллеров, разных по своей вычислительной мощности, функциональным возможностям и ценовым категориям.
- Наличием широкой линейки модулей ввода/вывода, включая специализированные модули с возможностью выполнения на них программ пользователя с циклами выполнения от нескольких милисекунд, хранения на них небольших архивов данных с дискретностью записи от 2 мсек и передачей этих архивов в процессорную часть контроллеров.
Лёгкость конфигурирования
Данное преимущество очень важно для многочисленных компаний-интеграторов, осуществляющих внедрения АСУТП на базе ПТК «КРУГ-2000». Оно позволяет значительно сокращать время на инжиниринговые и пусконаладочные работы, а также облегчает процессы расширения системы силами Заказчика, что достигается за счёт:
- Наличия встроенных распределённых алгоритмов обработок переменных и регулирования.
- Единой среды разработки программ пользователя для контроллеров и серверов БД.
- Единой, однократно набираемой, целостной и непротиворечивой базой данных системы.
- Наличия более 150 готовых, адаптированных к Российским производствам алгоблоков и функций управления задвижками, регуляторами и т.д.
- Наличия библиотек многочисленных графических шаблонов и примитивов.
- Наличия в составе ПТК имитатора системы реального времени контроллера.
- Специальных программных средств редактирования базы данных без останова системы.
- Специальных программных средств автоматического программирования абонентов ПТК.
- И т.д.
Наличие встроенных функций коммерческого учёта газа и теполоресурсов
- Возможность создания на базе ПТК систем комплексного учёта энергоресурсов.
- Создание автоматизированных диспетчерских систем с использованием однородных программно-технических средств от одного производителя.
- Возможность объединения функций управления и коммерческого учёта энергоресурсов в одной системе.
Локализация на русском языке
В связи с тем, что все основные компоненты ПТК (программное обеспечение и контроллеры) разработаны и производятся в России:
- Все системные надписи, сообщения и документация выполнены на русском языке.
- Легкость конфигурирования локализованных версий.
- Полноценная техническая поддержка на русском языке специалистами, непосредственно участвующими в разработке ПТК.
Состав ПТК КРУГ-2000
| Программное обеспечение | Технические средства |
| Верхний уровень ПТК | |
|
|
| Нижний уровень ПТК | |
|
|
| Сетевые средства | |
|
|
| Средства обмена информацией с другими системами | |
|
|
| Средства обеспечения единства системного времени | |
|
|
Функции ПТК КРУГ-2000
Информационные функции
- Сбор и обработка значений сигналов, поступающих с датчиков и исполнительных механизмов по физическим линиям.
- Сбор и обработка значений сигналов и архивных данных, поступающих со сторонних устройств, приборов и систем по цифровым линиям связи.
- Поддержка 32-х символьных систем кодирования сигналов.
- Расчёт сигнализационных признаков
- Нарушения параметрами установленных границ сигнализации (2 предупредительные, 2 аварийные);
- Нарушение скорости роста значений параметров;
- Выход за границы шкалы, обрыв, перегрузка и т.д.;
- Сигнализация по срабатыванию дискретных параметров;
- Групповая сигнализация по оборудованию и мнемосхемам;
- Диагностическая сигнализация;
- Расчёт количества действующих сигнализаций (диагностическая, аварийная, предупредительная);
- Квитирование сигнализации.
- Звуковая сигнализация.
- Выполнение расчётных программ пользователя на контроллерах и серверах БД
- Выполнение программ пользователя на серверах БД с периодом от 1 сек;
- Выполнение программ пользователя на контроллерах с периодом от 30 мсек;
- Выполнение программ пользователя на интеллектуальных модулях ввода / вывода контроллеров с периодом от 1 мсек.
- Специализированные функции коммерческого учёта тепла и газа.
- Специализированные функции коммерческого учёта газа.
- Архивирование значений параметров. Архивирование может проводиться путём:
- Сохранения в формате ПТК архивов сторонних систем, полученных по различным протоколам как верхнего, так и нижнего (контроллерного) уровня ПТК;
- Ведение архивов, формируемых на специальных модулях ввода/вывода контроллеров, с дискретизацией от 2 мсек или по условию;
- Ведение архивов, формируемых на контроллерах, с дискретизацией от 30 мсек или по условию;
- Ведение архивов, формируемых на серверах БД, с дискретизацией от 1 сек или по условию.
- Ведение и архивирование протокола сообщений
- Выдача сообщений о нарушения параметрами установленных границ сигнализации и скорости роста;
- Выдача сообщений о выходе значения параметра за границы шкалы, обрыв, перегрузка и т.д.;
- Выдача сообщений о сигнализации по срабатыванию дискретных параметров;
- Выдача диагностических сообщений;
- Выдача сообщений о действиях оператора;
- Выдача сообщений из программ пользователя;
- Формирование и хранение сообщений в контроллере;
- Квитирование сообщений;
- Ведение массива действующих нарушений.
- Ведение и архивирование отчётов
- Формирование отчётов по расписанию;
- Формирование отчётов по команде оператора;
- Ведение протоколов аварийных ситуаций на контроллерах и на серверах БД;
- Конвертация отчётов в формат Xcel;
- Печать отчётов.
- Визуализация
- Общие функции
- Графическое представление информации на одной станции оператора от разных серверов БД (распределённая БД системы);
- Настройка отображения информации с основного/резервного на данный момент сервера;
- Многомониторный режим работы;
- Мнемосхемы и переменные
- Свободно компонуемые схемы технологических процессов (мнемосхемы);
- Одновременное отображение нескольких мнемосхем на экране;
- Bизуализация значений аналоговых и дискретных параметров, единиц измерения, позиций и т.д.;
- Визуализация таблицы настройки переменных (паспорт переменной);
- Приборы управления оборудованием;
- Анимация;
- Выполнение скриптов;
- Поиск переменных на мнемосхемах;
- Диагностические мнемосхемы;
- Световая сигнализация на мнемосхемах;
- Переходы между мнемосхемами и рабочими столами;
- Визуализация информации о пользователях, зарегистрированных в системе.
- Тренды
- Одновременное отображение оперативных и архивных трендов (для оператора нет разницы в отображении);
- Листание трендов вглубь истории до начала без ограничений и дополнительных окон;
- Поддержка временного интервала между точками трендов до 1 мсек;
- Вывод на экране тренда любой заданной глубины;
- Механизмы «сжатия» трендов при отображении количества точек в трендах, превышающего количество экранных пикселей в окне тренда;
- Независимая от других компонентов системы отрисовка трендов (вывод на экран больших массивов трендов не влияет на основные временные характеристики системы);
- Одиночные тренды параметров с отображением границ сигнализации;
- Групповые тренды;
- Выбор типа сопряжения точек тренда;
- Масштабирование трендов;
- Режим светового пера;
- Выбор временного интервала отображения трендов;
- Добавление перьев в тренды в режиме on-line непосредственно с мнемосхем.
- Протокол сообщений
- Сортировка сообщений;
- Фильтрация сообщений (по времени возникновения события, по позиции, по статусу и т.д.);
- Квитирование сообщений;
- Отображение только действующих нарушений (сквитированных/несквитированных);
- Печать протокола сообщений (автоматическая и ручная);
- Поиск переменной, связанной с сообщениями на мнемосхемах;
- Скрытие сообщений;
- Конвертация протокола сообщений в формат Xcel.
- Организация просмотра мнемосхем, протокола сообщений и отчётных документов с использованием web-интерфейса;
- Общие функции
- Визуализация данных на графических панелях, встроенных в шкафы управления
- Визуализация данных на контроллерах
- Просмотр протокола сообщений;
- Просмотр и изменение значений паспортов переменных на контроллерах;
- Просмотр и изменение значений внутренних переменных контроллеров.
- Обмен данными между компонентами системы
- Межсерверный обмен данными;
- Межконтроллерный обмен данными;
- Канал связи с контроллерами с передачей сообщений и текущих значений;
- Канал связи с контроллерами с передачей архивов, ведущихся на контроллерах. Функция используется или для организации обмена информацией по медленным и ненадёжным каналам связи или для ведения архивов быстроменяющихся параметров.
Управляющие функции
- Выдача сигналов управления (дискретных и аналоговых) на исполнительные механизмы посредством модулей ввода / вывода контроллеров и физических линий связи;
- Выдача сигналов управления по цифровым интерфейсам через общепринятые протоколы или драйверы, установленные на контроллерах;
- Выдача сигналов управления через общепринятые протоколы, файл сервер или драйверы, установленные на серверах БД;
- Организация выдачи команд управления через графические интерфейсы и функциональные клавиатуры;
- Квитирование, включение/отключение звуковой сигнализации;
- Реализация «стандартных» готовых алгоритмов ПИД- регулирования;
- Реализация алгоритмов управления, созданных пользователем на технологическом языке программирования КРУГОЛ (ФБД и СТ) на серверах БД;
- Реализация алгоритмов управления, созданных пользователем на технологическом языке программирования КРУГОЛ (ФБД и СТ) на контроллерах;
- Передача команд управления, сформированных пользовательскими программами на серверах БД, в контроллеры;
- Снятие переменных с опроса в сервере БД;
- Снятие переменных с опроса в контроллерах;
- Снятие переменных с сигнализации в сервере БД;
- Снятие переменных с сигнализации в контроллерах;
- Включение/выключение каналов связи на серверах БД;
- Управление схемами резервирования графических клиентов;
- Управление схемами резервирования серверов БД;
- Управление схемами резервирования контроллеров.
Функции резервирования
- Резервирование серверов БД;
- Резервирование сетей связи между серверами БД и графическими клиентами;
- Резервирование каналов связи в серверах БД;
- Резервирование вводов питания 220В в шкафах управления с контроллерами;
- Резервирование источников питания 24В в шкафах управления с контроллерами;
- Резервирование сетей связи с контроллерами;
- Резервирование контроллеров
- 100% «горячее» резервирование контроллеров;
- 100% «горячее» резервирование процессорных частей контроллеров;
- Смешанная схема резервирования.
- Резервирование модулей ввода/вывода;
- Резервирование отдельных каналов ввода/вывода;
- Резервирование шины данных, используемой для опроса модулей ввода/вывода в контроллерах;
- Резервирование линий связи по интерфейсам RS485 и RS232 при обмене данными между контроллерами и сторонними устройствами;
- Резервирование сетей связи при межконтроллерном обмене;
- Резервирование функций поддержания единого времени в системе.
Диагностические функции
- Диагностика всех сетевых соединений;
- Диагностика сетевого оборудования;
- Диагностика источников бесперебойного питания;
- Диагностика связи между графическими клиентами и серверами БД;
- Диагностика схемы резервирования серверов БД;
- Диагностика связи с контроллерами;
- Диагностика связи с системами и приборами сторонних производителей;
- Диагностика вводов 220В и источников питания шкафов управления;
- Диагностика основных параметров процессорных частей контроллеров;
- Диагностика схемы резервирования контроллеров;
- Диагностика интерфейсных шин для обмена информацией с модулями ввода/вывода;
- Диагностика модулей ввода/вывода контроллеров и отдельных входов/выходов на них;
- Диагностика работоспособности программного обеспечения.
Вспомогательные функции
- Поддержание единого времени на абонентах системы
- Функции коррекции системного времени абонентов в соответствии с сигналами ГЛОНАСС/GPS с использованием сервера единого времени TimeVisor;
- Функции коррекции системного времени абонентов серверами БД;
- Смешанные схемы коррекции системного времени абонентов
- Функции автоматического перезапуска
- Автоматический аппаратный перезапуск серверов БД и станций оператора при срабатывании WatchDog;
- Автоматический аппаратный перезапуск контроллеров при срабатывании WatchDog.
- Управление доступом
- Разграничение доступа к функциям системы по паролям;
- Возможность ограничения времени доступа по паролям;
- Возможность запрета одновременной регистрации нескольких пользователей в системе;
- Фиксация в сообщениях имени пользователя, осуществившего действие;
- Защита доступа к контроллерам с использованием встроенного firewall при работе в сетях общего доступа;
- Защита доступа к внутренней сети ПТК посредством firewall;
- Контроль открытия дверей в шкафах управления с контроллерами.
- Внесение изменений в систему в реальном времени
- Добавление переменных и перьев, изменение их атрибутов на серверах БД и в контроллерах в реальном времени без останова системы;
- Внесение изменений в графические проекты без останова серверов БД;
- Замена программ пользователя в контроллерах без останова системы реального времени контроллеров;
- Автоматическая загрузка прикладного программного обеспечения на абоненты ПТК (в том числе и резервируемые).
- Функции разработки
- Функции создания БД системы (единая, однократно набираемая база для контроллеров и серверов БД);
- Функции создания графического проекта;
- Функции разработки и отладки программ пользователя на языках СТ и ФБД (единая среда разработки для контроллеров и серверов БД);
- Функции настройки и программирования системы реального времени контроллера.
Архитектура ПТК КРУГ-2000
Состав и функционал технических средств и программного обеспечения ПТК «КРУГ-2000» позволяет строить на его основе системы автоматизации различной архитектуры и сложности от простых одноуровневых систем до сложных многоуровневых с распределённой структурой, связями со смежными системами и различными схемами резервирования.
Клиент-серверная архитектура ПТК позволяет распределить вычислительные задачи между абонентами системы, тем самым повышая надёжность и живучесть комплекса.
Для крупных АСУ ТП, состоящих из нескольких независимых систем (например, АСУ ТП ТЭЦ, включающей в себя несколько независимых АСУ ТП агрегатов, или АСУТП нефтеперерабатывающего завода и т.д.), предоставляется возможность создания распределённой базы данных. Преимуществом такого подхода является снижение требований к вычислительной мощности серверов, повышение гибкости в плане проведения поэтапного внедрения АСУ ТП, её ремонтопригодности и локализации отказов, внесения изменений и т.д. При этом клиентские станции (станции оператора) имеют доступ ко всем локальным базам распределённой системы в реальном времени.
Для систем малой мощности (АСУ ТП турбогенераторов до 100 МВт, АСУ ТП котлоагрегата до 200 т/ч, АСУ ТП вспомогательного оборудования и т.д.) рекомендуется использовать одноуровневую архитектуру. В большинстве таких систем информационный обмен между серверами базы данных и контроллерами происходит по одной резервированной сети, а сами серверы БД объединены со станциями оператора, т.е. одновременно выполняют функции отображения, сбора и архивирования информации.
Распределённая структура ПТК и расширенные диапазоны по условиям эксплуатации модулей ввода/вывода контроллеров обеспечивают возможность установки УСО в непосредственной близости к технологическому оборудованию. Данный подход позволяет существенно сократить расходы на кабельную продукцию и монтажные работы при внедрении АСУ ТП.
Часто возникающие задачи по обмену информацией со сторонними системами решаются на разных уровнях ПТК. В том числе:
- Обмен физическими сигналами через модули ввода/вывода контроллеров;
- Обмен по физическим интерфейсам RS 232 и RS485 посредством общепринятых стандартизированных протоколов и драйверов, установленных на управляющих контроллерах ПТК (библиотека драйверов постоянно расширяется и пополняется);
- Использование специально выделенных для обмена информацией коммуникационных контроллеров серии DevLink, имеющих несколько физических интерфейсов RS485, и выполняющих функции преобразователей протоколов;
- Обмен информацией с серверами БД по интерфейсам RS485 и Ethernet посредством общепринятых стандартизированных протоколов и драйверов.
Для создания систем диспетчеризации используются возможности ПТК по организации связи между компонентами системы по медленным и ненадёжным каналам связи. Передача информации между контроллерами и серверами БД может осуществляться по модемным линиям, GSM/GPRS каналам, с использованием сетей общего доступа. При этом могут применяться функции межсерверного обмена информацией, многосерверного доступа клиентов к нескольким серверам БД, организация Web-доступа к информации с использованием браузеров Internet.