1/11/2012

1

Arhitectura unui sistemde telecomandăde telecomandă

Tipuri de control prin RTUCurs 11 / dec. 2011 / JE005

O simplă analogieCunoştinţeInformaţii

Date

TelemonitorizareTelesemnalizare

Imagineasistemului cunoscut Date privind

proprietăţile sistemului

Date

Evoluţiasistemuluicunoscut

Subiectulcunoscător

Telecomandă

1/11/2012

2

Un sistem de telecomandă simplu

Panou

Elemente indicatoare

Senzori / intrări

Panou

Teletransmisiide date

Elemente de comandă

Elemente de acţionare /

ieşiri

Un sistem de telecomandă simpluAvantaje:

Hardware foarte simplu;Dezavantaje:

Cantitatea de cabluri devine foarteHardware foarte simplu; nu există software.Senzorii şi elementele de acţionare sunt conectate direct la panou.Uşor de extins prin adăugarea de noi

Cantitatea de cabluri devine foarte mare.Sunt transmise date brute şi nu informaţii.Adăugarea de noi elemente devine foarte dificilă peste un anumit prag.Nu există stocare a datelor,

l fli tadăugarea de noi senzori cu indicatoare şi noi elemente de comandă cu elemente de acţionare

prelucrare ofline etc.Un operator trebuie să monitorizeze datele 24/24, 7/7.Nu se pot face simulări utilizând date reale.

1/11/2012

3

Un alt sistem de telecomandăPLC (programmable logic controller)DCS (distributed control systems)( y )

Protocol deIntrări / ieşiriProtocol de

comunicaţii

Automat programabil

ieşiri

Un alt sistem de telecomandăAvantaje:

Poate înregistra/stocaDezavantaje:

Nivelul de complexitate alPoate înregistra/stoca date.Datele pot fi accesate şi afişate în forma dorită de utilizatori.Capacitatea sistemului creşte foarte mult

Nivelul de complexitate al sistemului creşte foarte mult.Operatorii trebuie să posede aptitudini şi abilităţi mai complexe.Cantitatea de cabluri trebuie gestionată în continuare.O t ii t “ d ” dfoarte mult.

Flexibilitatea de utilizare a sistemului creşte foarte mult.

Operatorii pot “vedea” doar datele brute disponibile/stocate pe PLC/DCS.

1/11/2012

4

Un nou sistem de telecomandăIED (intelligent electronic device)Conţine: intrări, ieşiri, automat programabil, memorie, interfeţe de comunicaţiimemorie, interfeţe de comunicaţii

Protocol de comunicaţii

Senzor inteligent

Protocol de comunicaţii

Un nou sistem de telecomandăAvantaje: Dezavantaje:

Operatorul poate ajunge până la nivelul senzorului (IED).Cablarea este minimă.Toate elementele sunt plug-and-play.Spaţiul fizic ocupat de

Nivelul de complexitate al sistemului creşte foarte mult.Operatorii trebuie să posede aptitudini şi abilităţi mult mai complexe.Costul total al sistemului este mai mareSpaţiul fizic ocupat de

sistem se micşorează.mai mare.Sistemul este puternic dependent de comunicaţii.

1/11/2012

5

O arhitectură tipică

O altă arhitectură tipică

Echipamente centrale

Remote Terminal Unit

Echipamente distribuite

1/11/2012

6

O nouă arhitectură tipicăCamera

centrală de control

Camera centrală de control

operaţional control pentru mentenanţă

Camera localăde control

operaţional

Reţea de PLCReţea de RTU

Proces tehnic (de transport)

Elementele componente principale

Centru de comandă şi t l / ă t lăcontrol / cameră centrală

de control

Reţea de comunicaţii

E hi t RTU (R tEchipamente RTU (Remote Terminal Unit)

Proces tehnic (de transport)

1/11/2012

7

Interfeţe principaleInterfaţa om-maşină

Centru de comandă şiCentru de comandă şi control / cameră centrală de control

Interfeţe CCC-reţea de comunicaţii

Reţea de comunicaţiiInterfeţe RTU-reţea de ţ ţcomunicaţii

Echipamente RTU (Remote Terminal Unit)

Interfeţe de procesProces tehnic (de transport)

Fluxuri informaţionale generale

Telecomandă

Telemonitorizare

1/11/2012

8

Fluxuri informaţionale pentru control

Telemonitorizare

Telecomandă

Tipuri de control prin RTU

Control fără operator

Control local

Control cu operator

Control distant(Telecontrol)

1/11/2012

9

Conceptul de control industrial

Un proces industrial

1/11/2012

10

Controlul procesului industrial

Bucle de control

1/11/2012

11

Controlul PID

Un controller

1/11/2012

12

O reţea pentru control

SCADA şi PLC

1/11/2012

13

SCADA şi PLC

SCADASCADA

SupervisoryControlAndAndDataAcquisition

1/11/2012

14

Achiziţia de date – SAD

Structura generală – SAD

1/11/2012

15

Exemplu practic – SAD

Arhitectura generală SCADA

1/11/2012

16

Arhitectura software SCADA

Modelul OSI pe 7 nivele

1/11/2012

17

Construcţia unui mesaj

Transmisia informaţiei între nivele

1/11/2012

18

Comparaţie Modbus-DNP

Topologii DNP3

1/11/2012

19

DNP3Distributed Network Protocol

DNP3 – exemplu de secvenţă de comunicaţii cu confirmări

1/11/2012

20

Mesaje nesolicitate

Conceptul de Polling– comunicaţii de tip Master-Slave

Staţia master controlează comunicaţiile; protocolul estecomunicaţiile; protocolul este determinist şi complet controlabil;Staţiile slave nu pot iniţia comunicaţii; staţiile slave răspund la interogările emise de staţia master;Dacă o staţie slave nu răspunde într-un interval de timp prestabilit, t u te a de t p p estab t,staţia master reîncearcă de câteva ori să intre în contact cu aceasta; dacă există un eşec repetat, staţia slave este declarată ca defectă; ea va fi retestată la următoarea sesiune.

1/11/2012

21

Polling cu priorităţi diferiteStaţiile slave nu pot iniţia comunicaţii; dacă apare un ţ ; peveniment urgent, care necesită o procedură controlată de staţia master, aceasta va fi întârziată până la următoarea sesiune master-slave;Dacă staţiile slave au puţine date de transmis, protocolul este ineficient;Comunicaţiile slave-slave se pot realiza numai prin intermediul staţiei master;Se pot aranja priorităţi diferite de interogare a staţiilor slave.

Exemplu de RTU cu modem radio

1/11/2012

22

Peer to peerToate nodurile au aceeaşi importanţă; ele pot iniţia o sesiuneimportanţă; ele pot iniţia o sesiune de comunicaţii;Pentru a obţine controlul asupra mediului comun de comunicaţii, are loc o competiţie pentru acces (multiplu) la canal; ea se desfăşoară de regulă după CSMA/CD;Se transmit numai modificările de stare de la nivelul unui RTU, pentru creşterea eficienţei de utilizare a canalului de date.

CSMA/CD

1/11/2012

23

Colectarea datelorÎn practică se f lfoloseşte o metodă combinată: Polling + CSMA/CD (exception(exception reporting)

Exemplu pentru industria apei

1/11/2012

24

Exemplu pentru industria apei