Системы промышленной автоматизации ENSMAS на российском рынке

О компании CHINT

Основанная в 1984 г., компания CHINT — крупнейший китайский производитель и мировой поставщик интеллектуальных решений в области производства и распределения электроэнергии, а также оборудования и программного обеспечения для различного уровня автоматизации производства. В России бренд CHINT достаточно хорошо известен, существует сеть дистрибьюторов, которые предлагают различные электротехнические компоненты и сборки. С начала 2000-х годов оборудование CHINT применяется на крупных промышленных предприятиях в России, включая «Лукойл», «Роснефть», пивоваренный завод «Балтика», «Мосэнерго», Магнитогорский металлургический комбинат.

На мировом рынке компания CHINT занимается производством и продажей оборудования для генерации, передачи и распределения электроэнергии, включая высоковольтное оборудование (110–1000 кВ), средневольтное оборудование (1–40,5 кВ), низковольтное оборудование (220–690 В), альтернативную энергетику, системы автоматизации и измерительные приборы.

С точки зрения доступа российских предприятий к Hi-Tech-технологиям важно, что компания CHINT также занимается разработкой и производством интеллектуальных систем управления энергоснабжением и автоматизации процессов в электроэнергетике, нефтегазовой, металлургической и иных отраслях.

Компания CHINT имеет широкое географическое присутствие и активно работает более чем в 140 странах мира. Россия входит в число рынков, на которых CHINT развивает свое присутствие, в том числе под частной торговой маркой ENSMAS.

Производственные мощности ENSMAS

Для изготовления оборудования для промышленной автоматизации CHINT задействовал две свои производственные площадки — Chitic Control Engineering и Xinhua Control Technology. Это ведущие провайдеры систем автоматизации на рынке Китая, имеющие более чем 35-летний опыт в данной сфере.

Компания Xinhua — поставщик средств автоматизации и интеллектуальных решений с 1985 года — создает инновации на собственной исследовательской базе в Шанхае, получила свыше 1000 патентов и произвела более 10 000 внедрений.

CHITIC (China Electric Power Information and Communication Group Co., Ltd.) более 15 лет предоставляет высококачественную автоматизацию, информационные продукты и технические услуги более чем для 10 000 клиентов по всему миру, занятых в различных сферах деятельности. Компания CHITIC удостоена «Национальной награды в области науки и техники», а также имеет множество других наград.

Продукция ENSMAS для российского рынка

В первую волну под брендом ENSMAS компания выводит на российский рынок:

• компактный «все-в-одном» ПЛК MAS200;
• графические терминалы оператора ZT;
• мини-РСУ MAS400;
• РСУ MAS8600;
• ПЛК TSxPlus (TÜV SIL3).

ПЛК (программируемые логические контроллеры) используются для управления объектами разного уровня в промышленности, от отдельных станков до больших систем и производственных линий. Они являются центральным элементом автоматических систем для управления технологическими процессами производства.

Контроллеры ENSMAS обеспечивают высокую точность и надежность управления объектами, что особенно важно для производственных систем, работающих в режиме «24×7». Они обладают широкими возможностями взаимодействия с другими компонентами системы управления, такими как датчики, клапаны, электроприводы и другие устройства, что позволяет создавать сложные системы автоматического управления производственными процессами.

Линейки продуктов MAS200, MAS400 и MAS8600 — это решения для различных по уровню сложности и масштаба задач. MAS200 подходит для задач локального управления отдельными машинами и станками, MAS400 — для небольших производственных линий или сложных машин, а MAS8600 — для критичных и/или больших систем, требующих непрерывной эксплуатации в течение нескольких лет. Каждая из этих линеек обладает своими уникальными характеристиками, которые соответствуют специфическим требованиям различных производственных задач.

Отдельно следует отметить еще один новый продукт TSxPlus — ПЛК отказоустойчивого управления. ПЛК TSxPlus предназначен для систем, связанных с безопасностью и противоаварийной защитой обрабатывающей промышленности. TSxPlus обеспечивает высокий уровень отказоустойчивости благодаря архитектуре с тройным модульным резервированием (TMR). Контроллер TSxPlus был сертифицирован TÜV Rheinland на соответствие требованиям SIL3 стандарта IEC-61508.

Дополнительно под маркой ENSMAS в Россию поставляются графические терминалы для промышленного применения, работающие в жестких условиях (рис. 1). Они снабжены широкоформатными экранами нового поколения размером 7–15,6 дюйма в пропорции 16:9. Терминалы имеют широкий угол обзора, поддерживают Modbus (RS-232, RS-485, RS-422, Ethernet) и USB, имеют наработку матрицы на уровне 50 000 ч.

Рис. 1. Графические терминалы ENSMAS

Далее рассмотрим подробнее ПЛК MAS200, MAS400, MAS8600 и TSxPlus, включая линейку моделей и параметры спецификации.

ПЛК MAS200 для машин и механизмов

ПЛК MAS200 (рис. 2) — современное решение «все-в-одном» для автоматизации машин и механизмов. Это компактный программируемый логический контроллер с интегрированным вводом/выводом и возможностью значительного увеличения количества каналов ввода/вывода. Мощный процессор обеспечивает быстрое логическое управление с обработкой аналоговых и цифровых входных и выходных сигналов.

Рис. 2. ПЛК MAS200

Сферы применения ПЛК MAS200: для небольших локальных систем автоматизации с использованием как проводных, так и беспроводных технологий в следующих применениях:

• для управления малыми станками и механизмами;
• для автоматизации котельного оборудования;
• для управления пищеперерабатывающими и упаковочными аппаратами;
• в сфере производства строительных материалов;
• в системах водоподготовки и АСУ водоканалов;
• в сфере ЖКХ;
• для управления климатическим оборудованием и систем жизнеобеспечения зданий.

Все базовые блоки (табл. 1) построены на унифицированной процессорной базе и различаются только набором интегрированных периферийных каналов.

Для увеличения количества каналов ввода/вывода предлагается широкая номенклатура модулей расширения (табл. 2). Любой базовый блок поддерживает до 15 модулей расширения, которые можно смонтировать в несколько линеек с помощью модуля передачи шины ПЛК (MAS200-002).

Для мониторинга состояния электрических сетей имеются модули расширения, способные работать непосредственно с трехфазными сетями переменного тока напряжением 0,4 кВ.

MAS200-1730 — измерительная защита 4 контура (переменный ток — 12 каналов, сопротивление — 4 канала, напряжение — 1 канал системы).

MAS200-1731 — трехфазный модуль сбора электрических параметров (трехфазное напряжение, трехфазный ток, мощность и т. д.).

Контроллер MAS200 обладает развитыми коммуникационными возможностями, которые можно дополнительно усилить с помощью модулей расширения:

• MAS200-1400 — автономный программируемый коммуникационный шлюз, 1 канал Ethernet, 2 канала RS-485, 1 канал RS-232;
• MAS200-1403 — модуль интерфейса связи Ethernet;
• MAS200-1401 — модуль интерфейса связи PROFIBUS-DP ведомый;
• MAS200-1404 — модуль последовательного порта RS-485.

Программирование контроллера осуществляется в среде CodeSys версии 3.5. Этот инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации предоставляет пять определяемых стандартом МЭК 61131-3 языков:

• IL (Instruction List) — ассемблер-подобный язык;
• ST (Structured Text) — Pascal-подобный язык;
• LD (Ladder Diagram) — язык релейных схем;
• FBD (Function Block Diagram) — язык функциональных блоков;
• SFC (Sequential Function Chart) — язык диаграмм состояний.

Также поддерживается дополнительный язык программирования CFC (Continuous Function Chart) с произвольным размещением блоков и расстановкой порядка их выполнения. Среда программирования, аппаратный драйвер и библиотеки предоставляются бесплатно.

ПЛК MAS400 для задач автоматизации малого и среднего уровня

Мини-РСУ MAS400 (рис. 3) — это модульное решение для задач автоматизации среднего уровня, требующих резервирования ЦПУ и модулей ввода/вывода. Подходит для управления дискретными производствами, а также для небольших систем на непрерывных производствах и ПАЗ, не требующих сертификатов SIL2 и SIL3.

Рис. 3. ПЛК MAS400

РСУ (распределенная система управления), также известная под аббревиатурой DCS (Distributed Control System), — это система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределенной системы ввода/вывода и децентрализацией обработки данных.

Особенностью РСУ MAS400 является наличие SOE (sequence of event) — функции регистрации событий непосредственно в модуле с присвоением метки времени. Событие сохраняется в буфере модуля управления ЦПУ, откуда считывается специализированным программным обеспечением на ПК, где хранится в виде архива. Архив на ПК позволяет построить отчет о порядке появления событий для выявления первопричин аварии.

Характеристики РСУ MAS400:

• до 32 станций управления;
• до 64 рабочих станций (оператора или инженера);
• до 2 ЦПУ на станцию управления;
• до 32 модулей ввода/вывода на одну станцию управления.

Преимущества РСУ MAS400:

• Резервирование:
  • резервирование источника питания;
  • резервирование сети;
  • резервирование модулей управления (ЦПУ);
  • резервирование модулей ввода/вывода.
• Модули c функцией регистрации событий (SOE), точность 0,25 мс.
• Онлайн-изменения конфигурации и программы.
• РСУ-стиль конфигурирования.
• Одиночная станция управления может использоваться как ПЛК с возможностью последующего расширения (объединения) до уровня РСУ.

Все ЦПУ построены на унифицированной процессорной базе и отличаются только набором коммуникационных функций (табл. 3).

Технические характеристики ЦПУ:

• встроенный промышленный микропроцессор;
• область данных 2 Гбит, оперативная память 512 Мбит;
• многозадачная операционная система, работающая в режиме реального времени (RTOS);
• база данных реального времени (RTDB);
• резервирование 1:1.

Для РСУ MAS400 предлагается широкая номенклатура модулей расширения. Любой ЦПУ поддерживает до 32 модулей расширения. При необходимости можно подключить дополнительные корзины расширения с помощью кабеля (с возможностью резервирования линии связи).

Для подключения внешних цепей к модулям ввода/вывода используются терминальные модули (табл. 4), которые содержат винтовые клеммы, защитные цепи и промежуточные реле. Терминальные модули подключаются с помощью готового унифицированного многожильного кабеля с распаянными разъемами.

ЦПУ MAS400 имеет на борту Ethernet и RS-485. Также есть коммуникационные модули расширения:

• CT1150 — 4-портовый Modbus RTU master/slave (RS-485) коммуникационный модуль;
• CT1151 — шлюз SNET 2.0/Modbus TCP<-> PROFIBUS-DP;
• CT1142 — оптоволоконный модуль связи для подключения дополнительных корзин;
• CT1144 — модуль интерфейса связи Modbus RTU.

Программирование контроллера осуществляется в среде ENSMAS MAS400. Этот инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации состоит из ПО ChiticMaker для станции инженера и ПО ChiticView для станции оператора.

ПО ChiticMaker предоставляет все пять определяемых стандартом МЭК 61131-3 языков: IL, ST, LD, FBD, SFC. Операторский интерфейс ChiticView обеспечивает отображение данных, аварийную сигнализацию и ведение архивных данных.

РСУ MAS8600

РСУ MAS8600 (рис. 4) — распределенная система управления для средних и больших АСУ на объектах с непрерывной эксплуатацией в течение трех и более лет. MAS8600 поддерживает до 64 000 технологических параметров и 256 станций оператора.

Рис. 4. РСУ MAS8600

РСУ MAS8600 имеет следующие преимущества:

• 100% логическое и физическое резервирование:
  • резервирование ЦПУ;
  • раздельное резервирование питания цифровой и полевой части — четыре независимые линии питания;
  • резервирование коммуникаций между ЦПУ и модулями ввода/вывода, ЦПУ и АРМ.
• Решение для управления турбиной: автономный контроллер управления клапаном, автономный модуль защиты от превышения скорости вращения.
• Модули c функцией регистрации событий (SOE), точность 0,25 мс.
• До 868 модулей на одну станцию управления (пара ЦПУ).
• Доступность системы: 99,97%, MTBF: более 200 000 ч.

Архитектура РСУ MAS8600 представлена на рис. 5.

Рис. 5. Архитектура РСУ MAS8600

Характеристики сети управления SCnet:

• Тип сети: промышленный
• Транспортный протокол: TCP/IP.
• Пропускная способность данных: 640 000 точек/с.
• Физическая среда: оптическое волокно/витая пара.
• Сетевая топология: «звезда»/«кольцо».
• Резервирование сети: двоичная избыточность (физическая, логическая полная избыточность).
• Максимальное число узлов, поддерживаемых сетью: 255.
• Загрузка сети: <20%.

Модуль управления NCU:

• Тип CPU: ARM, произведенный в континентальном Китае.
• Память: 2 Гбит (DDR3 1333 МГц).
• Высокая скорость обработки:
  • 999 программных блоков FBD-программ;
  • максимум 512 элементов на блок.
• Максимальная емкость RTDB (базы данных реального времени):
  • 64 000 аналоговых сигналов;
  • 64 000 дискретных сигналов.
• Сетевой формат управления процессом.

Модуль ввода/вывода MAS8600 удаленный ввод/вывод и АРМ:

• Ввод аналоговых величин: точность ≤ 0,1%, в диапазоне рабочих температур окружающей среды –20…+60 °C, влажность 95% (без росы).
• Разрешение SOE: ≤ 0,25 мс — один из лучших показателей в мире.
• Интеллектуальная дистанционная система I/O:
  • стандарт связи: TCP/IP;
  • скорость связи: 100 Мбит/с.
• АРМ оператора:
  • время обновления экрана: < 1 c;
  • время обновления данных:< 0,5 c.

Программирование контроллера осуществляется в среде iCAN. Этот инструментальный программный комплекс промышленной автоматизации объединяет среду для конфигурирования аппаратной базы системы РСУ, инструментарий для создания человеко-машинного интерфейса станций оператора, средство для управления и архивирования сообщений, редактор программы управления.

TSxPlus — отказоустойчивая система управления c тройным резервом

TSxPlus (рис. 6) — современное решение для систем безопасности и противоаварийной защиты в промышленности. TSxPlus обеспечивает высокий уровень отказоустойчивости благодаря архитектуре с тройным модульным резервированием (TMR).

Рис. 6. ПЛК TSxPlus

ПЛК TSxPlus сертифицирован TÜV Rheinland по SIL3 в соответствии с требованием IEC61508, а также получил ISASecure EDSA Level 1 по информационной безопасности в соответствии с требованиями IEC62443.

Аппаратная платформа TSxPlus включает монтажную корзину для установки модулей процессора, ввода/вывода, питания и связи. Реализовано тройное резервирование главного процессора, коммуникационного модуля расширения, модулей ввода/вывода с использованием мажоритарной логики, усовершенствована функция самодиагностики. Режим понижения класса 3-2-1-0.

Программный комплекс Architect содержит приложения Architect Monitor, Architect Event, OPC Server, Architect DTLibrary и Architect Viewer. Система TSxPlus поддерживает коммуникационные протоколы Modbus TCP, Modbus RTU/ASCII для связи со сторонними системами.

ПЛК TSxPlus оптимален для систем противоаварийной защиты с требованием по SIL3, а также для управления и защиты дорогих «вращающихся автоивов». Примеры применения:

• Турбоагрегаты:
  • интегрированное управление турбокомпрессором;
  • управление генераторами;
  • управление газовыми и паровыми турбинами.
• Технологические установки:
  • система противоаварийной защиты (ПАЗ) до SIL3;
  • защита от пожара и утечки газа (F&G);
  • система аварийного отключения (ETS);
  • система управления горелкой (BMS).
• Модуль главного процессора:
  • двухъядерный ЦПУ, частота 800 МГц, операции с плавающей запятой;
  • память 512 Мбайт;
  • объем для хранения данных 32 Мбайт;
  • объем энергонезависимой памяти для данных 1 Мбайт;
  • можно установить до трех ЦПУ для резервирования;
  • поддержка онлайн-замены.
• Коммуникационный модуль:
  • два порта Ethernet 1000Мб/100Мб, Modbus TCP, поддержка Peer-to-Peer;
  • последовательные порты 4x (разъем DB9, RS-485/422), Modbus RTU/ASCII, до 4 коммуникационных модулей для осуществления резервированной связи;
  • встроенный брандмауэр и поддержка онлайн-замены.

Основные типы модулей расширения с поддержкой онлайн-замены:

• Модуль дискретного ввода:
  • двухъядерный ЦП, основная частота 180 МГц;
  • один модуль на 32 канала, архитектура TMR;
  • поддержка функции регистрации событий (SOE) с разрешением 1 мс.
• Модуль дискретного вывода:
  • двухъядерный ЦП, основная частота 180 МГц;
  • один модуль на 32 канала, архитектура TMR;
  • максимальный ток до 1,7 A;
  • поддержка диагностики неисправностей при обрыве и перегрузке каналов;
  • имеет защиту от короткого замыкания канала;
  • поддержка онлайн-замены.
• Модуль аналогового ввода:
  • двухъядерный ЦП, основная частота 180 МГц;
  • один модуль на 32 канала, архитектура TMR;
  • входной сигнал 4–20 мА, точность 0,15%;
  • поддержка протокола HART;
  • поддержка функции регистрации событий (SOE), периодичность записи 2 мс;
  • поддержка диагностики неисправностей канала, обрыва и короткого замыкания.
• Модуль аналогового вывода:
  • двухъядерный ЦП, основная частота 180 МГц;
  • один модуль на 16 каналов, архитектура TMR;
  • входной сигнал 4–20 мА, точность 0,2%;
  • поддержка протокола HART;
  • поддержка функции SOE, периодичность записи 2 мс;
  • поддержка диагностики неисправностей канала.
• Модуль защиты от превышения скорости:
  • двухъядерный ЦП, основная частота 180 МГц;
  • время отклика независимой функции защиты от превышения скорости <12 мс;
  • импульсный вход (PI) с 8 каналами: 5 TMR PI, 3 OSP-PI;
  • поддержка датчика с пассивным сопротивлением, датчика с активной аппроксимацией, датчика токов Фуко;
  • контроль направления поддержки канала PI;
  • четыре канала дискретного выхода (DO);
  • два канала дискретного входа (DI).

Заключение

ENSMAS предлагает широкий выбор оборудования и ПО для систем разного размера и широкого круга задач — от локального управления машиной или механизмом, до автоматизации нефтехимического комплекса, способного в течение нескольких лет работать без остановки на капремонт.