Аппаратура передачи данных

Сетевое оборудование ЛВС Industrial Ethernet:

Для автоматического сбора и передачи данных от ПЛК АСУ ТП базы СУГ в ПК АРМ оператора системы задействуются вновь создаваемые каналы связи системной шины Industrial Ethernet.

Все оборудование, объединенное в сеть Industrial Ethernet, подключается при помощи управляемого сетевого коммутатора SCALANCE X204-2LD.

Сетевой коммутатор SCALANCE X204-2LD предназначен для построения шинных, звездообразных и колцевых конфигураций сети Industrial Ethernet с электрическими и оптическимиканалами связи и скоростью передачи данных 10/100 Мбит/с. Подключение к сети осуществляется через гнезда RJ45. Коммутатор имеет 2 × 100 Мбит/с одномодовых оптических порта и 4-е × 10/100 Мбит/с RJ45 электрических порта.

Коммутатор SCALANCE X204-2LD имеет прочный металлический корпус формата модулей S7-300. Монтаж осуществляется на стандартную профильную шину DIN, на профильную шину S7-300 или на плоскую поверхность с любой ориентацией корпуса. SCALANCE X-204LD имеет прочные PROFInet-совместимые соединители промышленного исполнения. Для электропитания коммутатора используются резервированные цепи. Для диагностики коммутатор снабжен сигнальным контактом, диагностическими светодиодами индикации наличия напряжения питания, состояния системы связи, передачи данных.

Встроенные порты RJ45 поддерживают функции автоматического определения скорости передачи данных в сети (10 или 100 Мбит/с) и автоматической настройки на эту скорость. К каждому порту может подключаться Industrial Ethernet FC кабель, оснащенный штекером Industrial Ethernet FC RJ45. Длина каждого кабеля не должна превышать 100 м.

Каждое «кольцо» подсистем ПАЗ и РСУ замкнуто на электрические порты коммутаторов SCALANCE X204IRT с функцией менеджера резервированной системы (RM). Эта функция позволяет обеспечить высокую надежность соединения. В отличие от " кольцевых портов" других коммутирующих модулей " кольцевые порты" менеджера резервированной системы не соединяются друг с другом при нормальном функционировании сети.

Для подключения к сети Industrial Ethernet в состав ПЛК АСУ ТП базы СУГ включены коммуникационные процессоры СР 443-1. Коммуникационный процессор CP 443-1 обеспечивает возможность подключения ПЛК SIMATIC S7-400Н к сети Industrial Ethernet. Коммуникационный процессор CP 443-1 оснащен встроенным микропроцессором и выполняет автономное управление сетевым обменом данными, разгружая от этих задач центральный процессор ПЛК. Коммуникационный процессор CP 443-1 обеспечивает:

- подключение SIMATIC S7-400 к сети Industrial Ethernet;

- поддержку 10/100 Мбит/с, дуплексный/ полудуплексный режим, автоматическая настройка на скорость передачи данных, автоматическое переключение между интерфейсами AUI, ITP и RJ45;

- возможность подключения к сети через интерфейс AUI, ITP или RJ45;

- поддержку транспортных протоколов ISO, TCP/IP и UDP;

- настраиваемый набор поддерживаемых функций;

- поддержку транспортных протоколов ISO, TCP/IP и UDP;

- PG/OP-функции связи;

- S7-функции связи;

- функции S5-совместимой связи (SEND/RECEIVE и FETCH/WRITE);

- поддержку широковещательных сообщений при использовании UDP;

- поддержку процедур S7-Routing при использовании PG/OP-функций связи;

- дистанционное программирование, конфигурирование и диагностика через сеть;

- защиту доступа с помощью конфигурируемого списка доступа.

Для подключения к сети Industrial Ethernet в состав персональных компьютеров АРМ оператора системы входят сетевые карты CP 1613: 1x LAN Ethernet 10/100/1000 Mbit (RJ45) со встроенным микропроцессором. Данное устройство имеет следующие основные характеристики:

- поддержка транспортного протокола ISO или TCP/IP;

- поддержка PG/OP-функции связи;

- поддержка S7-функции связи;

- поддержка функции S5-совместимой связи (SEND/RECEIVE);

- наличие интерфейса ITP в виде 15-полюсного гнезда соединителя D-типа;

- наличие гнезда RJ45;

- поддержка синхронизации времени;

- встроенная поддержка транспортных протоколов ISO- и TCP/IP;

- SNMP-диагностика.

В виду того, что АРМа операторов базы СУГ и шкафы, в которых располагаются ПК, расположены в разных помещениях и на некотором расстоянии друг от друга, необходимо применение устройств удаленного подключения монитора, клавиатуры и мыши. В данном проекте применяется KVM удлинитель ServSwitch Brand CATx Extender Rackmount Kit, 19" Rack RMK19U-X3 для монтажа в 19" стойку. Также предполагается использование ServSwitch Brand CAT5 KVM Extender Standalone Remote, который выполняет функции хаба и объединяет несколько удлинителей, что позволяет сэкономить деньги и пространство. Передача информации от ПК к АРМ через KVM удлинитель осуществляется через сеть Ethernet на расстояние до 300 м.

Средства связи с внешними подсистемами

Согласно требованиям, изложенным в [1], АСУ ТП базы СУГ осуществляет обмен данными со следующими подсистемами:

- подсистема автоматики компрессоров;

- система контроля загазованности СКВА-01;

- система коммерческого учета SAAB TRL/2.

Ввод данных от подсистемы автоматики компрессоров осуществляется по протоколу MODBUS (RS 485).

Обмен данными с системой контроля загазованности СКВА-01 осуществляется по протоколу MODBUS RTU (RS 485). Подключение предполагается осуществить при помощи коммуникационных модулей системы АСУ ТП базы СУГ.

Требования к арендуемым каналам связи

Ввод данных от станций ввода/вывода ЕТ 200М в ПЛК осуществляется по последовательному интерфейсу резервированной сети PROFIBUS DP.

В качестве канала обмена данными между ПЛК и персональными компьютерами АРМ оператора используется Industrial Ethernet.

В качестве канала обмена данными АСУ ТП базы СУГ с подсистемами автоматики компрессоров и системой контроля загазованности СКВА-01 используется MODBUS.

Все описанные выше каналы информационного обмена по сети верхнего уровня Industrial Ethernet, MODBUS и сети нижнего уровня PROFIBUS DP являются вновь проектируемыми.

Средствами АСУ ТП можно выполнять следующие функции: учёт грузов, опрос датчиков, контроль уровня, паров, плотности, воды нефтепродукта или СУГ в различных частях цистернах.

Как было выше указано, при анализе схемы функциональной структуры отдела эксплуатации железнодорожных путей и порта, основная работа ведётся посредством учёта и сверки показателей нефтепродуктов или СУГ в цистернах, общая схема работы относительно модулей комплекса показана на рисунке 1.5. А так же учитывая коммерческий характер и деятельность ЗАО " Таманьнефтегаз", вся работа предприятия направлена получение прибыли и минимизация убытков. Поэтому очень важно правильно обрабатывать полученные данные и сверять их с существующими. Данная процедура происходит следующим образом. Программный комплекс с помощью контрольно-измерительных приборов выводит данные на АРМ оператора, где мастер железнодорожной эстакады под руководством начальника смены контролирует процесс и сверяет полученные данные с накладной. Данные выводятся и заносятся без участия человека, сравнительный анализ приводится в таблице 1.1.

Таблица 1.Анализ комплекса

Рис.1.5 Схема организации работы отдела эксплуатации железнодорожных путей и порта по средствам комплекса

Как уже было ранее сказано, задачей данной работы является пересмотреть работу модуля и модернизировать его. Для более глубокой оценки мной была проанализирована существующая база данных, ниже на рисунке 1.6 приведена схема физической реализации базы.

Рис.1.6 Схема физической модели существующей базы данных

Исходя из выше описанной схемы функциональной структуры, стоит отметить, что при приеме состава работа сотрудников отдела эксплуатации дорожных путей и порта ведется по средствам измерения параметров веществ, перевозимых в составе и сравнении с данными полученными из накладной. Вся информация фиксируется в самой накладной.

При анализе базы мною были отмечены следующие недостатки и выработаны следующие задачи по модернизации базы данных:

Данные получаемые из прибывшей накладной вводятся автоматически со специального защищенного носителя- ввиду этого возможна ошибка машины. Полученная накладная дублируется и в нее заносятся данные полученные при измерении, так же автоматически.

Данный прием обусловлен тем, что комплекс создавался в 2004 году- во время популизации автоматики. На схеме видно, что нет четкого разграничения между полученными данными и прибывшими. Нет четкого разграничения по классификации вагонов.Форма Ву-25 (Акт о повреждении вагонов) вообще не присутсвует в системе, она распечатывалась отдельно из текстового документа Таким, образом предлагаю внести следующие коррективы:

Ввести автоматизированный вид ввода данных, с проверкой со стороны оператора и возможностью редактирования.

Ввести возможность разделять полученные и прибывшие данные, ввести возможно запоминать эти данные и хранить для дальнейшего использования.

Ввести журналы для более подробного учета сотрудников, перевозимых веществ и классификацию составов и вагонов.

Также отмечу сразу, что несмотря на то, что приложение имеет клиент-серверную архитектуру база данных не распределенная, в рамках данного проекта этот вопрос не будет подробно рассматривать, но в будущем планируется модернизировать базу данных, сделав ее распределенной.