Обзор российских промышленных контроллеров и устройств серии БАЗИС

Введение

По мнению экспертов, в ближайшее время условием независимости нашей страны будет достижение технологического суверенитета (как развитие идеи импортозамещения). Наиболее вероятный сценарий реализации — это «островизация»: перезагрузка глобальных технологических рынков, национализация техстандартов и релокализация производства критических товаров на свою территорию.

С 2014 г. Россия пыталась взять курс на импортозамещение. Однако в течение последующих семи лет многие лица, принимающие решения, незаслуженно игнорировали российские разработки в области промышленной автоматизации, отдавая предпочтение зарубежным аналогам. Формально они поддерживали импортозамещение, а в реальности изыскания отечественных систем не проводились, и если даже российские производители заявляли о себе, то им отказывали, и часто по формальным причинам.

В этих условиях (не благодаря, а вопреки) продолжали развиваться российские компании, которые самостоятельно разрабатывали и серийно производили средства промышленной автоматизации для различных отраслей промышленности.

В журнале «Control Engineering Россия» недавно уже выходил обзор отечественных средств автоматизации [1], в котором рассматривалась продукция двенадцати производителей ПЛК. Настоящая статья продолжает данную тематику и расскажет об АО «Экоресурс» (г. Воронеж), которое более 25 лет разрабатывает и серийно выпускает технические средства под зарегистрированным товарным знаком БАЗИС [2].

Общие технические характеристики

Серия устройств БАЗИС состоит из различных моноблочных контроллеров или моноблоков, преобразователей, а также ПЛК.

Все устройства соответствуют требованиям «Общих правил взрыво­безопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств», «Правил безопасности химически опасных производственных объектов», Технических регламентов ТР ТС 012/2011, ТР ТС 004/2011 и ТР ТС 020/2011, а также требованиям по функциональной безопасности.

Устройства серии БАЗИС включены в Единый реестр российской радиоэлектронной продукции (ПП РФ №878), и подтверждено их производство на территории РФ (ПП РФ № 719).

В табл. 1 приведены общие технические характеристики моноблоков.

Примечания.
*Нет в БАЗИС-РИТМ.
**У БАЗИС-21 IP20.

Моноблоки бывают следующих типов: БАЗИС-РИТМ, БАЗИС-14, БАЗИС-ПВ, БАЗИС-21 и БАЗИС-35. Каждый из указанных типов — это целая аппаратная платформа с несколькими исполнениями, которые в свою очередь выпускаются в различных модификациях.

Каждый из типов имеет свои, присущие только ему характеристики.

Далее хотелось бы рассмотреть устройства серии БАЗИС, разбитые на функциональные группы.

Регистраторы

В настоящее время относительно регистраторов довольно остро стоят две проблемы:

• замена импортного оборудования на российское;
• замена морально и физически устаревшего оборудования на современное.

Потребителю, с одной стороны, хочется получить электронное устройство с расширенной функциональностью, а с другой — чтобы это устройство имело адекватную стоимость.

АО «Экоресурс» разработало и выпускает современные регистраторы на универсальных платформах контроллеров БАЗИС-14 (подробнее в [3]), БАЗИС-21 (подробнее в [4]) и БАЗИС-ПВ (подробнее в [5]), соответственно исполнения: БАЗИС-14.ЦР (рис. 1), БАЗИС-21.ЦР, БАЗИС-21.2ЦР (рис. 2) и БАЗИС-ПВ.ЦР (пневморегистратор).

Рис. 1. Исполнение БАЗИС-14.ЦР

Рис. 2. Исполнение БАЗИС-21.2ЦР

Данные устройства оснащены цветным ЖКИ с различной диагональю (4,3; 5,7 или 10,4″). Они могут иметь 4–24 собственных входных канала, а также возможность их наращения внешними модулями. Регистраторы выпускаются как в общепромышленном, так и в искробезопасном исполнении (кроме БАЗИС-ПВ.ЦР).

Данные исполнения реализуют следующие функции:

• прием сигналов от датчиков различных типов;
• регистрация, хранение (в энерго­независимой памяти) и отображение трендов аналоговых или дискретных параметров (до 72 трендов с дискретностью 0,5 с … 5 мин и длительностью до года);
• поддержка расчетных (математических) каналов;
• встроенная световая и звуковая сигнализация нарушений;
• поддержка пользовательских экранов различных видов (группы трендов, мнемосхемы и др.);
• сбор данных с подчиненных устройств и/или передача информации мастер-устройству по RS-485 и/или Ethernet (протоколы БАЗБАС и MODBUS RTU/TCP);
• работа с модулями наращивания входных и выходных каналов (только БАЗИС-21);
• расширенная самодиагностика с индикацией текущего состояния.

В табл. 2 приведены основные технические характеристики регистраторов.

Регуляторы и регулирующие контроллеры

В России часто применяли (и применяют) импортные простые одноканальные регуляторы и мощные многоконтурные регулирующие контроллеры.

АО «Экоресурс» предлагает законченную линейку продукции с функцией ПИ- и ПИД-регулирования, ориентированную на решение задач автоматического управления технологическими процессами различной сложности:

• БАЗИС-РИТМ [6] (рис. 3) — семейство малоканальных контроллеров, которое включает исполнения: позиционный регулятор (П) и одноконтурный ПИД-регулятор (ТОК/ШИМ/РИМ — в зависимости от типа входа управляемого исполнительного механизма: с аналоговым токовым входом, с ШИМ-входом или с двумя дискретными входами для управления реверсивными исполнительными механизмами типа МЭО/МЭМ);
• БАЗИС-14.Р и БАЗИС-ПВ.Р [5] (рис. 4, пневморегулятор) — одноконтурные регулирующие контроллеры с богатыми функциональными возможностями для решения задач автоматического регулирования и дискретного управления;
• БАЗИС-21.РР (рис. 5), БАЗИС-21.2РР [4] и БАЗИС-21.2ЦУ (описание в разделе «Контроллеры АСУ ТП») — многоконтурные регулирующие контроллеры с цветным ЖКИ диагональю 5,7″ и 10,4″ соответственно, которые могут иметь до 4 (РР) или до 8 контуров (2РР), а также обладают продвинутым пользовательским интерфейсом.

Рис. 3. Исполнение БАЗИС-РИТМ.ТОК

Рис. 4. Исполнение БАЗИС-ПВ.Р

Рис. 5. Исполнение БАЗИС-21.РР

В табл. 3 приведены основные технические характеристики регуляторов.

Данные контроллеры могут иметь входы различных видов (включая токовые с питанием от контроллера, пневматические, а также универсальные) и управлять исполнительными механизмами с токовыми, дискретными или пневматическими входами. Регуляторы имеют как взрывозащищенные исполнения, так и исполнения без взрывозащиты.

Контроллеры ПАЗ

Среди технических средств автоматизации производственных процессов всегда особняком стоят контроллеры систем ПАЗ, особенно на взрыво- и пожароопасных объектах. К ним всегда предъявляются более высокие требования к надежности, чем к РСУ и УСО.

АО «Экоресурс» так же, как и в функциональной области регуляторов и регулирующих контроллеров, имеет законченную линейку устройств ПАЗ: от компактных малоканальных контроллеров БАЗИС-14.ЗР до многоканальных БАЗИС-21.Ц, БАЗИС-21.2Ц и модульных БАЗИС-100. Кроме этого, выпускаются контроллеры для преимущественно дискретных задач БАЗИС-35.ЦС.

Данные контроллеры выполняют все функции регистраторов, а также реализуют специфические функции ПАЗ, такие как блокировки с памятью, восстановление блокировок после сбоев питания, определение первопричины срабатывания, сбор цепочек разрешения пуска и др.

В общем случае локальные системы ПАЗ могут иметь небольшое (до 10), среднее (порядка 50) и большее число каналов. Выбор масштаба системы обеспечивается возможностями семейств:

• БАЗИС-14.ЗР [3] имеет 4–16 входных и 8 выходных каналов;
• БАЗИС-21.Ц/2Ц [4] имеют до 56 входных и до 35 выходных каналов;
• БАЗИС-35.ЦС (рис. 6) может иметь до 48 дискретных входов и столько же выходов, а также имеет 24 трехцветные светодиодные панели (каждый цвет и его прерывание конфигурируются независимо);
• ПЛК БАЗИС-100 (описание в разделе «Контроллеры АСУ ТП»).

Рис. 6. Исполнение БАЗИС-35.ЦС

В табл. 4 приведены основные технические характеристики контроллеров ПАЗ.

Различные барьеры и преобразователи

АО «Экоресурс» выпускает различные преобразователи в семействах БАЗИС-БАРС [7], БАЗИС-100 (автономные модули) и БАЗИС-ПВ [5].

Барьеры-преобразователи БАЗИС-БАРС (рис. 7) имеют следующие виды (исполнения):

• автономный (неконфигурируемый) барьер искрозащиты;
• конфигурируемый барьер искрозащиты;
• концентратор;
• блок питания.

Рис. 7. Барьеры-преобразователи БАЗИС-БАРС

Автономный барьер может иметь два дискретных входа и два релейных выхода или один токовый вход и один или два токовых выхода.

Конфигурируемый барьер может иметь два NAMUR-входа и четыре релейных выхода (два информационных и два диагностических) или конфигурируемый температурный или токовый вход и один или два токовых выхода, а также цифровой канал. Барьер искрозащиты с двумя токовыми выходами может использоваться в качестве делителя.

Исполнение «концентратор» принимает цифровую информацию от нескольких конфигурируемых барьеров (до 16 шт.) по шине TBUS на DIN-рейке (интерфейс RS-485) и передает принятую информацию на верхний уровень по интерфейсам RS-485 и/или Ethernet.

Исполнение «блок питания» преобразует входное напряжение ~220 В в выходное =24 В и запитывает барьеры по шине TBUS на DIN-рейке и/или через клеммы на передней панели.

Автономные модули БАЗИС-100 (рис. 8) подключаются к базовому контроллеру (например, БАЗИС-21 или БАЗИС-35.ЦС) по интерфейсу RS-485 для наращивания общего количества входных каналов или их территориального распределения.

Рис. 8. Автономные модули БАЗИС-100

Пневматические преобразователи БАЗИС-ПВ (рис. 9) предназначены для оснащения контроллеров серии БАЗИС пневматическими каналами. Они могут иметь пневмовыход, пневмо­выход с пневмовходом или четыре/восемь пневмовходов.

Рис. 9. Преобразователи БАЗИС-ПВ

Контроллеры АСУ ТП

В последнюю группу устройств, которую следует выделить, входят универсальные контроллеры для решения задач АСУ ТП. К ней можно отнести два контроллера: БАЗИС-21.2ЦУ [4] и БАЗИС-100 [8].

БАЗИС-21.2ЦУ (рис. 10) — это универсальный моноблочный контроллер с цветным ЖКИ 10,4″, решающий задачи регистрации (до 72 трендов), дискретного управления, автоматического регулирования (до восьми контуров простых/программных или до четырех каскадных), сигнализации (специальные режимы) и ПАЗ (блокировки, разрешения пуска и пр.).

Рис. 10 Исполнение БАЗИС-21.2ЦУ

Данный контроллер может иметь до 56 входов, до 35 дискретных и до 16 аналоговых выходов.

Контроллеры могут обмениваться между собой и с верхним уровнем АСУ состояниями и значениями каналов посредством интерфейса Ethernet и RS-485 (протоколы MODBUS TCP/RTU и БАЗБАС).

БАЗИС-100 (рис. 11 и 12) — это модульный ПЛК, для задач с повышенными требованиями к надежности, живучести и функциональной безопасности. Технические характеристики данного ПЛК приведены в табл. 5 (общие — в табл. 1).

Рис. 11. ПЛК БАЗИС-100 (модули)

Рис. 12. Панель управления БАЗИС-100

Данный ПЛК реализует все функции контроллера БАЗИС-21.2ЦУ. Кроме этого, он поддерживает резервирование любых модулей с возможностью их горячей замены, также реализовано резервирование внешних интерфейсов. Кроме этого, имеется возможность загрузить новую конфигурацию в ПЛК без остановки его функционирования (горячая загрузка). При необходимости контроллеры БАЗИС-100 могут объединяться в кластеры посредством сети Ethernet (фирменная технология узлов с возможностью дублирования линий связи).

Особенностью ПЛК БАЗИС-100 является то, что он может быть запрограммирован упрощенным способом (при помощи различных настроек) или с написанием программы на FBD- и/или IL-подобных языках (возможна комбинация способов при конфигурировании).

Сервисное программное обеспечение

Устройства серии БАЗИС сопровождаются бесплатной документацией и технической поддержкой. Кроме этого, бесплатно поставляется сервисное программное обеспечение (ПО) для работы с контроллерами:

• программы конфигурирования — предназначены для конфигурирования контроллеров посредством компьютера;
• программа чтения архивов — дает возможность получить и обработать на компьютере накопленную контроллерами информацию (системный архив, тренды, хоз­учетная статистика);
• ОРС-сервер — обеспечивает обмен данными в реальном времени между контроллерами и компьютером со SCADA-системой.

Дополнительно для отладки на компьютере сконфигурированных алгоритмов работы без использования аппаратных средств разработаны эмуляторы рассмотренных в статье контроллеров. Они позволяют значительно ускорить и упростить процесс пусконаладочных работ.

Заключение

В текущих условиях переход на отечественные средства автоматизации является сложившимся трендом де-юре и де-факто. В условиях нехватки информации о российских производителях и номенклатуре их продукции настоящая статья помогает заинтересованным лицам выбрать те или иные технические средства в области промышленной автоматизации.