Stanowisko diagnostyczne wykorzystujące aplikację ASIX do celów testowania urządzeń EAZ typu MUPASZ

Transkrypt

1 Stanowisko diagnostyczne wykorzystujące aplikację ASIX do celów testowania urządzeń EAZ typu MUPASZ mgr inż. ANDRZEJ GACEK, dr inż. LESZEK KSIĄŻEK Instytut Tele- i Radiotechniczny, Centrum Badawcze Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych, Warszawa Przedmiotem opracowania jest rozwiązanie stanowiska diagnostycznego do testowania urządzeń MUPASZ2001G, wykorzystującego system informatyczny oparty na narzędziach do projektowania systemów nadrzędnych ASIX. Opracowany system diagnostyczny wykorzystywany jest w laboratorium ITR. Umożliwia wykonywanie kompleksowych testów urządzeń produkcyjnych przeznaczonych dla odbiorców docelowych w ostatnim etapie ich wytwarzania, jak również testów związanych z pracami rozwojowymi kolejnych wersji opracowywanych urządzeń. Zastosowanie specjalizowanych narzędzi SCADA do budowy stanowiska diagnostycznego pozwoliło na znaczne skrócenie czasu jego realizacji oraz obniżenie jego kosztów, co byłoby trudne do uzyskania przy wykorzystaniu klasycznych narzędzi programistycznych wysokiego poziomu. Charakterystyka urządzenia MUPASZ2001G Urządzenie MUPASZ2001G, produkowane w ITR, dostosowane jest do pracy w trudnych warunkach klimatycznych i środowiskowych panujących w kopalniach dołowych. Do największych problemów występujących w tym środowisku należą: wysoki poziom zakłóceń elektromagnetycznych generowanych przez urządzenia wydobywcze, wysoka temperatura pracy urządzeń oraz ograniczenia w uzyskaniu właściwej struktury połączeń i przepustowości sieci transmisji danych z urządzeń EAZ na powierzchnię. Urządzenie MUPASZ2001G ma możliwość łatwej rekonfiguracji do pracy w różnych polach rozdzielni. Główne cechy funkcjonalne urządzenia: pomiar napięć, prądów, mocy, energii realizacja zabezpieczeń, prowadzenie dziennika zdarzeń, rejestracja zakłóceń. Ważną cechą testowanego urządzenia jest możliwość zdalnego podglądu stanów obsługiwanego obiektu oraz zdalnego konfigurowania. Urządzenie wyposażone jest w moduł komunikacyjny do zdalnej transmisji danych za pomocą interfejsów transmisji szeregowej w standardzie RS485/RS422 lub za pomocą łącza światłowodowego. stosowanych w urządzeniach EAZ. Tester ten w zastosowanej konfiguracji ma możliwość między innymi generowania i rejestracji 4 napięć wyjściowych, 6 prądów wyjściowych, 36 wyjść dwustanowych oraz 34 wejść dwustanowych. Schemat blokowy stanowiska diagnostycznego przedstawiono na rys. 1. Wejścia oraz wyjścia analogowo-cyfrowe testera OMIC- RON CMC256 połączone są z odpowiednimi wejściami i wyjściami analogowo-cyfrowymi urządzenia MUPASZ2001G. Urządzenie MUPASZ2001G testowane jest pod kątem podstawowej funkcjonalności dotyczącej wejść i wyjść analogowo-cyfrowych poprzez wymuszanie za pomocą testera OMIC- RON odpowiednich sygnałów na wejściach urządzenia oraz odczytywanie stanów na wyjściach. Ten rodzaj testów pozwala stwierdzić między innymi o poprawności funkcjonowania torów pomiarowych urządzenia. W kolejnym etapie testowania urządzenia sprawdzana jest poprawność funkcjonowania poszczególnych zabezpieczeń realizowanych przez to urządzenie. Testowane są następujące zabezpieczenia: międzyfazowe, ziemnozwarciowe, napięciowe, przeciążeniowe, silnikowe, technologiczne. Testowana jest również poprawność funkcjonowania rejestratora zakłóceń, w który wyposażone jest urządzenie, poprzez wyzwalanie rejestracji z różnych źródeł oraz porównanie wartości sygnałów zarejestrowanych przez rejestrator z wartościami sygnałów wymuszanych przez tester OMICRON. Ostatni etap testów polega na sprawdzeniu poprawności przesyłu danych pomiędzy urządzeniem a aplikacją ASIX z użyciem łącza szeregowej transmisji danych. Sprawdzana jest poprawność przesyłania pomiarów, stanów, nastaw, dziennika zdarzeń oraz zdalnego sterowania urządzeniem. Opis stanowiska diagnostycznego Stanowisko diagnostyczne urządzeń MU- PASZ2001G składa się z następujących elementów: komputer PC z zainstalowaną aplikacją testową ASIX, komputer PC z oprogramowaniem testowym OMICRON Test Universe, tester OMICRON CMC256 z przystawką rozszerzającą CMB, testowane urządzenie MUPASZ2001G. Głównym przeznaczeniem testera OMICRON jest testowanie zabezpieczeń Rys. 1. Schemat blokowy stanowiska diagnostycznego urządzeń MUPASZ2001G Fig. 1. Block schematic diagram showing the diagnostic test bay of MUPASZ2001G units Elektronika 8/

2 Charakterystyka pakietu ASIX Oprogramowanie ASIX, za pomocą którego wykonano aplikację stanowiska diagnostycznego, należy do klasy pakietów SCADA. Realizuje ono wszelkie funkcje dotyczące zbierania danych procesowych, ich przetwarzania, wizualizacji i archiwizacji, sterowania obiektem, rejestracji zdarzeń, generowania raportów, analizy danych, udostępniania informacji o procesach w sieciach komputerowych. Transmisja danych pomiędzy systemem wizualizacji a sterownikami obiektowymi odbywa się przy użyciu łączy szeregowych lub sieci lokalnych. System wyposażony jest w drajwery komunikacyjne umożliwiające współpracę z większością spotykanych sterowników przemysłowych, a także ze sterownikami specjalizowanymi typu EAZ stosowanymi w energetyce zabezpieczeniowej. Pakiet ASIX jest środowiskiem skalowalnym umożliwiającym tworzenie aplikacji dostosowanych do bieżących wymagań odbiorcy systemu. Podstawowym rodzajem stacji ASIX przeznaczonym dla projektanta systemu jest stacja inżynierska lokalna. Pozwala ona na tworzenie i testowanie bazujące na łączach fizycznych wszystkich elementów aplikacji w trybie lokalnym bez pobierania danych przez kanały sieciowe. Tworzenie aplikacji ASIX sieciowej odbywa się za pomocą stacji inżynierskiej sieciowej. Aplikacja utworzona na takiej stacji może być przeznaczona do serwerów operatorskich. Stacja inżynierska sieciowa ma możliwości stacji lokalnej oraz dodatkowo posiada zdolność pobierania danych z kanałów sieciowych i korzystania z archiwów sieciowych. Główne wersje pakietu ASIX przeznaczone dla klienta docelowego to serwer operatorski, stacja operatorska, terminal operatorski oraz terminal sieciowy. Serwer operatorski służy do budowy stanowisk operatorskich. Ma on bezpośrednie połączenie z urządzeniami obiektowymi. Pozwala na eksport danych do innych stacji ASIX. Dostępność różnych wersji pakietu ASIX pozwala wybrać konfigurację optymalną, dostosowaną do bieżących wymagań systemu. Implementacja aplikacji stanowiskowej ASIX W opracowanej aplikacji stanowiska wyróżnić możemy następujące okna wizualizacyjne: główne aplikacji, alarmów, blokad urządzenia, edycji nastaw, obsługi rejestratora zakłóceń. Okno główne (rys. 2) zawiera podstawowe informacje dotyczące urządzenia MUPASZ2001G: pomiary aktualne i historyczne, dane identyfikacyjne urządzenia, przyciski otwarcia/ zamknięcia wyłącznika, usunięcia sygnalizacji/blokad, zmiany sposobu sterowania nadrzędne/z rozdzielni. W środkowej części okna znajduje się przykładowy widok pola z graficznym przedstawieniem aktualnego stanu wyłącznika. W górnej części znajduje się obszar, poprzez który dokonywana jest nawigacja aplikacji. Przyciski umieszczone w tym obszarze pozwalają na przywołanie okna dziennika zdarzeń, okna blokad, okna edycji nastaw, okna rejestratora zakłóceń. W części dolnej w sposób graficzny przedstawione są stany wejść oraz wyjść cyfrowych urządzenia. Wejście lub wyjście aktywne sygnalizowane jest kolorem żółtym odpowiedniego pola, zaś nieaktywne kolorem szarym. W obszarze położonym najniżej przedstawiony jest dziennik zdarzeń urządzenia w formie skróconej obejmującej 3 ostatnio zarejestrowane zdarzenia. Rys. 2. Okno główne aplikacji. Fig. 2. Visualization application main window 40 Elektronika 8/2007

3 Rys. 3. Okno alarmów. Fig. 3. Alarm window W oknie alarmów (rys. 3) istnieje możliwość podglądu wszystkich zdarzeń zarejestrowanych przez urządzenie MU- PASZ2001G. Zdarzenia zawierają tekst opisujący je oraz datę i czas, w którym zostały zarejestrowane. Zdarzenia podzielone są na 4 grupy: systemowe, ostrzeżenia, alarmy, ważne. W celu ułatwienia analizy każda grupa wyróżniona została określonym kolorem. W oknie alarmów możliwe jest ustawianie kryteriów podglądu alarmów, wykluczeń, filtrów, podglądu definicji alarmów oraz wykonywania wydruków. Okno blokad urządzenia zawiera informacje o stanie wszystkich blokad mogących wystąpić w urządzeniu MU- PASZ2001G. Stan blokady aktywnej oznaczany jest kolorem czerwonym, blokady nieaktywnej kolorem różowym. Okno blokad przedstawiono na rys. 4. Okno edycji nastaw (rys. 5) pozwala na podgląd i zmiany bieżących nastaw urządzenia MUPASZ2001G. Istnieje możliwość wprowadzania nastaw z dwóch źródeł: bezpośrednio przy urządzeniu za pomocą programatora oraz z systemu nadrzędnego. Aby mechanizm zmian nastaw funkcjonował poprawnie, wprowadzone zostały priorytety źródła edycji nastaw. Wyższy priorytet ma programator, niższy system nadrzędny. W oknie edycji nastaw użytkownik jest poinformowany o wpięciu programatora i aktywności kodu programatora. W oknie obsługi rejestratora zakłóceń (rys. 6) istnieje możliwość: podglądu aktualnego stanu pracy rejestratora, podglądu aktualnego stanu sektorów, w których rejestrowane są zakłócenia, Rys. 4. Okno blokad urządzenia. Fig. 4. Device blockade window Elektronika 8/

4 Rys. 5. Okno edycji nastaw urządzenia Fig. 5. Configuration parameters editing window Rys. 6. Okno obsługi rejestratora zakłóceń Fig. 6. Fault recorder control window Rys. 7. Okno prezentacji zakłóceń aplikacji AsLogger. Fig. 7. Fault presentation window of AsLogger application 42 Elektronika 8/2007

5 zmiany bieżącego trybu pracy rejestratora, inicjacji procesu odczytu zakłócenia z urządzenia i wpisu do bazy danych zakłóceniowych, podglądu postępu ściągania zarejestrowanych danych zakłóceniowych do aplikacji, przerwania procesu odczytu danych zakłóceniowych. Zakłócenia są rejestrowane przez urządzenia MUPA- SZ2001G w 5 niezależnych obszarach pamięci, zwanych sektorami. Czas rejestracji pojedynczego zakłócenia w sektorze wynosi 4,8 s. Każdy z sektorów może przyjąć jeden z dwu stanów wyświetlanych w oknie obsługi rejestratora zakłóceń: ZA- PISANY, WOLNY. W przypadku danych zapisanych w sektorze w oknie obsługi rejestratora zakłóceń podawana jest data oraz godzina rejestracji zakłócenia. Zmianę trybu pracy rejestratora uzyskuje się poprzez kliknięcie przyciskiem ZABLOKUJ REJE- STRATOR, ZAPIS JEDNOKROTNY, ZAPIS WIELOKROT- NY. Fakt zmiany bieżącej nastawy rejestratora zakłóceń odnotowywany jest w dzienniku zdarzeń urządzenia oraz systemie alarmów aplikacji wizualizacyjnej. Proces odczytu zakłócenia z sektora i jego archiwizacji w bazie zakłóceń Microsoft SQL Server jest inicjowany kliknięciem przyciskiem ODCZYTAJ znajdującym się w obszarze wizualizacji stanu sektora. W chwili rozpoczęcia odczytu danych zakłóceniowych następuje automatyczne zablokowanie pracy rejestratora. Po ściągnięciu danych zakłóceniowych następuje przywrócenie stanu pracy rejestratora sprzed rozpoczęcia procesu ich odczytu. Przykładowe okno graficznej prezentacji zarejestrowanych zakłóceń przedstawiono na rys. 7. Okno to zawiera menu główne, pasek klawiszy, listę zmiennych, wykresy przebiegów i legendę. Belka tytułowa okna zawiera nazwę bazy danych, nazwę planu rejestracji oraz datę i godzinę rejestracji zakłócenia. Większość poleceń w menu ma swe odpowiedniki w postaci przycisków na pasku klawiszy. Podsumowanie Opracowane stanowisko diagnostyczne pozwala na kompleksowe testy urządzenia MUPASZ2001G. Jest ono przydatne zarówno na etapie wdrażania i testowania nowych funkcji wprowadzanych w urządzeniach, jak w pracach produkcyjnoserwisowych. Zastosowana aplikacja SCADA daje możliwość łatwego przystosowania interfejsu graficznego do bieżących wymagań użytkownika. Wprowadzając nieznaczne modyfikacje w aplikacji stanowiskowej ASIX i oprogramowaniu testującym urządzenia OMICRON oraz dokonując odpowiedniego przystosowania struktury połączeń wejść i wyjść, można wykorzystać opracowane stanowisko do testowania innych urządzeń zabezpieczeniowych. Zastosowanie urządzeń zabezpieczeniowych do małogabarytowych rozdzielnic kopalnianych mgr inż. KRZYSZTOF BRODA, mgr inż. ŁUKASZ SAPUŁA Instytut Tele- i Radiotechniczny, Centrum Badawcze Systemów Teleinformatycznych i Aplikacji Sprzętowych, Warszawa Wymagania stawiane przed urządzeniami Elektroenergetycznej Automatyki Zabezpieczeniowej są podyktowane wieloma czynnikami. Wymagania te można podzielić na: podstawowe, tj. wymagania cieplne, środowiskowe, mechaniczne, dynamiczne, izolacji, oraz określonej dokładności działania oraz dodatkowe, tj, odporność na zakłócenia wysokiej częstotliwości, na zakłócenia powodowane przez pole elektromagnetyczne, na szybkozmienne zakłócenia przejściowe (BURST) i wytrzymałość na zakłócenia powodowane przez wyładowania elektrostatyczne (ESD). Należy także wspomnieć o wymaganiach i oczekiwaniach użytkowników urządzeń EAZ. Do podstawowych należą polepszenie jakości zasilania obiektów chronionych, miniaturyzacja gabarytów, zwiększenie funkcjonalności, zmniejszenie poboru mocy oraz redukcja kosztów. Jednak zapewnienie zwiększających się wymagań nie zawsze idzie w parze z obniżaniem kosztów. Pewien kompromis możliwy jest do osiągnięcia w ściśle określonych warunkach i przy odpowiednich założeniach, co do stosowania urządzeń. Z doświadczeń Instytutu Tele- i Radiotechnicznego śmiało można wysnuć tezę, iż do najbardziej wymagających użytkowników sterowników EAZ należy grupa instalująca urządzenia w odkrywkowych i dołowych kopalniach węgla. W artykule podano przykłady urządzeń zastosowanych w tych obiektach. Ogólne charakterystyki urządzeń W tabeli zestawiono ogólną charakterystykę urządzeń MiZaS 5.C1, MiZaS 5.E1, MUPASZ 7.G1 i MUPASZ 7.G2 produkowanych przez Instytut Tele- i Radiotechniczny. Rodzina urządzeń MiZaS przeznaczona jest do pracy jako uniwersalne zabezpieczenie pól silnikowych. Tę grupę urządzeń charakteryzuje miniaturyzacja oraz podniesienie dopuszczalnej temperatury pracy ( C), przy jednoczesnym obniżaniu pobieranej mocy (poniżej 800 mw), oraz zachowaniu wszystkich wymaganych funkcji użytkowych. Urządzenia te zawierają funkcje zabezpieczeniowe, pomiarowe i sterowania. Interfejs użytkownika stanowi wyświetlacz alfanumeryczny dwuwierszowy oraz klawiatura membranowa. Umożliwia on podgląd aktualnych wartości realizowanych pomiarów, stanów wejść/wyjść dwustanowych, zdarzeń zarejestrowanych w dzienniku zdarzeń, wartości nastaw zabezpieczeń, liczników wystąpienia określonych zdarzeń, aktywnych blokad, danych dotyczących wersji oprogramowania i sprzętu. Pozwala także na konfigurację wszystkich parametrów nastawczych. Konfigurację urządzenia można także wykonać z poziomu oprogramowania narzędziowego DELFIN ITR. Urządzenia MiZaS są wyposażone w łącza RS-232 i RS-485 do komunikacji z systemem nadrzędnym. Ich małe gabaryty oraz sposób montażu i rozmieszczenie gniazd wtykowych pozwalają na zastosowanie w rozdzielnicach dowolnego typu. Szczególnym zastosowaniem cieszą się małogabarytowe rozdzielnice wieloodpływowe, gdzie każdy stycznik nadzorowany jest przez odrębne zabezpieczenie (rys. 1). Sterowniki MiZaS 5.E1 i MiZaS 5.C1 różnią się między sobą sposobem pomiaru prądu, gdzie tradycyjne przekładniki prądowe zastąpiły cewki Rogowskiego w przypadku tego drugiego typu. Urządzenia z rodziny MUPASZ 7.G1/G2 przeznaczone są do pracy jako wielofunkcyjne urządzenia zabezpieczające na- Elektronika 8/