Анонс: роль и значение программируемых логических контроллеров в «цифровых» электросетях. Конструктивные, технические и программные особенности программируемых логических контроллеров. Ситуация с программируемыми логическими контроллерами в России.
Сегодня уже безусловным является факт, что все современные «цифровые», «умные», «интеллектуальные» электросети нереально построить без программируемых логических контроллеров (ПЛК, Programmable Logic Controller — PLC), выполняющих одновременно функции:
- связующего звена между измерительными приборами, устройствами, датчиками и диспетчерским уровнем архитектуры сети (Supervisor Control And Data Acvisition, SCADA);
- локального «мозгового центра» обработки информации и принятия решений по управлению «подведомственным» силовым оборудованием.
В упрощённой аналогии ПЛК выполняет роль сельской администрации, управляющей муниципальным образованием в разрешенных границах, функциях, формирующих и отсылающих вышестоящим органам управления отчетность по установленному порядку, что позволяет не только на порядки сократить объемы передаваемой «лишней» информации, но и ускорить решение вопросов «на местах».
ПЛК часто называют «интеллектуальными», как, впрочем, и некоторое силовое оборудование, технические средства, датчики, приборы учета электроэнергии и собственно «цифровые» сети, а по факту — это любое устройство, прибор, оборудование, системное решение, где используются микропроцессоры, обрабатывающие информацию по предустановленной программе.
Наряду с этим, «интеллект» ПЛК, счетчика электроэнергии, активного фильтра гармоник (АФГ), контроллера станка ЧПУ и пр. определяется, как техническими характеристиками микросхем (объемом, типом памяти, разрядностью микропроцессорной платы, тактовой частотой и пр.), так и качеством исполнения загружаемого программного обеспечения. Или проще — все программируемые логические контроллеры имеют больший «интеллект», чем «интеллектуальные» датчики, счетчики электроэнергии, не имеющие управляющих функций, одни из ПЛК могут быть «умнее» других, но менее, чем компьютеры или сервера диспетчерского, а тем более управленческого (Management) уровня или уровней при многоуровневой каскадной архитектуре.
Справка
Уже с начала текущего века наряду с ПЛК в качестве локальных контроллеров применяются «миниатюрные» компьютеры, ключевое отличие которых от типовых контроллеров — открытость программного обеспечения и более «родственная» программная связь с серверами диспетчерского уровня. Это не «типовые» системные блоки (или ноутбуки), а оптимизированные сборки в компактных корпусах, часто форм-фактора, аналогичного ПЛК, но с открытыми программными платформами, облегчающими разработку, загрузку и использование специального программного обеспечения.
Конструктивные, технические и программные особенности программируемых логических контроллеров
Теоретически все ПЛК — универсальные по сбору, обработке информации, принятию логических решений, передаче управляющих сигналов на исполнительные механизмы и информационных — на сервера диспетчерского уровня. Возможности ПЛК по факту определяются программно-техническим потенциалом микропроцессора, заложенными производителем при изготовлении портами входа, выхода, интерфейсом связи с более высоким уровнем, а целевое назначение — загруженным программным обеспечением, т. е. (упрощенно) именно программа ПЛК устанавливает где в электросети и с чем контроллер будет работать.
Наиболее «продвинутые» ПЛК имеют аналоговые и цифровые входы для приема информации с различных датчиков и измерительных приборов, аналоговые и цифровые выходы для управления исполнительными механизмами, в том числе релейными, тиристорными и транзисторными вентилями, порты связи по унифицированным протоколам передачи информации, причем у некоторых производителей поставляются в «расширяемых» версиях с возможностью добавления (при необходимости) модулей аналоговых/цифровых входов/выходов и портов интерфейса.
От расстояния между ПЛК и оборудованием, датчиками зависит скорость передачи информации, управляющих сигналов, а потому контроллеры стараются размещать компактно в шкафах щитовых, комплектных устройств, конденсаторных установок компенсации реактивной мощности, АФГ и пр., где ПЛК помимо основных функций контролируют и регулируют температуру, обеспечивая оптимальный режим эксплуатации и для себя, и для другого оборудования.
Разработчик ПЛК совместно с программистами на основе целевого использования контроллера определяет число и тип входных, выходных портов, интерфейс связи, пакет измеряемых параметров, регулирующих действий, а также процедуру самодиагностики, подачи и вывода аварийных сигналов. Из-за размещения в шкафах ПЛК делают максимально возможно компактными, как правило, модульными, что позволяет (при необходимости) выполнять обслуживание и ремонт непосредственно на объекте без необходимости демонтажа контроллера.
Ситуация с программируемыми логическими контроллерами в России
На текущий момент после блокирования импорта на электротехническом рынке России программируемых логических контроллеров нет, а отечественные разработки тормозятся из-за сложной финансовой ситуации у превалирующего большинства наших производителей.
De facto из-за практического отсутствия ПЛК сегодня просто нереально не только строить «цифровые» сети, но и обеспечивать функциональность существующих силовых сетей с АСУ ТП (или их аналогами), что делает предельно сомнительным реализацию, как программ, стандартов, концепций ПАО «Россети», так и Энергетической стратегии России.
Пока и, пожалуй, единственной по реальности оперативного внедрения остается разработанная командой МИРКОН серия ПЛК на базе отечественных комплектующих и программного обеспечения, однако при отсутствии финансовой помощи со стороны профильных министерств эта разработка «ляжет под сукно» и перспектива «интеллектуальных» электросетей в России станет еще более туманной.
