АппАрАтные средствАпромышленные контроллеры

Казалось бы, разработать контрол-лер – дело нехитрое, и текущее состоя-ние элементно-технической базы спо-собствует этому. Разработал кросс-пла-ту, модули различного функционально-го назначения, базовое и простейшееприкладное программное обеспечение(ПО), и вперёд – покорять рынок!

Но на деле оказывается не всё такпросто, при разработке устройства,предназначенного для выполнения спе-циализированных задач мониторинга иуправления электрическими процесса-ми, возникает большое количество тон-костей и нюансов.

Желание менеджеров по продук-ции – создать прибор с универсальныминновационным функционалом, рабо-тающий в жёстких условиях (темпера-турных, параметров ЭМС и др.) и приэтом простой в эксплуатации у конеч-ных пользователей – сложная задача.

Все требования к устройству должныбыть учтены, точно отражены поста-новщиком задачи в техническом зада-нии и скрупулёзно выполнены разра-ботчиками, которым необходимо тща-тельно продумать как аппаратную, таки программную архитектуру устройства,создать удобный и простой пользова-тельский интерфейс. Если реализуетсяподдержка проприетарных протоколов,внутри компании нужно предусмотретьсистему отслеживания их версий и мо-дернизации ПО и учесть другие особен-ности, скрытые от глаз инженера, не яв-ляющегося разработчиком.

Как вы поняли, на этот раз мы будемтестировать контроллер. Прибор нампредоставила компания «ПРОСОФТ-Системы», и мы посмотрим, как они

справились с достаточно сложной зада-чей разработки контроллера. Особоевнимание обратим на возможностиустройства, с точки зрения МЭК 61850.

ВНЕШНИЙ ВИД

И КОНСТРУКТИВ

Встречают по одёжке, а провожаютпо уму. Так будем делать и мы. Послезнакомства с устройством сложно спу-тать его с каким-то другим, если, ко-нечно, никто не скопирует разработку«ПРОСОФТ-Системы». Угловатыйалю миниевый корпус 19 дюймов, чёр-ная матовая лицевая панель, большойяркий 5,7-дюймовый дисплей с высо-ким разрешением, способный отобра-жать анимированные однолинейныесхемы, клавиатура, ключ выбора режи-ма управления коммутационным обо-рудованием (рис. 1). На лицевой панелитакже размещены служебные интер-фейсы и светодиодная индикация. Всёсосредоточено в одном месте и выгля-дит достаточно лаконично. Управлятьнастройками устройства, используя

кнопки клавиатуры, удобно. Контрол-лер выполнен по модульной схеме, име-ет 14 слотов для установки плат. Доступк платам и их интерфейсам открыт стыльной стороны устройства.

ПЛАТЫ, ПЛАТЫ, ПЛАТЫ…Монстр, как и полагается контролле-

ру, ARIS C303, помимо оснащения од-ним или двумя модулями источникапитания, одной или двумя процессор-ными платами, может иметь до 14 мо-дулей различного функционального на-значения. Модули бывают следующие:● измерения и осциллографирования с

непосредственным подключением кизмерительным трансформаторам то-ка и напряжения (ТТ и ТН);

● измерения и осциллографирования сприёмом до 4 потоков данных соглас-но МЭК 61850-9-2 LE;

● коммуникационные с интерфейсамиRS-485, RS-232 и Ethernet;

● дискретного ввода 24 В (8 или 15 ка-налов) или 220 В (7 или 15 каналов);

● дискретного ввода 220 В (15 каналов) свозможностью установки уровней сра-батывания и с импульсом режекции;

Тест-драйв контроллера ARIS C303

Александр Головин, Михаил Философов

В статье подводятся итоги проведённого редакцией журнала «Цифровая подстанция»тестирования контроллера ARIS C303, разработанного в инженерной компании«ПРОСОФТ-Системы». Рассматриваются такие параметры, как внешний вид иконструктив устройства, его функциональные особенности и техническиехарактеристики, реализация стандарта МЭК 61850 и удобство параметрирования.

Рис. 1. Внешний вид контроллера ARIS C303

84

СТА 3/2014www.cta.ru

● дискретного вывода 24 В (8 каналов)или 220 В (8 каналов);

● аналогового ввода тока (0…5, 4…20,0…20 мА);

● аналогового ввода напряжения (0…1,0…5, –10…+10, 0…10 В);

● телеуправления с поддержкой режи-ма предварительного выбора объектауправления (220 В).В тестируемом контроллере были

предустановлены следующие модули:два 15-канальных модуля дискретныхвходов 220 В, два 8-канальных модулядискретных выходов 220 В, 8-каналь-ный модуль ввода аналоговых сигналови модуль измерения и осциллографиро-вания с возможностью прямого под-ключения к ТТ и ТН. Кроме этого, вустройстве были установлены и базовыемодули: один модуль источника пита-ния, процессорная плата с приёмникомточного времени GPS/GLONASS.

Процессорная плата отвечает за син-хронизацию времени. На ней имеетсявстроенный модуль GPS/GLONASS –достаточно к устройству подключитьантенну, и оно будет синхронизированопо времени. Альтернативные возмож-ности – синхронизация по протоколуNTP (Network Time Protocol – сетевойпротокол для синхронизации внутрен-них часов компьютера) от сервера точ-ного времени либо синхронизация с ис-пользованием источника точного вре-мени Prosoft GPS Module с подключе-нием его через порт RS-485 по протоко-лу TSIP (Trimble Standard Interface

Protocol – стандартный интерфейсныйпротокол компании Trimble) с поддерж-кой эталонного сигнала PPS. Здесь так-же уместно отметить, что устройствоможет выполнять роль NTP-сервера.

Контроллер способен работать в диа-пазонах температур –40…+55°С, а так-же в самых жёстких условиях ЭМС в со-ответствии с требованиями ОАО «ФСКЕЭС». Стоит отметить, что на этапе раз-работки всё оборудование производства«ПРОСОФТ-Системы» проходит испы-тания по параметрам ЭМС и электро -безопасности, а также первичную по-верку в аккредитованных испытатель-ной и поверочной лабораториях.

ФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ

Имея такой богатый состав модулей,прибор должен обладать и соответ-ствующей функциональностью, и он еюобладает. Устройство способно вестирасчёт нескольких десятков электриче-ских параметров, в том числе парамет-ров качества электроэнергии. Всё это –в дополнение к алгоритмам оператив-ных блокировок и пользовательскималгоритмам, которые строятся на осно-ве языка функциональных блоковыхдиаграмм – Function Block Diagrams,функции учёта электроэнергии и запи-си осциллограмм в формате Comtrade.

С точки зрения поддержки коммуни-кационных протоколов для решения за-

дачи сбора данных и передачи их наверхний уровень, устройство также впе-чатляет: поддерживаются МЭК 61870-5-101, 104, 103, Modbus (RTU/ASCII/TCP), SPA, СТАРТ и ещё ряд проприе-тарных протоколов.

Реализована также поддержка стан-дарта МЭК 61850. И на этом мы оста-новимся более подробно.

РЕАЛИЗАЦИЯ МЭК 61850Рассмотрение реализации МЭК 61850

в контроллере начнём с объектной мо-дели (рис. 2). Здесь она динамическая:может изменяться в зависимости от со-става установленных модулей. Логикаследующая: каждому установленномумодулю соответствует определённыйлогический узел с определённым чис-лом объектов данных (соответствую-щим, например, для модуля дискретныхвходов числу каналов). Изначальнопользователь не почувствует того, чтомодель динамическая (устройство по-ставляется предварительно сконфигу-рированным), однако может столкнуть-ся с этой особенностью при добавле-нии/удалении модулей. Для представле-ния дискретных сигналов используютсяузлы GGIO (логические узлы общихссылок по МЭК 61850-8-1). В ходе об-щения мы выяснили, что специалисты«ПРОСОФТ-Системы» думают о том,как уйти от этого недостатка.

Что касается поддерживаемых моде-лей информационного обмена, устрой-ство может: ● принимать роль издателя и подпис-

чика GOOSE-сообщений (GOOSE –общее объектно-ориентированноесобытие, назначение в соответствии сМЭК 61850-8-1);

● принимать роль подписчика мгно-венных значений Sampled Values (на-значение в соответствии с МЭК61850-9-2LE – приём до четырёх по-

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А / П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е К О Н Т Р О Л Л Е Р Ы

85

СТА 3/2014 www.cta.ru

Рис. 2. Объектная модель устройства

Рис. 3. Включение элементов данных в

набор данных

токов МЭК 61850-9-2LE, 80 или256 точек/период);

● быть как клиентом, так и сервером,реализуя модели буферизируемых/ не -буферизируемых отчётов, управления.Как видно, устройство может многое.

Самое время посмотреть, как эта уни-версальность сказывается на удобствепараметрирования, учитывая, что па-раметрирование ведётся через Web-ин-терфейс.

УДОБСТВО

ПАРАМЕТРИРОВАНИЯ

Web-интерфейс как средство пара-метрирования устройств релейной за-щиты и автоматики является, пожалуй,самой неоднозначной особенностью,имеющей как своих сторонников, так ипротивников. Его сторонники утвер-ждают, что полная настройка термина-ла с использованием одного лишь брау-зера удобна своей неприхотливостью коперационной системе, установленнойна настроечном ПК, и отсутствием не-обходимости в дополнительных про-граммах, которые, как правило, толькоусложняют процесс настройки. Про-тивники, в свою очередь, заявляют оневозможности одновременного пара-метрирования системы из несколькихустройств, которое позволяют делатьконфигураторы некоторых именитыхпроизводителей.

Абстрагируясь от вопросов субъек-тивного восприятия, попробуем оце-нить удобство настройки контроллераARIS C303 с помощью его Web-интер-фейса.

После задания в поисковой строкебраузера нужного IP-адреса, нажатия

кнопки Enter и последующей авториза-ции перед нами открывается аккурат-ная, не перегруженная элементамистраница настройки устройства.

Меню имеет семь разделов, располо-женных в шапке таблицы в виде выпа-дающих списков, а также продублиро-ванных в виде древовидной структуры,доступной пользователю после выборапункта с привлекательным названием«Хотите увидеть список доступных вамсервисов?».

Нам же, в первую очередь, хочетсяпонять, насколько удобно производитьнастройку контроллера на приём/пере-дачу данных по условиям стандартаМЭК 61850.

Процедура настройки устройства напередачу данных посредством моделейобщего объектно-ориентированногособытия (GOOSE) и отчётов (Reporting)стандартна и интуитивно понятна.

Как всегда, создаётся набор данных(нажимаем на раздел «Наборы данных»правой кнопкой мыши и выбираемпункт меню «Добавить набор данных»),в него включаются необходимые объ-екты/атрибуты данных из информа-ционной модели (рис. 3). Это выпол-няется путём навигации по объектноймодели устройства и проставления от-меток «Включить в набор данных» дляотдельных объектов/атрибутов. В прин-ципе, всё удобно. Есть, правда, нюанс:надо всегда подтверждать свои действиявыбором пункта меню «Применить из-менения», и делать это нужно для каж-дого элемента данных, включаемого внабор данных. В конфигураторах, реа-лизованных в виде отдельной програм-мы, процедура создания набора данных,

как правило, осуществляется путём пе-ретаскивания требуемых элементов дан-ных из одной области в другую с одно-кратным подтверждением процедурысоздания набора данных, что удобнее.

Хотим передавать GOOSE – анало-гичным образом создаём блок управле-ния передачей GOOSE (рис. 4), затемоткрываем его структуру и задаём зна -чения. Здесь всё удобно. Набор данныхможно выбрать из выпадающего спис-ка. Приятно, что настройка блокауправ ления сопровождается подсказ-кой о допустимом диапазоне MAC-ад-реса назначения, чтобы задуматься обэтом параметре, важном, когда речьидёт об ограничении неконтролируемо-го распространения трафика по сети.

Точно так же удобно и интуитивнопонятно настраивать блоки управленияпередачей буферизируемых (рис. 5) инебуферизируемых отчётов (рис. 6).

Всё хорошо и удобно, но мы были быне мы, если бы не нашли и некоторыенедостатки.

При настройке отчётов нам броси-лось в глаза отсутствие возможности за-дания параметра «Время буферизации»для небуферизированных отчётов. Та-кое ощущение, что сюда вкралось ка-кое-то недоразумение, – ведь это пара-метр, определяющий интервал време-ни, на котором данные будут агрегиро-ваны в единый отчёт, и как параметр ондолжен существовать как для буферизи-рованных, так и для небуферизирован-ных отчётов. Ещё мы обратили внима-ние на то, что некорректно поименова-ны некоторые опциональные поля, ко-торые могут быть включены в отчёт: на-пример, вместо пункта «Ссылка на объ-86

СТА 3/2014

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А / П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е К О Н Т Р О Л Л Е Р Ы

www.cta.ru

Рис. 4. Настройка параметров блока управления передачей

GOOSE-сообщений

Рис. 5. Настройка блока управления передачей буферизируемых

отчётов

екты/атрибуты данных» (data-reference)присутствует пункт «Ссылка на блокуправления отчётом» (configRef???), хо-тя последней опции стандарт не пред-полагает. Возможно, надо передаватьтолько ссылку на элементы данных, ко-торые включаются в отчёт.

Для буферизированных отчётов нетвозможности настроить передачу оп-

ционального поля«Переполнениебуфера» (buffer-overflow); как для

буферизированного, так и для небуфе-ризированного отчёта нет возможностинастроить передачу опционального по-ля «Номер конфигурации» (conf-revision).

Настройка устройства на приём дан-ных выполнена, без преувеличения, ве-ликолепно. В пункте меню «Приём дан-ных» требуется ввести IP-адрес устрой-ства, от которого нужно получать дан-ные, и выбрать пункт меню «Создать»(рис. 7).

ARIS C303 загрузит конфигурациюсервера по MMS (протокол Manufac -turing Message Specification согласностандарту ISO 9506), которую сразу жеможно будет просмотреть в активиро-вавшемся пункте меню «Описаниеустройства» (рис. 8). Там же можносфор мировать CID-файл сервера по де-реву MMS.

Далее можно просмотреть наборыданных (рис. 9), созданные на сервере, атакже имеющиеся блоки управленияпередачей отчётов (рис. 10) и GOOSE-сообщений (рис. 11).

Для того чтобы подписаться на при-ём данных посредством доступных от-

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А / П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е К О Н Т Р О Л Л Е Р Ы

87

СТА 3/2014 www.cta.ru

Рис. 6. Настройка блока управления

передачей небуферизированных отчётов

Рис. 7. Подключение к серверу

чётов и GOOSE-сообщений, достаточ-но перейти в пункт меню «Отчёты»(рис. 10) или «GOOSE-сообщения»(рис. 11), отметить интересующий блокуправления передачей и далее выбрать

пункт меню «При-менить».

Для отчётов по-требуется отме-тить условия, покоторым будетпро водиться пере-дача данных, а

так же определить опциональные поля,которые будут включаться в отчёт наря-ду с данными (рис. 12).

Для принимаемых GOOSE-сообще-ний можно создать каналы служебнойинформации (рис. 13): подсчёт пропу-щенных сооб ще ний, отображение зна -

чений номера состояния, но мера в по -сле до вательности сооб щений и др. Да-лее эти данные можно использовать вработе.

Всё параметрирование на приёмданных делается практически в одинщелчок.

Для того чтобы изменения вступилив силу, требуется перезагрузить конт-роллер, что занимает некоторое время.Но в это время вам не придётся ску-чать – на экране появляются полезныеподсказки по работе с контроллером(рис. 14). Они действительно полез-ные.

88

СТА 3/2014

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А / П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е К О Н Т Р О Л Л Е Р Ы

www.cta.ru

Рис. 10. Просмотр имеющихся на сервере блоков управления

передачей отчётов

Рис. 11. Просмотр имеющихся на сервере блоков управления

передачей GOOSE-сообщений

Рис. 8. Считанная структура информационной модели сервера

Рис. 9. Просмотр набора данных сервера

Недостатки в части настройки наприём данных перекочевали из проце-дуры настройки на передачу данных.Для небуферизированных отчётов, до-ступных на сервере, нельзя задать зна -чение параметра «Время буфериза -ции» – такого поля нет, те же самые за-мечания относятся к опциональнымполям.

В целом по удобству параметриро-вания устройство заслуживает твёр-дой оценки «хорошо». Интерфейс

продуман и логи-чен.

ПОДВОДИМ

ИТОГИ

Контроллер показал себя достойнымпредставителем отечественных микро-процессорных устройств автоматиза-ции (и не только). Он проявляет себястабильно хорошо во всех «дисципли-нах»: внешний вид и эргономика, кон-струкция, функциональные возможно-

сти модулей, Web-интерфейс. Всё надостойном уровне. Далеко не про каж-дый отечественный продукт можно таксказать. Видно, что над прибором ра-ботала и продолжает трудиться боль-шая команда специалистов. А значит, имелким шероховатостям долго не про-тянуть. ●

90

СТА 3/2014

А П П А Р А Т Н Ы Е С Р Е Д С Т В А / П Р О М Ы Ш Л Е Н Н Ы Е К О Н Т Р О Л Л Е Р Ы

www.cta.ru

Рис. 13. Активизация служебной информации для GOOSE

Рис. 14. Подсказки, доступные при перезагрузке контроллера

Рис. 12. Настройка блока управления передачей отчётов на сервере