AUTOMATIZARI - shiva.pub.ro · 4. Modelul de referinta ISO/OSI (Open Systems Interconnection) Nivelul 5: Session –(Sesiune) asigura mecanisme pentru organizarea si structurarea

AUTOMATIZARI

S.l.dr.ing. Nicoleta ARGHIRA

Prof.dr.ing. Sergiu Stelian ILIESCU

http://shiva.pub.ro/cursuri/automatizari/

Durata Aplicaţii Bibliografie

PARTEA I. SISTEME DE REGLARE AUTOMATĂ

1.Reglarea automată a frecvenţei şi puterii active (RAf-P) în sistemele

electroenergetice (SEE)

2.Reglarea automată a tensiunii şi puterii reactive (RAT-Q) în SEE

PARTEA a II-a. SISTEME DE COMANDĂ AUTOMATĂ

3.Anclanşarea automată a Alimentării de Rezervă (AAR)

4.Reanclansarea Automată Rapidă (RAR) pe liniile de energie electrică

5.Descărcarea Automată de Sarcină la scăderea tensiunii (DAS-U<) şi la scăderea

frecvenţei (DAS-f<)

6.Pornirea automată a grupurilor generatoare din centralele hidro-electrice

7.Sincronizarea automata

Sisteme de comunicatie in energetica

MODUL 8_CI - AUTOMATIZARI - N. ARGHIRA/S.ST. ILIESCU

Automatizari– Cuprins curs

2/

2.2. Arhitectura rețelelor de comunicații în mediul industrial

MODUL 8_CI - AUTOMATIZARI - N. ARGHIRA/S.ST. ILIESCU 3

Statie

operator

Statie

inginerie

PLC RTU1

RTU1 RTU2

PLC

Magistrala de control

Magistrala de camp

Nivel

de camp

Nivel

conducere

Nivel

supervizare

I/E

direct

traductor

elem. de ex.

Echipamente

primare

Celule

Stație

2.2. Arhitectura rețelelor de comunicații în mediul industrialNivelul proces (camp):


Nivelul de câmp este cel la care schimbul de informații se face direct cu procesul: achiziția de date de la traductoare și distribuția de comenzi spre elementele de execuție

Echipamentele de camp sunt conectate intre ele pe o magistrala seriala numita magistrala de proces sau magistrala de camp –FIELDBUS.

PROFIBUS - PROCESS FIELD BUS este o norma industriala germana pentru elaborarea intr-o conceptie unitara a comunicatiei in intreg spectrul de aplicatii de la nivelul proces, independent de un proces de fabricatie (aplicatie) anume.

2.2. Fieldbus - Caracteristici

- poate procesa multe date de proces cu intarziere limitata (1ms-1s)

- transmite date in afara timpului real pentru diagnoza

- functioneza in conditii critice (de tem, vibratii, perturbatii electromagnetice, mediu umed, cu salinitate ridicata)

- Instalare rapida si robusta de catre personal specializat

- integritate ridicata (depistarea tuturor erorilor)

- sincronizarea timpului (milisecunde- microsecunde)

- costuri de instalare scazute (5-50 €/nod)

- viteze de transmisie moderate (50 kbit/s - 5 Mbit/s)

- transmisie pe distante mari (10m - 4 km)


2.2. Fieldbus - Avantaje

- reduce cablarea

- creste modularitatea procesului (fiecare obiect are propria unitate de control/computer)

- intretinere facila si detectia usoara a erorilor

- simplificarea punerii în funcțiune

- modernizarea si extinderea sistemului este facila

- Sisteme de control modulare, usor de construit prin echipamentele standard


2.2. Fieldbus - Avantaje


2.2. Profibus vs Profinet


Piața Fieldbus - 2018


2.2. Arhitectura rețelelor de comunicații în mediul industrialNivelul de conducere


Nivelul de conducere integrează echipamentele care realizează controlul procesului ( PLC-uri, RTU-uri, calculatoare de proces etc.), iar magistrala de control este una de bandă largă., cu viteze de min. 10 Mb/s

Protocoale utilizate: Ehernet, Modbus

2.2. Arhitectura rețelelor de comunicații în mediul industrialNivelul de supervizare


Nivelul de supervizare transmite datele pe distanțe foarte mari, transferul de date are loc la intervale mari de timp.

3. Metode de comunicatie❑Master-slave

❑Token-Ring

❑Ethernet

❑Peer-to-peer


3. Metode de comunicatie❑Master-slave:

- tot traficul de date trece prin ”master” (PLC, RTU etc);


3. Metode de comunicatie❑Token-Ring : transmiterea datelor in rețeaua de tip inel se face pe baza unui mesaj tip numit ”token”. Doar nodul care deține token-ul poate comunica la un anumit moment de timp.


3. Metode de comunicatie❑Ethernet: comunicație între un calculator și alte elemente de rețea. Nodurile de rețea pot comunica între ele atâta timp cât rețeaua nu este ocupată. Altfel, mesajul va fi retransmis cand rețeaua este liberă (timp de așteptare <1 s).

❑Vitezele de transmisie prin Ethernet sunt mari (100 Mbps)


3. Metode de comunicatie❑Peer-to-peer

- Toate nodurile de rețea pot comunica între ele

- PLC-urile pot schimba date, impart intrarile și ieșirile

- permite redundanță și “inteligență distribuită”


4. Modelul de referinta ISO/OSI (Open Systems Interconnection)

In conceptia OSI fiecare nivel ofera un set de servicii de comunicatie nivelului urmator utilizand serviciile suportate de nivelul anterior.



Nivelul 2: Data link – (Legatura de date) consta in asamblarea si dezasamblarea secventelor binare in pachete numite cadre.

Nivelul 3: Network – (Retea) asigura retransmiterea si rutarea pachetelor prin retea.

Nivelul 4: Transport – (Transport) asigura transparenta pentru nivelurile superioare (orientate spre aplicatie) a tuturor mecanismelor si detaliilor



Nivelul 5: Session – (Sesiune) asigura mecanisme pentru organizarea si structurarea dialogului dintre aplicatii, furnizand servicii pentru crearea si gestiunea canalelor de comunicatie virtuale

Nivelul 6: Presentation – (Prezentare) asigura transformarea datele schimbate pe canalul de comunicatie in reprezentarea proprie aplicatiei.

Nivelul 7: Application – (Aplicatie) contine serviciile la care are acces direct procesul aplicatie, utilizatorul final al retelei.


5. Comunicatii in energetica5.1. Date transmise

Ce date sunt transmise?

- alarme (1s),

- comenzi (1s)

- date de stare asupra echipamentelor (2 s)

- date de interblocare (5-100 ms)

- declansari din protectii (3 ms)


5. Comunicatii in energetica5.2. Standardul IEC61850 – necesitate si avantaje

Schimbul de date între două echipamente (de protecție, de control, etc.), provenite de la furnizori diferiți, se efectuează prin intermediul funcțiilor şi al nodurilor logice comune în sistemul de configurare al acestora.


5. Comunicatii in energetica5.2. Standardul IEC61850

Prin acest standard se definește modul de adresare a datelor şi interfața din spațiul virtual în spațiul real și permite schimbul de informații între IED-uri. Este format din:

- un model de date care definește nodurile logice (LN),

- servicii de schimb de date (Abstract Communications Service Interface or ACSI) aferente rețelelor de comunicatie (MMS, TCP/IP si Ethernet).

Componente IEC 61850:

• IEC 61850-90-1 comunicatii intre stații

• IEC 61850-90-2 comunicatii intre stație și dispecer/centru de control

• IEC 61850-90-6 comunicații in interiorul stație


5. Comunicatii in energetica5.2. Standardul IEC61850 – structura


5. Comunicatii in energetica5.2. Standardul IEC61850 – structura


- Sampled Values (SV) – valorile eșantion sunt transmise prin

Ethernet, asigurand schimbul de date ciclic si rapid pentru masurile

de curent si tensiune aferente echipamentelor de protectie si control.

Se inlocuiesc astfel cablajele clasice (analogice).

-GOOSE (Generic Object Oriented Substation Event) este utilizat

pentru transmiterea evenimentelor critice in timp real (ex. comenzi de

declanșare) între 2 sau mai multe IED-uri, prin Ethernet.

- Pentru configurarea echipamentelor, setarea parametrilor,

monitorizare se utilizează mesaje TCP/IP care utilizează ca nivel de

date MMS (Manufacturing Messaging Service)

5. Comunicatii in energetica5.2. Standardul IEC61850 – transmiterea mesajelor


Model de transmisie a datelor ( un obiect)



Nume/ adresa ( un obiect) GOOSE



6. Aplicatie – arhitectura comunicatii in statia electrica


6. Aplicatie – sistem de comunicatii in statia electrica


RJ45 = conectori la capatul firelor Ethernet de cablu (UTP= Unshielded

Twisted-Pairs)

SNMP = Simple Network Management Protocol (SNMP) este un protocol

TCP/IP care permite monitorizarea echipamenteleor de comunicatie :

switches, routers, servers, printers si alte echipamanete cu IP dintr-un

singur loc

FO = fibra optica

Fibra optica singlemode (SM)

Fibra optica multimode (MM)

ODF (Optical Distribution Frame) este repartitorul optic pentru fibrele optice

UPS = Uninterruptible power supply

BibliografieD. Hossu;“Sisteme de transmitere a datelor cu aplicatii in energetica”; Bucureşti, Ed. PRINTECH, ISBN 978-973-718-872-4; numărul total de pagini 151; 2007

https://www.anybus.com/about-us/news/2018/02/16/industrial-ethernet-is-now-bigger-than-fieldbuses, accesat la 10.12.2018

R. Dobrescu, ”Transmiterea datelor”, ed. Academiei Române, ISBN 973-27-1139-6, 2005

Michael J. Hamill, Industrial Communications and Control Protocols, PDH Online, 2015

https://www.profibus.ie/wp-content/uploads/2018/02/PB-vs-PN-and-migration-strategies.pdf

Samitier, Carlos (Ed.), Utility Communication Networks and Services, Cap. 2 IEC61850 Communication Model, ed. Springer, 2017


https://www.anybus.com/about-us/news/2018/02/16/industrial-ethernet-is-now-bigger-than-fieldbuses

https://www.profibus.ie/wp-content/uploads/2018/02/PB-vs-PN-and-migration-strategies.pdf

Documents

AUTOMATIZARI - shiva.pub.ro · 4. Modelul de referinta ISO/OSI (Open Systems Interconnection) Nivelul 5: Session –(Sesiune) asigura mecanisme pentru organizarea si structurarea