Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Автоматизация пожаротушения и охранно-технологических функций. Интеграция на базе промышленных контроллеров

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Автоматизация пожаротушения и охранно-технологических функций
Интеграция на базе промышленных контроллеров

Новым направлением в деятельности НПО "СПЕКТРОН" является разработка, создание и внедрение интегрированных систем управления пожарно-охранными инженерными системами и технологическими процессами на основе применения промышленных контроллеров

В.И. Лелека
 

М.Ю. Ткачук
 

А.В. Гвоздырев
 

Почему возникла необходимость работ по интеграции?

Один из основных принципов комплексной автоматизации промышленного объекта – обеспечение интеграции функционально взаимосвязанных автоматизированных систем управления данным объектом. Перспективным направлением в реализации данного принципа является интеграция автоматизированной системы управления пожаротушением (АСУ ПТ) промышленного объекта и автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) данного объекта, предусматривающая применение однотипных программно-технических средств. К таким программно-техническим средствам относятся:

  • станции оператора и серверы;
  • сетевое оборудование и линии связи;
  • базовое (системное и инструментальное) программное обеспечение;
  • программируемые контроллеры.

Надежность технологических процессов и пожаротушения

Часть указанных программно-технических средств может быть общей для АСУ ПТ и АСУТП (например, серверы, сетевое оборудование и линии связи верхнего уровня). Однако, исходя из требований нормативно-технического законодательства для противопожарно-технических систем, нужно иметь отдельные (хотя и однотипные) программно-технические средства нижнего уровня: датчики, линии связи и контроллеры с необходимым программным обеспечением как для систем пожарной сигнализации и пожаротушения, так и для систем управления технологическими процессами. И только на более высоком уровне управления (над контроллерами, как правило, в составе SCADA-системы) можно объединять системы нижнего уровня в единую АСУ объекта.

Из этого требования следует, что любая интегрированная система автоматизированного управления и обеспечения безопасности промышленного объекта должна иметь как минимум две подсистемы нижнего уровня. Каждая из них должна базироваться на раздельных программно-технических средствах этого нижнего уровня:

  • подсистема противопожарной безопасности – обязательно должна быть выделена и функционировать независимо от решения других задач объекта автоматизации;
  • технологическая подсистема (условно-обобщенное название) – должна решать все прочие задачи автоматизации промышленного объекта за исключением задач противопожарной безопасности.

Внедрение такого технико-информационно-системного решения позволяет обеспечить повышение надежности и безопасности проведения технологических процессов и пожаротушения объектов, а также достижение высоких технико-экономических и эксплуатационных показателей деятельности предприятий, которым принадлежат эти объекты.

Необходимо подчеркнуть, что пожарно-техническое нормативное законодательство РФ допускает как применение промышленных контроллеров в АСУ ПТ, так и совместную интеграцию в единую систему АСУ ПТ, АСУТП и систем охраны и безопасности.

Любая интегрированная система автоматизированного управления и обеспечения безопасности промышленного объекта должна иметь как минимум две подсистемы нижнего уровня

Следует сказать, что основное необходимое условие, создающее определенные трудности при решении данной задачи, – обеспечение сертификации применяемого в АСУ ПТ (и в общей интегрированной системе) комплекса технических средств на соответствие требованиям технического регламента о требованиях пожарной безопасности (Федерального закона № 123-ФЗ от 22.07.2008 г.). Эта работа в НПО "СПЕКТРОН" начата, ведется и будет завершена в ближайшее время.

Инновационные разработки

На настоящий момент созданы 2 пилотных проекта, которые были представлены в экспозиции НПО "СПЕКТРОН" на выставке MIPS'2011 в Москве 26–29 апреля 2011 г.:

  1. Автоматизированная система (подсистема) модульного порошкового (газового) пожаротушения с использованием пиропатронов на базе универсальных промышленных программируемых логических контроллеров (ПЛК) DirectLogic DL-05.
  2. Автоматизированная система (подсистема) водяного (пенного) пожаротушения с использованием электроклапанов на базе универсальных промышленных программируемых логических контроллеров (ПЛК) DirectLogic DL-06.

Модульное порошковое (газовое) пожаротушение
Локальная автоматизированная система модульного порошкового (газового) пожаротушения минимальной конфигурации на ПЛК DL-05 (см. рис. 1) имеет в своем составе:

  1. ПЛК – программируемые логические контроллеры DL-05 (1 или более);
  2. сенсорная операторская панель Weintek MT-8070iH;
  3. извещатели пожарные пламени;
  4. ручной пожарный извещатель;
  5. звуковой пожарный оповещатель "Спектрон Стриж";
  6. модуль порошкового пожаротушения "Буран-8У";
  7. датчик открывания/закрывания двери;
  8. реле давления в модуле "Буран";
  9. кнопка блокировки пуска;
  10. кнопка ручного пуска пиропатрона;
  11. кнопка отключения вентиляции;
  12. система светового и звукового оповещения.

Максимальное число каналов ввода/вывода системы – до 30 (если применяется 1 ПЛК DL-05 в составе подсистемы противопожарной безопасности), максимальное число контролируемых зон при этом – 2. Блок-схема (структурная) первой системы приводится на рис. 1.


В системе используются УФ (ультрафиолетового диапазона) пожарные извещатели "Спектрон-401АА" (2 шт.), на выходах которых формируются аналоговые токовые сигналы 0–20 (4–20) мА, поступающие на входы ПЛК DL-05, точнее – на входы 4-канального модуля аналогового ввода F0-04AD-1 (модуль АЦП – аналого-цифрового преобразования сигналов). Контроллер (противопожарной подсистемы) анализирует сигналы от извещателей (пламени, дыма, вспышки, ручных и т.д.), а также сигналы от датчиков исполнительных и команды оператора, и в соответствии с содержащейся в нем программой и в зависимости от уровня и количества поступающих в контроллер сигналов вырабатывает управляющие сигналы для воздействия на органы оповещения и управления (оповещатели звуковые, световые и модули пожаротушения). Контроллер формирует на своих выходах различную информацию для отображения на экране операторской панели в виде цветных видеограмм, трендов, графиков тревожных сообщений и предупреждений и т.д., а также для возможной передачи информации в SCADA-систему, если противопожарная подсистема или интегрированная система автоматизации работает под управлением SCADA-системы.

В контроллере также ведется архив тревожных событий и сообщений, который может храниться как в памяти контроллера, так и на внешних носителях (даже на обычных flash-картах), а также на сервере SCADA-системы или где-нибудь в сети. Более подробное описание работы системы можно прочесть в статье "Локальная система минимальной конфигурации на ПЛК DL-05", которая размещена на сайте предприятия www.spectron-ops.ru, в разделе "Проектировщикам".

Водяное (пенное) пожаротушение
Универсальная автоматизированная система (подсистема) водяного (пенного) пожаротушения (рис. 2) включает в себя следующие элементы:

  1. ПЛК – программируемые логические контроллеры DL-06 (1 или более);
  2. сенсорная операторская панель Weintek MT-8150X;
  3. извещатели пожарные пламени УФ и ИК и извещатели дыма;
  4. ручной пожарный извещатель;
  5. звуковой пожарный оповещатель "Спектрон-Стриж";
  6. установка водяного (пенного) пожаротушения;
  7. электроклапан запуска установки пожаротушения;
  8. датчик уровня воды в резервуаре установки пожаротушения;
  9. кнопка блокировки пуска;
  10. кнопка ручного пуска электроклапана установки пожаротушения;
  11. кнопка отключения вентиляции;
  12. система светового и звукового оповещения;
  13. датчик измерения температуры воздуха (технологическая подсистема).

Максимальное число каналов ввода/вывода системы (если применяется 1 ПЛК DL-06 в составе подсистемы противопожарной безопасности) – 100, максимальное число контролируемых зон при этом – 16.


В данной системе, как и в первой, используются 2 пожарных извещателя пламени "Спектрон-401АА"*, на выходах которых формируются аналоговые токовые сигналы 0–20 (4–20) мА, поступающие на входы ПЛК DL-06 (контроллер 1) противопожарной подсистемы, точнее – на входы 8-канального модуля аналогового ввода F0-08ADH-1 (модули АЦП – аналого-цифрового преобразования сигналов), установленного в первом слоте расширения контроллера. Кроме извещателей "Спектрон-401АА", работающих в ультрафиолетовой части спектра, в системе используются также 2 инфракрасных извещателя пламени "Спектрон-205АА" и 2 дымовых точечных пожарных извещателя "Спектрон-Д2АА"*.

Пожарно-техническое нормативное законодательство РФ допускает как применение промышленных контроллеров в АСУ ПТ, так и совместную интеграцию в единую систему АСУ ПТ, АСУТП и систем охраны и безопасности

Сигналы от 4 последних извещателей поступают на входы АЦП-модуля ввода F0-04AD-1, установленного во 2-й слот контроллера.

Контроллер анализирует сигналы от извещателей (пламени, дыма, вспышки, ручных и т.д.), а также сигналы от датчиков исполнительных и команды оператора, формируемые с помощью кнопок на пульте управления, и в соответствии с содержащейся в нем программой и в зависимости от уровня и количества поступающих в контроллер сигналов вырабатывает управляющие сигналы для воздействия на органы оповещения и управления (оповещатели звуковые, световые и электроклапаны установок или модулей пожаротушения) и формирует на своих выходах различную информацию для отображения на экране операторской панели в виде цветных видеограмм, трендов, графиков тревожных сообщений и предупреждений и т.д., а также для возможной передачи информации в SCADA-систему, если противопожарная подсистема или интегрированная система автоматизации работает под управлением SCADA-системы. В контроллере ведется также архив тревожных событий и сообщений, который может храниться как в памяти контроллера, так и на внешних носителях (даже на обычных flash-картах) или отправляться по сети на нужный адрес, в том числе в SCADA-систему. Более подробное описание работы системы можно прочесть в статье "Система универсальная на ПЛК DL-06", которая размещена на сайте предприятия www.spectron-ops.ru, в разделе "Проектировщикам".

Преимущества АСУ ПТ на базе промышленных контроллеров

Главное преимущество – гибкая логика программирования и вместе с тем универсальность, масштабируемость, быстрая перенастройка и изменение конфигурации при модернизации, модификации, добавлении/удалении системных частей или изменении обстоятельств существования объекта и задач, выполняемых системой, высокая надежность и помехоустойчивость и многое другое при оптимальном соотношении "цена/качество".

Возможности промышленных контроллеров в части математической и логической обработки информации, поступающей в ЦПУ контроллера в виде входных сигналов от извещателей, датчиков, аппаратуры и органов управления, позволяют разрабатывать такие программные алгоритмы обработки сигналов, которые могут решить практически любые задачи в области пожарной сигнализации и пожаротушения, в частности исключение ложных срабатываний от почти всех внешних факторов и обеспечение фильтрации внешних фоновых излучений. Такие возможности нельзя реализовать и такие задачи нельзя полноценно и в полном объеме решить в классических системах на базе обычных ППКП и ППУ в связи с их ограниченной функциональностью.

Нелишне отметить, что обе эти системы (как и любые другие, разрабатываемые на основе использования в них промышленных контроллеров) могут являться частью SCADA-системы, общей промышленной компьютерной сети (или даже сети Интранет) или с успехом могут быть встроены в действующие сети, поскольку возможности промышленных контроллеров и модулей их расширения позволяют осуществлять полноценное взаимодействие в данной сети с элементами и ресурсами этой сети, используя современные протоколы и интерфейсы.

Очень важно подчеркнуть, что применяемые в рассматриваемых системах промышленные ПЛК DirectLogic и ОП (операторские панели) Weintek (как и многие другие ПЛК и ОП) функционируют не на MS Windows-подобных ОС (операционных системах), а на собственных ОС. Вследствие того что они разработаны и реализованы на иных, нежели MS Windows, принципах, они обладают невосприимчивостью ко всем существующим в мире вирусам и вредоносным программам, которые, как известно, создаются в абсолютном своем большинстве для того, чтобы "жить и бороться", то есть функционировать именно в ОС корпорации Microsoft.

Применяемые в рассматриваемых системах промышленные ПЛК DirectLogic и ОП (операторские панели) Weintek (как и многие другие ПЛК и ОП) функционируют не на MS Windows-подобных ОС, а на собственных ОС. Вследствие того что они разработаны и реализованы на иных, нежели MS Windows, принципах, они обладают невосприимчивостью ко всем существующим в мире вирусам и вредоносным программам

Кроме того, эти ОС обладают гораздо меньшим объемом, специфически функционально оптимизированы для выполнения своих задач, не имеют излишних наворотов и по совокупности всех перечисленных черт и свойств обладают рядом преимуществ, то есть имеют практически абсолютную вирусоустойчивость, высокую надежность, помехоустойчивость и более высокое быстродействие и экономичность использования ресурсов ПЛК или ОП. Таким образом обеспечивается длительная, на многие годы, надежная, бесперебойная и эффективная работа технологических промышленных и противопожарных систем, созданных на базе ПЛК и ОП.

Примечание

В данной статье не рассматриваются аспекты и алгоритмы работы технологической подсистемы, которая изображена на рисунке и работает также под управлением промышленного программируемого логического контроллера (аналогичного или любого другого), поскольку рассмотрение этих технологических аспектов выходит за рамки статьи.


СПЕКТРОН, ТПП, ООО
620014 Екатеринбург,
ул.Московская, 26а
Тел.: (343) 379-0795, 378-9602
E-mail: spectron2008@yandex.ru
www.spectron-ops.ru

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2011
Посещений: 13356


  Автор
 

Лелека В. И.

Всего статей:  1


  Автор
 

Ткачук М. Ю.

Всего статей:  1


  Автор
 

Гвоздырев А. В.

Всего статей:  1

В рубрику "Пожарная безопасность" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций