Контроллер транспортного уровня¶
Контроллер транспортного уровня (КТР, англ. transport controller) — аппаратно-программный узел в системах автоматизированного управления, обеспечивающий обмен данными между верхним уровнем системы (операторской станцией, диспетчерским центром) и полевыми устройствами (контроллерами, приводами, датчиками) по промышленным протоколам связи. Термин широко применяется в российской промышленной автоматике, прежде всего в системах диспетчерского управления технологическими процессами (ДУ ТП) на объектах транспорта, энергетики и ЖКХ.
¶Назначение и место в системе
КТР выступает посредником между двумя уровнями автоматизированной системы:
- Верхний уровень — диспетчерская (SCADA, АСУ ТП), где оператор наблюдает за состоянием объекта и формирует команды.
- Нижний уровень — полевые контроллеры, непосредственно управляющие исполнительными механизмами и считывающие данные с датчиков.
Основные функции КТР:
- Сбор данных от нижестоящих контроллеров по транспортным протоколам (Modbus, МЭК 60870-5-101/104, OPC и др.).
- Передача команд управления от диспетчерского центра в полевые устройства.
- Буферизация и ретрансляция телеметрии при кратковременных обрывах связи.
- Преобразование форматов данных между разнородными протоколами.
- Диагностика состояния каналов связи и полевых устройств.
¶Классификация
По типу размещения:
- Стационарные — монтируются в стойках на объекте (подстанции, насосные станции, диспетчерские).
- Мобильные — устанавливаются в транспортных средствах (локомотивах, подвижном составе) для передачи данных на диспетчерский центр.
По типу транспорта данных:
- Проводные — используют выделенные линии связи, промышленный Ethernet, последовательные каналы.
- Радиоканальные — работают на радиочастотах, применяются там, где прокладка кабеля невозможна или экономически нецелесообразна.
- Спутниковые — применяются на удалённых объектах (трубопроводы, метеостанции).
По отрасли применения:
| Отрасль | Типичная задача КТР |
|---|---|
| Энергетика | Телемеханизация РЗА, сбор данных с подстанций |
| ЖКХ | Диспетчеризация котельных, тепловых сетей, водоканалов |
| Транспорт | Управление стрелочными переводами, светофорами, тяговыми подстанциями |
| Нефтегаз | Контроль трубопроводов, промысловых объектов |
| Метрополитен | Диспетчерское управление станционным оборудованием |
¶Устройство и принцип работы
Аппаратная часть КТР, как правило, строится на промышленных контроллерах или промышленных компьютерах с расширенным диапазоном рабочих температур и повышенной помехоустойчивостью. В состав входят:
- процессорное модуль с программируемой логикой;
- коммуникационные порты (RS-232/485, Ethernet, оптоволоконные интерфейсы);
- модули связи (модемы, радиомодули, преобразователи интерфейсов);
- источники резервного питания.
Принцип работы строится на циклическом опросе нижестоящих устройств либо на передаче событий (по изменению сигнала). Полученные данные нормализуются и передаются на верхний уровень в формате, принятом в диспетчерской системе. При обрыве связи КТР продолжает хранить накопленные данные и передаёт их после восстановления канала, что критично для объектов с жёсткими требованиями к полноте архива.
¶Применение в России
В российской практике КТР являются составной частью систем ДУ ТП, разрабатываемых в соответствии с отраслевыми нормативными документами. На железнодорожном транспорте КТР обеспечивают передачу данных о положении стрелок, показаниях токов тяговых подстанций и параметрах автоматики на диспетчерские центры дорог. В энергетике аналогичные узлы реализуют телемеханизацию по протоколам МЭК 60870-5-104. Отечественные производители промышленной автоматики («Триумф», «Модульные Системы», «Инотех», «Элвис-Плюс» и другие) выпускают линейки контроллеров и коммуникационных модулей, используемых при построении КТР.
¶Отличие от смежных понятий
Термин «КТР» не следует путать с:
- Шлюзом (gateway) — устройством, преобразующим протоколы, но, как правило, не выполняющим функции буферизации и логики опроса.
- Промышленным контроллером (ПЛК) — выполняет локальную логику управления процессом, тогда как КТР решает задачи коммуникации между уровнями.
- Терминалом сбора данных (ТСД) — применяется для регистрации показаний счётчиков в ЖКХ, имеет иные функции и архитектуру.
¶См. также
- SCADA
- Промышленный контроллер
- Модбас
- МЭК 60870-5-104
- Диспетчерское управление технологическими процессами
¶Источники
- ГОСТ Р 54868-2011 «Автоматизация технологических процессов. Термины и определения»
- ГОСТ 27.002-2015 «Надёжность в технике. Термины и определения»
- Справочник по промышленной автоматике и телемеханике
- Отраслевые руководящие документы по диспетчерскому управлению технологическими процессами