Желание продукт-менеджеров создать прибор с максимально универсальным, инновационным функционалом, работающим в жестких условиях (температурных ЭМС и др.), и при этом простым в эксплуатации для конечных пользователей – сложная задача.

Все требования к устройству должны быть учтены, точно отражены постановщиком задачи в техническом задании и скрупулезно выполнено разработчиками.

Разработчиками должна быть тщательно продумана как аппаратная, так и программная архитектура устройства, удобный и простой пользовательский интерфейс. Если реализуется поддержка проприетарных протоколов, внутри компании должна быть предусмотрена система отслеживания их версий и модернизации ПО. И еще много чего, что скрыто от глаз инженера, не являющегося разработчиком.

Как вы поняли, на этот раз мы будем тестировать контроллер. Прибор – ARIS C303 – нам предоставила компания «Прософт-Системы», и мы посмотрим, как они справились с на самом деле достаточно сложной задачей разработки контроллера. Особое внимание обратим на возможности устройства с точки зрения МЭК 61850.

Внешний вид и конструктив

Встречают по одежке, а провожают по уму. Так будем делать и мы. Один раз ознакомившись с устройством, далее его будет сложно спутать с каким-то другим, если, конечно, никто не скопирует разработку «Прософт-Системы». Угловатый алюминиевый корпус 19 дюймов, черная матовая лицевая панель, большой яркий 5,7 дюймовый дисплей с высоким разрешением (способный отображать анимированные однолинейные схемы), клавиатура, ключ выбора режима управления коммутационным оборудованием (рис. 1).

На лицевой панели также размещены служебные интерфейсы и светодиодная индикация. Все сосредоточено в одном месте и выглядит достаточно лаконично. Управлять настройками устройства, используя кнопки клавиатуры, удобно. Устройство выполнено по модульной схеме, имеет 14 слотов для установки плат. Доступ к платам и их интерфейсам открыт с тыльной стороны устройства (рис. 2).

Платы, платы, платы…

Монстр, как и полагается контроллеру. ARIS C303, помимо оснащения одним или двумя модулями источника питания, одной или двумя процессорными платами, может оснащаться до 14 модулями различного функционального назначения. Модули бывают следующие:

• измерения и осциллографирования с непосредственным подключением к измерительным ТТ и ТН;
• измерения и осциллографирования с приемом до 4 потоков МЭК 61850-9-2LE;
• коммуникационные с интерфейсами RS-485, RS-232 и Ethernet.
• дискретного ввода 24 В (8 или 15 каналов) или 220 В (7 или 15 каналов);
• дискретного ввода 220 В (15 каналов) с возможностью установки уровней срабатывания и режекцией;
• дискретного вывода 24 В (8 каналов) или 220 В (8 каналов);
• аналогового ввода тока (0…5 мА, 4…20 мА, 0…20 мА);
• аналогового ввода напряжения (0…1 В, 0…5 В, -10…+10 В, 0…10 В);
• телеуправления с поддержкой режима предварительного выбора объекта управления (220 В).

В тестированном контроллере были предустановлены следующие модули: два 15-канальных модуля дискретных входов на 220 В, два 8-канальных модуля дискретных выходов на 220 В, 8-канальный модуль ввода аналоговых сигналов и модуль измерения и осциллографирования с возможностью прямого подключения к ТТ и ТН. Кроме этого, в устройстве были установлены и базовые модули: один модуль источника питания, процессорная плата с приемником точного времени GPS/GLONASS.

Процессорная плата отвечает за синхронизацию времени. На ее борту имеется встроенный модуль GPS/GLONASS – достаточно к устройству подключить антенну, и устройство будет синхронизировано по времени. Альтернативные возможности – синхронизация по протоколу NTP от сервера точного времени либо синхронизация с использованием источника точного времени Prosoft GPS Module с подключением его через порт RS-485 по протоколу TSIP с поддержкой эталонного сигнала PPS. Здесь также уместно отметить, что устройство способно выполнять роль NTP-сервера.

Контроллер способен работать в температурных диапазонах от -40 до +55°С, а также в самых жестких условиях ЭМС в соответствии с требованиями ОАО «ФСК ЕЭС». Стоит отметить, что на этапе разработки всё оборудование производства «Прософт-Системы» проходит испытания по параметрам ЭМС и безопасности, а также первичную поверку в аккредитованных испытательной и поверочной лабораториях.

Функциональность

Имея такой богатый состав модулей, прибор должен обладать и соответствующей функциональностью. И он обладает. Устройство способно вести расчет нескольких десятков электрических параметров, в том числе параметров качества электроэнергии. Все это – в дополнение к алгоритмам оперативных блокировок и пользовательских алгоритмов (которые строятся на основе языка функциональных блоковых диаграмм – Function Block Diagrams), функции учета электроэнергии и записи осциллограмм в формате Comtrade.

С точки зрения поддержки коммуникационных протоколов для решения задачи сбора данных и передачи их на верхний уровень устройство также впечатляет: поддерживаются и МЭК 61870-5-101, 104, 103, и Modbus (RTU/ASCII/TCP), SPA, СТАРТ и еще ряд проприетарных протоколов.

Реализована также поддержка стандарта МЭК 61850. И на этом мы остановимся более подробно.

Реализация МЭК 61850

Рассмотрение реализации МЭК 61850 в контроллере начнем с объектной модели (рис. 3). Здесь она динамическая: может изменяться в зависимости от состава установленных модулей. Логика следующая: каждому установленному модулю соответствует определенный логический узел с определенным числом объектов данных (соответствующим, например, для модуля дискретных входов, числу каналов). Исходно пользователь не почувствует того, что модель динамическая (устройство поставляется предварительно сконфигурированным), однако может столкнуться с этой особенностью при добавлении/удалении модулей. Для представления дискретных сигналов используются узлы GGIO. Но в ходе общения мы выяснили, что специалисты «Прософт-Системы» думают о том, как уйти от этого недостатка.

Что касается поддерживаемых моделей информационного обмена, устройство может:

• принимать роль издателя и подписчика GOOSE-сообщений (назначение в соответствии с МЭК 61850-8-1);
• принимать роль подписчика Sampled Values (назначение в соответствии с МЭК 61850-9-2LE) (прием до 4-х потоков МЭК 61850-9-2LE 80 или 256 точек/период);
• быть как клиентом, так и сервером, реализуя модели буферизируемых/небуферизируемых отчетов, управления.

Как видно, устройство может многое. Самое время посмотреть, как эта универсальность сказывается на удобстве параметрирования, учитывая, что параметрирование ведется через веб-интерфейс.

Удобство параметрирования

Web-интерфейс как средство параметрирования устройств релейной защиты и автоматики является, пожалуй, самой неоднозначной чертой, имеющей как своих сторонников, так и противников. Его сторонники утверждают, что полная настройка терминала с использованием одного лишь браузера удобна своей неприхотливостью к операционной системе, установленной на настроечном ПК, и отсутствием необходимости в дополнительных программах, использование которых, как правило, только усложняет процесс настройки. Противники в свою очередь заявляют о невозможности одновременного параметрирования системы из нескольких устройств, что позволяют делать конфигураторы некоторых именитых производителей.

Абстрагируясь от вопросов субъективного восприятия, попробуем оценить удобство настройки контроллера ARIS C303 с помощью его Web-интерфейса.

После задания в поисковой строке браузера нужного IP-адреса, нажатия кнопки Enter и последующей авторизации перед нами открывается аккуратная, не перегруженная элементами, страница настройки устройства.

Меню разделено на семь разделов, расположенных в шапке таблицы в виде выпадающих списков, а также продублированных в виде древовидной структуры, доступной пользователю после выбора пункта с привлекательным названием «Хотите увидеть список доступных вам сервисов?».

Нам же, в первую очередь, хочется понять, насколько удобно производить настройку контроллера на прием/передачу данных по условиям стандарта МЭК 61850.

Процедура настройки устройства на передачу данных посредством моделей общего объектно-ориентированного события (GOOSE) и отчетов (Reporting) стандартна и интуитивно понятна.

Как всегда, создается набор данных (нажимаем на раздел «Наборы данных» правой кнопкой мыши и выбираем пункт меню «Добавить набор данных»), в него включаются необходимые объекты/атрибуты данных из информационной модели (рис. 4). Последнее производится путем навигации по объектной модели устройства и проставлением отметок «Включить в набор данных» для отдельных объектов/атрибутов. В принципе, все удобно. Есть, правда, одно неудобство: надо всегда подтверждать свои действия выбором пункта меню «Применить изменения», и делать это надо для каждого элемента данных, включаемого в набор данных. В конфигураторах, реализованных в виде отдельной программы, процедура создания набора данных, как правило, осуществляется путем перетаскивания требуемых элементов данных из одной области в другую с однократным подтверждением процедуры создания набора данных. Удобнее.

Хотим передавать GOOSE – аналогичным образом создаем управляющий блок передачей GOOSE (рис. 5). Затем открываем его структуру и задаем значения. Здесь все удобно. Набор данных можно выбрать из выпадающего списка. Приятно, что настройка управляющего блока сопровождается подсказкой о допустимом диапазоне MAC-адреса назначения. Это заставляет задумать об этом параметре, важном, когда идет речь об ограничение неконтролируемого распространения трафика по сети.

Абсолютно точно так же удобно и интуитивно настраивать управляющие блоки передачей буферизируемых (рис. 6) и небуферизируемых отчетов (рис. 7).

Все хорошо и удобно, но мы были бы не мы, если бы не нашли и некоторые недостатки.

При настройке отчетов нам бросилось в глаза отсутствие возможности задания параметра «Время буферизации» для небуферизированных отчетов. Такое ощущение, что сюда вкралось какое-то недоразумение, – ведь этот параметр, определяющий интервал времени, на котором данные будут агрегированы в единый отчет, и как параметр он должен существовать как для буферизированных, так и не для буферизированных отчетов.

Еще мы обратили внимание на то, что некорректно именованы некоторые опциональные поля, которые могут быть включены в отчет: например, вместо «Ссылка на объекты/атрибуты данных» (data-reference) присутствует пункт «Ссылка на блок управления отчетом» (configRef???), хотя последней опции стандарт этого не предполагает.

Для буферизированных отчетов нет возможности настроить передачу опционального поля «Переполнение буфера» (buffer-overflow); как для буферизированного, так и не для буферизированного нет возможности настроить передачу опционального поля «Номер конфигурации» (conf-revision).

Для буферизированных отчетов нет возможности настроить передачу опционального поля «Переполнение буфера» (buffer-overflow); как для буферизированного, так и не для буферизированного нет возможности настроить передачу опционального поля «Номер конфигурации» (conf-revision).

Настройка устройства на прием данных выполнена без преувеличения великолепно. В пункте меню «Прием данных» требуется ввести IP-адрес устройства, от которого вы хотите получать данные и выбрать пункт меню «Создать» (рис. 8).

ARIS C303 загрузит конфигурацию сервера по MMS, которую сразу же можно будет просмотреть в активировавшемся пункте меню «Описание устройства» (рис. 9). Там же вы сможете сформировать CID файл сервера по дереву MMS.

Далее можно просмотреть наборы данных (рис. 10), созданные на сервере, а также имеющиеся управляющие блоки передачей отчетов (рис. 11) и GOOSE-сообщений (рис. 12).

Для того чтобы «подписаться» на прием данных посредством доступных отчетов и GOOSE-сообщений, достаточно перейти в пункт меню «Отчеты» (рис. 11) или «GOOSE-сообщения» (рис. 12), отметить интересующий управляющий блок передачей и далее выбрать пункт меню «Применить».

Для отчетов потребуется отметить условия, по которым будет производиться передача данных, а также определить опциональные поля, которые будут включаться в отчет наряду с данными (рис. 13).

Для принимаемых GOOSE можно создать каналы служебной информации (рис. 14): подсчет пропущенных сообщений, отображение значений номера состояния, номера в последовательности сообщений и др. Далее эти данные можно использовать в работе.

Все параметрирование на прием данных делается практически в один клик.

Для того чтобы изменения вступили в силу, требуется перезагружать контроллер, что занимает некоторое время. Но в это время вам не придется скучать – на экране появляются полезные подсказки по работе с контроллером (рис. 15). Они действительно полезные.

Недостатки в части настройки на прием данных перекочевали из процедуры настройки на передачу данных. Для небуферизированных отчетов, доступных на сервере, вы не сможете задать значение параметра «Время буферизации» – такого поля нет; характерны и те же самые замечания для опциональных полей.

В целом по удобству параметрирования устройство заслуживает твердой оценки «хорошо». Интерфейс продуман и логичен.

Подводим итоги

Устройство показало себя достойным представителем отечественных микропроцессорных устройств автоматики (и не только). Оно проявляет себя стабильно хорошо во всех «дисциплинах»: внешний вид и эргономика, конструкция, функциональные возможности модулей, веб-интерфейс. Все на хорошем уровне. Далеко не про каждый отечественный продукт можно так сказать. Видно, что над прибором трудилась и продолжает трудиться большая команда специалистов. А значит, и мелким шероховатостям долго не протянуть.