Способ перераспределения функций между устройствами автоматики при возникновении неисправностей в автоматизированной системе

Изобретение относится к системам электроэнергоснабжения. Заявлено устройство ввода-вывода с вычислительным модулем, в который заносят информацию о первичном оборудовании и наименования функций защиты, контроля и управления работой первичного оборудования, вычислительным модулем осуществляют поиск устройств автоматики или защиты, находящихся в одной локально-вычислительной сети, по которой устройством ввода-вывода осуществляют мониторинг состояния устройств автоматики, имеющих функции защиты, контроля и управления. При возникновении неисправности устройства автоматики и пропадании устройства посредством устройства ввода-вывода устанавливают факт пропадания устройства автоматики или защиты. Далее осуществляют для каждой указанной функции, которая выполнялась отказавшим устройством автоматики, действия в последовательности: действие «а» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода запрашивают у найденных устройств автоматики или защиты через их дополнительные вычислительные модули величину штрафной функции на выполнение функций, обеспечивающих защиту, контроль и управление первичным оборудованием; выполняют действие «b» - посредством дополнительных вычислительных модулей каждого устройства автоматики или защиты, получившего запрос, передают в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода величину штрафной функции за выполнение запрашиваемой функции защиты, контроля и управления, при этом величина штрафной функции определяется по критериям загрузки аппаратных ресурсов устройства автоматики и требованиям отраслевой нормативной документации о допустимости совмещения функций в одном устройстве автоматики; действие «с» - посредством устройства ввода-вывода на основе полученных величин штрафных функций выполнения функции защиты, контроля и управления выбирают устройство автоматики или защиты с наименьшей величиной штрафной функции и передают ему посредством дополнительных вычислительных модулей команду на запуск соответствующей функции защиты, контроля или управления; действие «d» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства автоматики или защиты, получившего команду, запускают соответствующую функцию защиты, контроля и управления в устройстве автоматики или защиты и передают в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода сообщение об успешном запуске функции; действие «е» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода, получившего сообщение, указанное в пункте «d», повторяют последовательность действий, указанных в действиях «а», «b», «с», «d» для остальных функций защиты, контроля и управления. Заявленное изобретение направлено на обеспечение сокращения количества оборудования для выполнения функций защиты и автоматики при сохранении необходимого уровня надежности автоматизированной системы. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Данный способ относится к отраслям электротехники и автоматизации управления технологическими процессами промышленных объектов, причем он касается вычислительной техники. Способ предназначен для его использования в программно-технических комплексах с целью распределения функций автоматического управления и защит между устройствами автоматизированных и автоматических систем управления при выходе из строя одного или нескольких устройств, входящих в автоматизированную или автоматическую систему управления.

Способ основан на динамическом перераспределении управляющих функций между устройствами автоматики с учетом функциональной достаточности и требований профильных нормативно-технических документов.

Для осуществления контроля состояния и управления оборудованием промышленных объектов в автоматическом или автоматизированном режиме требуется выполнение соответствующих функций в устройствах, входящих в состав автоматизированных систем (АС). Состав функций, необходимых для управления первичным (основным технологическим) оборудованием промышленных объектов определяется нормативно-технической документацией и соответствующими отраслевыми стандартами.

Как правило, производители устройств АС производят устройства, либо специализирующиеся на выполнении специфических функций защиты и управления определенного типа первичного оборудования, либо универсальные программируемые устройства, предназначенные для подключения по электрическим цепям к органам управления первичным оборудованием.

Известно перераспределение выполняемых задач по исправным вычислительным устройствам при отказе одного или нескольких вычислительных устройств (А.К. Ландман, А.Э. Петров, О.О. Сакаев, А.В. Субботин-Чукальский). Отказоустойчивая распределенная вычислительная система для решения задач КСПА И ЦСПА. Международная выставка и конференция «Релейная защита и автоматика энергосистем», 25-28 апреля 2017 г., стр. 296-303. http://rza-expo.ru/doc/rza_materialy3.pdf).

В рамках указанной статьи рассматриваются методы перераспределения выполняемых задач по исправным вычислительным устройствам при отказе одного или нескольких вычислительных устройств в централизованной системе противоаварийной автоматики (ЦСПА), в том числе методы повышения надежности комплекса противоаварийной автоматики, а также совершенствование метода надежности и быстродействия при создании систем управления путем использования распределенных вычислительных систем (ВС).

Известные решения связаны со сравнительно большой вычислительной мощностью микропроцессорных устройств автоматической системы управления, поскольку они не решают задачи снижения нагрузки на ВС, эффективность потребления технических ресурсов и быстродействия решения расчетных задач.

В известных решениях предусмотрены такие действия, как распараллеливания вычислений, когда функции расчета распределяют между несколькими узлами по определенным критериям. Предусмотрены функции ввода и подготовки исходных данных для расчета, расчет, сбор результатов расчета, взаимодействие с системами мониторинга, управления и внешнего управления и не предусмотрены решения, связанные с подачей нагрузки на микропроцессорные устройства систем автоматического управления и защиты.

Известна кластерная цифровая подстанция (http://ec-continuum.ru/projects.shtml#1), связанная с перераспределением функций защиты только в рамках одного устройства, при этом она не использует технологии передачи данных по протоколам семейства стандарта МЭК 61850, в ней имеет место лишь резервирование исключительно вычислительных модулей.

Известен универсальный терминал релейной защиты (https://new.siemens.com/global/en/products/energy/energy-automation-and-smart-grid/protection-relays-and-control/siprotec-5.html), могущий выполнять различные функции защиты, но который не может проводить автоматическую реконфигурацию и перераспределение функций между устройствами.

Известен также терминал релейной защиты с адаптивными функциями, который поддерживает только автоматическое изменение уставок (параметров срабатывания) уже настроенных функций РЗА, и не поддерживает перенос функций между устройствами (https://www.gegridsolutions.com/app/DownloadFile.aspx?prod=f<550&type=4&file=1).

С переходом на использование технологии шины полевого уровня (шина процесса по ГОСТ Р МЭК 61850, промышленная шина EtherCAT, промышленная шина PROFIBUS в соответствии со стандартом МЭК 61158), появляется возможность предоставить множеству устройств автоматики измеренные значения параметров работы первичного оборудования объекта автоматизации с использованием технологической локальной вычислительной сети (ЛВС). Данные технологии позволяют совмещать в одном устройстве функции защиты, контроля и управления нескольких элементов первичного оборудования. В состав оборудования АС, как правило входят устройства ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов - выносные модули аналогово-цифрового преобразования сигналов, устройства управления, выполняющие функции защиты, контроля и управления оборудованием, устройства сбора данных и автоматизированные рабочие места оперативного персонала.

Известно изобретение, относящееся к области электротехники, которое может быть использовано в энергетических системах для получения технического результата - улучшения управления сетями электроэнергетической системы, причем интеллектуальная энергосистема для улучшения управления энергосистемой общего пользования включает в себя использование датчиков на различных участках энергосистемы общего пользования, с применением технологии передачи данных и компьютерной технологии, таких как дополнительные структуры шины, для обновления электроэнергетической системы таким образом, чтобы она могла работать более эффективно и надежно, и для поддержания дополнительных услуг для потребителей, при этом интеллектуальная энергосистема может включать в себя распределенное интеллектуальное средство в энергосистеме общего пользования (отдельное от интеллектуальных средств центра управления), содержащее устройства, которые генерируют данные на разных участках энергосистемы, анализируют сгенерированные данные и автоматически модифицируют работу участка электроэнергетической системы (RU 2518178 С2, 10.06.2014. Н 02J 3/00. Н 02J 13/00. Н 04L 12/00. Н 04L 12/54. G 05В 19/00 G 05В 19/042).

Известно изобретение, относящееся к области вычислительной техники, в частности к реконфигурируемым высокопроизводительным вычислительным системам кластерного типа, предназначенным для решения вычислительно сложных вариантных задач дискретной математики с использованием распараллеливания и конвейеризации вычислительных процессов, причем технический результат изобретения - увеличение производительности и расширении классов решаемых вычислительно сложных вариантных задач дискретной математики, а также уменьшении времени для создания реконфигурируемой вычислительной системы, - достигается за счет того, что реконфигурируемая вычислительная система содержит коммутатор EtherNet, ведущий сервер, двухпортовую интерфейсную плату, сервер управления задачами, оперативную память, группу вычислительных узлов и коммутатор PCI-Express (RU 2713757 С2, 07.02.2020. G 06F 15/17).

Известно изобретение, относящееся к вычислительной технике и технике релейной защиты, которое может быть использовано для автоматизации процесса сбора информации о состоянии вводимой информации, присоединений и выключателей объекта контроля и управления, автоматизации сбора, анализа и хранения информации об аварийных процессах, сбора диагностической информации от блоков релейной защиты и автоматики, причем для получения технического результата - расширения функциональных возможностей - устройство содержит N устройств обработки, N узлов связи, микропроцессорный преобразователь, при этом каждое из устройств обработки содержит блок обработки и два узла сопряжения, а микропроцессорный преобразователь содержит два усилителя, микропроцессор, набор элементов ИЛИ, элемент И, преобразователь электрических сигналов в оптические сигналы и преобразователь оптических сигналов в электрические сигналы (RU 2210104 С2, 10.08.2003. G 06F 15/16. Н 01Н 83/00. Н 02Н 7/00).

Известна система управления множеством объектов, содержащая оборудование контроля и обработки, связанное через систему коммуникаций и наблюдения с системой управления объектами, система содержит интеллектуальные датчики, систему коммуникаций и систему управления объектами (ЕР 1531376 А1, 2005. F 03D 7/00. G 05В 23/02. F 03D 7/00. G 05В 23/02).

Известно изобретение, относящееся к автоматическим системам управления на базе вычислительной техники, в котором технический результат - обеспечение полного мониторинга и централизованного надежного управления инженерными системами жизнеобеспечения здания, система содержит центральный вычислительный модуль с устройством ввода-вывода, с которым по каналам информационной сети связаны датчики контроля, и/или измерения, и/или управления и устройства управления узлами и агрегатами инженерного оборудования здания. Система снабжена контроллерами, подключенными по схеме "звезда" или по схеме шин к устройству ввода-вывода центрального вычислительного модуля. А к каждому контроллеру последовательно подключены модули удаленного ввода-вывода, к каждому из которых подсоединен соответствующий датчик или устройство управления. Имеется также по крайней мере одна дополнительная компьютерная станция, которая своим модулем ввода-вывода связана с соответствующим контроллером для обеспечения в соответствии с программным обеспечением локального мониторинга и управления узлами и агрегатами по крайней мере одной функционально самостоятельной части инженерного оборудования здания, с устройством ввода-вывода по каналам информационной сети связаны датчики контроля, измерения и управления узлами и агрегатами инженерного оборудования (RU 2133490 С1, 20.07.1999. G 05В 15/00 G05B 23/00).

Известна интеллектуальная сетевая система, содержащая центральный блок управления, сеть распределения ресурсов (коммуникационная среда), интеллектуальные устройства обработки данных и локального управления, расположенные в узлах сети распределения ресурсов (US 2007226290 А1, 2007-09-27. G06F 19/00, G05B 11/01).

Известна система управления самовосстанавливаемой энергетической сетью, содержащая множество связанных с энергосетью датчиков контроля, систему хранения энергии (батарею), множество управляемых реле и диспетчер восстановления энергосети, который находится в электрической связи с датчиками контроля, управляемыми реле и с батареей, при этом датчики контроля - мультисенсорные интеллектуальные датчики связаны с управляемыми реле (узлами приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы) и с диспетчером восстановления энергосети (блоком интерфейса) с помощью мультиплексной шины адреса/данных (US 7184903 по заявке US 2005119846 А1, 2005-06-02. G 01R 21/00. G 01R 21/06).

Известна полезная модель, относящаяся к области вычислительной техники, в частности, к системам автоматизации управления технологическими процессами промышленных объектов, которая может быть использована при создании систем управления техническими и технологическими объектами, к которым предъявляются повышенные требования по отказоустойчивости, точности и оперативности контроля, а также по массогабаритным и энергетическим характеристикам, причем распределенная информационно-управляющая система на основе интеллектуальных датчиков, содержит мультисенсорные интеллектуальные датчики, связанные друг с другом узлами приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы и с блоком интерфейса, отличающаяся тем, что мультисенсорные интеллектуальные датчики объединены в распределенную сеть, причем любые два мультисенсорных интеллектуальных датчика двусторонне связаны между собой по крайней мере через два нигде не совпадающих участка сети, каждый узел приема и преобразования управляющих команд в силовые сигналы соединен по крайней мере с одним мультисенсорным интеллектуальным датчиком, блок интерфейса с оператором реализуется с помощью устройства, обеспечивающего выбор, дешифровку и отображение данных из информационного поля, а также передачу команд (уставок) оператора в информационное поле системы (RU 89257 U1, 27.11.2009. G 06F 15/00. G 05В 13/00). Задачей, на решение которой направлена полезная модель RU 89257 U1, является повышение отказоустойчивости системы управления технологическим оборудованием за счет распределения функции управления и обработки между множеством информационных датчиков, объединенных в распределенную сеть, а также снижение массы и габаритов системы за счет исключения из ее состава центрального блока (имеющего, как правило, наибольшие стоимостные и массо-габаритные характеристики и потребляющего основную долю энергии, потребляемой системой управления).

Известны способ управления неисправностью системы и способ диагностики сложного технологического оборудования (RU 2156994 С2, 27.09.2000. G05B 23/02. G06F 11/22. G06F 11/32. RU 2563161 С2, 20.09.2015. G01N 3/08. G06F 15/18).

Из известных технических решений наиболее близким к заявленному способу является отказоустойчивая распределенная вычислительная система для решения задач КСПА и ЦСПА, характеризующаяся тем, что она содержит следующие признаки способа: запуск нескольких функций защит на одном устройстве, запуск функций защиты при выходе из строя вычислительных средств комплекса на оставшихся в работе устройствах (Международная выставка и конференция «Релейная защита и автоматика энергосистем», 25-28 апреля 2017 г., стр. 296-303. http://rza-expo.ru/doc/rza_materialy3.pdf).

Прототип имеет общие с представленным способом признаки, заключающиеся в том, что при выходе из строя одного или нескольких устройств (в случае прототипа - виртуальных ЭВМ) производится перезапуск функций защиты на резервных устройствах (виртуальных ЭВМ).

Прототип рассчитан на работу с функциями противоаварийной автоматики, применяет в составе решения виртуальные ЭВМ, имеет централизованный механизм принятия решений о переносе выполнения функций противоаварийной автоматики, применяет полное дублирование всех виртуальных ЭВМ, для которых предусматривается перераспределение функций противоаварийной автоматики и вследствие этого прототип не отвечает заданным требованиям надежности и эффективности перераспределения функций. В этой связи применительно к системам энергоснабжения прототип не в полной мере решает задачи надежности электроснабжения, поскольку известные системы автоматики или релейной защиты являются не в полной мере устойчивыми: выход из строя одного из устройств системы приводит к нарушению выполнения функций системы в целом, что приводит к необходимости отключения первичного оборудования энергосистемы и отключению потребителей электроэнергии. В практике существенным является неудовлетворительное число множества устройств автоматики и защиты и их стоимость, каждое из которых выполняет исключительно заранее заложенный в него набор функций, как правило, сравнительно небольшой. Это приводит к снижению временных периодов ремонтных работ в связи с тем, что выход из строя одного устройства приводит к отказу системы. Ремонтные работы являются сложными, трудоемкими и дорогими, поскольку требуют их организации и наладки системы после замены вышедшего из строя оборудования.

Техническим результатом представленного в данном описании способа является сокращение количества оборудования для выполнения функций защиты и автоматики при сохранении необходимого уровня надежности автоматизированной системы.

Указанный технический результат получен способом перераспределения функций между устройствами автоматики при возникновении неисправностей в автоматизированной системе, который заключается в том, что используют устройство ввода-вывода с вычислительным модулем, в который заносят информацию о первичном оборудовании и наименования функций защиты, контроля и управления работой первичного оборудования, вычислительным модулем осуществляют поиск устройств автоматики или защиты, находящихся в одной локально-вычислительной сети, по которой устройством ввода-вывода осуществляют мониторинг состояния устройств автоматики, имеющих функции защиты, контроля и управления, отличающийся тем, что при возникновении неисправности устройства автоматики и пропадании устройства - посредством устройства ввода-вывода устанавливают факт пропадания устройства автоматики или защиты и осуществляют для каждой указанной функции, которая выполнялась отказавшим устройством автоматики, действия в последовательности:

- действие «а» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода запрашивают у найденных устройств автоматики или защиты через их дополнительные вычислительные модули величину штрафной функции на выполнение функций, обеспечивающих защиту, контроль и управление первичным оборудованием;

- выполняют действие «b» - посредством дополнительных вычислительных модулей каждого устройства автоматики или защиты, получившего запрос, передают в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода величину штрафной функции за выполнение запрашиваемой функции защиты, контроля и управления, при этом величина штрафной функции определяется по критериям загрузки аппаратных ресурсов устройства автоматики и требованиям отраслевой нормативной документации о допустимости совмещения функций в одном устройстве автоматики;

- действие «с» - посредством устройства ввода-вывода на основе полученных величин штрафных функций выполнения функции защиты, контроля и управления выбирают устройство автоматики или защиты с наименьшей величиной штрафной функции и передают ему посредством дополнительных вычислительных модулей команду на запуск соответствующей функции защиты, контроля или управления;

- действие «d» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства автоматики или защиты, получившего команду, запускают соответствующую функцию защиты, контроля и управления в устройстве автоматики или защиты и передают в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода сообщение об успешном запуске функции;

- действие «е» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода, получившего сообщение, указанное в пункте «d», повторяют последовательность действий, указанных в действиях «а», «b», «с», «d» для остальных функций защиты, контроля и управления, затем посредством дополнительного вычислительного модуля устройства автоматики или защиты осуществляют мониторинг состояния передачи измерений от устройства ввода-вывода, и при обнаружении пропадания части измерений передают сообщение об этом событии в дополнительный вычислительный модуль устройство ввода-вывода, функции защиты, контроля и управления которого он выполняет, и дальнейшее выполнение которых не может осуществляться из-за отсутствия измерений, причем при получении данного сообщения дополнительные вычислительные модули устройств ввода-вывода повторяют действия для функции, выполнение которой не может быть выполнено в устройстве автоматики в данный момент.

Если ни одно устройство автоматики или защиты не может выполнить функцию по запросу устройства ввода-вывода, то посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода повторно запрашивают у дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты запуск функции защиты, контроля и управления с указанием в теле сообщения усиленного запроса на размещение функции автоматики или защиты, далее при получении сообщения с указанием в теле сообщения усиленного запроса - посредством дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты осуществляют запросы другим дополнительным вычислительным модулям устройств автоматики или защиты, аналогично сделанным ранее запросам для запуска уже запущенных в данном устройстве автоматики функций, затем посредством дополнительных вычислительных модулей устройства автоматики или защиты останавливают выполнение функций, выполнение которых начинается в других устройствах автоматики, при этом в дальнейшем посредством дополнительны вычислительных модулей устройства автоматики или защиты взаимодействуют с дополнительным вычислительным модулем устройства ввода-вывода по аналогичным запросам, указанным в действиях «b», «с» и «d», затем при восстановлении работоспособности поврежденных устройств автоматики или защиты посредством дополнительного вычислительного модуля восстановленного (вновь установленного) устройства автоматики или защиты отправляют всем дополнительным вычислительным модулям устройств ввода-вывода сообщение о появлении нового устройства автоматики или защиты и после указанных проведенных действий посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода, получивших сообщение о появлении нового устройства автоматики повторно выполняют действия для каждой функции защиты, контроля и управления, которая выполнялась в отказавшем устройстве автоматики или защиты, относящемся к данному устройству ввода-вывода, для перераспределения функций защиты, контроля и автоматики между устройствами автоматики или защиты, затем посредством дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты, получивших сообщение о появлении нового устройства автоматики или защиты, повторно выполняют действия «а» «b», «с» и «d», «е» для перераспределения функций между устройствами автоматики или защиты.

Посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода контролируют прием периодических команд управления от устройств автоматики и защиты и по пропаданию периодических сигналов определяют выход из строя устройств защиты или автоматики, выполняющих функции защиты или автоматики назначенного им первичного оборудования, далее посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода повторяют действия для запуска функций защиты или автоматики, выполнявшихся в отказавшем устройстве защиты или автоматики, с использованием оставшихся в работе устройств защиты и автоматики, при этом при восстановлении функционирования или при установке в системе автоматики нового устройства автоматики или защиты посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода обнаруживают вновь появившиеся в работе устройства защиты и автоматики по периодическим сигналам дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты в локальной вычислительной сети, а затем повторяют действия направленные на перераспределение функций автоматики или защиты и с учетом нового состава устройств автоматики или защиты.

Пример реализации способа поясняется схемой действий, осуществляемых в системе автоматики или защиты, которая показана на фиг. 1. На фиг. 2-5 показаны схемы, поясняющие пример реализации способа.

Средства для реализации способа (фиг. 1) показаны схематично, с условно изображенными на схеме компонентами автоматической системы управления и защиты технологического оборудования. В частности, к таким средствам относятся устройство 1 ввода-вывода, дополнительный вычислительный модуль 2 устройства ввода-вывода, устройство 3 автоматики или защиты, дополнительный вычислительный модуль 4 устройства автоматики, первичное оборудование 5 (контролируемое или защищаемое), технологическая локальная вычислительная сеть 6, электрическая связь 7 измерения, состояния, сигналов управления и цифровая связь 8 (сеть Ethernet). Названные средства для реализации способа взаимосвязаны между собой связями так, как это показано на фиг. 1

На фиг. 2 показана схема, на которой имеются упомянутые средства 1-8, при этом дополнительно на фиг. 2 показан (условно сплошной линией и стрелкой) запрос 9 на размещение функции автоматики или защиты. Условно пунктирной линией показано ответ 10 с величиной штрафной функции за выполнение функции автоматики или защиты. На фиг. 2 показана условно функция 11 автоматики или защиты, которой обладает устройство 1.

На фиг. 3 показана схема, на которой имеются упомянутые средства 1-8, при этом дополнительно на фиг. 3 показаны линиями (условно) передача 12 команды на запуск функции автоматики или защиты, подтверждение 13 запуска функции автоматики или защиты и функция 11 устройства 3 автоматики или защиты.

На фиг. 4 показана схема, на которой имеются упомянутые средства 1-8, при этом дополнительно на фиг. 4 показаны линиями (условно) усиленный запрос 14 на размещение функции автоматики или защиты, передача 9 запроса на размещение функции автоматики или защиты, подтверждение 10 ответ 10 с величиной штрафной функции за выполнение функции автоматики или защиты и функция 11 устройства 3 автоматики или защиты.

На фиг. 5 показана схема, на которой имеются упомянутые средства 1-8, при этом дополнительно на фиг. 5 показаны линиями (условно) передача 12 команды на запуск функции автоматики или защиты, подтверждение 13 запуска функции автоматики или защиты и функция 11 устройства 3 автоматики или защиты.

Для реализации способа используют указанные выше средства и осуществляют следующие действия. В устройство 1 ввода-вывода (фиг. 1) с дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 заносят информацию о первичном оборудовании 5, к которому подключен данный модуль 2 ввода-вывода и наименования функций автоматики, защиты, контроля и управления, которые должны выполняться в устройствах 3 автоматики или защиты для полноценного функционирования первичного оборудования 5.

Дополнительные вычислительные модули 4 устройства автоматики вводят во взаимодействие с модулями 2 устройств 1 ввода-вывода так, чтобы модули 4 могли управлять составом запускаемых в устройстве 3 автоматики функций автоматики, защиты, контроля и управления.

Вычислительными модулями 2 устройств 1 осуществляют поиск устройств автоматики, находящихся в одной технологической локальной вычислительной сети 6.

Посредством модуля 2 устройства 1 ввода-вывода осуществляют мониторинг состояния устройств 3 автоматики или защиты, которые выполняют относящиеся к нему функции автоматики, защиты, контроля и управления по локальной вычислительной сети 6.

При выходе устройства автоматики из строя (зависание процессора, потеря питания и др.) посредством модуля 2 устройств 1 ввода-вывода определяют факт пропадания устройства 3 автоматики или защиты и осуществляют следующие действия для каждой функции защиты, контроля и управления, которая выполнялась в отказавшем устройстве автоматики и относящейся к данному устройству ввода-вывода:

а) посредством вычислительного модуля 2 устройства 1 ввода-вывода на основе имеющейся информации о контролируемом первичном оборудовании и составе функций для его защиты, контроля и управления осуществляют запрос 9 (фиг. 2) у модулей 4 найденных устройств 3 автоматики или защиты величину штрафной функции выполнения одной из функций защиты, контроля или управления, которые должны выполняться для обеспечения бесперебойной работы назначенного ему (устройству 1 ввода-вывода) первичного оборудования 5;

b) каждый модуль 4 устройств 3 автоматики или защиты, получивший запрос, указанный в пункте «а» посредством дополнительного вычислительного модуля 4 устройства автоматики передают в модуль 2 устройства 1 ввода-вывода величину штрафной функции за выполнения запрашиваемой функции защиты, контроля или управления;

c) посредством модуля 2 устройства 1 ввода-вывода на основе полученных условных стоимостей выполнения функции защиты, контроля или управления в устройстве 3 автоматики или защиты выбирают устройство автоматики с наименьшей величиной штрафной функции и передают ему (модулю 4 устройства 3 автоматики или защиты) команду на запуск соответствующей функции защиты, контроля или управления;

d) посредством дополнительных вычислительных модулей 4 устройств 3 автоматики или защиты, получивших команду, указанную в пункте «с», запускают соответствующую функцию защиты, автоматики или управления и передают в дополнительный вычислительный модуль 2 устройства 1 ввода-вывода сообщение об успешном запуске функции (фиг. 3);

e) посредством дополнительного вычислительного модуля 2 устройства 1 ввода-вывода, получившего сообщение, указанное в пункте «d», повторяют последовательность действий, указанных в пунктах «a»-«d» для остальных функций защиты, контроля и автоматики.

Посредством дополнительных вычислительных модулей 4 устройств 3 автоматики или защиты осуществляют мониторинг состояния передачи измеренных значений от устройств 1 ввода-вывода по локальной вычислительной сети 6 и при обнаружении пропадания части измерений передают об этом сообщение в модуль 2 устройства 1 ввода-вывода, функции зашиты, контроля или управления которого он выполняет, и дальнейшее выполнение которых не может осуществляться из-за отсутствия измерений. При получении данного сообщения посредством дополнительного вычислительного модуля 2 устройства 1 ввода-вывода повторяют действия:

- отправка дополнительным вычислительным модулем 2 устройства ввода-вывода 1 дополнительным модулям 4 устройств автоматики или защиты запросов 9 на выполнение функций автоматики или защиты, выполнение которых не осуществляется в связи с потерей измерений устройством автоматики или защиты,

- прием дополнительным вычислительным модулем 2 устройства ввода-вывода сообщений 10 с величинами штрафных функций от дополнительных вычислительных модулей 4 устройств защиты и автоматики 3,

- выбор устройства защиты и автоматики с наименьшим значением штрафной функции,

- отправка дополнительным вычислительным модулем 2 устройства ввода-вывода сообщения 12 на запуск функции автоматики или защиты в дополнительный вычислительный модуль 4 устройства автоматики или защиты 3,

- запуск функции 11 автоматики или защиты в устройстве автоматики или защиты 3,

- получение дополнительным вычислительным модулем 2 устройства ввода-вывода подтверждения 13 о запуске функции автоматики или защиты 11 от дополнительного вычислительного модуля 4 устройства автоматики или защиты 3 для функции, выполнение которой не может быть выполнено в устройстве 3 автоматики или защиты в данный момент.

Если ни одно устройство 3 автоматики или защиты не может выполнить функцию защиты, контроля или управления по запросу 9 дополнительного вычислительным модуля 2 устройства 1 ввода-вывода, то посредством дополнительного вычислительного модуля 2 устройства 1 ввода-вывода повторно запрашивают дополнительные вычислительные модули 4 устройств 3 автоматики или защиты запуск функции защиты, контроля или управления с указанием в теле сообщения усиленного запроса 14 (фиг. 4).

При получении сообщения 14, посредством дополнительных вычислительных модулей 4 устройства 3 автоматики или защиты осуществляют запросы 9 другим дополнительным вычислительным модулям 4 устройств 3 автоматики или защиты, для запуска уже запущенных в данном устройстве 3 автоматики или защиты функций автоматики или защиты 11 (фиг. 4).

Посредством дополнительного вычислительного модуля 4 устройства 3 автоматики или защиты получившего ответные сообщения 10 от других дополнительных вычислительных модулей 4 устройств 3 автоматики и защиты выбирают устройство 3 автоматики или защиты с наименьшим значением штрафной функции, дополнительным вычислительным модулем 4 устройства 3 автоматики или защиты отправляют запрос 12 на запуск функции защиты или автоматики, после получения дополнительным вычислительным модулем 4 устройства 3 автоматики или защиты сообщения 13 останавливают выполнение функций автоматики или защиты, выполнение которых начинается в других устройствах 3 автоматики или защиты (фиг. 5). В дальнейшем дополнительный вычислительный модуль 4 устройства 3 автоматики или защиты взаимодействует с дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 ввода-вывода в соответствии с вышеизложенными запросами, изложенными в действиях «b», «с» и «d».

При восстановлении работоспособности поврежденных устройств 3 автоматики или защиты, посредством дополнительного вычислительного модуля 4 восстановленного устройства 3 автоматики или защиты отправляют всем дополнительным вычислительным модулям 2 устройств 1 ввода-вывода сообщение о появлении нового (восстановленного) устройства автоматики или защиты.

Посредством дополнительного вычислительного модуля 2 устройства 1 ввода-вывода, получившего сообщение о появлении нового (восстановленного) устройства автоматики или защиты повторно выполняют действия: отправка дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 ввода-вывода сообщений 9 с запросом на выполнение функции автоматики или защиты в дополнительные вычислительные модули 4 устройств 3 автоматики или защиты, получение дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 ввода-вывода сообщений 10 от дополнительных вычислительных модулей 4 устройств 3 автоматики или защиты с величиной штрафной функции за выполнение функции автоматики или защиты, выбор дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 ввода-вывода устройства 3 автоматики или защиты с наименьшей величиной штрафной функции, отправка дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 ввода-вывода сообщения с запросом 12 на выполнение функции автоматики или защиты в дополнительный вычислительный модуль 4 устройства 3 автоматики или защиты, получение дополнительным вычислительным модулем 2 устройства 1 ввода-вывода сообщения 13 с подтверждением запуска функции автоматики или защиты в устройстве 3 автоматики или защиты от дополнительного вычислительного модуля 4 устройства 3 автоматики или защиты - для перераспределения функций защиты, контроля и управления между устройствами 3 автоматики или защиты.

Указанный технический результат (уменьшение количества оборудования для реализации функций защиты и автоматики при сохранении необходимого уровня надежности автоматизированной системы получен благодаря динамическому перемещению функций (выполняемых в вышедших из строя устройствах защиты или автоматики) в находящиеся в работе устройства защиты или автоматики, что позволяет отказаться от полного дублирования устройств автоматики и защиты для обеспечения требуемого уровня надежности автоматизированной системы.

1. Способ перераспределения функций между устройствами автоматики при возникновении неисправностей в автоматизированной системе, заключающийся в том, что используют устройство ввода-вывода с вычислительным модулем, в который заносят информацию о первичном оборудовании и наименования функций защиты, контроля и управления работой первичного оборудования, вычислительным модулем осуществляют поиск устройств автоматики или защиты, находящихся в одной локально-вычислительной сети, по которой устройством ввода-вывода осуществляют мониторинг состояния устройств автоматики, имеющих функции защиты, контроля и управления, отличающийся тем, что при возникновении неисправности устройства автоматики и пропадании устройства посредством устройства ввода-вывода устанавливают факт пропадания устройства автоматики или защиты и осуществляют для каждой указанной функции, которая выполнялась отказавшим устройством автоматики, действия в последовательности:

- действие «а» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода запрашивают у найденных устройств автоматики или защиты через их дополнительные вычислительные модули величину штрафной функции на выполнение функций, обеспечивающих защиту, контроль и управление первичным оборудованием;

- действие «b» - посредством дополнительных вычислительных модулей каждого устройства автоматики или защиты, получившего запрос, передают в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода величину штрафной функции за выполнение запрашиваемой функции защиты, контроля и управления, при этом величина штрафной функции определяется по критериям загрузки аппаратных ресурсов устройства автоматики и требованиям отраслевой нормативной документации о допустимости совмещения функций в одном устройстве автоматики;

- действие «с» - посредством устройства ввода-вывода на основе полученных величин штрафных функций выполнения функции защиты, контроля и управления выбирают устройство автоматики или защиты с наименьшей величиной штрафной функции и передают ему посредством дополнительных вычислительных модулей команду на запуск соответствующей функции защиты, контроля или управления;

- действие «d» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства автоматики или защиты, получившего команду, запускают соответствующую функцию защиты, контроля и управления в устройстве автоматики или защиты и передают в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода сообщение об успешном запуске функции;

- действие «е» - посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода, получившего сообщение, указанное в пункте «d», повторяют последовательность действий, указанных в действиях «а», «b», «с», «d» для остальных функций защиты, контроля и управления, затем посредством дополнительного вычислительного модуля устройства автоматики или защиты осуществляют мониторинг состояния передачи измерений от устройства ввода-вывода, и при обнаружении пропадания части измерений передают сообщение об этом событии в дополнительный вычислительный модуль устройства ввода-вывода, функции защиты, контроля и управления которого он выполняет и дальнейшее выполнение которых не может осуществляться из-за отсутствия измерений, причем при получении данного сообщения дополнительные вычислительные модули устройств ввода-вывода повторяют действия для функции, выполнение которой не может быть выполнено в устройстве автоматики в данный момент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае, если ни одно устройство автоматики или защиты не может выполнить функцию по запросу устройства ввода-вывода, то посредством дополнительного вычислительного модуля устройства ввода-вывода повторно запрашивают у дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты запуск функции защиты, контроля и управления с указанием в теле сообщения усиленного запроса на размещение функции автоматики или защиты, далее при получении сообщения с указанием в теле сообщения усиленного запроса посредством дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты осуществляют запросы другим дополнительным вычислительным модулям устройств автоматики или защиты, аналогично сделанным ранее запросам для запуска уже запущенных в данном устройстве автоматики функций, затем посредством дополнительных вычислительных модулей устройства автоматики или защиты останавливают выполнение функций, выполнение которых начинается в других устройствах автоматики, при этом в дальнейшем посредством дополнительных вычислительных модулей устройства автоматики или защиты взаимодействуют с дополнительным вычислительным модулем устройства ввода-вывода по аналогичным запросам, указанным в действиях «b», «с» и «d», затем при восстановлении работоспособности поврежденных устройств автоматики или защиты посредством дополнительного вычислительного модуля восстановленного (вновь установленного) устройства автоматики или защиты отправляют всем дополнительным вычислительным модулям устройств ввода-вывода сообщение о появлении нового устройства автоматики или защиты и после указанных проведенных действий посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода, получивших сообщение о появлении нового устройства автоматики, повторно выполняют действия для каждой функции защиты, контроля и управления, которая выполнялась в отказавшем устройстве автоматики или защиты, относящемся к данному устройству ввода-вывода, для перераспределения функций защиты, контроля и автоматики между устройствами автоматики или защиты, затем посредством дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты, получивших сообщение о появлении нового устройства автоматики или защиты, повторно выполняют действия «а», «b», «с» и «d», «е» для перераспределения функций между устройствами автоматики или защиты.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода контролируют прием периодических команд управления от устройств автоматики и защиты и по пропаданию периодических сигналов определяют выход из строя устройств защиты или автоматики, выполняющих функции защиты или автоматики назначенного им первичного оборудования, далее посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода повторяют действия для запуска функций защиты или автоматики, выполнявшихся в отказавшем устройстве защиты или автоматики, с использованием оставшихся в работе устройств защиты и автоматики, при этом при восстановлении функционирования или при установке в системе автоматики нового устройства автоматики или защиты посредством дополнительных вычислительных модулей устройств ввода-вывода обнаруживают вновь появившиеся в работе устройства защиты и автоматики по периодическим сигналам дополнительных вычислительных модулей устройств автоматики или защиты в локальной вычислительной сети, а затем повторяют действия, направленные на перераспределение функций автоматики или защиты и с учетом нового состава устройств автоматики или защиты.