0 MAR/09 EMISSÃO INICIAL GC MRC MRC REV. DATA NATUREZA DA REVISÃO ELAB. VERIF. APROV. EMPREENDIMENTO: ÁREA: ELÉTRICA
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1 0 MAR/09 EMISSÃO INICIAL GC MRC MRC REV. DATA NATUREZA DA REVISÃO ELAB. VERIF. APROV. BCM ENGENHARIA LTDA Nº DO FABRICANTE: REV. EMPREENDIMENTO: ÁREA: ELÉTRICA TÍTULO: ELAB. MRC UNIDADE TERMINAL REMOTA UTR- IE1034 DESCRITIVO TÉCNICO VERIF. MRC APROV. MRC R. TEC.: CREA N CÓDIGO DOS DESCRITORES DATA MAR/09 Folha: 1 De 17 Nº DO DOCUMENTO: REVISÃO 0
2 Índice 1 Descrição dos elementos básicos: Apresentação: Arquitetura: Estrutura lógica: Estrutura de software: Composição: UTR IE1034: Tabela de Características UTR IE Composição da UTR BCM IE1034:...16
3 1 Descrição dos elementos básicos: UTR: Unidade Terminal Remota. Equipamento eletrônico que executa as funções de monitoração, controle e supervisão de uma subestação de energia. UCC: Unidade Central de Processamento. Parte integrante da UTR, composta por hardware e software, responsável pela comunicação com os Centros de Operação, IHM, IEDs e UMCs. Possui a base de dados da UTR e permite lógicas de automatismo. UMC: Unidade de Monitoração e Controle. Parte integrante da UTR, composta por hardware e software, responsável pela aquisição do estado dos pontos (entradas digitais), valores de medidas (entradas analógicas) e pelos acionamentos (saídas digitais). Permite lógicas de automatismo. UAC: Unidade de Aquisição e Controle. Posssui as mesmas características da UMC. Automatismo: Algoritmos lógicos implementados na UTR para a execução de funções de controle de forma automática. São implementados em forma de programação na UTR, utilizando as linguagens ferramentas de programação disponibilizadas pela BCM Automação. A UTR possui lógicas de automatismo já incorporadas e permite o desenvolvimento de novas lógicas pelo usuário. COS: Centro de Operação do Sistema. Programas SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition) instalados em computadores com a função de supervisionar (monitorar e comandar) a subestação de energia à distância através de comunicação com UTRs. IHM: Interface Humano Máquina. Programas SCADA (Supervisory Control and Data Aquisition) instalados em computadores ou displays com a função de supervisionar (monitorar e comandar) a subestação de energia localmente através de comunicação com UTRs. Nível 0: Nível de comandos e controles dos equipamentos de campo, como disjuntores, seccionadoras, bombas, reguladores de tensão e velocidade, entre outros, localizados nos próprios equipamentos ou próximos deles. Nível 1: Composto pelos equipamentos locais de aquisição e controle, como UTRs e IEDs em geral. Nível 2: Composto por IHM (Interface Humano Máquina) e Estações de Operação, localizados na mesma estrutura (prédio) da UTR Nível 3: Nível para operação remota, composto por Centros de Operação e Estações de Operação localizados à distância da(s) UTR(s), interligados a ela(s) por links de comunicação através de fibras óticas, modems, rádios, satélites, etc... 3/17
4 IED: Intelligent Eletronic Device. Equipamentos eletrônicos que capturam sinais de campo através de sensores e atuam em comandos, interligados à UTR por canais de comunicação serial. ED:. Sinais elétricos que informam o estado de um elemento através de um contato aberto/fechado, indicando se um equipamento está ligado ou desligado, se uma seccionadora está aberta ou fechada, etc... EA: Analógicas. Sinais elétricos que informam o valor da medida de uma grandeza física em uma escala pré-definida. Usualmente são utilizados sinais de corrente na faixa 4 a 20mA, de tensão na faixa 0 a 10V, de variação resistiva, etc... Através das entradas analógicas são percebidas as informações coms temperatura de núcleo de transformador, corrente de exitatriz, tensão de linha, entre muitas outras. SD:. Sinais elétricos que enviam uma tensão aos elementos de campo com o objetivo de forçar a atuação destes. Através das saídas digitais são comandados fechamento de chaves e seccionadoras, atuação de proteções, alteração de tape de transformador, entre muitos outros. BD: Base de dados. Conjunto de todas as informações da UTR. A UCC possui uma base de dados centralizada, onde são integrados todos os dados de monitoração (entradas digitais e analógicas) obtidos dos IEDs e das UMCs, bem como os os comandos (saídas digitais) que devem ser enviados a eles. A estrutura da Base de Dados é proprietária da BCM Automação. GC: Gerenciador de Comunicação. Executa a aquisição dos dados para UCC, tanto de IEDs e UMCs quanto de IHM Local e Centros de Operação. Os dados adquiridos são conformados para o formato do Banco de Dados. CLP: Controlador Lógico Programável. Equipamento eletrônico micro-processado programável. Na UTR BCM representa um bloco de programa que atua no GO ( ) para efetivação das operações de lógicas de automatismo a serem realizadas pela UTR. Esta função somente é utilizada quando são estabelecidas funções de controle automática, como controle de tensão, duplicação de contatos, etc... GO: Gerenciador de Operações. A configuração da UCC necessita estar adequada ao ambiente em que ela é aplicada. A operação dos canais seriais para UMCs e IEDs, definições de quantidades, tipos, endereçamento de pontos, são adequadamente configurados na UCC. Da mesma forma, também são configurados os parâmentros de operação com os níveis 2 e 3. O GO é um bloco de software responsável por adequar estas configurações às operaçoes à estrutura da Base de Dados. TPO: Tabela de Parâmetros de operação. Estruturada em forma de tabela, apresenta de maneira amigável ao usuário uma interface para a configuração dos parâmetros de operação necessários para a operação da UTR em determinada aplicação. Abrange as tarefas de comunicação, determinação de endereços, quantidade e tipos de pontos, quantidade de tipos de equipamentos IED, etc... 4/17
5 PLC: Programa de Lógicas de Controle. Trata-se de área específica para a implementação de lógicas de automatismo da UTR. Permite a utilização de linguagens normatizadas pela IEC1131 para elaboração de funções automáticas como controle de tensão, duplicação de contatos, etc... PPA: Programa de Parametrização da Aplicação. Trata-se da camada de interface dos parâmetros com o programa da UTR. Em alguns casos, a alteração de parâmetros da UTR exige modificações neste programa, além da tabela de Parâmetros (TPAR). SCL: Software de Configuração das Lógicas. Bloco de programa responsável pela execução das lógicas de operação específicas para a aplicação da UTR PCAP: Programa de Configuração da Aplicação. Executa as tarefas de configuração da UTR para a aplicação específica, determinando os drivers de protocolos de comunicação a serem utilizados, a estrutura de parâmetros de configuração que é disponibilizada, o tamanho dos diversos buffers de dados, entre muitas outras tarefas. PAUTR: Programa Aplicativo da UTR. Composto por diversos arquivos e tem a finalidade de implementar, a partir do Sistema Operacional, as funcionalidades necessárias para que o equipamento opere como uma UTR. Neste módulo são implementadas as bases de dados, os buffers de armazenamento dos registros de eventos (SOE), a estrutura de acionamento de saídas para comandos, entre muitas outras tarefas. SO: Sistema Operacional. Responsável pela integração do hardware (módulos da UTR) com o software. Executa as tarefas de inicialização de todos os módulos instalados, verificação de funcionalidade, integração com os Sistemas Operacionais Locais dos módulos. 5/17
6 2 Apresentação: As UTRs BCM são unidades de controle programável, projetadas para operar em ambientes agressivos em termos ambientais e eletromagnéticos tais como na automação, telecomando e telemedição em subestações, usinas geradoras e sistemas de distribuição de energia elétrica. Centro de Operação Remoto Centro de Operação Remoto Centro de Operação Remoto Canais Redundantes IHM Local IHM Local SE/USINA Canais Não Redundantes e IED IED A UTRs BCM efetuam as seguintes tarefas: Aquisição de informações a partir de entradas digitais e analógicas Aquisição de informações de outros equipamentos através de comunicação serial Execução de comandos em saídas digitais Envio de comandos para outros equipamentos através de comunicação serial Execução de lógicas de automatismo programáveis A UTRs BCM possuem as seguintes funcionalidades: 6/17
7 Canais de comunicação para supervisão (nível 2 e 3): Canais duais (duas portas por canal) e canais não-duais (uma porta por canal). Diversos protocolos de comunicação: IEC , IEC , DNP3.0, RP570, B2P, etc... A quantidade de canais disponíveis varia de acordo com o modelo da UTR. Canais de comunicação com outros equipamentos (IEDs): Diversos protocolos de comunicação: IEC , DNP3.0, Modbus, GE-LINK, etc... A quantidade de canais e protocoos disponíveis varia de acordo com o modelo da UTR. Leitura de variáveis digitais e analógicas e envio de comandos. Canal de manutenção: 1 canal em RS232 para monitoração e carga de programa. Canal de sincronismo: 1 canal em RS232 parametrizavel em NMEA ou MEINBERG para comunicação com sincronizador GPS. e saídas: e Analógicas. e virutais A quantidade varia de acordo com o modelo da UTR. Registro SOE: - Autonomia para armazenamento de registros de eventos SOE independentes para cada canal de comunicação para supervisão. A quantidade de registros armazenados depende do modelo de UTR. Resolução de 1 ms Lógica de automatismo: Possibilidade de lógicas de automatismo já incorporadas em fábrica (customização). Possibilidade de inclusão de novas lógicas de automatismo em Linguagem Descritiva, Ladder, ST, C Configuração modular: Estruturada na configuração UCC + UMC (UAC). 7/17
8 3 Arquitetura: As UTRs BCM possuem arquitetura funcionalmente distribuída, formada por: UCC: Unidade Central de Comunicação: Responsável pela comunicação com os IEDs e também com os níveis 2 e 3. Possui a base de dados completa da UTR, montada a partir das informações obtidas através dos canais seriais. Possui também bases de dados individuais para cada canal ou porta de comunicação. Permite lógicas de automatismo. UMC/UAC: Unidade de Monitoração e Controle. Parte integrante da UTR, composta por hardware e software, responsável pela aquisição do estado dos pontos (entradas digitais), valores de medidas (entradas analógicas) e pelos acionamentos (saídas digitais). Permite lógicas de automatismo. Nível 3 COS CENTROS DE OPERAÇÃO Nível 2 IHM OPERAÇÃO LOCAL UTR BCM Nível 1 UCC DRIVER DRIVER DRIVER DRIVER DRIVER DRIVER UM C UMC IED IED IED IED Nível 0 / / / / / / 8/17
9 4 Estrutura lógica: As UTRs BCM estão estruturadas da seguinte forma: IHM LOCAL COS 1 COS n CLP Cont. Lóg. Prog. GC Gerenciador de Comunicação GO Gerenciador de Operações BD Base de Dados UCC UTR UMC UMC IED IED & & & & BD Base de dados: A UCC possui uma base de dados centralizada, onde são integrados todos os dados de monitoração (entradas digitais e analógicas) obtidos dos IEDs e das UMCs, bem como os os comandos (saídas digitais) que devem ser enviados a eles. A estrutura da Base de Dados é proprietária da BCM Automação. GC Gerenciador de Comunicação: Executa a aquisição dos dados para UCC, tanto de IEDs e UMCs quanto de IHM Local e Centros de Operação. Os dados adquiridos são conformados para o formato do Banco de Dados. 9/17
10 GC BD GC Nível 2 e 3 IHM Local COS 1 COS n ED EA SD SD Pontos ED EA SD SD Pontos ED EA SD SD Pontos Analógicas SOE Registro de Eventos Pontos ED EA SD SD Pontos ED EA SD SD Pontos ED EA SD SD Pontos ED EA SD SD Pontos UMC 1 UMC 2 IED 1 IED n 10/17
11 GO Gerenciador de Operações: A configuração da UCC necessita estar adequada ao ambiente em que ela é aplicada. A operação dos canais seriais para UMCs e IEDs, definições de quantidades, tipos, endereçamento de pontos, são adequadamente configurados na UCC. Da mesma forma, também são configurados os parâmentros de operação com os níveis 2 e 3. O GO é responsável por adequar estas configurações às operaçoes à estrutura da Base de Dados. CLP Controlador Lógico Programável: Atua no GO para efetivação das operações de lógicas de automatismo a serem realizadas pela UTR. Esta função somente é utilizada quando são estabelecidas funções de controle automática, como controle de tensão, duplicação de contatos, etc... 5 Estrutura de software: As UTRs BCM possuem estrutura de software distribuída em 3 grupos: TPO PLC PPA SCL PCAP PAUTR SO Grupo 1 Produto UTR: Camada de software composta pelo Sistema Operacional e pelo Programa Aplicativo da UTR. Consiste na camada básica que implementa a integração com o hardware da UTR e o programa com as funcionalidades básicas da UTR. OS programas que compõem este grupo não estão disponíveis para nenhum tipo de alteração, tanto para o usuário da UTR, quanto para a equipe da BCM responsável pela configuração da mesma. O desenvolvimento e atualizações destes programas são responsabilidade da equipe de desenvolvimento de produto da BCM. O grupo 1 é composto por: SO - Sistema Operacional: Responsável pela integração do hardware (módulos da UTR) com o software. Executa as tarefas de inicialização de todos os módulos instalados, verificação de funcionalidade, integração com os Sistemas Operacionais Locais dos módulos. PAUTR Programa Aplicativo da UTR: Composto por diversos arquivos e tem a finalidade de implementar, a partir do Sistema Operacional, as funcionalidades necessárias para que o equipamento opere como uma UTR. Neste módulo são 11/17
12 implementadas as bases de dados, os buffers de armazenamento dos registros de eventos (SOE), a estrutura de acionamento de saídas para comandos, entre muitas outras tarefas. Grupo 2 Versão da UTR: É composto pela camada de software da UTR responsável pela implementação de funcionalidades dedicadas para a aplicação específica. É composta pelo Programa de Configuração da Aplicação e pelo Software de Configuração de Lógicas. Da mesma forma do Grupo 1, somente a equipe de desenvolvimento de produto da BCM possui liberação de acesso para modificações. PCAP Programa de Configuração da Aplicação: Executa as tarefas de configuração da UTR para a aplicação específica, determinando os drivers de protocolos de comunicação a serem utilizados, a estrutura de parâmetros de configuração que é disponibilizada, o tamanho dos diversos buffers de dados, entre muitas outras tarefas. SCL Software de Configuração das Lógicas: Responsável pela execução das lógicas de operação específicas para a aplicação da UTR. Grupo 3 Configuração da UTR: Esta camada de software é responsável por configurar a UTR com os parâmetros de operação específicos da aplicação, tal como número de pontos, endereços, velocidade de comunicação, fatores de escala, e muitos outros. Também é nesta camada que os automatismos de operação são implementados. Os programas deste grupo estão abertos e disponíveis para os usuários. TPO Tabela de Parâmetros de operação: Estruturada em forma de tabela, apresenta de maneira amigável ao usuário uma interface para a configuração dos parâmetros de operação necessários para a operação da UTR em determinada aplicação. Abrange as tarefas de comunicação, determinação de endereços, quantidade e tipos de pontos, quantidade de tipos de equipamentos IED, etc... PPA Programa de Parametrização da Aplicação: Trata-se da camada de interface dos parâmetros com o programa da UTR. Em alguns casos, a alteração de parâmetros da UTR exige modificações neste programa, além da tabela de Parâmetros (TPAR). PLC Programa de Lógicas de Controle: Trata-se de área específica para a implementação de lógicas de automatismo da UTR. Permite a utilização de linguagens normatizadas pela IEC1131 para elaboração de funções automáticas como controle de tensão, duplicação de contatos, etc... 12/17
13 6 Composição: As UTRs BCM possuem estrutura modular, composta por um ou mais bastidores, onde são conectados os módulos eletrônicos. UCC Níveis 2, 3 Fonte Alimentação Principal CPU Processador Principal Módulos de Comunicação Níveis 2 e 3 Módulos de Comunicação IEDs Módulos E/S (*) Fonte Alimentação Redundante (opcional) IED IED UAC Fonte CPU Alimentação Processador Principal Principal Módulos E/S Fonte Redundante (opcional) UAC Fonte CPU Alimentação Processador Principal Principal Módulos E/S Fonte Redundante (opcional) E/S E/S 7 UTR IE1034: A UTR IE1034 possui a seguinte composição: Canais de comunicação para supervisão (nível 2 e 3): Até 3 canais não-duais (uma porta por canal) no protocolo IEC Canais de comunicação com outros equipamentos (IEDs): Até 2 canais no protocolo DNP3.0. Até 4 IEDs no total 13/17
14 Até 2 canais no protocolo IEC Até 4 IEDs no total Um canal Modbus Até 3 IEDs no total Canal de manutenção: 1 canal em RS232 para monitoração e carga de programa. Canal de sincronismo: 1 canal em RS232 parametrizavel em NMEA ou MEINBERG para comunicação com sincronizador GPS. e saídas: e Analógicas. e virutais Registro SOE: - Autonomia para armazenamento de até 400 registros de eventos SOE independentes para cada canal de comunicação para supervisão. Resolução de 1 ms Lógica de automatismo: Possibilidade de lógicas de automatismo já incorporadas em fábrica (customização). Possibilidade de inclusão de novas lógicas de automatismo em Linguagem Descritiva, Ladder, ST, C Configuração modular: Estruturada na configuração UCC + UMC (UAC). O padrão elétrico de todas as portas de comunicação pode ser configurado RS232, RS485 ou Ethernet. 14/17
15 Tabela de Características UTR IE1034 Referência UTR BCM Modelo UTR IE1034 IEC101 3 Canais para supervisão (escravos) ples (1 porta por canal) DNP3.0 DNP3.0 TCP/IP RP570 IEC104 TCP/IP B2P IEC101 DNP3.0 Dual DNP3.0 (2 portas por canal) TCP/IP RP570 IEC104 TCP/IP DNP3.0 Canais 2 IEDs 4 Canais para IEDs IEC103 Canais 2 IEDs 4 Modbus Canais 1 IEDs 3 GE-MLINK Canais IEDs Pontos 192 Módulos 6 Módulos Pontos 96 da UTR Módulos 4 Pontos 48 Analógicas Módulos 3 40 DNP3.0 Analógicas IEC103 Analógicas 43 IED 8 (por equipamento) / Modbus Analógicas 22 GE-Link Analógicas ples 400 Dupla 100 Total de pontos ples 124 (módulos + IEDs) Dupla 100 Analógicas ples Livres 20 Analógicas Diagnóstico Analógicas Meinberg Sincronismo NMEA Supervisão Retirada a quente dos Módulos I/O Fonte Redundante Opcional Linguagem descritiva Lógica Automatismo Ladder ST Autonomia Registros SOE 400 Canal Manutenção Bastidores UCC + UMC 2 UCC UCC Redundante Não Módulos E/S na UCC Não UMC (UAC) 1 Comunicação UCC UMC DNP3.0 15/17
16 9 Composição da UTR BCM IE1034: Canais seriais para supervisão: Canais seriais para monitoração: 16/17
17 Canal de serviço: Aquisição de pontos de campo: 17/17
ü Na década de 1920 os dispositivos mecânicos foram substituídos pelos relés; ü O uso da lógica de relés dificultava modificações do processo;
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