SCADA-система для автоматизации и диспетчеризации объектов ЖКХ

Скачать

Л. Николаян (ООО "ИнСАТ")

Сегодня особое внимание уделяется автоматизации и диспетчеризации объектов жилищно-коммунального хозяйства [1–3], что бъясняет появление на рынке множества узкоспециализированных программ для автоматизации в сфере ЖКХ, которые позволяют максимально легко и в минимальный срок внедрять системы, заточенные под конкретные небольшие задачи. Однако в отличие от таких программ полнофункциональные SCADA, такие как системы MasterSCADA и MasterSCADA 4D, обладают значительными преимуществами, поскольку позволяют реализовать дополнительную функциональность и работать с различным оборудованием. При этом средства и методы проектирования, заложенные в них, обеспечивают сокращение трудозатрат при создании проекта по сравнению c индивидуальной разработкой.

Область деятельности инжинирингового центра компании «ИнСАТ» довольно обширна — от разработки проектов любой сложности в  разных производственных областях до создания систем автоматизации зданий (АСУЗ) и систем коммерческого и технического учета ресурсов (АСКУЭ, АСТУЭ).

MasterSCADA и система диспетчеризации ИТП

Одной из последних разработок в области АСУЗ стала система диспетчеризации инженерных систем (общеобменная вентиляция, освещение, индивидуальный тепловой пункт (ИТП), электроснабжение, кондиционирование) комплекса зданий по адресу: г. Москва, Фрунзенская набережная, 22/2. Задача заключалась в замене установленного импортного ПО на универсальное ПО отечественного производства MasterSCADA, что обеспечило заказчику, во-первых, значительную ежегодную экономию за счет отсутствия необходимости в продлении лицензий, а во-вторых, возможность использовать оборудование разных производителей для модернизации и расширения системы в будущем.

Система была организована таким образом, что инженерное оборудование подключалось к шкафам автоматики с контроллерами Siemens Desigo, которые обычно опрашиваются по протоколу BACnet. В системе же теплоснабжения на объекте стояли контроллеры Danfoss ECL Comfort, поддерживающие стандартный протокол Modbus. Их пришлось подключать к верхнему уровню через «лишние» контроллеры Siemens, роль которых заключалась исключительно в преобразовании протокола Modbus в BACnet. При понимании стоимости контроллеров Siemens использование их в таком качестве явно было не рациональным.  При такой организации системы диспетчеризации перед инженерами на первом этапе работ стояла задача обеспечить взаимодействие MasterSCADA и контроллеров Siemens по протоколу BACnet/IP. Сконфигурировать список параметров удалось с помощью BACnet MasterOPC Server компании «ИнСАТ», реализованного в виде плагина к Multi-Protocol MasterOPC Server (рис. 1). Встроенная специализированная утилита позволяет автоматизировать импорт тегов и устройств. Поиск BACnet-устройств возможен по IP-адресам. Когда адреса неизвестны, доступен автоматический поиск всех подключенных в сеть устройств. Процесс переноса тегов прощается возможностью выбора только определенных типов параметров и объектов.

Рис 1 Плагин к Multi-Protocol MasterOPC Server и дерево системы в MasterSCADA

В комплексе зданий имелось несколько однотипных тепловых пунктов, поэтому при проектировании был использован удобный механизм MasterSCADA по работе с типовыми элементами. В проекте достаточно было создать один объект ИТП (мнемосхема, тренды, журнал, события, сообщения) и назначить его шаблоном, а затем определить число его экземпляров. Преимущество такого подхода заключается в сокращении трудоемкости при внесении изменений в типовые объекты: пользователю необходимо редактировать только шаблон и в окне просмотра различий шаблона и его экземпляров отметить только те изменения, которые следует синхронизировать (рис. 2).

Рис 2 Создание одного объекта ИТП

Еще одним достоинством MasterSCADA при разработке подобных систем является наличие библиотеки исполнительных механизмов (промышленные насосы, регулирующие клапаны, задвижки) с алгоритмом работы, выдачей аварийных сообщений и динамизацией элементов.

На следующем этапе работ заказчику было предложено изменить организацию системы диспетчеризации ИТП — подключить контроллеры Danfoss ECL Comfort напрямую к ЛВС инженерных систем. Целесообразность такого принципа построения заключается в повышении устойчивости системы за счет отсутствия необходимости преобразования сигналов из протокола Modbus в BACnet. Кроме того, благодаря доступности карты переменных контроллера легко удалось создать конфигурацию в MasterOPC Universal Modbus Server.

Для коммерческого учета количества тепловой энергии и расхода теплоносителя в ИТП установлены счетчики ВИС.Т (протокол Modbus RTU) и подключены к ЛВС. Карта переменных теплосчетчика в MasterOPC Universal Modbus Server показана на рис. 3.

Рис 3 Карта переменных теплосчетчика в MasterOPC Universal Modbus Server

MasterSCADA 4D и система мониторинга котельной и SMS-оповещения

Система удаленного мониторинга котельных свинокомплексов холдинга «Агропромкомлектация» была реализована на базе контроллера BTune с исполнительной системой MasterSCADA 4D. Контроллер со встроенным GSМ-модемом отвечает за сбор данных от контроллера локальной автоматики Mitsubishi FX по протоколу Modbus TCP, обработку информации и отправку SMS и E-mail.

Требования к функциональным возможностям системы мониторинга котельной обосновали использование MasterSCADA 4D, поскольку платформа может быть развернута на контроллере как SoftLogic и одновременно реализовывать функции диспетчерского управления как SCADA-система, а контроллер при этом может являться Web-сервером для отображения информации. Ниже представлен список основных требований, предъявленных при проектировании системы мониторинга, и соответствующих им принятых решений.

• Архивирование. Контроллер BTune оснащен извлекаемым накопителем для  сохранения полученных данных в локальном архиве. Настройки архивирования (например, максимальное время и место хранения) задаются в MasterSCADA 4D в панели свойств контроллера (рис. 4). В архив записываются только те значения параметров узла, для которых установлен флаг «Архивировать».
  
• Формирование и отправка сообщений. Алгоритм формирования и отправки сообщений написан в MasterSCADA 4D на одном из технологических языков стандарта МЭК-61131-3 — ST (рис. 4). Для отправки SMS в MasterSCADA 4D реализован функциональный блок (ФБ) SEND_SMS, на входы которого необходимо подать номер телефона, текст сообщения и команду. В случае сбоя в процессе отправки блок выдаст код возможной ошибки. Другой функциональный блок SEND_Email служит для отправки электронных писем при наличии доступа в Internet. Обязательными входами для задания являются сервер SMTP и его порт, логин и пароль для  авторизации на сервере, адреса отправителя и получателя. Выходом ФБ является параметр, выдающий пустое поле при успешной отправке письма и сообщение об ошибке — при неуспешной.
  
• Web-интерфейс. Любое устройство, на котором можно запустить Web-браузер, является средством отображения системы визуализации, содержащей мнемосхемы, журналы и окно настроек оповещений (рис. 5). В режиме исполнения оператор обладает возможностью в окне настроек оповещений ввести телефонные номера, электронные почты контактов, а также выбрать категорию
  важности посылаемых сообщений (аварийные, предупредительные, информационные). Отправку SMS/E-mail определенному контакту можно разрешить или запретить, установив соответственно флаг в поле SMS/E-mail (рис. 6).
  

Рис 4 Алгоритм формирования и отправки сообщений

Рис 5 Система визуализации

Рис 6 Отправка SMS/E-mail

Заключение

Универсальность SCADA-системы обеспечивает возможность создания комплексной системы, включающей функции диспетчеризации, управления и учета ресурсов.

Наличие в MasterSCADA и MasterSCADA 4D библиотек типовых элементов, объектный подход, редактор отчетов, OPC-серверы распространенных типов счетчиков позволяют реализовать любую необходимую систему для объектов ЖКХ. И важно, что при создании проектов ЖКХ в инструментах MasterSCADA  и MasterSCADA 4D предусмотрена возможность не только повысить функциональность системы, но и уменьшить трудоемкость разработки. При этом система будет чрезвычайно гибкой к последующим изменениям.

Список литературы

1. Аблин И.Е. SCADA-системы в диспетчеризации зданий //Автоматизация в промышленности. 2009. № 10.
2. Высокинский Д.Г., Платонов А.М. Необходимость автоматизации деятельности управляющей компании сферы ЖКХ //Автоматизация в промышленности. 2009. № 10.
3. Ермолаев Г.Ю. Особенности современного подхода автоматизации климата зданий и сооружений // Автоматизация в промышленности. 2009. № 10.

Николаян Лилит Робертовна - инженер отдела комплексной автоматизации компании "ИнСАТ"