АВТОМАТИЗАЦИЯ ОБЪЕКТОВ
ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОВЫХ СЕТЕЙ, ВОДОКАНАЛОВ
ПРИ ПОМОЩИ КОНТРОЛЛЕРОВ SCADAPACK
С. В. Соловьев, инженер ООО «ПЛКСистемы», Москва
Компания «ПЛКСистемы», один из лидеров в области автоматизации производства в различных отраслях, для полного понимания специфики и задач своих потребителей придает особую важность общению с представителями различных отраслей промышленности. Вашему вниманию предлагается беседа со специалистом предприятия тепловых сетей современного небольшого города, лежащего за Полярным кругом, Ермоленко Юрием Николаевичем.
— Юрий Николаевич, разрешите познакомить Вас с контроллером SCADAPack, который благодаря своим техническим возможностям и эксплутационным характеристикам находит все большее применение в отраслях, связанных с городской инфраструктурой.
Ю. Н.: Прежде всего, я бы хотел знать, для чего нужны эти контроллеры, какие функции они выполняют.
— Вы конечно же согласны, что в новых экономических условиях перед предприятиями теплосетей, водоканалов, остро становятся вопросы сокращения издержек, повышения эффективности использования оборудования, внедрения систем коммерческого учета. Современные средства автоматизации призваны способствовать наиболее рациональному решению этих задач.
С Вашим опытом работы, Вы имеете возможность наблюдать, как постоянно совершенствуется нижний уровень АСУТП, появляются все более совершенные датчики, теплосчетчики, интеллектуальные приводы насосов и запорно-регулирующей арматуры, оснащенные, что немаловажно, цифровыми интерфейсами. В тоже время, офисные компьютеры, серверы и рабочие станции технологов — верхний уровень АСУ ТП, стали неотъемлемой частью почти каждого предприятия. Повсеместное развитие локальных и глобальных сетей позволяет до минимума сократить время на передачу необходимых данных между тем или иным объектом комплекса АСУТП, исключить из процесса накопления и передачи информации самописцы, а также бланки, журналы и сводные отчеты, заполняемые оперативным персоналом.
Возникают насущные задачи переноса информации с полевых устройств на офисные компьютеры управленческих, экономических и технических отделов. Определяющим, связующим звеном при интеграции нижнего и верхнего уровня АСУ ТП становятся контроллеры. Именно эти устройства среднего уровня АСУТП осуществляют сбор данных о различных технологических параметрах, производят их первичную обработку и доставку к автоматизированному рабочему месту специалиста того или иного профиля.
Точная, достоверная и своевременная информация позволяет экономическим отделам составлять платежные документы за реально полученные (отпущенные) тепло- и водоресурсы. Технические отделы получают возможность оперативного контроля и дистанционного управления технологическими объектами, возможность своевременно реагировать на возникновение аварийных ситуаций, прогнозировать и предупреждать их появление. Углубленный анализ архивных данных позволяет вырабатывать решения по оптимизации технологического процесса, диагностировать возможные неявные нарушения в работе оборудования. Технические возможности контроллеров, помимо этого, позволяют осуществлять функции автоматического контроля и регулирования по месту, что повышает эффективность их использования.
Ю. Н.: Как эта информация будет обрабатываться на верхнем уровне? Каким образом компьютер главного инженера сможет представить информацию в виде трендов или графиков?
— Существует много пакетов для программирования верхнего уровня — это Intouch, Trace Mode и другие SCADA-пакеты, которые позволят получать данные от контроллеров, обрабатывать и отображать их в нужном формате, в виде мнемосхем, графиков и трендов реального времени. Компания «ПЛКСистемы» предложит пользователям наиболее приемлемый вариант организации верхнего уровня АСУТП предприятия.
Ю. Н.: Да, это интересно. Хочется полнее использовать возможности компьютеров и локальных сетей нашего предприятия. Миновать промежуточные ступени при получении информации, поскольку в нашей работе, данные, которые приходят слишком поздно, теряют свою актуальность.
— Управленческие структуры при подобной степени автоматизации имеют четкое представление о технических и экономических аспектах состояния дел предприятия в реальном масштабе времени. В то же время, Юрий Николаевич, мне бы хотелось услышать про специфику работы Вашего оборудования.
Ю. Н.: Наши объекты предприятия тепловых сетей и смежных с нами организаций в большинстве случаев характеризуются:
- удаленностью от диспетчерских служб и оперативно-ремонтных организаций;
- отсутствием постоянного обслуживающего персонала;
- протяженностью коммуникаций;
- нестабильностью климатических условий помещений, в которых размещается оборудование. Климат Заполярья накладывает дополнительные трудности в обслуживании таких объектов. Не все рассматриваемые нами средства автоматизации способны работать в таких сложных условиях.
— Для частичной и комплексной автоматизации этим критериям отвечают зарекомендовавшие себя в решении подобного рода задач контроллеры SCADAPack.
Ю. Н.: И как они применяются при автоматизации, например, насосных станций?
— При автоматизации объекта водоканала, например насосной станции водозабора, система телемеханики на основе контроллеров SCADAPack позволяет:
- собирать информацию о таких параметрах как состояние насосов и задвижек, уровень в резервуарах, давление, и температура воды в трубопроводах;
- осуществлять вычисление расхода воды для коммерческих и технических систем учета;
- сигнализировать превышение или принижение измеренных и расчетных технологических параметров;
- осуществлять управление приводами частотного регулирования насосов и запорно-регулирующей арматурой, в ручном и автоматическом режиме по месту и в дистанционном режиме на расстоянии;
- контролировать работу насосов и осуществлять защитные функции аварийного отключения;
- контролировать состояние помещения насосной станции — затопление машинного зала, температуру на станции, несанкционированный доступ;
- архивировать технологическую информацию, в т.ч. действия оператора, параметры работы насосов;
- передавать полученную информацию на диспетчерский пункт.
Ю. Н.: Какими техническими возможностями обладают контроллеры SCADAPack для решения подобных задач?
— Четыре серии контроллеров SCADAPack, различные по своим возможностям, позволяют строить разнообразные системы телемеханики для дистанционного контроля и сбора данных на объектах. Характерная особенность контроллеров SCADAPack в том, что они сочетают в себе свойства RTU с высокой производительностью и свободнопрограммируемостью промышленных компьютеров, что выгодно отличает их от традиционных устройств телемеханики. Повышенные вычислительные возможности позволяют применять эти контроллеры в задачах телемеханики, где требуется многозадачность, обработка сложных алгоритмов управления в реальном времени, быстрота времени опроса, работа с сетевыми протоколами. Наиболее мощная модель SCADAPack 32 оснащена 32-разрядным процессором 120 МГц, памятью 8 Мбайт RAM и 4 Мбайт Flash. Большой объем памяти контроллеров позволяет архивировать данные в течение длительного периода времени.
Ю. Н.: Что дает архив внутри контроллера? Ведь эту функцию, насколько я понимаю, может выполнить компьютер, который будет получать данные.
— Это позволяет сохранять необходимую информацию в случае перебоев со связью, а также организовывать передачу накопленного массива данных в определенные сеансы, что позволяет не занимать постоянно коммутационный канал. Еще одна полезная особенность контроллера — специальная литиевая батарея сохранит данные в оперативной памяти в случае отключения электропитания в течении двух лет.
Ю. Н.: Сколько технических параметров может обработать система на контроллерах SCADAPack?
— Система телемеханики на контроллерах SCADAPack легко расширяема. Контролеры имеют от 11 до 40 встроенных каналов ввода/вывода, что позволяет в отдельных задачах не использовать дополнительные модули или уменьшить их количество, что выгодно отражается на общей стоимости системы. Один контроллер SCADAPack, имеющий возможность расширения, при подключении до 40 дополнительных модулей ввода/вывода может дополнительно обработать 1088 различных сигналов. Количество контроллеров в SCADA-системе может достигать 65535.
Ю. Н.: Часто требуется автоматизировать какой-нибудь локальный объект, с небольшим количеством датчиков.
— Из четырех серий контроллеров SCADAPack для этой цели подойдет контроллер SCADAPack 100. Он характеризуется наименьшей стоимостью, за счет отсутствия возможности подключения дополнительных модулей. Но для локальных объектов, где достаточно обработки до 4 входных аналоговых, до 6 входных/выходных дискретных сигналов и 1 счетного входа именно такое решение становиться технически и экономически оправданным. Например, его можно использовать при автоматизации насосной станции канализационных сетей, при этом важным фактором станет возможность нормального функционирования контроллера SCADAPack при низких температурах, значит помещение, где размещается оборудование, может быть неотпаливаемым.
Ю. Н.: Какой температурный диапазон эксплуатации этих устройств?
— От - 40 до + 70°С при влажности до 95%. Как видите, они вполне отвечают условиям даже климата Заполярья, и что важно, реально работают в условиях крайнего Севера. В тоже время, они легко перенесут жару и влажность при расположении в непосредственной близости к трубопроводам с горячим теплоносителем.
Ю. Н.: Насосные станции обычно располагаются в удаленных местах, как решается вопрос получения данных от них? Своевременная информация об отказе насоса очень важна мне как инженеру. Запоздалая реакция на отказ оборудования в условиях полярной зимы может привести к крайне нежелательным последствиям.
— Проблема удаленности насосных станций решается за счет использования коммутационных модулей контроллеров SCADAPack, которые обеспечат устойчивую связь по любым каналам связи, например телефонным линиям.
Ю. Н.: Наши линии не отличаются высоким качеством.
— Эти модемы надежно работают и при высоком уровне помех. При отсутствии телефонизации объекта применяются модификации контроллеров со встроенными радиомодемами. Возможна организация работы с GSM-модемом, тогда информация об отказе насоса придет в виде SMS Вам на мобильный телефон.
Ю. Н.: Мы используем радиостанции Motorola, это оборудование может быть использовано с Вашими контроллерами?
— Да, конечно, модем для выделенной линии с модуляцией Bell 202 FSK обеспечивает режим работы и необходимые задержки практически для всех подключаемых типов радиостанций, и у нас есть практический опыт подключения радиостанций этой и других марок.
Ю. Н.: В будущем у нас не будет проблем при расширении систем АСУТП в случае использования этих контроллеров? Сейчас нам предлагают много датчиков и приборов, имеющих цифровой выход. Ставятся вопросы применения современных систем коммерческого учета различных производителей.
— В контроллеры SCADAPack используются распространенные промышленные протоколы — Modbus, DNP3, DF1, которые позволяет легко интегрировать контроллеры SCADAPAck в современные автоматизированные системы, в независимости от марки производителя. Контроллеры SCADAPack имеют встроенные порты RS232/485, могут подключаться к сетям Ethernet, HART. Характерный пример — разработанный нашей компанией вычислитель «ФлоКон», который производит расчет расхода жидкостей и газов методом переменного давления в соответствии с ГОСТ 8.563-97. То, что этот вычислитель реализован на основе контроллера SCADAPAck, позволяет интегрировать его в состав современных систем коммерческого учета при помощи различных интерфейсов. Возможно программирование собственных протоколов, что позволит подключать интеллектуальные приборы с нестандартными интерфейсами.
Ю. Н.: У нас есть теплосчетчики, имеющие последовательный выход, который в силу его специфичности, пока мы можем использовать лишь для диагностики. Если я правильно понял, с помощью ваших контроллеров мы сможем подключить их к локальной сети нашего предприятия, и к системе коммерческого учета?
— Совершенно верно, ведь контроллеры SCADAPack — свободнопрограммируемые контроллеры, помимо языка релейной логики и IsaGraF, на языке C/C++ можно реализовывать множество нестандартных функций. В контроллере может выполняться независимо 10 задач на C/C++ и одна задача релейной логики.
Ю. Н.: Насколько я понимаю, многозадачность дает преимущество в современном офисном компьютере, и не очень представляю, зачем она нужна контроллеру.
— Такой контроллер можно использовать для управления несколькими контурами регулирования. При этом можно заниматься отладкой одной из программ, не прекращая функционирование остальных, соответственно не будет прерываться работа другого технологического оборудования. Теперь, когда Вы получили представление о контроллере SCADAPack, видите Вы ли его преимущества и возможность применения на своем оборудовании?
Ю. Н.: Да, можно рассмотреть вопрос автоматизации тепловых пунктов, это должно принести ощутимый энергосберегающий эффект за счет оптимального поддержания технологических параметров теплосети с учетом, температуры окружающей среды. Думаю, при применении соответствующего оборудования, контроллер SCADAPack подойдет для решения такой задачи. В административных зданиях представляется возможным снижать температуру в часы отсутствия персонала при помощи Ваших устройств.
— Контроллер SCADAPack легко справиться с этим, поскольку оснащен часами реального времени и календарем и позволит автоматически снижать температуру по графику, заложенную в его программу.
Ю. Н.: Каковы затраты при внедрении подобных систем?
— На первоначальном этапе такие системы требуют привлечения средств. Но высокая надежность, отсутствие специальных требований к обслуживанию, возможность дистанционной диагностики и программирования контроллеров SCADAPack существенно снижают расходы в ходе эксплуатации. В целом рационализация технологического процесса, своевременное устранение и диагностирование аварийных ситуаций приводит к значительной экономии. В Канаде, США, Австралии, странах, где традиционно умеют считать деньги, именно эти контроллеры становятся базовым средством автоматизации объектов городской инфраструктуры с длительным сроком эксплуатации.
Ю. Н.: Остается узнать, где в России внедрены эти контроллеры?
— Помимо нефтегазовой отрасли, где контроллеры SCADAPack получили заслуженное признание, они используются в сертифицированных системах «ЭКОТЭЛ» (ООО «Фирма РКК»), «ИНТЭК» (ООО «Реалтехносервис») для комплексной автоматизации объектов с возможностью многотарифного учета для оптимизации финансовых затрат по оплате полученных (отпущенных) энергоресурсов. Эти системы позволяют осуществлять контроль параметров горячего и холодного водоснабжения, отопления, электроснабжения, осуществлять дистанционное и местное управление инженерным оборудованием объектов, передавать сигналы о проникновении в служебные и технические помещения, вести статистику и выдавать информацию в требуемом виде для расчетных отделов. Эти системы внедрены для автоматизации диспетчерской службы, обслуживающей жилой микрорайон Куркино г. Москвы, для автоматизации службы коммерческого учета энергоресурсов г. Новокузнецка.
Контроллеры SCADAPack нашли свое применение в АСУТП водоканала г. Хабаровска, в автоматизированной системе коммерческого учета и технологического контроля тепловодоресурсов г. Норильска.
В системе технического водоснабжения — пример подсистемы управления водозаборными сооружениями на Юрхаровском газоконденсатном месторождении, где контроллеры SCADAPack благодаря своим коммутативным возможностям легко интегрировались с системами других производителей.
Ю. Н.: Я не один десяток лет проработал в этой сфере. И мне приятно видеть, как открываются новые возможности для совершенствования производственного процесса, как повышается мобильность и эффективность работы наших служб.
— Уверен, что наши совместные усилия, в конечном итоге отразятся на повышении качества жизни жителей наших городов.
Контакты: info@plcsystems.ru