SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Системы энергоменеджмента с программами от компании «Сименс»

Компания «Сименс» предлагает полный спектр программных продуктов для построения многоуровневых систем энергоменеджмента. В статье описаны все уровни такой системы, требования, которым они в современных условиях должны отвечать, а также охарактеризованы программные продукты от «Сименс» Powerrate, WinCC OA и B. Data – превосходный выбор для разработчиков таких систем.

ООО «Сименс», г. Москва

Siemens.gif


Сбор данных о расходе энергоносителей становится все более и более многоуровневым. Если раньше существовали только системы коммерческого и технологического учета, то сейчас к ним добавились еще элементы MES для энергоменеджмента системы сбора данных с географически распределенных сетей. Об этом мы и расскажем в нашей статье. 

Рассмотрим подробнее возможности систем на различных уровнях. Условно всё можно разделить на несколько уровней (рис. 1):
сбор данных с контрольно-измерительной аппаратуры;
- уровень АСУ ТП, который, в свою очередь, сегодня все чаще делится на два подуровня – локальные системы управления и системы диспетчеризации (WinCC OA);
- уровень MES: здесь можно выделить либо полноценные MES-системы с возможностями по энергоменеджменту (SIMATIC IT), либо отдельные приложения, специально созданные для этих целей, например B.DATA.

Ris.1.png

Рис. 1. Уровни энергоменеджмента


Уровень контроллеров и полевой уровень системы АСУ ТП

Для сбора информации используются всевозможные приборы учета перемещения различных энергоносителей, данные с которых поступают либо в контроллеры, либо напрямую через OPC в SCADA-систему, где они архивируются и обрабатываются.

У разработчиков есть два пути: можно писать самостоятельно блоки для обработки поступающей информации или воспользоваться готовыми решениями от производителей соответствующего программного обеспечения. На уровне контроллера предлагаются блоки для синхронизации времени, модули очередей записи, архивирования, балансировки нагрузки, коммуникаций между контроллерами и др. Например, система Powerrate предлагает около 30 таких блоков в рамках энергетической библиотеки. Блоки очень просты в использовании. В современных системах проектирования уже не нужно лезть в ассемблероподобный код и писать малопонятные программы, достаточно просто перетащить мышкой из библиотеки соответствующий блок, задать основные параметры и подключить к соответствующим входам/выходам.

Это значительно сокращает затраты на проектирование, снижает вероятность ошибок, а главное, избавляет от вечной головной боли при обслуживании системы, которая с блоками Powerrate получается простой и понятной.

После того как данные собраны и обработаны, их необходимо отобразить (рис. 2). Для этого также можно воспользоваться шаблонами, в которых уже есть готовые компоненты, например, для отображения информации, поступающей с систем учета электроэнергии серий Sentron, или состояния текущей нагрузки в сравнении с кратковременным прогнозом и ограничениями по потреблению, также есть компоненты для удобного внесения оператором настроек в приоритеты нагрузок и пр.

Ris.2.png

Рис. 2. Визуализация в Powerrate

Сбор информации был бы не так интересен, если бы система не позволяла сделать что-то большее. На уровне управления технологическим процессом система энергоучета Powerrate предлагает инструменты для управления нагрузкой. Это означает, что всех потребителей в системе можно разбить по приоритетам и ограничить систему по верхнему уровню потребления энергии. После того как потолок потребления будет превышен, система автоматически, в соответствии с настройками, отключит потребителей от источника энергии, а после того как пик пройдет, включит их опять. Данную функцию можно не использовать, а обойтись только базовыми графиками и отчетами (рис. 3), которые предоставляет система. Для этого пакет интегрируется с широко распространенной таблицей Excel, в которой автоматически строятся графики энергопотребления, отчеты по потребителям, стоимость потребленной энергии за период времени и др.

Ris.3.png

Рис. 3. Примеры отчетов



Уровень АСУ ТП

Для построения систем диспетчеризации чаще всего применяют SCADA. Все большую популярность сейчас приобретает SCADA WinCC OA. На ее основе  с успехом реализуют как традиционные системы управления локальных установок, цехов, заводов, так и диспетчерские центры, собирающие данные с географически распределенных систем.

При реализации системы энергоменеджмента необходимо собирать данные со многих подсистем. Например, на одном из предприятий данные поступали с нескольких систем коммерческого учета – электроэнергии, воды, газа. Помимо этого, нужно было соединиться со SCADA-системой, чтобы получать часть данных от нее, и, наконец, требовалось наладить сообщение с системами бизнес-уровня – 1С. При построении подобных решений разработчики зачастую сталкиваются с ограничениями, свойственными традиционным SCADA. Единственный выход в этой ситуации – применить агрегатор различных данных, систему WinCC OA.

В то же время часто возникает необходимость собирать энергетические данные не только с различных систем внутри самого предприятия, но и с географически распределенных объектов, направляя всю информацию в единый диспетчерский центр. В этом случае система WinCC OA – выбор номер один. Например, в провинции Шаньдун в Китае несколько лет назад решили объединить более 500 теп­лостанций в пяти различных городах в единую систему с возможностью подсоединения в будущем еще, как минимум, 1000 дополнительных теплостанций. Это была достаточно непростая задача, учитывая, что в таких сетях данные могут передаваться с перерывами. Но при этом они должны автоматически докачиваться после восстановления связи. Задача осложнялась еще и тем, что необходимо было соединить все показания с геоинформационной системой, что в подобных проектах уже не редкость. Проект был с успехом реализован на базе системы WinCC OA, благодаря которой все данные собираются в единый диспетчерский центр и направляются в вышестоящую программу для экономических расчетов.

Ris.4.png

Рис. 4. Иерархия АСУ ТП

При создании больших диспетчерских центров по энергоменеджменту часто требуется не только обеспечить резервирование на уровне серверов, но резервировать диспетчерский центр целиком. Подобная задача была решена в Испании. Разработчикам пришлось объединить географически распределенные объекты семи регионов. В результате внедрения системы WinCC OA все данные о различных энергоносителях поступают в диспетчерский центр. Для анализа информации одновременно подключаются более 125 клиентов. Центр интегрирован с геоинформационной системой, кол-центром, метеосистемой. Диспетческий центр зарезервирован, благодаря чему, даже если в результате какого-то природного катаклизма пострадает не только сервер, но и сам диспетчерский центр, работа будет продолжена в резервном центре.

Подобных примеров и решений уже очень много, что позволяет с успехом решать любые задачи по энергоменеджменту.


Уровень энергетической MES

Как известно, для MES-систем существуют различные решения, и одно из них – SIMATIC IT. Решение это мощное и универсальное, но не каждый может позволить себе его купить. Однако зачастую достаточно внедрить специализированный элемент MES-системы, приспособленный для энергоменеджмента, – B.Data. Эта система дает значительно больше возможностей для анализа энергопотребления. B.Data позволяет не только производить учет потребления энергоносителей, но и строить прогнозы энергопотребления (рис. 5). Причем, в отличие от библиотеки для АСУ ТП Powerrate, в которой составляется краткосрочный прогноз на 15 минут, это уже более глобальные прогнозы, которые позволяют не просто не превышать планку энергопотребления, но планировать закупки энергоносителей в зависимости от энергопотребления за последние месяцы. Кроме того, полезным дополнением является возможность добавить различные внешние эффекты, убрать или добавить какие-либо участки производства и пр., после чего посмотреть предсказание энергопотребления.

Ris.5.png

Рис. 5. Планирование энергозатрат в B.Data

Для учета различных видов энергоносителей необходим стоимостный центр, в котором прописывается стоимость этих энергоносителей в зависимости от времени, дней недели и праздников. В программе B.Data такой механизм есть, оператор может с легкостью изменить стоимость того или иного энергоносителя, после чего все отчеты будут строиться в соответствии с введенными данными. Отчетов можно получить достаточно много. Это и отчет о загрузке конкретных единиц оборудования, и отчет с привязкой к batch (партиям, что очень удобно, так как можно отследить «вес» энергопотребления при выпуске конкретных изделий), и диаграммы нагрузок по времени, и, конечно, все основные ключевые экономические показатели.

Поскольку MES – это все-таки система оперативного управления производством, то далее требуется предоставить данные для ERP-систем. Например, SAP. Такие возможности тоже есть, для этого уже предусмотрены соответствующие интерфейсы, которые позволяют легко интегрироваться с подобными системами.

Ris.6.png

Рис. 6. Соединение с ERP-системами

Кроме того, с системой удобно работать благодаря тому, что в ней совсем не приходится программировать. Уникальная программная разработка с интуитивно понятным интерфейсом позволяет легко настраивать систему под любое производство, задавать различные KPI (рис. 7), определять энергетические потери в результате утечек или неэффективного использования оборудования. Можно даже настраивать формулы, приводя их в понятный для пользователя вид.

Ris.7.png

Рис. 7. Гибкое представление ключевых показателей

Таким образом, сейчас есть полный спектр программных продуктов от компании «Сименс» для решения любых задач как по энергоменеджменту, так и в смежных областях.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 6(60)_2015

ООО «Сименс», г. Москва,
тел.: +7 (495) 737-2441,
e‑mail: dfpd.ru@siemens.com,