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.

Особенности современного подхода к автоматизации климата зданий и сооружений

Нано, Нейро, Интернет, 3G, IP-телевидение – все завязано в единый узел высокотехнологичной паутины, по воле людей все плотнее и чаще опутывающей наши дома. Наступила «Эра умного дома», в которой все больше внимания уделяется объединению разнородных систем зданий в единый автоматизированный комплекс, изменились и подходы к работе климатических систем зданий и сооружений. Какие задачи выдвигаются на передний план, какой ответ российский производитель подготовил на веление времени – попробуем ответить на данные вопросы.

ЗАО НВП «Болид», г. Москва

Bolid.png

Управление климатом в зданиях и сооружениях включает работу с вентиляционными установками, кондиционерами, системой отопления, различными измерительными устройствами и регулирующим оборудованием. Цель всей работы одна – создать условия для поддержания заданных параметров в цеху или на складе, сделать комфортным проживание человека в коттедже или многоквартирном жилом доме или его работу в офисе и на производстве. И для этого существует очень большое количество наработок на любой вкус, но в наше время – время интеллектуализации процессов управления системами зданий – просто автоматизировать отдельный процесс управления климатом в помещении оказывается недостаточным. 


 Звенья единой цепи контроля обстановки 

Современные требования к регулированию климатических показателей тесно связаны как с пожарной и охранной обстановкой на объекте, так и с контролем доступа. Так, при угрозе пожара необходимо автоматически отключать определенные вентиляционные установки, находящиеся в тревожной зоне, при анализе охранной обстановки на объекте останавливать или переводить в более щадящий режим работы оборудование вентиляции, снижать температуру нагрева в пустующих зданиях или помещениях. Система также должна автоматически отслеживать появление человека в определенной части здания для включения определенных нагревательных приборов, кондиционеров и устройств приточно-вытяжной вентиляции и отключать данные устройства после ухода людей. При всем этом немаловажно иметь данные о расходе ресурсов: электричества, воды, газа и других – и в зависимости от этих показателей принимать решения по обслуживанию объекта. 

Если подытожить все вышесказанное, наша система для обеспечения требуемых климатических условий должна объединять:
1) собственно систему управления технологическими процессами объекта;
2) интегрированные в нее охранную и пожарную составляющие;
3) контроль доступа;
4) контроль расхода ресурсов и обеспечивать должный уровень взаимодействия всех перечисленных компонентов-систем. 

Как показывает практика, именно подобного рода объединения систем в единое целое способствуют не только созданию комфортных условий труда или отдыха на объекте для жильцов, рабочих или служащих, но и повышают экономичность объекта в эксплуатации, ускоряют его самоокупаемость для эксплуатирующих организаций. 

Несмотря на то что подобный комплексный подход к обслуживанию зданий и сооружений стал актуален сравнительно недавно, понятия «Умный дом» или «Интеллектуальное здание» уже прочно вошли в жизнь российских производителей специализированного оборудования и программного обеспечения для автоматизации управления объектом. Мы рассмотрим задачи и применение подобных технологий на практике, с учетом опыта ведущей российской компании ЗАО НВП «Болид». 

pic1.jpg

Рис. 1. Интеграция систем, обслуживающих объект, в единую интеллектуальную
систему на базе SCADA «Алгоритм» разработки ЗАО НВП «Болид»


 По пути комплексного инновационного подхода

ЗАО НВП «Болид» несколько лет назад начала разработку и внедрение собственных технологий по объединению систем, обслуживающих объект, в единую структуру, в зависимости от поставленных задач гибко реагирующую на изменения в любой из подсистем объекта. Результатом этой работы стали новые приборы и программное обеспечение, в том числе:
1) прибор технологический С2000-Т – свободно конфигурируемый прибор, применяющийся для контроля и управления приточно-вытяжной вентиляцией, системами кондиционирования, тепловыми пунктами и различными технологическими процессами, определяемыми пользователями; 
2) программное обеспечение учета расхода ресурсов АРМ «Ресурс»; 
3) SCADA-система «Алгоритм» – головная система, способная интегрировать охранно-пожарные системы, контроль доступа, учет ресурсов и управлять инженерными системами и технологическими процессами объекта (рис. 1).


Измерения и развитие интеллектуального уровня

Несмотря на то, что главные задачи прибора С2000-Т – это управление вентиляцией, кондиционированием, тепловым пунктом, ГВС и ХВС объекта, на практике прибор также применяется и как средство измерения совершенно различных показателей, начиная от температуры и заканчивая силой тока или напряжением. Подобная многофункциональность была заложена разработчиками прибора в ответ на потребность рынка иметь мощное средство для измерения и накопления данных по различным параметрам, чтобы гибко и своевременно реагировать на изменение ситуации как на отдельных установках, управляющих климатом, так и на объекте в целом. Прибор имеет 6 аналоговых и 6 дискретных входов, 6 дискретных и 2 аналоговых выхода и предназначен для подключения любых датчиков или устройств, подходящих по уровням сигнала, упомянутым в руководстве (рис. 2). 

pic2.jpg

Рис. 2. Прибор С2000-Т и С2000-Т исполнение 01

Как мы говорили ранее, еще до поступления прибора в эксплуатацию, заказчиками были сформулированы несколько требований по интеграции прибора с охранно-пожарной системой и системами учета – вот основные из них:
1) по сигналу тревоги от пожарной системы отключение вентиляционных установок в районе пожара (или включение установок, обеспечивающих эвакуацию людей, – особенно актуально для многоэтажных жилых или офисных зданий);
2) по превышению порога содержания определенных газов в воздухе, таких, как угарный газ, включение выбранных вентиляционных установкок (особенно данное требование актуально на производстве и на объектах с гаражными помещениями);
3) по увеличению расхода ка­кого-либо ресурса управление выбранными механизмами заслонок для перекрытия или регулирования расхода;
4) после того как помещение покинуто людьми – отключение установки управления климатом или переводить их в щадящий режим, то же самое проделывать по определенному расписанию.

Проанализировав эти и многие другие требования и пожелания заказчиков, разработчики прибора решили наращивать его возможности в традиционном для ЗАО НВП «Болид» модульном стиле, то есть основные, заложенные в прибор, программы решают базовые задачи – управление вентиляционными установками, оборудованием ИТП и ГВС и так далее, но при желании пользователь сможет нарастить возможности, использовав:
A) определяемые пользователем алгоритмы управления технологическими процессами;
B) наращивая возможности прибора с помощью подключаемых к данному прибору ведомых контроллеров, производства НВП «Болид», таких, как С2000-Т, С2000-КДЛ, С2000-СП1.

Таким образом, решаются как задачи гибкого управления имеющимся оборудованием объекта, так и задачи интеграции с охранными или пожарными устройствами. Большое внимание было также уделено универсальности подхода в работе с С2000-Т – подключению стандартных датчиков по двух- и трехпроводной линиям без вскрытия корпуса и с конфигурированием необходимых параметров по сети и, как было сказано ранее, работе в технологических схемах самой разной конфигурации. 

pic3.jpg

Рис. 3. Контроль обстановки и управление
вентиляционными установками на гаражном уровне



pic4.jpg

Рис. 4. Наблюдение изменения температурных параметров
установок на графиках в реальном режиме времени


А что творится на компьютерном фронте?

Для обеспечения требований заказчиков на программном уровне была разработана «Интегрированная система контроля и диспетчеризации объекта (SCADA) «Алгоритм», позволяющая опрашивать и управлять приборами С2000-Т, включать в систему управления сети контроллеры любых фирм-производителей, интегрироваться в систему безопасности, установленную на объекте. В первую очередь при разработке программного обеспечения в систему был заложен универсальный подход к различного рода объектам, будь то коттеджи, производственные или складские помещения, офисы или жилые дома, – на любом уровне для оборудования объекта достаточно одного и того же комплекта программ для автоматизации и управления зданием или сооружением (рис. 3). Система проводит мониторинг ситуации на объекте или совокупности объектов и на основе получаемых данных способна приводить в действие сценарии – алгоритмы управления, требуемые в той или иной ситуации (рис. 4).

Важным фактором, способствующим продвижению системы «Алгоритм» является то, что для функционирования программного обеспечения не требуется заново прокладывать новые линии для приборов на месте прежних – можно с помощью OPC-серверов включить старые линии в опрос головной задачи системы.

pic5.jpg

Рис 5. Вывод данных с разных линий контроллеров на одну мнемосхему



pic6.jpg

Рис. 6. Возможность визуально контролировать объект 
с помощью аналоговых или IP-камер

В большинстве случаев персоналу, производящему мониторинг объекта, желательно видеть как отдельные мнемосхемы с установленным оборудованием и контролируемыми параметрами, так и общие картины происходящего на наблюдаемой территории. Система «Алгоритм» позволяет это делать: можно совместить планы помещений и мнемосхему с управляемой установкой, разместить на мнемосхеме или плане помещения как изображения из поставляемой библиотеки, так и собственные изображения, созданные пользователями. 


Актуальные решения старых проблем 

Мощным решением для автоматизации жилых зданий и производственных помещений является интеграция в SCADA-систему программного обеспечения по учету расхода ресурсов – АРМ «Ресурс». Автоматизированное рабочее место АРМ «Ресурс» способно контролировать до трех тысяч счетчиков в стандартной комплектации как по линиям контроллеров ЗАО НВП «Болид» (С2000-КДЛ с С2000-АСР2), так и по любым интерфейсным линиям, требуемым для получения и обработки данных со счетчиков различных производителей. Интеграция со SCADA-системой позволяет просматривать данные со счетчиков на мнемосхемах системы и принимать на основе этих данных решения по управлению аппаратным обеспечением всей системы в целом, что на практике означает гибкое реагирование на перерасход или недобор электроэнергии, воды, газа или иных ресурсов путем отключения или перевода в режим пониженного потребления аппаратуры или перераспределения нагрузок в общей сети управления объектом. По подсчетам наших специалистов, это дает экономию по эксплуатации здания от десяти до пятнадцати процентов ежемесячно. 

Требования заказчиков по связи системы управления технологическими процессами с сигналами от систем безопасности также выполнены в SCADA-системе (рис. 5), и здесь у заказчиков широкий выбор:
1) сетевая система АРМ «С2000» может устанавливаться на объекты в качестве драйвера для «Алгоритма» или как сеть автоматизированных рабочих мест системы безопасности. Наиболее часто данная система используется для контроля коттеджных поселков, сетей магазинов, подобно торговой сети «Копейка», зданий и сооружений, не требующих специализированных постов охраны;
2) АРМ «Орион» – программное обеспечение для создания специализированных постов охраны – может успешно применяться практически на любых объектах;
3) АРМ «Орион Про» – так же, как АРМ «Орион», предназначено для создания специализированных постов охраны, но с более развитой структурой сетевых рабочих мест. 

Интегрируя вышеназванное программное обеспечение, SCADA-система выступает в качестве головной системы, которая может управлять отдельными элементами интегрируемых систем, как по инициативе оператора, так и автоматически с помощью различных сценариев – алгоритмов управления, заложенных на этапе проектирования для данного объекта. Те же сценарии управления позволяют оперативно выводить на экран компьютера видеоокна для дистанционного контроля ситуации непосредственно с помощью установленных видеокамер (рис. 6).

В настоящий момент очень востребован удаленный контроль установок, обслуживающих производственные или жилые здания, когда из расположенного за многие километры от наблюдаемого объекта центра контроля можно производить мониторинг и управление объектом. Система «Алгоритм» предоставляет такие возможности: при необходимости пользователь может по сети Интернет подключиться к серверу системы и получить данные о ситуации на производстве, в офисе или на любом другом объекте в реальном режиме времени, а возникнет потребность – управлять со своего рабочего места любыми устройствами, включенными в систему.

Все вышеназванные средства автоматизации позволяют сделать контролируемый объект более экономичным, информативным и комфортабельным, что довольно трудно, если идти по пути только автоматизации климата зданий или сооружений, – вот почему комплексный подход завоевывает все большее признание на территории России и за рубежом.

В заключение хочется отметить, что процесс автоматизации управления инженерным и технологическим оборудованием зданий и сооружений и, в частности, интеллектуализация управления климатическим оборудованием, далеко не завершен: здесь есть обширное поле для новых идей и внедрений (включая и современные нанотехнологии), и, выбирая и внедряя лучшее из уже созданного, мы способствуем процветанию не только своей компании или отрасли, но и всей нашей необъятной страны.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(24)_2009

Г.Ю. Ермолаев, главный специалист,
ЗАО НВП «Болид», г. Москва,
тел.: (495) 513-32-35
e-mail: info@bolid.ru