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.

Использование SCADA Trace Mode для разработки систем учета электроэнергии (АСКУЭ/АСТУЭ)

Adastra Research Group, LTD., г. Москва 

В статье рассматривается реализация систем учета электроэнергии АСКУЭ/АСТУЭ на базе SCADA системы Trace Mode, описаны пошаговые инструкции и представлены иллюстрации. 

АСКУЭ/АСТУЭ на базе SCADA Trace Mode

Функциональные характеристики Trace Mode делают эту SCADA хорошим инструментом для разработки систем учета электроэнергии в промышленности, на транспорте, в ЖКХ и в энергопоставляющих организациях. В SCADA Trace Mode входит набор бесплатных драйверов для наиболее популярных счетчиков электроэнергии: CE301, CE303, CE304, ЦЭ 6827 М, ЦЭ 6827 М1 и ЦЭ 6822  производства ОАО Концерн Энергомера, Меркурий 230, СЭТ-4ТМ, Логика, Algodue, Circutor и т.д. Также поддерживаются счетчики с импульсным выходом. Это значит, что пользователю не требуется покупать дорогостоящие OPC-серверы, а подключиться к счетчикам можно прямо из инструментальной системы Trace Mode, которая распространяется также бесплатно. Для АСКУЭ/АСТУЭ в промышленности Trace Mode содержит бесплатные драйверы устройств релейной защиты, такие, как SEPAM, БМРЗ, а через встроенный OPC-клиент Trace Mode можно подключить к устройствам и других производителей (например, SPAC фирмы ABB).
Структура Trace Mode позволяет создавать АСКУЭ/АСТУЭ самого разного масштаба. От простейших, когда несколько счетчиков электроэнергии подключаются непосредственно к ПК через RS 232/485, до многоузловых, территориально распределенных систем с УСПД. 

pic1.jpg

Рис. 1. Простейшая АСКУЭ/АСТУЭ на базе Trace Mode 6

В самом простом случае к ПК на базе Trace Mode можно подключить до 32 счетчиков электроэнергии через RS-232 или до 1024 счетчиков через RS-485 (рис. 1). При использовании модемной связи число подключаемых счетчиков может составлять десятки тысяч. С каждого счетчика Trace Mode способна считывать необходимое число параметров (иногда по нескольку сотен на счетчик), а при необходимости и профили значений. Для более сложных распределенных систем можно использовать конфигурации с центральным сервером на базе ДокМРВ+ Trace Mode 6 и УСПД на базе МРВ+ или Micro Trace Mode (рис.2). Причем, если МРВ+ устанавливается на ПК (что в общем случае удорожает проект и увеличивает требования к микроклимату помещения), то УСПД на базе Micro Trace Mode может быть создано на базе надежного промышленного контроллера с расширенными системными ресурсами т.н. PAC-контроллера (Programmable Application Controller). Стоимость такого решения ниже, чем при использовании ПК, надежность выше, а функциональность для многих конфигураций практически одинакова. 

pic2.jpg
Рис. 2. Распределенная АСКУЭ/АСТУЭ на базе Trace Mode 6

Так, например, в Micro Trace Mode для контроллеров WinCON/WinPAC встроены драйверы счетчиков электрической энергии, кроме того, УСПД на платформе контроллеров может обеспечить сбор данных со счетчиков с импульсным выходом. Обмен данными с измерительными устройствами можно осуществлять как локально — через RS 232/485, так и удаленно —через модем или GSM-модем. Данные, поступающие от счетчиков, обрабатываются в УСПД, архивируются и передаются на центральный сервер на базе МРВ+ Trace Mode.
Уникальной особенностью Micro Trace Mode 6 GSM/GPRS+ для Wincon 8000 является встроенный операторский интерфейс в контроллере (embedded HMI). С его помощью разработчики могут создавать графические операторские панели, подключив дисплей непосредственно к VGA-порту контроллера. Графические возможности встроенного операторского интерфейса позволяют создавать качественные анимированные изображения мнемосхем систем учета, содержащие тренды, таблицы и формы просмотра отчетов тревог. С этих панелей можно конфигурировать счетчики: менять тарифы и временные зоны, включать/отключать потребителей.
Для передачи данных из УСПД энергодиспетчеру на операторский уровень (SCADA), созданный на базе МРВ+ Trace Mode, может быть использован практически любой интерфейс: сеть Ethernet, RS 232/485, модем (через выделенные и коммутируемые каналы связи), GSM-модем, по протоколу GSM (прямое соединение и SMS) и GPRS. Возможна посылка SMS на мобильные телефоны пользователей, энергоменеджеров или ремонтных бригад, а также предоставление им графического операторского интерфейса через программу Trace Mode SCADAMobile.
На центральном сервере в ДокМРВ+ данные, поступившие со счетчиков, можно поместить на единую шкалу времени (синхронизировать время счетчиков и УСПД), проконтролировать их достоверность, обработать, архивировать и визуализировать на экране ПК. Trace Mode содержит собственную высокопроизводительную промышленную СУБД РВ SIAD/SQL 6, а это значит, что при разработке АСКУЭ/АСТУЭ на базе Trace Mode не требуется покупать дорогостоящие реляционные СУБД третьих фирм, что снижает общие издержки на проект и уменьшает время возврата инвестиций. Конечно, решение об использовании или неиспользовании внешней реляционной СУБД в проекте принимает разработчик — Trace Mode позволяет записывать данные в наиболее распространенные СУБД, такие как MS SQL Server, ORACLE, MySQL, MS Access или Firebird.

pic3.jpg

Рис. 3. Визуализация информации на экране ПК в реальном времени

Trace Mode позволяет визуализировать информацию на экране ПК в реальном времени (рис. 3). При этом доступна информация по любому абоненту или по группе абонентов. Это дает возможность энергодиспетчеру принимать оперативные решения о снижении или перераспределении нагрузки, что особенно важно для систем АСТУЭ. При необходимости диспетчер может отключать абонентов щелчком мыши. 
Данные могут быть представлены на анимированных мнемосхемах, трендах или в таблицах с учетом произвольных тарифных интервалов. На них можно выводить любые параметры, измеряемые счетчиками: активную и реактивную мощности, параметры качества электрической энергии, перетоки, средние мощности на любых интервалах усреднения, профили параметров. Можно автоматически рассчитывать балансы электрической энергии, контролировать максимальные значения средней мощности и выдавать предупреждения диспетчеру при превышении лимитов, а также записывать аварийные и предупредительные сообщения в отчет тревог. Сообщения о событиях или записи диспетчеров могут передаваться на GSM-телефоны мобильных бригад.
Встроенный генератор отчетов, входящий в состав ДокМРВ+ Trace Mode, может формировать отчеты об энергопотреблении, качестве электричества, небалансах, внутрисистемных перетоках и т.д. Отчеты могут выводиться на печать или публиковаться на Web-сервере предприятия, где с ними могут ознакомиться уполномоченные сотрудники (отчеты имеют парольную защиту).
Универсальный характер Trace Mode позволяет создавать не только системы учета электроэнергии, но и комплексные системы автоматизированного учета ресурсов и энергоносителей, таких, как тепло, холодная и горячая вода, газ, пар, сжатый воздух и т. д. При желании системы учета на базе Trace Mode могут быть легко интегрированы в   АСДУ или АСУ ТП, а также обмениваться данными с ERP-системой предприятия.

pic4.jpg

Рис. 4. Начало разработки АСКУЭ/АСТУЭ: подключение счетчиков

pic5.jpg

Рис. 5. Настройка параметров переменных,считываемых из счетчика

Создаем АСКУЭ/АСТУЭ в Trace Mode

Для разработки системы учета в инструментальной системе Trace Mode (бесплатную версию инструментальной системы Trace Mode можно скачать или заказать на сайте АдАстры http://www.adastra.ru/products/dev/scada/) надо открыть новый проект, выбрав стандартный уровень сложности разработки. 
В разделе Источники/Приемники правой клавишей мыши создаем группу PLC. Еще одно нажатие правой клавиши мыши — и открывается обширный список встроенных драйверов Trace Mode. Выбираем, например, счетчик CE6850M производства Энергомера (рис. 4). Щелкаем правой клавишей еще раз и создаем две переменные (назовем их — VCPW и GRAPE): одна из них будет считывать из счетчика основные параметры — текущее напряжение и ток по фазам, а вторая — профиль суточных значений мощности. В параметрах переменных вводим код считываемого значения в соответствии со стандартом ГОСТ Р МЭК 61107—2001 (рис. 5).
Если нам надо подключить 32 счетчика, то просто растиражируем его объект в Навигаторе проекта. Настройка на источники данных на этом завершена. 
В нашем примере АСТУЭ включает один АРМ оператора и УСПД. Их надо создать щелчком мыши в разделе Система навигатора проекта - RTM для АРМ оператора и EmbeddedRTM для УСПД (рис. 6). 

pic6.jpg

Рис. 6. Создания узлов АРМ энергодиспетчера и УСПД в Trace Mode

pic7.jpg

Рис. 7. Настройка COM-порта при подключении счетчика

Если мы хотим подключить счетчики к УСПД по ветке RS 485, то следует создать и сконфигурировать последовательный порт в узле EmbeddedRTM. Еще раз щелкнем правой клавишей мыши на иконке узла EmbeddedRTM. Создадим и заполним открывшийся бланк COM-порта (рис. 7).
Теперь перетащим группу счетчиков из Источников/Приемников на узел EmbeddedRTM методом drag and drop, и они будут подключены к УСПД. На этом настройка системы на УСО завершена.
Далее правой клавишей мыши в разделе Шаблоны_экранов создадим экран мнемосхемы и нарисуем ее в открывшемся графическом редакторе TRACE MODE. Для разработки мнемосхемы можно использовать библиотеки электрических символов, входящие в состав Trace Mode. Атрибуты экрана можно связать с соответствующими переменными счетчиков. В итоге должна получиться следующая конфигурация (рис. 8).

pic8.jpg

Рис. 8. Проект АСТУЭ в инструментальной системе Trace Mode

Если требуется добавить в систему логическую обработку значений или вычислять расчетные величины, то это можно сделать в математических редакторах Trace Mode, где можно написать программу любого уровня сложности на пяти языках стандарта IEC 6-1131/3. Причем в одном проекте можно использовать программы, написанные на разных языках — визуальных и процедурных — как кому удобнее. На рис. 9 показан пример программ в редакторах Trace Mode, написанных сразу на двух языках — визуальном FBD и процедурном — ST.
Как уже упоминалось выше, Trace Mode имеет собственный генератор отчетов, в котором можно автоматически создавать иллюстрированные отчеты о работе АСТУЭ. Разработка шаблонов отчетов осуществляется также в инструментальной системе Trace Mode — в слое Шаблоны_документов (рис. 10). 

pic9.jpg

Рис. 9. Редакторы TRACE MODE позволяют писать программы любой сложности
на пяти языках стандарта IEC 6-1131/3.

pic10.jpg

Рис. 10. Встроенный генератор отчетов Trace Mode позволяет создавать
комплексные отчеты о работе АСКУЭ/АСТУЭ.

Средства представления информации в документах достаточно разнообразны — это текст, таблицы, графики, пай-диаграммы, гистограммы, рисунки и фотографии. В документ можно автоматически вставлять информацию о нештатных событиях, превышении лимитов, о действиях операторов и т.д. 
Разработка систем учета энергоресурсов в SCADA Trace Mode основана на отлаженной технологии, опробованной в десятках тысяч проектов. Trace Mode представляет собой законченный инструментальный продукт для разработки систем АСКУЭ/АСТУЭ, не требующий приобретения программ третьих фирм. В этой SCADA есть все: от драйверов счетчиков и устройств релейной защиты до средств визуализации, математической обработки, архивирования и документирования информации. Список бесплатных драйверов счетчиков, поддерживаемых в Trace Mode, достаточно обширен  (www.adastra.ru/products/drivers/) и постоянно расширяется. Компания Adastra Research Group, Ltd. ведет постоянную работу по расширению списка измерительных устройств для систем коммерческого и технического учета ресурсов.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 4(20)_2008

Л.В. Анзимиров, Президент, 
Adastra Research Group, LTD., г. Москва,
тел.: (495) 771-71-74, факс: (495) 518-98-46, 
е-mail: adastra@adastra.ru