MasterSCADA – тиражируемые решения для автоматизации зданий

В статье рассматриваются возможные решения для автоматизации зданий с помощью пакета программ MasterSCADA. Описаны типовые примеры и функционал программы.

Диспетчеризация зданий традиционно сосредоточена прежде всего в области диспетчеризации климатических систем и базируется на программных средствах, предлагаемых производителями автоматики для этих систем. Однако такой подход не позволяет реализовать комплексную диспетчеризацию всех или по крайней мере нескольких инженерных систем здания. И здесь на первый план выходят универсальные программы, относящиеся к классу SCADA-систем. Обычно они менее тесно интегрированы с контроллерами, управляющими климатикой, зато к ним можно потенциально подключить и управление освещением и электроснабжением, и ИТП, и любые насосные, и системы резервного энергоснабжения, и учет электричества, воды и тепла, а также обеспечить взаимодействие с системами охранно-пожарной сигнализации, контроля доступа, видеонаблюдения и др.

Рассмотрим достижение всех этих целей с помощью пакета программ MasterSCADA (InSAT Company). MasterSCADA хорошо известна в промышленности, теп­лоэнергетике, управлении инженерными сетями городов, поселков и территорий. Ее распространение в системах диспетчеризации и автоматизации зданий, в подомовом и поквартирным учете ресурсов началось всего около 10 лет назад. Одним из первых примеров внедрения такой комплексной системы мониторинга была диспетчерская здания правления Роснефти. В настоящее время MasterSCADA используется в тысячах систем управления зданием.

Рис. Типовая архитектура системы диспетчеризации и учета ресурсов здания

Архитектура систем диспетчеризации зданий на базе MasterSCADA

Программный комплекс MasterSCADA работает в паре с самым разнообразным оборудованием, которое подключается к нему одним из трех основных вариантов:

- с помощью OPC-серверов;

- через драйверы шлюза обмена данными MasterLink (имеется поддержка распространенных протоколов Modbus, DCon и др.), а также разнообразных счетчиков ресурсов (электричество, тепло, газ, вода) с «фирменными» протоколами;

- с использованием программируемых контроллеров с открытой архитектурой, которые программируются непосредственно в самой MasterSCADA – этот вариант самый универсальный, так как поддерживает организацию практически любой архитектуры системы с максимальным выбором типов каналов подключения к диспетчерской.

Рассмотрим подробнее способы подключения контроллеров к MasterSCADA. MasterSCADA – это вертикально-интегрированная система, позволяющая программировать контроллеры с открытой архитектурой (Moxa, Овен, ICPDAS, Teconic, Adam и др.) на технологических языках стандарта IEC 61131-3 (ST, FBD).
 

Если же используются модули ввода/вывода сигналов или интеллектуальные датчики со своим специфическим протоколом либо технологические контроллеры имеют свою систему программирования (что характерно для большинства «специализированных» контроллеров), то основной способ их подключения – это использование OPC-сервера. В отличие от многих других SCADA-пакетов в MasterSCADA OPC является основным драйверным интерфейсом (концепция «OPC в ядре системы»), что обеспечивает тот же уровень быстродействия, что и при использовании встроенных драйверов. MasterSCADA поддерживает не только OPC DA (обмен мгновенными значениями параметров), но и OPC HDA (чтение архивов), что позволяет напрямую подключать счетчики коммерческого учета ресурсов, для которых имеются такие серверы. OPC-серверы на сегодня – обязательный компонент сервисного комплекта от любого производителя контроллеров или приборов учета. Если изготовитель контроллеров обеспечил в своих устройствах поддержку одного из стандартных протоколов связи, например LonWorks, Bacnet, Modbus и т.п., то можно также использовать OPC-серверы от независимых поставщиков. Иногда OPC-серверы используются и для обмена данными с другими программными комплексами.

Обычно архитектура системы строится по древовидному принципу, причем ветвление организовано не только средствами СКС, но и активными элементами – шлюзами предварительного сбора данных. MasterSCADA позволяет организовывать такие шлюзы на базе уже упомянутых контроллеров с открытой архитектурой, например, таких, как Moxa UC7408, имеющей на борту 2 порта Ethernet, 8 полномодемных портов RS-232/RS-422/RS-485, а также по 8 дискретных входов и выходов. Исполнительная система MasterPLC из комплекта MasterSCADA обеспечивает предварительную обработку данных и встроенные архивы. Ее коммуникационные возможности обеспечивают подключение устройств как со стандартными протоколами Modbus и DСon, так и с частнофирменными протоколами, включая ряд приборов коммерческого учета. Важно отметить, что с приборов, имеющих архивы, они могут быть получены целиком и без потери отметок времени переданы в MasterSCADA.

При создании диспетчерских MasterSCADA позволяет реализовать любую структуру рабочих мест системы. Возможны и клиент-серверные архитектуры и чисто распределенные. В локальной сети обычно используются полноценные «толстые» клиенты, для удаленных пользователей предусмотрены «тонкие» интернет-клиенты. Для больших систем рекомендуется использование выделенных архивных серверов с хранением архивов в MS SQL-сервере, Oracle или Interbase/Firebird.

Типичная система диспетчеризации состоит из сервера ввода/вывода информации (он же архивный сервер), а также необходимого числа рабочих мест диспетчеров и руководства. Для разного персонала предусмотрено предоставление разной информации.

Диспетчер работает со всеми видами формируемых в проекте документов: мнемосхемами, трендами, журналами сообщений, отчетами, окнами управления, паспортами оборудования.

Для линейного персонала преду­смотрена автоматическая отправка SMS-сообщений с указанием точек, требующих срочного визуального контроля или обслуживания. 

Инженер по обслуживанию системы кондиционирования или отопления может просмотреть ситуацию на мнемосхемах, трендах или в журналах, даже если он находится на другом конце города – на своем рабочем месте в сервисной организации.

Для высшего руководства преду­смотрена регулярная (суточная, недельная, месячная) отправка по E-mail сообщений о значимых событиях или отчетов со сводкой событий или расхода ресурсов за прошедшее время. 

Для бухгалтерии предусмотрена запись показаний счетчиков учета ресурсов (электричество, вода, тепло) непосредственно в бухгалтерскую систему.

Библиотечные элементы для быстрой разработки систем

Для системных интеграторов, работающих в конкретной предметной области, MasterSCADA представляет мощные средства сокращения трудоемкости разрабатываемых проектов. Их можно разделить на «перспективные» и «стартовые». К «стартовым» относятся библиотеки готовых объектов проекта для отдельных типовых применений, например, для диспетчеризации вентсистем, или готовые шаблоны отчетов для учета энергоресурсов. Попутно заметим, что встроенный в базовый комплект MasterSCADA генератор отчетов фактически не имеет аналогов в других SCADA-системах. Он позволяет создавать отчеты любой сложности с любым графическим и диаграммным оформлением из любых источников данных.

«Перспективный» для системного интегратора инструментарий – это механизмы фиксирования всех наработанных решений в виде типовых библиотечных элементов, которые можно не только тиражировать в рамках одного проекта, но и использовать для крупноблочной сборки новых. Это позволяет не только использовать поставляемые ИнСАТом библиотечные объекты, как в мнемосхеме на рисунке (кстати, в MasterSCADA в понятие «объекта» входит далеко не только изображение, но и алгоритм работы, тренды, сообщения и иные документы и свойства элемента проекта), но и создаваемые пользователем собственные варианты.

Расширенный функционал систем

Возможности MasterSCADA далеко не исчерпываются средствами эффективного сбора данных и построения мнемосхем. Продукт содержит функции, далеко выходящие за рамки типичных SCADA-систем. В качестве примера можно привести аналитические возможности трендов, позволяющие сравнивать графики за разные периоды времени между собой и с задающим графиком, отчеты с извлечением и обработкой данных не только из собственных «архивов» MasterSCADA, но и из любых современных баз данных. Фактически функционал системы определяется исключительно пожеланиями заказчика, которому разработчик системы вовремя подсказал, что он может ничем не ограничивать свою фантазию в рамках рациональных сроков выполнения работ и адекватного их финансирования.

Открытость – новые возможности создаваемых систем

MasterSCADA является системой, открытой на всех уровнях. Она не только обеспечивает планомерное поэтапное внедрение систем (по горизонтали – корпус за корпусом или система за системой либо по вертикали функций автоматизации – сначала информационные, затем дистанционное управление, затем автоматическое), но и предоставляет возможности подключения нестандартного оборудования, взаимодействия с внешними системами (ОПС, СКУД, видеонаблюдение, бухгалтерия). Такая интеграция с внешними системами позволяет достичь синергетического эффекта от их совместного использования, например отключать освещение или снижать энергозатраты на вентилирование или отопление помещений после покидания их сотрудниками, а то и автоматически прекращать подачу электроэнергии (надеемся, до этого прогресс все же не дойдет) в случае просроченной оплаты.

Типовые тиражируемые системы

Для однотипных объектов с одинаковым набором оборудования MasterSCADA позволяет создать решение, которое может распространяться как типовое, не требующее усилий разработчика. Внедрение производится только путем пуско-наладки, первым шагом которой является отключение из общего списка инженерного оборудования тех подсистем или сигналов, которые отсутствуют на данном объекте. Например, коттеджный поселок обычно имеет трансформаторную подстанцию, водонапорную и канализационную станцию, а также сами коттеджи. Перечень сигналов для этого оборудования может быть задан с избыточностью для создания действительно универсального решения. На конкретном объекте лишние элементы или сигналы инженер, производящий наладку, просто отключает из работы. Оставшаяся конфигурация системы при этом будет готова к работе сразу после подключения оборудования и настройки средств связи с ним.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 6(30)_2010

И.Е. Аблин, генеральный директор,

Компания ИнСАТ, г. Москва,

тел.: (495) 989-2249,

e-mail: ablin@insat.ru
www.insat.ru