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.

Технические средства для мониторинга потребления теплоэнергоресурсов в зданиях, на предприятиях и в организациях ЖКХ

В статье рассматриваются вопросы использования технических средств для мониторинга потребления теплоэнергоресурсов в зданиях, на предприятиях и в организациях жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ). Приводятся примеры ряда перспективных средств мониторинга, выпускаемых зарубежными компаниями SixNet (США) и Korenix (Тайвань).

ООО «Символ-Автоматика», г. Москва

simvol.jpg


Вопросы контроля расходования энергетических ресурсов являются одними из наиболее актуальных при построении систем автоматизации и управления в ЖКХ.

Правильно организованная система мониторинга позволяет обеспечить оперативность получения и обработки информации, хранение данных в удобном, компактном виде, защиту от потери информации и несанкционированного доступа к данным, а также сэкономить рабочее время сотрудников. Подобную систему целесообразно реализовывать в рамках иерархической ПрИС [1] (рис. 1).

pic1.jpg
Рис. 1. Пример использования технических средств мониторинга в ПрИС

Оптическое резервированное кольцо целесообразно выполнить на основе управляемых коммутаторов (УК) реального времени и, в частности, модели ET-5RS компании SixNet. При этом обеспечивается время восстановления кольца менее 30 мс ± 5 мс на сегмент, а также возможно определение приоритетности трафика и контроль состояния кольца по протоколу Modbus. Для целей мониторинга можно использовать продукт Remote Log компании SixNet (США).

Последний является инновационной комбинацией RTU, регистратора данных (Data Logger), клиента БД реального времени и дистанционного интерфейса, находящихся в одном компактном, готовом к оперативной инсталляции настенном шкафу. Remote Log защищен брандмауэром. Он автоматически конфигурируется, имеет 11 входов/выходов и интерфейсный выход по стандарту RS-485.

Remote Log выдает пользователям (службам или администратору сети) отчеты по фактам «тревог», данные по потреблению тепла и электроэнергии, состоянию вентиляции и кондиционирования, осуществляет мониторинг работы оборудования (подсчет машинных циклов и т.д.).

Remote Log автоматически конфигурируется с помощью пакета ПО «I/O Toolkit Windows SOFTWARE, v.3.2». C целью увеличения числа входов/выходов к Remote Log можно дополнительно подключить Remote Trak RS-485 I/O, опции которого содержат среди прочих изолированные входы 4–20 мА (16 бит), обеспечивают подключение термопар и термоэлектрических преобразователей сопротивления.
Подробная спецификация на Remote Log приведена в табл. 1.

Таблица 1. Расширенная спецификация на Remote Log

tabl1.jpg


Средства мониторинга в ряде случаев могут быть построены на основе комбинации RTU, DCS, Data Logger и, в частности, RTU и Data Logger SR-4160 компании SixNet. Имеется ряд их модификаций:
1_c встроенным промышленным модемом (1-Т);
2_c выходом в сеть Ethernet (1Е);
3_c телеметрическим интерфейсом (1S);
4_c низкой потребляемой мощностью (1SL).

В целом SR-4160 — предварительно конфигурируемый RTU, выдающий Alarms, производящий запись данных и обеспечивающий связь с Host-computer через Ethernet, беспроводной канал связи или внутренний модем. С его помощью мониторинг проводится по 6 каналам аналогового ввода и 4 каналам дискретного ввода. Выдача сигналов логического управления осуществляется по одному каналу (дискретный вывод).

Имеются также средства мониторинга, включающие в себя SixTrak DCS I/O controller, RTU и Data Logger, совместимые на 100% с линией продуктов IPm компании SixNet.

В ряде случаев целесообразно использовать в системе мониторинга специализированный сервер, построенный на базе Host-computer. Сервер передает информацию с временной отметкой (Stamp) для предотвращения экономических потерь в центральную базу данных (ЦБД) или в SCADA по сети Ethernet, телефонным линиям или через WLAN. Вариант структурной схемы системы мониторинга на продуктах компании SixNet представлен на рис. 2.

pic2.jpg

Рис. 2. Вариант структурной схемы мониторинга в ПрИС с ЦБД и SCADA

Инициализация передачи данных со стороны клиентов (по прерыванию) имеет ряд преимуществ по сравнению с процедурой «запрос-ответ» (polling):
1_быстрый отклик системы мониторинга на Alarms и сообщения об исключительных событиях (Report on exception1) (при этом посылается вся или часть зарегистрированной информации);
2_возможность использования протокола DHCP2, чтобы не присваивать каждому узлу постоянный IP-адрес (это дорого!);
3_уменьшение нагрузки на сеть при использовании сообщений по расписанию и об исключительных событиях.

В RTU компании SixNet используется метод безопасных коммуникаций, который реализуется в виде передачи команд и откликов на послания одновременно по одному и тому же каналу. При этом можно сконфигурировать RTU как клиент/мастер или сервер/ведомый с выдачей квитанции или одновременно в обоих режимах при использовании протокола SixNet I/O for Windows.

В целом отсутствие процедуры Polling особенно желательно, когда важнейшими факторами эффективности системных решений являются время опроса, полоса частот и цена.

При выполнении архивирования данных автоматически создаются файлы записи (Log files) для хранения «исторических» данных. При систематизации по местоположению и дате можно просматривать их с помощью Microsoft Excel или любого другого ПО для чтения текстовых файлов, что упрощает и удешевляет техническое решение по сравнению с использованием классических самописцев.

Для критического архивирования два сервера могут работать в параллель.
В настоящее время системы дистанционного мониторинга и управления потреблением электроэнергии, тепла, а также газа и воды широко применяются для управления технологическими процессами в ЖКХ.

Существенным сдерживающим фактором внедрения подобных систем является высокая стоимость оборудования и работ. Общая стоимость оборудования системы контроля состоит из стоимости компонентов: счетчиков, контроллеров, сети передачи данных, коммуникационного оборудования и сервера системы с программным обеспечением для регистрации и анализа данных.

Применяемые счетчики [3] имеют различные физические и логические интерфейсы для выхода в системы верхнего уровня. Широко распространены недорогие счетчики с импульсным выходом. Выходы счетчиков подключаются к контроллерам, обеспечивающим преобразование импульсов в данные о потреблении.

Наиболее распространенной применяемой в ЖКХ коммуникационной сетью является Ethernet. 
Рациональным решением становится непосредственный обмен данными между контроллерами и сервером системы учета по протоколу Modbus/TCP.
Кроме того, если контроллер в сети Ethernet поддерживает функции сервера, то данные могут одновременно получать многие клиенты, обладающие соответствующими правами доступа.

Описанные выше преимущества сочетают в себе интеллектуальные промышленные Ethernet-серверы аналогового и дискретного ввода/вывода серии JetI/O производства компании Korenix (Тайвань).
Для работы со счетчиками с импульсными выходами предназначен Ethernet-сервер JetI/О 6550 (рис. 3). 

pic3.jpg
Рис. 3. Вариант ПрИС с подключением счетчиков с импульсными выходами

Он имеет 14 дискретных (счетных) входов, 8 дискретных выходов, сторожевой таймер, часы реального времени и поддерживает протоколы Modbus/TCP, SNMP.
В заключение следует отметить, что оперативный контроль и анализ энергопотребления в комплексе с организационными мероприятиями позволят существенно повысить энергоэффективность зданий, предприятий и организаций ЖКХ.

Литература
1_Гришин А.В. Industrial Ethernet для промышленных информационных систем // Журнал «ИСУП». №4 (24). 2009. 
2_Remote log RTU and Data Logger // www.sixnetio.com.
3_Гирак П. Интеллектуальное управление // Мир автоматизации. 2008. Декабрь.

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(26)_2010

А.В. Гришин, Генеральный управляющий,
ООО «Символ-Автоматика», г. Москва,
тел./факс: (495) 988-8401,
e-mail:info@symbol-avtomatika.ru
Ю.П. Страшун, ведущий научный сотрудник,
OAO «ИНЭУМ им. И.С. Брука», г. Москва,
тел./факс: (905 ) 547-1920,
e-mail: y_strashun@inbox.ru