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.

Применение АСУ ТП в ЖКХ

В статье рассматривается автоматизированная система управления технологическими процессами (сбор и обработка телеметрической информации, управление инженерными сетями), а также мониторинг функционирования инфраструктуры городов и поселков. Представлены программно-аппаратные решения, разработанные в ЗАО «НПФ Прорыв».

ЗАО «НПФ Прорыв»,  г. Жуковский,
ООО «МИКРОМ», г. Сургут

Прорыв.gif         Микром.gif


Компания ЗАО «НПФ Прорыв» присутствует на рынке автоматизированных систем учета и управления с 1991 года и занимается разработкой оборудования и программного обеспечения. Продукцию компании используют ведущие российские предприятия, например, Роснефть, ТНК-BP, ­Лукойл, Сибнефть, ФСК и многие другие компании. ЗАО «НПФ Прорыв» отличает не только высокое качество продукции, отвечающей самым современным требованиям, но и комплексный подход к решению проблем заказчиков.

Начало деятельности компании было связано с потребностями неф­тедобывающих предприятий, но постепенно она начала занимать и другие рыночные ниши. Проекты выполнялись, в частности, и для предприятий ЖКХ как в России, так и в ближнем зарубежье. Например, в Усть-Каменогорске (Казахстан) уже 16 лет работает система автоматизации Государственного коммунального предприятия «Оскемен Водоканал». Однако традиционно компания работает с «нефтяными» регионами, поэтому решения в сфере ЖКХ будут рассматриваться на примере Автоматизированной системы управления технологическими процессами и энергоресурсами (АСУ ТП и Э) объектов муниципальной собственности г. Сургута, на базе СГМУП «Городские тепловые сети», разработанной и внедренной в 1999 году, совместно с ООО ­«Микром» г. Сургут и ООО «СКБ «Промавтоматика» г. Зеленоград.


О системе

Автоматизированная система управления организована на базе аппаратно-программного комплекса (АПК) «Телескоп+», предназначенного для мониторинга, контроля и управления технологическими процессами. АПК ­«Телескоп+» обеспечивает единое информационное пространство в географически распределенных системах, поддерживая разделение прав доступа к информации, средствам управления, инструментам и средствам конфигурации системы. Для комплекса ЖКХ это означает высокую степень координации работы департамента ЖКХ, жилищно-эксплуатационных орга­низаций и аварийных служб.

Муниципальные предприятия и управляющие компании г. Сургут объединены в единую информационную сеть, в которой обеспечивается автоматизированный обмен данными между подразделениями ЖКХ. При этом каждая служба получает именно те данные, в которых она заинтересована.

Оперативно контролируется количество и качество услуг, предоставляемых организациям и управляющим компаниям города на всех уровнях.
В системе производится сбор и обработка данных, поступающих от территориально-распределенных объектов: узлов коммерческого учета энергоресурсов, котельных, центральных тепловых пунктов, водозаборных, перекачивающих и повышающих насосных станций, домовых узлов учета. На рис. 1 приведена общая архитектура системы.

pic1.jpg

Рис. 1. Архитектура АСУ ТП и Э объектов муниципальной собственности г. Сургута
на базе СГМУП «Городские тепловые сети»

В узлах коммерческого учета и на технологических объектах установлены шкафы, в состав которых включено оборудование, разработанное ЗАО «НПФ Прорыв» и ООО «СКБ Промавтоматика», обеспечивающее отказоустойчивость работы системы. На нижнем уровне системы поддерживаются следующие основные функции: 
- сбор данных с первичных устройств (датчики состояния, преобразователи давления и температуры, расходомеры, теплосчетчики, счетчики электроэнергии, пожарно-охранные датчики); 
- обработка и передача данных на верхний уровень системы по расписанию и по запросам; 
- поддержка единого времени во всех устройствах;
- обработка команд верхнего уровня; 
- передача команд управления на исполнительные механизмы;
- защита измерительной информации и метрологических характеристик от несанкционированного доступа и изменения.

pic2.jpg
Рис. 2. Схема комплекса сбора данных и диспетчерского управления

Универсальные вторичные приборы гарантируют устойчивый информационный обмен с сервером сбора данных системы. Для передачи коммерческих данных на верхний уровень системы используются такие каналы связи, как оптоволоконные, ADSL и FM-радиоканал.

Сервер сбора данных обеспечивает долговременное хранение данных, защиту измерительной информации и метрологических характеристик от несанкционированного доступа и изменения, опрос датчиков, счетчиков и других устройств по команде, поступающей с верхнего уровня системы, передачу команд управления.

Система на базе АПК «Телескоп+» высокопроизводительна и обладает уникальной масштабируемостью как по количеству присоединяемых устройств, так и по количеству решаемых задач. При этом не требуется изменять программное обеспечение.

Аппаратно-программный комплекс «Телескоп+» является универсальным средством для учета расхода ресурсов. Комплекс адаптирован к работе с приборами учета различного исполнения: к цифровым счетчикам электроэнергии, воды, газа или тепла, имеющим интерфейс RS-232/422/485 и к приборам с импульсными выходами. Причем к одному универсальному контроллеру можно подключить большое количество разнообразных приборов учета различных производителей.

Это актуально для ЖКХ, т.к. можно использовать уже установленные ранее приборы, различные по конструкции, характеристикам, зачастую имеющие собственные протоколы обмена. 

pic3.jpg

Рис. Данные по расходу электроэнергии в точке учета

Комплекс можно внедрять поэтапно. Например, начать с простого мониторинга показаний приборов учета с использованием существующего оборудования и линий связи. При этом минимизируются затраты на необходимое «железо», монтажные и пусконаладочные работы. 
А в конечном итоге обеспечить полный контроль потребления ресурсов, оценку их качества в реальном времени (например,  отслеживание напряжения в сети, пофазную нагрузку и т.д.),  удаленное управление исполнительными механизмами, отключение или ограничение отпускаемых ресурсов потребителям электроэнергии по превышению потребляемой мощности в автоматическом или ручном режиме из диспетчерского центра.

pic4.jpg

Рис. Технологическая схема объекта теплоснабжения

На мониторе инженера, оператора, диспетчера в наглядном виде представлены объекты контроля и управления ЖКХ. В режиме реального времени отображается наиболее важная информация о ходе технологического процесса, показаниях счетчиков, датчиков и исполнительных механизмов.

При возникновении аварийных ситуаций и предаварийном состоянии объектов в системах жизне­обеспечения срабатывает аварийная сигнализация, что позволяет оператору предпринять действия для предотвращения развития аварии, например подав команду дистанционного управления для закрытия задвижки.

С вводом системы были существенно снижены издержки на содержание и ремонт объектов. Постоянный контроль расхода ресурсов позволяет не только избежать аварийных потерь, но и предотвратить несанкционированное использование ресурсов.


Аппаратные решения

В АСУ ТП и Э г. Сургута используются контроллеры предыдущего поколения, типа ТК. Эти контроллеры исключительно надежны в работе. Они до сих пор составляют большую часть парка контроллеров на крупнейших нефтедобывающих предприятиях.

Однако за прошедший период времени в «НПФ Прорыв» была разработана новая линейка контроллеров ТК16L и E-422. Как и контроллеры типа ТК, они ориентированы на работу в жестких климатических условиях и высоконадежны, при этом отвечают современным требованиям и новым потребностям автоматизации разнообразных технологических объектов. По сути, для каждого технологического объекта сейчас предусмотрен автоматизированный сбор данных и микропроцессорное управление с широкими возможностями настройки. Для производства оборудования используется новейшая элементная база.

За последние 10–15 лет существенно выросли требования к количеству и составу измерительных устройств, точности измерений. Современные технологии требуют подключения к сети большого количества (иногда до нескольких тысяч) контрольно-измерительных приборов и управляемых устройств. Сегодня мы все чаще имеем дело не просто с датчиком, а с интеллектуальным прибором. Кроме того, в современных контроллерах поддерживаются разнообразные типы каналов связи с верхним уровнем. Уровень и спектр решаемых задач, поддержка открытых стандартов и протоколов требуют использования в контроллерах мощных процессоров и организацию работы на базе операционной системы.

Пользователям предоставляются различные сервисные функции: встроенный Web-интерфейс, поддержка передачи данных на КПК, автоматическая коррекция внут­ренних часов контроллера, счетчиков электроэнергии и другого оборудования и пр.

Контроллеры оснащены набором интерфейсов: RS-232/422/485, Ethernet, USB. Технология подключения позволяет подсоединять к контроллерам широкий спектр устройств (наиболее распространенные аналоговые датчики и датчики сигналов телесостояния, счетчики электроэнергии, терминальные модули, исполнительные механизмы, видеокамеры) без использования дополнительной коммутационной техники.

Сейчас при построении автоматизированных систем широко используются недорогие беспроводные устройства, поддерживающие Mesh-технологию. Решение на основе Mesh-сетей идеально подходит для покрытия беспроводными локальными сетями больших открытых пространств, например в коттеджных поселках.

pic5.jpg

Рис. Отчет по количеству теплоносителя, температуре, утечкам в трубопроводе

Кроме показаний счетчиков и датчиков шлюз Е-422 может получать данные от систем видеонаблюдения. В шлюзе заложена возможность архивирования цифровых видеоданных и их хранения в течение определенного времени. Фактически в рамках одной системы мы объединяем функции нескольких автоматизированных систем: 
- учета ресурсов;
- управления технологическими процессами;
- пожарно-охранной сигнализации;
- видеонаблюдения.

Такое интегрированное решение позволяет эффективнее использовать возможности всех систем и получить более высокое качество управления. При этом сокращаются расходы на обслуживание, монтаж и пусконаладочные работы. 
Технологическая информация и видеоинформация поступает от удаленных объектов диспетчеру по единому каналу связи (в том числе используется FM-радиоканал), а при отказе или отсутствии канала связи удаленный узел может работать в авто­номном режиме с сохранением архивной видеоинформации.


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

А.А. Карташев, директор, 
ООО «МИКРОМ», г. Сургут;
Г.Б. Лященко, заместитель генерального директора по развитию,
 ЗАО «НПФ Прорыв»,  г. Жуковский,
тел.: (495) 556-6603,
e-mail: lyashenkogb@proryv.com