Продолжение цикла статей о проектировании систем различного назначения на базе линейки программных продуктов российской компании «ИнСАТ». Эта статья в первую очередь – для инженеров по автоматизации, а также для руководителей и технологов.
Компания «ИнСАТ», г. Москва
Отличие автоматизированных систем в ЖКХ от других типов систем определяется (нестрого) следующими особенностями:
- типовыми задачами;
- отсутствием собственных подразделений автоматизации;
- потребностью в диспетчеризации распределенных объектов;
- невысокой стоимостью.
Мы покажем, как наилучшим способом построить систему автоматики с учетом этих особенностей.
С чего начинается система
Конечно, начинать создание системы надо с проектирования. Без документации владелец системы рано или поздно столкнется с проблемами. Рано – это еще до ввода в эксплуатацию. Тогда начнутся споры между заказчиком и исполнителем: почему клиент видит не то, что хотел. Поздно – это при первом же выходе любого элемента системы из строя.
При ограниченном бюджете можно обойтись минимальным набором чертежей и описаний, но полностью игнорировать этот этап может только тот, кто собирается сразу исчезнуть после запуска системы в эксплуатацию. При этом документацию можно свести к минимуму, поскольку задачи в ЖКХ типовые. В минимальный набор в обязательном порядке должны входить: структурная схема системы, спецификация оборудования, требования к функциональности (перечень функций) и перечень адресов (оборудования и параметров).
Рекомендация: лучше минимум необходимой документации хорошего качества, чем килограммы (или гигабайты) плохой документации.
Типовые системы автоматизации ЖКХ полностью охватывает следующий перечень:
- индивидуальные тепловые пункты (ИТП);
- насосные станции водоснабжения (ВНС) и водоподготовки;
- канализационно-насосные станции (КНС);
- трансформаторные распределительные подстанции (ТП);
- системы учета ресурсов (вода, электроэнергия, тепло, газ).
Как мы проектируем?
Наше первое правило при проектировании – исходить из потребностей заказчика. Это иногда бывает непросто, потому что заказчик не всегда:
- знает, чего хочет;
- знает возможности систем;
- умеет формулировать свои пожелания.
Правило второе – сочетать методы проектирования типовых задач с индивидуальными потребностями.
Для типовых задач мы готовы сразу подсказать заказчику способы реализации решений.
Для индивидуальных задач хорошее решение получается там, где заказчик готов работать вместе с инженерами в процессе формулирования технического задания. Поскольку число комбинаций оборудования для разных систем стремится к бесконечности, комплексное решение всегда становится индивидуальным. Снижать трудоемкость (уменьшать стоимость) реализации индивидуальных решений позволяет гибкость SCADA-системы.
С точки зрения логической структуры объекта каждая из систем автоматики в ЖКХ – типовая (независимо от технологической схемы и выбора оборудования). Упомянутые характеристики влияют на стоимость, но не на принцип проектирования. Принцип проектирования в MasterSCADA – полностью объектный подход. Он заключается в том, что каждый технологический элемент системы (насос, точка измерения давления, узел учета электроэнергии) представляет собой самостоятельный объект, который входит в другой объект (установка повышения давления), который входит в следующий объект (насосная станция), который входит в следующий объект (водоканал). Объект в нашем понимании – элемент системы, который содержит один или несколько документов (изображение, мнемосхему, окно управления, тренд, журнал, отчет).
Рекомендация: создавайте объект только в том случае, если у него должны быть документы.
Типовые решения
Попробуем показать, как перейти от проектной документации к реализации, на примере создания системы автоматизации станции повышения давления. ВНС имеет четыре насоса, качающих воду из двух резервуаров. Схема насосной станции представлена на рис. 1. Из нее можно получить и перечень всех сигналов в системе автоматики.
Рис. 1. Схема ВНС
В подобных системах всегда нужно контролировать давление в сети, уровень в резервуарах и состояние насосов. Таким образом, явно можно выделить следующие объекты:
- резервуар (с точкой измерения уровня);
- насос (двигатель с измеряемыми параметрами и состояниями);
- трубопровод на выходе (с точками измерения давления и расхода).
Это минимальный набор типовых элементов повышающей насосной станции. Именно из них и надо создать конкретную схему в SCADA-проекте. В библиотеке любой SCADA такие элементы есть. Имеются они и в MasterSCADA.
Можно создать типовой объект из библиотечных, а можно при необходимости собрать его самостоятельно: если у библиотечного объекта недостаточно функциональности, если возникнет желание придать объекту фирменный внешний вид или если просто интересно поэкспериментировать. На рис. 2 можно сравнить типовой библиотечный насос из визуальных функциональных блоков с настраиваемыми входами/выходами ФБ для подключения внешних сигналов и индивидуально разработанный насос с другим составом переменных.
Рис. 2. Настройка ВФБ «Насос»
Наличие типовых решений, не привязанных к оборудованию, возможно, поскольку в MasterSCADA традиционно разделены логическая (дерево объектов справа) и физическая (дерево системы слева) структуры объекта (рис. 3).
Рис. 3. Разделение физической и логической структур
От того, насколько тщательно проработаны технологические элементы (типовые объекты нижнего уровня), зависит дальнейшее проектирование на всех следующих этапах: сборка системы из типовых элементов, тиражирование, пусконаладка (исправление ошибок) и сопровождение (внесение изменений). В этом и заключаются особенности и преимущества объектного подхода в MasterSCADA.
Рекомендация: не жалейте времени на тщательную проработку структуры будущей системы и низовых элементов.
Тиражирование и «тюнинг»
В MasterSCADA существуют четыре способа тиражирования:
- дублирование (создание копии элемента в том же объекте);
- копирование – вставка (из одного объекта в другой);
- объявление шаблона;
- типизирование.
Для рассматриваемой системы правильнее будет применить дублирование с предварительным объявлением шаблоном первого созданного объекта «Насос». После дублирования остальные три насоса станут экземплярами.
Рис. 4. Экземпляры шаблона «Насос»
Таким образом, получилось четыре одинаковых насоса с типовыми функциями. Аналогично разрабатываются и другие элементы.
После этого в соответствии со вторым правилом следует перейти от адаптации типового решения к разработке индивидуального проекта. Чаще всего различные незапланированные потребности у заказчика появляются уже после или во время пусконаладки. Пожалуй, тут ярче всего проявляются преимущества объектного подхода: при невысокой стоимости внесения изменений «торговля» из-за не сформулированных клиентом ранее требований становится не особенно драматичной. Пример: заказчик захотел, чтобы кроме уровня заполненности резервуара рассчитывался и отображался и его объем. При проектировании в MasterSCADA это совсем несложно – необходимо для одного резервуара добавить переменную «Полный объем», добавить расчет «Пересчет уровня в объем», изменить изображение объекта «Резервуар» и изменить мнемосхему ВНС. А потом повторить это для двадцати резервуаров в десяти ВНС.
Выбранный нами метод «шаблон – экземпляр» позволяет внести изменение только в один объект и применить его ко всем (или к некоторым) объектам, являющимся экземплярами. Диалог сравнения и применения изменений показан на рис. 5.
Рис. 5. Применение изменений к экземплярам
Если вдруг заказчик захочет, чтобы отображался объем не всех, а только некоторых резервуаров, разработчику достаточно пометить необходимые объекты после сравнения изменений.
Вывод
При сравнении времени внесения изменений в типовые объекты для разных технологий мы получили такие данные для 20 резервуаров, относящихся к разным ВНС.
Таблица наглядно показывает преимущества технологии работы с типовыми объектами в MasterSCADA. Внесение изменений в заранее подготовленных шаблонах занимает всего 15–20 минут, и неожиданно возникающие пожелания заказчика не вызывают жесткого внутреннего сопротивления проектировщика: 15–20 минут можно и подарить.
Таблица 1. Время, затраченное при работе с типовыми объектами в MasterSCADA
Рекомендация: проектная документация позволит правильно определить типовые элементы, что выгодно отразится на времени дальнейшей разработки с учетом индивидуальных особенностей проекта.
Таким образом, при правильном выборе метода тиражирования и соблюдении технологии объектного проектирования мелкий тюнинг системы позволяет удовлетворить потребности клиента без значительных дополнительных затрат для разработчика.
Типовые элементы и решения позволяют легко масштабировать системы, сокращая трудоемкость разработки даже индивидуально настроенных систем.
Статья опубликована в журнале "ИСУП" № 6(72)_2017
Г. Л. Веселуха, зам. генерального директора по проектам,
компания «ИнСАТ», г. Москва,
тел.: +7 (495) 989‑2249,
e‑mail: galina.veselukha@insat.ru,
сайт: insat.ru
_big.jpg'); "6(108)_small.jpg")