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.

Выбор технологии и радиооборудования для построения систем беспроводной автоматизации

Российская компания ООО «Аналитик-ТС», уже более 20 лет выпускающая промышленные модемы под торговой маркой AnCom® и PROMODEM®, предлагает широкую линейку модемов, логгеров и контроллеров для беспроводной автоматизации. В статье приведен обзор оборудования для организации беспроводной связи с устройствами АСУ ТП и АСКУЭ по разным каналам связи: GSM, GPRS, 3G, NB-IoT, ZigBee, Wi-Fi.

ООО «Аналитик-ТС», г. Москва

Analitic.gif

Преимущества беспроводной автоматизации: GSM, GPRS, 3G, NB-IoT, ZigBee, Wi-Fi

Полный отказ или сокращение числа кабельных линий, ведущих к контроллерам, датчикам, измерительным приборам и управляющим устройствам, значительно снижает временные и финансовые издержки на этапах проектирования, развертывания и эксплуатации систем АСУ ТП и АСКУЭ.

Масштабируемость и гибкость беспроводной сети существенно облегчает жизнь при реструктуризации промышленного предприятия и его расширении, в том числе при переезде. А также освобождает от проблем, связанных с прокладкой проводов: трудоемких и путаных разводок и кроссировок, обрывов, согласования и проведения земельных работ, перепрокладки сетей при переезде или модернизации, запрета арендодателя или препятствий природного характера.

Построение беспроводных каналов связи вместо шин RS‑485 и линий RS‑232 осуществляется с помощью сотовых модемов GSM, GPRS, 3G, NB-IoT либо радиомодемов, например ZigBee и Wi-Fi. В настоящей статье беспроводные технологии представлены модемами PROMODEM промышленного исполнения (табл. 1).

Таблица 1. Промышленное исполнение модемов PROMODEM

Tab_1.png

Для мониторинга показаний импульсных счетчиков, датчиков давления, температуры и уровня применяются GPRS/3G/NB-IoT-логгеры PROMODEM с батарейным или резервным аккумуляторным питанием.

Давайте вместе разберемся, на каком оборудовании лучше построить систему беспроводной автоматизации для вашего проекта.


Беспроводная автоматизация географически распределенных устройств: модемы PROMODEM GSM и 3G

Если ваши устройства – контроллеры или счетчики электроэнергии – удалены друг от друга и от диспетчерского центра на километры (табл. 2), то для беспроводного доступа к ним используйте модемы PROMODEM GSM и 3G (рис. 1)

Ris_1.png

Рис. 1. Модем PROMODEM GSM/3G со встроенным ИБП на 2 часа автономной работы самого модема и подключенного устройства


Таблица 2. Особенности дистанционного управления и мониторинга территориально распределенных объектов

Tab_2.png

Примеры таких распределенных систем:
- опрос и контроль распределенного оборудования нефтегазовой автоматики;
- опрос географически распределенных Modbus-slave-устройств центральной SCADA;
- снятие показаний со счетчиков электроэнергии, теплосчетчиков и счетчиков газа в населенных пунктах с плотной застройкой;
- управление контроллерами наружного освещения;
- дистанционное управление и мониторинг трансформаторных подстанций и т. п.

Модемы PROMODEM GSM и 3G поддерживают различные режимы работы: клиент (рис. 2), сервер и «подключение по звонку». Надежность подключения и поддержания стабильного канала связи обеспечивается прошивкой модема (табл. 3), которую можно обновить удаленно, без выезда на объект.

Ris_2_small.png

Рис. 2. Одновременный онлайн-доступ диспетчерского ПО ко всем устройствам, подключенным к модемам (режим «клиент») (увеличить изображение)

Таблица 3. Надежность подключения и поддержания соединения модема PROMODEM GSM/3G

Tab_3.png


Беспроводной доступ к «кустам» автоматики на небольших территориях без сотовой связи – радиомодемы PROMODEM ZigBee

Если ваши устройства размещены в сотнях метров друг от друга и от диспетчерского центра, тогда нет смысла переплачивать за трафик, гораздо эффективнее построить свою персональную беспроводную радиосеть (табл. 4).

Таблица 4. Особенности дистанционного управления и мониторинга на небольших территориях

Tab_4.png

Лучше всего для этого подходят радиомодемы PROMODEM ZigBee, обеспечивающие автоматическую ретрансляцию данных между собой и дальность действия до 4 км. Таким образом, можно обеспечить беспроводной доступ к устройствам в системах типа:
- кусты нефтегазовой автоматики или канализационных насосных станций;
- Modbus-slave-контроллеры и датчики в заводском цеху (рис. 3);

Ris_3_small.png

Рис. 3. Беспроводной опрос Modbus-master-контроллером Modbus-slave-устройств и датчиков по радиоканалу ZigBee – замена проводной шины RS‑485 (увеличить изображение)

- устройства автоматики в промышленных зонах, портах и на складах;
- системы вентиляции и охраны в торговых центрах;
- снятие показаний со счетчиков электроэнергии, теплосчетчиков и счетчиков газа в небольших населенных пунктах с малоэтажной застройкой;
- радиоудлинитель интерфейса RS‑485 или RS‑232 «точка – точка» для стыковки двух контроллеров друг с другом на расстоянии до 4 км.


С помощью модемов PROMODEM Wi-Fi оснастите ваши RS‑485/RS‑232‑устройства локальными IP-адресами для TCP-опроса по LAN предприятия

Подключив ваши счетчики, контроллеры и модули ввода/вывода к модемам PROMODEM Wi-Fi, вы введете их в локальную TCP/IP-сеть вашего предприятия или цеха. И сможете опрашивать их диспетчерским ПО с любого компьютера, ноутбука или планшета, который также подключен к этой сети (рис. 4).

Ris_4_small.png

Рис. 4. RS‑485/RS‑232‑устройства, подключенные к модемам PROMODEM Wi-Fi, получают IP-адрес и опрашиваются диспетчерским ПО по TCP-портам (увеличить изображение)

Модемы PROMODEM Wi-Fi автоматически подключаются к точке доступа, работают в режимах «TCP-клиент» и «TCP-сервер», оснащены защитными таймерами для автоматической перезагрузки и удобно настраиваются по Wi-Fi любым браузером через веб-интерфейс (рис. 5).

Ris_5_small.jpg

Рис. 5. Модем PROMODEM Wi-Fi с веб-интерфейсом настройки через браузер (увеличить изображение)

Если на вашем объекте уже развернута сеть Wi-Fi, обеспечивающая покрытие во всех точках установки устройств, то организация беспроводного доступа к ним по Wi-Fi – самый бюджетный и простой вариант (табл. 5), подходящий для множества систем:
- устройств автоматики на заводах, складах, в цехах и тепличных комплексах;
- систем вентиляции и охраны в торговых центрах;
- съема данных телемеханики с подвижной строительной техники;
- контроля температуры в помещениях и общественном транспорте;
- пары контроллеров, требующих стыковки  друг с другом на небольшом расстоянии через радиоудлинитель интерфейса RS‑485 или RS‑232 типа «точка – точка».

Таблица 5. Особенности дистанционного управления и мониторинга устройств в зоне покрытия Wi-Fi-сети

Tab_5.png

Специализированные контроллеры LED PROMODEM Wi-Fi (рис. 6) с релейным и управляющим выходом напряжения 0–10 В подключаются к точке доступа Wi-Fi и обеспечивают в рамках локальной сети предприятия:
- плавное управление (0–10 В) подключенных к ним светильников производственных и торговых помещений по протоколу Modbus TCP;
- опрос подключенных к ним датчиков сигнализации и освещенности;
- регулирование скорости электродвигателей 0–10 В;
- коммутацию нагрузки реле 10 А.

Ris_6.png

Рис. 6. Контроллер LED PROMODEM Wi-Fi для плавного управление яркостью светодиодного светильника и опроса датчиков


NB-IoT/3G/GPRS-логгеры PROMODEM: учет и контроль воды, тепла, нефти, газа в системах с нестабильным или отсутствующим питанием

Для учета и контроля воды, тепла, нефти и газа мы предлагаем законченную информационную систему PROMODEM LOGGER, предназначенную для сбора, контроля, хранения и визуализации данных, собранных от следующих устройств:
- импульсные расходомеры;
- аналоговые датчики давления, температуры или уровня;
- дискретные датчики сигнализации.

Информационная система построена на базе автономных логгеров PROMODEM (до 10 лет работы от батареи), которые делятся на три типа: для промышленности, а также для подомового и поквартирного учета в сфере ЖКХ (табл. 6). Логгеры PROMODEM имеют свидетельство об утверждении типа средства измерений и межповерочный интервал 5 лет.

Таблица 6. Типы логгеров PROMODEM (увеличить изображение)

Tab_6_small.png

Логгеры PROMODEM передают накопленные архивы в диспетчерский центр как через привычные каналы связи GPRS/Internet и СМС, так и через новые сети NB-IoT. На базе передового стандарта связи NB-IoT операторы сотовой связи разворачивают сети для передачи данных небольшого объема. Стандарт ориентирован на автономные (работающие от батареи) устройства: модемы, логгеры и УСПД для сферы «интернета вещей» (IoT) и межмашинного взаимодействия (M2M).

Основным преимуществом стандарта является низкое энергопотребление: NB-IoT-модули потребляют в разы меньше по сравнению с модулями 2G/3G, обеспечивая автономным NB-IoT-логгерам (УСПД) около 10 лет автономной работы без замены батареи.

Сети NB-IoT разворачиваются всеми крупными сотовыми операторами, что позволяет оперативно и повсеместно вводить в эксплуатацию NB-IoT-логгеры, модемы и УСПД в проектах с географически распределенными узлами учета.

Для направления автономной диспетчеризации мы предлагаем 2G/3G/NB-IoT-модемы PROMODEM с батарейным питанием, которые обеспечивают дистанционный прозрачный TCP/IP-доступ по расписанию к подключенному по RS‑485 / RS‑232 устройству.

Опубликовано в журнале ИСУП № 3(81)_2019

А. Д. Яманов, к. т. н.,
заместитель руководителя 
Группы проектов,
ООО «Аналитик-ТС», AnCom®, 
PROMODEM®, г. Москва,
тел.: +7 (495) 775‑6008,
e‑mail: support@promodem.ru,
сайт: promodem.ru


РАДИОМОДЕМЫ «СПЕКТР»
RS232/485, до 76800 бод в эфире, 5-7 км, прозрачность для внешних протоколов
www.rateos.ru