В статье представлен программно-аппаратный комплекс компании «Эскон» для контроля и управления энергоснабжением. Охарактеризованы его основные компоненты: контролируемый пункт (КП) и программное обеспечение TechnoSoft. Перечислены функциональные возможности. Показано, что, разделив процесс внедрения системы на этапы, ее можно более детально и качественно адаптировать под нужды предприятия.
ООО «Эскон», г. Санкт-Петербург
Сегодня большинство производственных компаний страны испытывают серьезные проблемы с поставками разного рода электротехнической продукции. Многие годами отработанные и проверенные технические решения становятся просто физически нереализуемыми в связи с невозможностью поставки тех или иных электротехнических компонентов и программного обеспечения для их полноценного функционирования. Силами специалистов ООО «Эскон» был разработан комплекс программных и технических решений как для построения новых систем интеллектуального контроля и управления электроснабжением, так и для возможности бесшовного расширения существующих систем предприятий.
В связи с тем, что основное направление деятельности компании «Эскон» – это энергетика, большинство решений создавалось и отлаживалось именно в этой области, но принципиальный подход к построению интеллектуальных систем мониторинга и диспетчеризации един и позволяет с легкостью реализовать данное решение в других отраслях промышленности.
Назначение комплекса
Подобные комплексы внедряются на современных производственных предприятиях в целях минимизации времени простоя производственных линий из-за сбоя электроснабжения.
Внедрение таких систем позволяет:
- оперативно определять первопричину сбоев системы (рис. 1);
- предугадывать возможные аварии в будущем;
- производить эффективную оценку непроизводственных потерь энергоресурсов;
- снизить непроизводственные потери активной энергии;
- повысить безопасность эксплуатации энергетических объектов предприятия за счет возможности удаленного управления потенциально опасными операциями;
- снизить риск аварийных отключений электроэнергии, вызванных ошибками оперативного персонала.
Рис. 1. Пример работы утилиты анализа осциллограмм и контекстов отключения
Общее описание решений
Для создания комплексных интеллектуальных систем специалистами компании «Эскон» была разработана серия шкафов управления под названием «контролируемый пункт» (КП), которая позволяет создавать системы контроля и управления любой степени сложности. КП может быть укомплектован различным набором оборудования для решения любых задач автоматизации (рис. 2). Оборудование для комплектации КП:
- программируемый логический контроллер или устройство ввода/вывода для сбора и управления аналоговыми и дискретными сигналами;
- коммутационное оборудование с PoE для подключения системы видеонаблюдения;
- коммутационное оборудование для передачи данных на верхний уровень по ВОЛС и (или) GSM-каналам связи;
- многопортовый преобразователь интерфейсов для подключения подчиненных устройств по линиям RS-232 и RS-485.
Рис. 2. Пример компоновки контролируемого пункта
Все КП комплектуются специализированным промышленным устройством сбора, обработки и передачи данных на базе ПО TechnoSoft – универсального программного комплекса, который позволяет создавать распределенные системы сбора и обработки данных. TechnoSoft оптимизирован для решения задач в области системной интеграции. Он циклично опрашивает все подключенные к КП устройства, локально архивирует полученные данные, анализирует состояние системы по заранее заложенным методикам и алгоритмам и передает данные в системы верхнего уровня по заданным протоколам. Система поддерживает множество протоколов передачи данных: Modbus RTU/TCP; SNPM v1, v2, v3; Ethernet/IP; 104; МЭК-61850; специализированные протоколы обмена данными со счетчиками электрической и тепловой энергий и т. д.
Также TechnoSoft дает возможность интегрировать в единый комплекс:
- панели управления генераторными установками (MWM, MTU, Perkins, Waukesha, CMO, Jenbacher и др.);
РУ и ГРЩ с полным контролем за блоками РЗиА. Комплекс как собирает текущие данные с блоков защиты, так и отслеживает записанные устройством осциллограммы и контексты отключения;
- системы контроля качества электроэнергии;
- системы вентиляции;
- инженерные системы;
- видеонаблюдение и многое другое.
TechnoSoft позволяет не только собирать данные с указанных устройств и систем, но и управлять ими в автоматическом, автоматизированном и ручном режимах, а также производить комплексный анализ происходящих в системе процессов. С помощью данной аналитики можно решать целый ряд экономических задач предприятий: определение уровня утечек энергоресурсов, определение потенциальных точек несанкционированного подключения, оптимизация пиковых нагрузок и т. д.
На верхнем уровне устанавливается сервер сбора и обработки данных TechnoSoft, который собирает всю полученную информацию с установленных КП и может в свою очередь производить более глобальную аналитику функционирования систем предприятия, основываясь на более обширных данных по всем объектам автоматизации. При этом КП могут передавать данные и в системы третьих производителей.
Контролируемые пункты полностью интегрируются с изделиями компании «Эскон», такими как ГРЩ, РУ, КТП и прочие, но при этом КП может быть использован как законченный продукт для подключения к единой системе оборудования и изделиям других производителей.
В настоящее время КП «Эскон» комплектуются цифровым оборудованием отечественных и зарубежных компаний, которое свободно поставляется в нашу страну. Специалисты предприятия постоянно отслеживают появление новых производителей цифрового оборудования, проводят тестирование и адаптацию новых элементов для реализуемых систем.
Этапы реализации системы
Основа подхода к внедрению такого рода систем заключается в четком делении процесса на этапы. Специалисты компании «Эскон» глубоко убеждены, что нельзя за один шаг реализовать сложную и функциональную систему, если конечный заказчик до последнего не может ее использовать. В связи с этим системы реализуются таким образом, чтобы уже после первой итерации внедрения комплекса конечный заказчик начал использовать систему, пусть даже с ограниченным набором функций. В дальнейшем это позволит более детально и качественно адаптировать функциональность системы под нужды того или иного предприятия.
На первом этапе внедрения создается цифровая инфраструктура будущей системы:
- разрабатывается структурная схема комплекса (рис. 3);
- разрабатывается РКД серверных стоек;
- создается инфраструктура центральной диспетчерской: осуществляется поставка серверного оборудования, АРМ операторов, поставка и установка серверного ПО, поставка и установка ПО АРМ операторов и поставка сетевого оборудования;
- интегрируется вся инфраструктура во внутреннюю сеть предприятия.
Рис. 3. Пример общей структурной схемы части комплекса (увеличить изображение)
На сегодняшний день доступно несколько комплектаций серверных решений. В системе может быть один выделенный сервер сбора и обработки данных, который собирает данные со всех подчиненных устройств, архивирует значения по их изменению, обрабатывает и предоставляет данные для систем и пользователей верхнего уровня. Сервер может быть резервированный. Причем поддерживается конфигурация как с горячим, так и с холодным резервированием.
Каждое из автоматизированных рабочих мест оператора, которые также устанавливаются на первом этапе, может нести свою функциональную нагрузку. Например, может быть АРМ энергетика, АРМ сервисного инженера и т. д. При этом информацию они получают с одних и тех же серверов сбора и обработки данных, а функциональное назначение экранных форм и сервисов будет разным.
После создания цифровой инфраструктуры в систему внедряются первые объекты автоматизации: изготавливаются и поставляются контролируемые пункты, разрабатываются экранные формы (рис. 4) для отображения на АРМ оператора. После установки и ввода в эксплуатацию первых объектов предприятие получает рабочую систему и может ее эксплуатировать в полном объеме.
Рис. 4. Пример экранной формы мониторинга и управления распределительным устройством
На втором и последующих этапах внедрения система исключительно наращивается новыми объектами автоматизации с использованием различных модификаций контролируемых пунктов. При этом у заказчика появляется четкое понимание, что ему удобно в нынешней системе, а что нет и какую функциональность необходимо реализовать для более эффективной работы предприятия. На основании данных требований специалисты ООО «Эскон» модифицируют уже существующую систему, а новые объекты интегрируют с учетом новых требований и рекомендаций.
Такой подход позволяет не только избежать излишних финансовых затрат на внедрение системы, но и на выходе получить функциональный и удобный комплекс, который может решать именно насущные проблемы и задачи предприятия. При этом срок выполнения этапов составляет от 3 до 6 месяцев в зависимости от сроков согласования технических решений и количества объектов внедрения.
Особенности комплекса
Вся инфраструктура размещается на территории заказчика. ООО «Эскон» не использует сервера и облачные хранилища третьих производителей.
Лицензия на серверное программное обеспечение покупается один раз. Дальнейшее расширение системы не требует лицензирования, оплачиваются только работы по интеграции новых объектов в систему.
Контролируемые пункты универсальны и могут быть адаптированы для поддержки и организации любой функциональности системы. Имеется возможность передавать данные по любым каналам связи и протоколам передачи данных. Например, при использовании GSM-канала данные могут передаваться по 104-му протоколу для экономии расходования трафика.
Весь программно-аппаратный комплекс – это продукция отечественного производства со всеми необходимыми сертификатами и разрешениями.
Совместно с комплексом всегда поставляется редактор для возможности самостоятельной корректировки рабочего проекта системы мониторинга и диспетчеризации, а сам проект доводится до стадии дистрибутивного комплекта, что позволяет при необходимости переустановить комплекс менее чем за 30 мин.
Примеры внедрения и объемы работ
Подобные комплексы уже внедрены на многих промышленных объектах нашей страны. Комплекс хорошо зарекомендовал себя на мини-ТЭЦ, в энергоцентрах агропромышленного сектора, энергоцентрах с собственной генерацией на месторождениях и перерабатывающих предприятиях, а также на распределенных подстанциях крупных предприятий производственной отрасли. При внедрении данных комплексов силами специалистов ООО «Эскон» были произведены:
- проектно-изыскательские работы (ПиР);
- проектирование системы мониторинга, разработка РД шкафов управления, серверных стоек и т. д.;
- поставка и сборка необходимого щитового оборудования;
- разработка программного обеспечения среднего и верхнего уровней;
- шеф-монтажные и пусконаладочные работы на объекте заказчика.
Как показал опыт внедрения подобных комплексов, использование интеллектуальных систем контроля позволяет не только сократить затраты при незапланированном простое оборудования из-за сбоев в системе электроснабжения, но и снизить на величину до 11 % расходы на потребление энергоресурсов за счет предоставляемой аналитики и возможности оптимизировать потребление различных ресурсов в пиковые часы.
Опубликовано_в журнале ИСУП № 4(100)_2022
М.И. Ларченков, IT-директор,
ООО «Эскон», г. Санкт-Петербург,
тел.: +7 (812) 718-4443,
e-mail: info@eskon-spb.ru,
сайт: eskon-spb.ru