Автоматизированная система удаленного мониторинга водогрейных котельных с использованием каналов GSM/GPRS-связи

В г. Санкт-Петербург введена в эксплуатацию автоматизированная система удаленного мониторинга водогрейных котельных, построенных  ООО «Авангардстройтрест».

Система разработана  ООО «АРТ-Инжиниринг СПб» на базе SCADA/HMI DataRate (НПФ «КРУГ») и контроллеров SMH 2010 (ООО «Сегнетикс»).

ООО «АРТ-Инжиниринг СПб» предоставляет комплекс услуг по разработке технических решений промышленных электроустановок, систем удаленного мониторинга, диспетчерского управления и АСУТП. Кроме того, «АРТ-Инжиниринг СПб» поставляет шкафы локальной автоматики, которые в совокупности образуют комплект технических средств автоматизации котельной с возможностью удаленной диспетчеризации.

Объекты управления

В котельных на базе локальных систем автоматизированы следующие процессы:

• Управление насосными группами котельной, в том числе с частотным электроприводом
• Управление температурой и давлением в технологических трубопроводах котельных
• Каскадное управление группой котлоагрегатов по условию требуемой мощности и ввод необходимых защит
• Управление оборудованием топливоподачи
• Контроль загазованности помещений, ввод защит по достижению ПДК.

Представленное решение максимально удовлетворяет техническим требованиям  генподрядчика (ООО «Авангардстройтрест») и может быть адаптировано при реализации на аналогичных предприятиях по месту.

Цели и задачи

Данная система решает типовые проблемы, возникающие при эксплуатации водогрейных котельных:

• Снижение производственных издержек
• Повышение эффективности и надежности работы технологического оборудования
• Получение достоверной и качественной информации, необходимой для оперативного контроля и управления технологическим процессом
• Обеспечение персонала не только актуальной, но и ретроспективной технологической информацией для анализа, оптимизации и планирования работ по ремонту и эксплуатации оборудования котельных
• Приведение условий труда персонала в соответствие требованиям нормативных актов.

Общая архитектура системы

Система удаленного мониторинга охватывает 7 территориально распределенных объектов.  Информационная мощность системы составляет 2500 тегов. Время доставки сообщений – не более 3 минут.

Рисунок 1— Общая структурная схема

Нижний уровень системы представляют локальные шкафы автоматики, реализующие необходимые алгоритмы управления техническими системами и обеспечивающие доступ к параметрам состояния технических систем для внешней системы мониторинга, а также временное хранение данных до передачи в систему верхнего уровня в случае отказов каналов связи. Шкафы автоматики выполнены на базе контроллера SMH 2010 ООО «Сегнетикс».
Средний уровень системы образует шкаф коммуникационного шлюза, обеспечивающего миграцию с протокола Modbus RTU, на основе которого выполнена коммуникационная шина котельной, на протокол Modbus TCP/IP. Посредством GSM/GPRS-роутера реализуется подключение к каналам Internet-операторов сотовой связи. Коммуникационный шлюз также обеспечивает доступ верхнего уровня системы к данным узлов учета тепловой энергии и газа.
Верхний уровень системы представляет собой рабочую станцию оператора, установленную на центральном диспетчерском пункте и подключенную к сети Internet физическими каналами связи.
На рабочей станции оператора установлено программное обеспечение НПФ «КРУГ» – SCADAHMI DataRate с внешним Web-интерфейсом (сетевым клиентом управления) и программное обеспечение разработки ООО «АРТ-Инжиниринг СПб» – сервер обработки данных. Сервер организует получение данных от объектов и передает в среду визуализации. В сервере обработки данных реализованы механизмы, учитывающие особенности передачи данных по негарантированным каналам связи. SCADAHMI DataRate обеспечивает визуализацию данных технологических параметров, Web-интерфейс позволяет получить доступ к технологическим данным в виде мнемосхем с любого удаленного компьютера, подключенного к сети Internet, используя обычный браузер. Информация может быть получена и на дисплей обычного смартфона или коммуникатора.
Структура программного обеспечения
Структура программного обеспечения, установленного на рабочей станции оператора, изображена на рисунке 2. На рисунке 3  приведена главная мнемосхема рабочего стола оператора.

Рисунок 2— Структура программного обеспечения

Рисунок 3—Главная мнемосхема рабочего стола оператора

Функции верхнего уровня системы

Верхний уровень системы (SCADAHMI DataRate + Сервер обработки данных) обеспечивает для конечного пользователя:

• Отражение на экранных формах рабочей станции параметров состояния технических систем котельных, данных по отпущенной потребителям тепловой энергии и потребленному котельной газу. Получение данных в экранные формы производится с заданным интервалом времени или по запросу оператора. На мнемосхемах отображаются данные по состоянию на время последнего опроса данных
• Доступ к значениям уставок регуляторов системы автоматики нижнего уровня, хранение архивов уставок
• Контроль состояния каналов связи с объектами, автоматическое восстановление связи после ее исчезновения
• Доступ с любого удаленного компьютера, подключенного к сети Internet, к данным экранных форм компьютера диспетчера с помощью Web-интерфейса SCADAHMI DatRate
• Ведение архивов данных параметров состояния объектов и данных учета тепловой энергии и газа
• Контроль исправности первичных приборов КИП и контроллеров локальных систем автоматизации
• Выполнение выборок из архивов данных за необходимый интервал времени
• Отображение параметров состояния оборудования и процессов в реальном масштабе времени в виде экрана сообщений (рисунок 4). В этом режиме по каналам сотовой связи передаются только те значения параметров технологического процесса, в которых возникли недопустимые отклонения или отказы. Опрос параметров, имеющих допустимые значения, не производится. Такая реализация обмена данными позволяет существенно сократить оплачиваемый трафик.

 

Рисунок 4— Вид окна сообщений