Что такое система диспетчеризации
Диспетчеризация. Основные понятия
Диспетчеризация — (от англ. dispatch — быстро выполнять) — централизация (концентрация) оперативного контроля и управления на энергетических, промышленных и других предприятиях, основанная на применении современных средств передачи и обработки информации. Диспетчеризация обеспечивает согласованную работу отдельных звеньев управляемого объекта в целях повышения технико-экономических показателей, ритмичности работы, лучшего использования производственных мощностей.
Система диспетчеризации — это набор аппаратных и программных средств для централизованного контроля за технологическими процессами, инженерными системами, системами энергоснабжения и снабжения сырьевыми ресурсами. Информация обо всем оборудовании, подключенном к системе диспетчеризации, выводится на экран компьютера рабочего места оператора-диспетчера в режиме реального времени.
Системы диспетчеризации инженерных объектов делятся на локальные и удаленные.
Локальная диспетчеризация позволяет передавать технологические данные как от одной, так и от нескольких инженерных систем на компьютер оператора (пункт диспетчеризации). В данном случае мы имеем замкнутую систему, т.е. оборудование и пульт управления размещены на одном объекте или в одном здании. Зачастую локальную диспетчеризацию называют автоматизацией.
Удаленная диспетчеризация позволяет осуществлять передачу параметров от одной или нескольких автоматизированных систем с территориально удаленных объектов на центральную станцию диспетчеризации, с помощью различных каналов передачи данных. Удаленная диспетчеризация может применяться для объединения нескольких объектов, например зданий, имеющих локальную диспетчеризацию.
Зачем нужна диспетчеризация?
Система диспетчеризации позволяет организовать плотное взаимодействие между различными подсистемами инженерного оборудования, она также выполняет автоматизированный оперативный контроль и управление. Необходимость создания подобной системы очевидна. Использование системы диспетчеризации тем оправданнее, чем шире спектр инженерного оборудования объекта.
Эффект от внедрения комплексной системы диспетчеризации не заставит себя ждать. Он проявляется в виде:
Диспетчеризация обеспечивает учёт потребления ресурсов, современный сервис, согласованную работу всевозможных автономных систем, входящих в инфраструктуру объекта/комплекса объектов, зданий, а также производит многоуровневое оповещение в случае возникновения аварийной ситуации.
Что дает комплексная диспетчеризация инженерных систем?
Можно выделить следующие ключевые функции систем диспетчеризации:
Обеспечение человеко-машинного интерфейса
Любое современное здание имеет в своем составе большое количество разнородных инженерных систем. Информация, поступающая от оборудования зачастую непонятна для персонала службы эксплуатации, в частности мигающая лампа «авария» на лицевой панели щита управления системы вентиляции мало что скажет персоналу и в лучшем случае, подвигнет на звонок в компанию поставщика данного щита или обращение к руководству по эксплуатации, если таковое существует. Неисправность в компрессорно-конденсаторном блоке системы кондиционирования придется опознавать считая период мигания светодиодов на соответствующей плате управления и т.д. При этом подавляющее большинство современных контроллеров, управляющих системами вентиляции, имеют возможности коммуникации и позволяют передавать детальную информацию о состоянии системы, неисправностях, режимах работы и т.п. Необходимо только получить эту информацию и представить в удобном для пользователя виде. Тогда написанное по-русски сообщение о загрязнении фильтра или об обрыве ремней вентустановки, неисправности датчика давления, температуры или компрессора компрессорно-конденсаторного блока будет восприниматься оператором единственно верным способом.
Ведение архива параметров и действий операторов
При выходе из строя какого-либо ответственного и дорогостоящего оборудования зачастую происходит длительный «разбор полетов» с непредсказуемым результатом по поиску виновных и мероприятиями по восстановлению оборудования. Система диспетчеризации обеспечивает представление данных за прошедший период времени, помогающее в оценке результатов и качества функционирования системы, кроме этого архив действий операторов играет роль «черного ящика» и позволяет вкупе с архивом параметров проследить действия либо бездействие оператора.
Ведение архива аварийных событий
Служба эксплуатации должна своевременно реагировать на аварийные ситуации, возникающие в инженерных системах, но зачастую, даже имея информацию о параметрах системы, оператор не может среагировать на аварийную или предаварийную ситуацию. Обеспечить контроль возникновения аварии поможет система диспетчеризации, например, имеем подачу тепла от городских сетей, собственно источником тепла является автономная котельная, в которой нет постоянного персонала, сигнал о давлении на вводе в индивидуальный тепловой пункт, контролируется датчиком давления из комплекта тепловычислителя, имея сигнал от этого датчика можно задать граничные значения вида «низкое давление», «аварийно-низкое давление», «высокое давление», «аварийно-высокое». Таким образом, будет автоматически формироваться сигнал о понижении либо повышении давления и своевременно доводиться до оператора в понятной форме.
Ограничение доступа к функциям контроля и управления
Инженерные системы – важный элемент в жизнедеятельности предприятий, поэтому любая ошибка может стоить очень дорого. Для предотвращения риска несанкционированных манипуляций и повышения ответственности сотрудников ведется журнал всех действий диспетчера. Различные категории пользователей имеют определенные права на доступ.
Сигнализация и отображение информации
Отображение параметров систем диспетчеризации в режиме реального времени
На экране диспетчера в режиме реального времени появляется информация об основных показателях системы. Если данные показатели вышли за определенные пользователем пределы, оператор будет оповещен посредством цветовой и звуковой сигнализации.
Инструмент «тренды» удобен тем, что позволяет следить за изменением параметров системы в динамике, это помогает предупреждать аварийные ситуации. Инструмент «цифровая панель» предназначен для вывода на экран диспетчера сразу нескольких трендов.
Управление и диспетчеризация объекта может производиться посредством интерактивной мнемосхемы, которая отображает необходимые параметры и элементы управления в интуитивно понятной форме. Мнемосхемы могут составляться как на отдельные объекты, так и на системы в целом, что позволяет дать оценку общему состоянию системы.
Удаленное информирование (WEB, SMS)
В целом необязательно постоянное присутствие оператора на рабочем месте. Современные системы сбора и обработки данных позволяют удаленно оповещать пользователей при возникновении аварийных ситуаций и дистанционно контролировать состояние и управлять оборудованием через интернет, в том числе с использование мобильных устройств типа планшет и смартфон.
По теме
Популярные товары
Системы диспетчеризации инженерного оборудования
Система диспетчеризации предназначена для удалённого отображения сбора и хранения данных о работе технологического оборудования здания или производственного процесса, она передает информацию о параметрах протекающих процессов, режимах работы инженерных систем, нештатных ситуациях. Интерфейс системы диспетчеризации позволяет оператору удаленно задавать режимы работы системы в целом или отдельного оборудования.
Иногда возникает путаница, когда систему диспетчеризации здания определяют как систему управления зданием BMS. Это связано с тем, что в диспетчеризации применятся контроллеры и программное обеспечение SCADA систем BMS. Однако, система диспетчеризации является интерфейсной частью системы интеллектуального здания, она всего лишь выводит информацию на пульт и позволяет оператору вручную управлять частью процессов, пусть и удаленно. Алгоритмы оптимального и экономичного взаимодействия между подсистемами здания должны быть разработаны проектом автоматизации и запрограммированы в контроллерах управления, только тогда оператор освобождается от принятия большинства рутинных решений.
Обычно, в функции системы диспетчеризации входит:
На пульт диспетчера выводится информационный поток от следующих систем:
Могут выводиться параметры температуры наружного воздуха, охлаждённой воды в/от системы вентиляции, охлажденного этиленгликоля, подогретой воды отопления; значения давления охлажденной воды или этиленгликоля систем вентиляции и кондиционирования; положения регулирующих клапанов; мощности на двигателях циркуляционных насосов или вентиляторов; ; данные о засорении фильтров; сигнализация об угрозе замораживания калориферов информации о состоянии лифтов, подкрепленные видеоданными; состояния автоматических выключателей в электрощитах и т.п.
Управление оборудованием в диспетчеризации ограничивается возможностью включения определенных режимов работы, например, режим запуска системы зимой или летом, режим максимальной производительности, аварийное отключение установки, ручное переключение с основного на резервный насос и т.д. В теории, диспетчер имеет возможность управления каждым из устройств, имеющих привод, однако на практике, один человек физиологически не сможет вручную управлять большой инженерной системой.
Управление такой системой осуществляется в режиме 24/7 квалифицированным персоналом, прошедшим специализированные курсы обучения. Кроме того, для каждой системы в процессе проектирования, наладки и эксплуатации технологами разрабатываются протоколы действий при возможных нештатных ситуациях.
Возможности современных систем диспетчеризации
Современные системы диспетчеризации все чаще реализовываются на контроллерах и программном обеспечении систем BMS. Это обуславливает большое количество программных возможностей по настройке их функций. В общем случае, системы диспетчеризации должны обеспечивать:
Отличие системы диспетчеризации от системы автоматического управления и диспетчеризации здания (САУиД)
Основные отличия функций системы диспетчеризации инженерного оборудования и системы автоматического управления зданием видны на приведенных ниже схемах. Типовая схема диспетчеризации инженерных систем объекта
Типовая схема автоматизации и диспетчеризации инженерных систем объекта (синонимы: BMS, интеллектуальное здание)
Таким образом, подсистема диспетчеризации является только частью системы управления зданием BMS.
Оборудование и программное обеспечение систем диспетчеризации
Задача диспетчеризации – отображение информации и предоставление возможности управления, следовательно, основными элементами системы диспетчеризации является программное обеспечение оператора и преобразователи интерфейсов, часто устанавливаемые в щитах автоматизации инженерного оборудования.
Как правило, современные контроллеры автоматизации имеют возможности работы со SCADA ПО системы диспетчеризации, они являются одновременно и преобразователями интерфейсов. Программное обеспечение обеспечивает реализацию таких функций как:
Передача данных от локальной системы автоматизации к SCADA системе диспетчеризации может осуществляться напрямую или через интерфейс OPC (Open Platform Communication) сервера. При этом OPC сервер является переводчиком между языком, которое понимает установленное оборудование, и языком программного интерфейса диспетчера.
Главной целью стандарта ОРС явилось обеспечение возможности совместной работы средств автоматизации, функционирующих на разных аппаратных платформах, в разных промышленных сетях и производимых разными фирмами.
После того, как стандарт OPC был введён в действие, практически все SCADA-пакеты были перепроектированы как ОРС-клиенты, а каждый производитель аппаратного обеспечения стал снабжать свои контроллеры, модули ввода-вывода, интеллектуальные датчики и исполнительные устройства стандартным ОРС сервером. Благодаря появлению стандартизации интерфейса стало возможным подключение любого физического устройства к любой SCADA, если они оба соответствовали стандарту ОРС. Разработчики получили возможность проектировать только один драйвер для всех SCADA-пакетов, а пользователи – возможность выбора оборудования и программ без прежних ограничений на их совместимость.
IP оборудование
С удешевлением IP оборудования, функции передачи данных в сеть постепенно распространяются на полевые устройства (клапаны, преобразователи частоты и т.п.), однако это решение пока в любом случае более дорогое, а также требует разработки стабильной и безопасной СКС на объекте, это так же дорогостоящее мероприятие.
IP оборудование для систем автоматизации и диспетчеризации инженерных систем подбирается в зависимости от требований к его функциям. Как правило, достаточно иметь программный стык системы диспетчеризации с IP сетью предприятия, и появляется возможность подключения к SCADA системе дополнительной информации. В частности, для визуального наблюдения за с диспетчерского пункта за важными узлами или помещениями, к системе подключаются используются IP камеры наблюдения системы промышленного телевидения или безопасности.
Разработка и проектирование систем диспетчеризации
Проект системы диспетчеризации выполняется разделом комплекта чертежей системы автоматизации и диспетчеризации здания. Сигналы, выводимые на пульт диспетчера, определяются разработчиками технологии систем здания.
Норматив проектирования: ВСН 60-89 «Устройства связи, сигнализации и диспетчеризации инженерного оборудования жилых и общественных зданий. Нормы проектирования»
Проект системы диспетчеризации обычно сдержит следующие листы:
В рамках проекта диспетчеризации разрабатывается так же и автоматизированное рабочее место диспетчера. В зависимости от масштаба системы оно может быть оснащено:
Щитом с нанесенной мнемосхемой (в настоящее время такие системы встречаются все реже и на производствах);
ПК с установленной SCADA программой;
ПК с доступом по веб-интерфейсу к контроллеру-серверу системы (пример: automation server Schneider Electric);
ПК с установленной SCADA системой с выходом на несколько мониторов и на мониторную стену.
Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »
В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »
Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »
КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015
Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »
К вопросу о диспетчеризации Ч.1
часть 1
Как устроены системы диспетчеризации?
Стандартная система диспетчеризации состоит из шкафов автоматики и диспетчерского пункта, которые обеспечивают функции управления, а также сбора данных с определенного инженерного оборудования. В диспетчерском пункте находится один или несколько персональных компьютеров, оснащенных специализированным программным обеспечением. Все оборудование связано с ПК диспетчера через технологическую сеть. Количество сегментов в сети, а также число подключаемых шкафов практически не ограничено. В зависимости от характеристик автоматизируемого объекта и объема обрабатываемой информации структура построения систем диспетчеризации реализуется в каждом случае индивидуально.
Какие задачи решает диспетчеризация?
Система диспетчеризации обеспечивает многоуровневый комплексный контроль и управление:
Преимущество применения систем диспетчеризации:
Остановимся на каждом из перечисленных пунктов более подробно.
1. Контролирующая система
Вопрос заключается в следующем: система будет осуществлять только мониторинг объекта или же оператор должен иметь возможность управлять объектом удаленно с диспетчерского пункта. Входит ли в «обязанности» оборудования, расположенного на объекте, управление технологическим процессом? На основании этого будет принято решение о применении контроллера со свободно программируемой логикой или же достаточно локальных регуляторов с прошитой логикой, интерфейсом связи или простых модулей ввода/вывода.
2. Канал передачи данных
Каналы связи между различными уровнями системы могут быть проводными и беспроводными на основе выделенных и коммутируемых телефонных линий, локальных компьютерных сетей, сетей сотовой связи, радиоканалов. Если речь идет о диспетчеризации на уровне цеха или предприятия, зачастую прокладка кабеля решает вопрос организации связи диспетчерского пунк- та с установленным оборудованием. В случае удаленной диспетчеризации используются беспроводные линии, которые вызывают наибольший интерес и все большее распространение, об их применении и пойдет далее речь.
Компания ОВЕН вместе со своими партнерами предоставляет возможности решения задач удаленной диспетчеризации на основе сети GSM. Передачу данных в сети GSM можно осуществлять тремя способами: SMS, CSD и GPRS.
SMS (Short Message Service – служба коротких сообщений) – технология, позволяющая осуществлять приём и передачу коротких текстовых сообщений сотовым телефоном, входит в стандарты сотовой связи. SMS используется, как правило, для информирования главного специалиста и диспетчера о произошедшем событии. SMS для передачи данных практически не используется из-за высокой стоимости. Кроме того, время доставки SMS не регламентировано, и, следовательно, ставит под вопрос актуальность получаемой информации.
CSD (Circuit Switched Data – технология передачи данных) использует один временной интервал для передачи данных по голосовому каналу связи в подсистему сети и коммутации, где они могут быть переданы через эквивалент модемной связи в телефонную сеть. На текущий момент CSD является самым надежным и гарантированным способом передачи данных. Принцип действия: устанавливается прозрачный канал связи между модемами, и данные передаются от устройства, подключенного к одному модему, на другое, подключенное к другому модему. Как правило, такой способ передачи данных используется при создании систем, в которых требуется инициативная связь объекта с диспетчерским пунктом. Основным препятствием его широкого использования является высокая стоимость времени соединения из-за гарантированного времени соединения (при нахождении в сети всех абонентов).
GPRS (General Packet Radio Service – пакетная радиосвязь общего пользования) – один из наиболее востребованных способов передачи данных. Он позволяет пользователю сети сотовой связи производить обмен данными с другими устройствами в сети GSM и с внешними сетями, в том числе Интернет. GPRS предполагает тарификацию как по объёму переданной/полученной информации, так и по времени, проведённому он-лайн. Такой способ связи позволяет объекту постоянно находиться на связи. Тем не менее и этот вариант не лишен недостатков. Канал связи GPRS не является приоритетным в отличие от голосового канала (CSD), и время доставки пакетов не регламентировано. Кроме этого, число предложений и отсутствие стандартных решений отнимают много времени при создании подобных систем. Компания ОВЕН предлагает потребителям три варианта решения задачи соединения по каналу GPRS:
Статический IP
С оператором связи заключается договор на предоставление статического IP-адреса (услуга платная), закрепленного за СИМ-картой. После регистрации в сети ПЛК к нему можно будет обращаться по этому IP-адресу. Обращение можно организовать с любого ПК, подключенного к Интернету.
Динамический IP (реальный IP)
C оператором связи заключается договор на предоставление услуги «реальный» IP (услуга платная), но значительно дешевле услуги «статический IP».
Пользователь регистрируется на одном из сервисов DynDNS (платно или бесплатно), ему предоставляется логин и пароль для регистрации в Интернете. После регистрации ПЛК он определяет свой текущий IP-адрес, сообщает его DynDNS-серверу и обращаться к нему можно через Интернет, используя не IP-адрес, а DNS-имя.
3. Архив данных
Потребность создания и ведения архивов непосредственно на самом объекте и передача их при очередном сеансе связи на диспетчерский пункт возникает в том случае, если связь с объектом носит периодический характер, а информация о состоянии оборудования и технологическом процессе необходима в полном объеме. Возможность создания архивов определяется перечнем установленного оборудования. При необходимости архива не обойтись без контроллера, если же архив не требуется, то можно использовать локальные приборы или модули ввода/вывода с модемом.
4. Опрос устройств с нераспространенными протоколами передачи данных
Часто совместно с автоматическими системами управления на объекте устанавливаются средства учета тепловой и электрической энергии, и возникает дополнительная задача передачи информации и от этих средств учета. В этом случае необходимо использовать контроллер в качестве шлюза передачи данных от средств учета на ПК оператора. Основной особенностью такой задачи является то, что, как правило, подобные средства имеют свой протокол передачи данных, который необходимо поддерживать в основном контроллере (шлюзе). Такие протоколы зачастую поддерживаются в SCADA и SoftLogic-системах, и их применение значительно облегчает процесс объединения контроллеров и средств учета. В случае отсутствия поддержки необходимого протокола клиент может организовать поддержку протокола самостоятельно.
5. Программное обеспечение
Выбор программного обеспечения – один из основных вопросов при создании новой системы диспетчеризации. Ведь от выбора ПО зависит стоимость и скорость создания проекта, квалификация нанимаемого специалиста, уровень поддержки производителя. Компания ОВЕН предлагает своим клиентам несколько программных продуктов.
Среда программирования CoDeSys
CoDeSys – одна из самых распространенных независимых сред программирования как в России, так и за рубежом, разработана компанией 3S-Software (www.3s-software.com). CoDeSys выбрали для своих контроллеров такие крупнейшие разработчики как Beckhoff, Wago, Turk и др. CoDeSys полностью поддерживает пять языков программирования согласно стандарту IEC 61131-3 и дополнительный язык CFC и обеспечивает поддержку протоколов передачи данных: Мodbus ASCII/ RTU/TCP, DCON, OWEN. Помимо стандартных протоколов CoDeSys позволяет создавать оригинальные протоколы с использованием библиотек, поставляемых компаниями 3S-Software и ОВЕН.
CoDeSys идеально подходит для решения задач, в которых необходимо организовывать сложные алгоритмы управления и системы со сложными вычислениями, она позволяет создавать системы диспетчеризации с использованием как проводных, так и беспроводных сред передачи данных.
Единственным ограничением можно назвать только отсутствие поддержки нераспространенных протоколов обмена с внешними устройствами – такими как расходомеры, теплосчетчики, электросчетчики и т.п. Кроме того, интеграция в SCADA–системы хотя и является стандартной процедурой через ОРС-сервер, но тем не менее при большом количестве переменных занимает много времени.
Среда программирования ISaGRAF
Разработка компании ICS Triplex ISaGRAF (www.isagraf.com) – ин- струмент для создания прикладных программ состоит из среды разработки (Workbench), адаптируемой под различные аппаратно-программные платформы исполнительной системы (Target). ISaGRAF поддерживает пять языков стандарта IEC 61131-3 и язык Flow Chart, обеспечивает поддержку большого количества стандартных протоколов (Modbus ASCII/RTU/TCP и DCON). ISaGRAF является открытой платформой и позволяет добавлять в него драйверы для собственных ПЛК, библиотеки и дополнительные модули.
Диапазон применения ISaGRAF очень широк – от крупных ТЭЦ до небольших теплиц.
На основе ISaGRAF компанией «ФИОРД» (www.fiord.com) разработаны расширения, которые сделали ISaGRAF универсальной средой для создания интегрированных решений как в области АСУ ТП (www.isagraf.ru), так и в системах диспетчеризации.
ISaGRAF является универсальной средой программирования контроллеров и обладает такими же ограничениями, как и CoDeSys.
SCADA и Softlogic-система Master- SCADA
Одна из самых популярных российских SCADA-систем (www.insat.ru), представленных на российском рынке. Поставляется компанией ОВЕН и ее дилерами. При использовании SCADA- системы целесообразно использовать контроллер с предустановленной на нем Softlogic-системой MPLC. Связано это с тем, что при использовании данного продукта пользователь создает свою программу из единой среды разработки – MasterSCADA. Это значительно облегчает связь переменных нижнего уровня (ПЛК) с верхним (АРМ диспетчера). Преимущество использования SCADA и Softlogic-системы перед средой программирования очевидны в случае создания систем мониторинга. Поддержка SCADA–системой большого количества как стандартных, так и нестандартных протоколов передачи данных позволяет использовать контроллер в качестве шлюза, объединяющего в единую сеть все установленное на объекте оборудование.
Ограничение в использовании подобного подхода только в том, что при необходимости создания сложных программ и алгоритмов управления среда программирования ПЛК может оказаться недостаточно функциональной.
SCADA и Softlogic-система Энтек
SCADA-система Энтек – одна из самых распространенных SCADA-систем (www.entels.ru), работающих в российской энергетике. Она разработана компанией Энтелс, занимающейся внедрением автоматизированной информационно-измерительной системы – АИИС ЭНТЕК. Энтек, также как и предыдущая SCADA-система, позволяет запрограммировать контроллер для диспетчерского пункта непосредственно из основной среды разработки, для чего на ПЛК должна быть предустановлена система исполнения En-logic от компании Энтелс. Применение SCADA-системы Энтек и системы исполнения En-logic целесообразно при создании крупных распределенных систем мониторинга энергетических и других объектов, так как большое количество примитивов и библиотек позволяет сделать проект с минимальными временными затратами.
Более подробную информацию о всех этих программных продуктах можно прочитать на сайтах компаний разработчиков.
Довольно часто при создании новой системы диспетчеризации приходится интегрироваться в уже установленную на ПК SCADA-систему. При решении этой задачи необходимо понимать, какие протоколы передачи данных и какие интерфейсы поддерживает ранее установленный программный продукт, так как это повлияет и на выбор программного обеспечения, и на выбор среды программирования для ПЛК. Если ПО необходимо устанавливать с нуля, то зачастую имеет смысл выбрать SCADA и SoftLogic-системы, которые позволят не только создать визуализацию, но и запрограммировать контроллер в одной среде программирования.
В следующей части статьи будут рассмотрены несколько способов решения задач удаленной диспетчеризации различной степени сложности, используемые аппаратные и программные средства, преимущества и недостатки предлагаемых методов.
© Автоматизация и Производство, 2021. Все права защищены. Любое использование материалов допускается только с согласия редакции. За достоверность сведений, представленных в журнале, ответственность несут авторы статей.
Издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации средств массовой информации ПИ № ФС77-68720.