.png "ООО \"Доступная Автоматика\""){kind=logo}
Диспетчеризация технологических и инженерных систем промышленных объектов уже стала обыденностью в настоящее время. С помощью диспетчеризации контролируются технологические параметры объекта, производится управление и регулирование оборудованием, а также происходит сбор и анализ получаемой информации. Диспетчеризация промышленных объектов может быть реализована различными способами и каналами связи. В данной статье мы рассмотрим варианты диспетчеризаций удаленных объектов, а именно когда диспетчерский пункт расположен вдали от объекта, а данные передаются по средствам GPRS или радиосвязи.
Прежде всего под диспетчеризацией промышленных объектов мы подразумеваем визуализацию технологических процессов, сбор и архивирование показаний с приборов КИПиА, отображение режимов работы установок, регистрация событий и действий оператора, сигнализирование о внештатных ситуациях и т.д. Процесс организации диспетчеризации удалённых объектов можно поделить на несколько этапов:
- Организация работы оборудования нижнего уровня. Под нижним уровнем предполагаются работы по сбору и обработки данных с периферийных датчиков, приборов, установок. Как правило на объекте используются промышленные контроллеры которые производят обработку всех данных по определённой логике.
- Реализация канала передачи данных на верхний уровень. Верхним уровнем в данном случае предполагается диспетчерский пункт куда непосредственно и передаются все данные с объекта. Локальная диспетчеризация (визуализация расположенная непосредственно на объекта, либо вблизи него) как правило использует проводной канал связи до диспетчерского пункта, а именно витую пару, либо оптоволокно. Но в нашем статье рассматриваются удалённые объекты, которые имеют беспроводные каналы связи. Самый простой способ передачи данных без использования статического IP адреса это сетевой шлюз ПМ210 от компании OWEN, который предназначен для передачи данных по промышленному протоколу Modbus. При этом данные передаются в зашифрованном виде. Другой способ относительно дешёвый и распространённый - это роутер с поддержкой 3G модема. Во многих случаях для подключения к удалённому оборудованию требуется статический IP адрес, в связи с этим возможно запросить его у оператора мобильной связи, либо воспользоваться сервисом BIREVIA, который предоставляет статический IP для любого мобильного оператора. Существует большое количество простых GPRS модемов, роутеров, а также более сложных промышленных устройств с возможностью горячего резервирования.
- Визуализация технологических процессов. Данный этап самый обширный и разнообразный. В настоящее время данные с удалённых объектов возможно получать на различные устройства с помощью разных программных продуктов. Как правило для диспетчеризации технологических объектов используют SCADA системы, которые имеют большой функционал и возможности. Для более простых и бюджетных задач возможно использовать готовые решения (например, owencloud), либо мобильные SCADA системы (Каскада, TeslaScada и т.п.). Весь смысл диспетчеризации сводиться к основным задачам: отображение и управление за технологическими параметрами, архивирование данных, сигнализирование о внештатных ситуациях и т.д.
Способов передачи данных с промышленных объектов существует большое множество и мы остановимся на самых популярных и востребованных, которыми на наш взгляд являются Modbus и MQTT. Промышленный протокол Modbus RTU/TCP поддерживает огромное количество устройств. Приборы и установки, которые не имеют поддержки данного протокола являются уже больше исключением. Протокол MQTT интернета вещей набирает большую популярность во всём мире за счёт своей простоты, легкости канала данных, наличия возможности защиты передачи данных и интеграции с множеством устройств. Производители промышленных устройств всё более активно внедряют MQTT протокол в свои устройства. Так например, панели оператора WEINTEK, HAIWELL, KINCO, а также контроллеры UNITRONICS имеют поддержку протокола MQTT. Структура данного протокола заключается в подписках на определенные топики. Иными словами, пользователь подписывается на определенный канал у брокера и начинает считывать/записывать информацию поступающую в данный канал (топик). Детально разбирать технологию опроса протокола MQTT в данной статье мы не будет.
На наш взгляд MQTT протокол со временем сместит Modbus протокол по передачи данных с удаленных объектов. Это обусловлено возможностью масштабирования систем автоматизации. Представьте, что передавая данные с большого количества объектов на выделенный брокер MQTT, Вы с легкостью можете подключиться и получать данные с любого мобильного устройства, для этого Вам всего лишь нужно получить авторизацию с брокера MQTT. При этом нагрузка на сервер при передаче данных по протоколу MQTT будет значительно ниже, чем Вы бы передавали по протоколу Modbus. Из нашего опыта можем сказать, что диспетчеризация 15 объектов (80-100 переменных на объект) по промышленному протоколу Modbus TCP требует значительной нагрузки на сервер. При этом SCADA система должна иметь встроенный драйвер Modbus TCP, иначе реализация передачи данных через промежуточные OPC сервера может привести к большим проблемам по зависанию и пробелам в передаваемых данных. На данных изображениях показаны мнемосхемы различных промышленных объектов реализованных на классических SCADA системах. Сам процесс визуализации заключается в прорисовке различных элементов и виджетов с дальнейшей привязкой получаемых значений от устройств расположенных непосредственно на объектах. Рассмотрим более простые способы диспетчеризации удаленных объектов реализованные через HMI панели. Основное отличие данных решений от классических SCADA систем заключается в сжатом функционале. Удаленно Вы сможете наблюдать только за экраном HMI панели оператора. Простыми словами, диспетчеризация через HMI панель сводится к отображению данных как будто Вы физически находитесь рядом с ней и нажимаете на сенсор панели. Для многих локальных систем автоматизации данное решение является очень функциональным и бюджетным. Например, если у Вас имеется одна перекачивающая станция и Вам необходимо контролировать её технологические параметры, то реализовав журнал событий, мнемосхемы, графики и т.д. на панели оператора HMI Вы всегда сможете подключится к ней удаленно как с мобильного приложения так и со стационарного ПК и проверить текущее состояние оборудования.
НО если у Вас таких объектов несколько и они являются технологически значимыми (например, безоператорная котельная), то Вам необходимо реализовывать полноценный диспетчерский пункт с SCADA системой, которая будет архивировать большое количество данных и оповещать о внештатных ситуациях. Также в SCADA системах возможно делать различные сводки с помощью матических функций и скриптов, что очень полезно для свода коммерческого или технологического баланса по нескольким объектам. Более подробно с панелями оператора HMI Haiwell, которые имеют мобильное приложение и облачное решение для WEB диспетчеризации Вы можете ознакомиться по данной ссылке.
Диспетчеризация промышленных объектов уже стала обыденным явлением и всё больше производителей предлагают гибкие решения для её реализации. В итоге современная диспетчеризация на наш взгляд имеет несколько вариантов:
- классическая SCADA система со сбором, архивированием и отображением информации. Данный вариант самый дорогой и при этом самый функциональный. Сбор информации с нескольких объектов по разным протоколам, возможность написание логики через скрипты, глубокий архив данных, качественная визуализация, гибкая настройка журнала событий и оператора, разграничение прав и многое другое.
- диспетчеризация через панели оператора HMI и промышленные контроллеры с WEB сервером. Данный способ диспетчеризации промышленных объектов является также очень распространенным и при этом относительно бюджетным. Какой функционал Вы отобразите на панели оператора, то и будете наблюдать с мобильного приложения или ПК. Такой способ подключения реализовывается через встроенный WEB сервер или VNC клиент панели оператора или контроллера.
- диспетчеризация объектов через готовые WEB сервисы (например, owencloud). Такой способ имеет свои плюсы и минусы. Ограничением является то, что WEB сервис поддерживает только промышленный протокол Modbus RTU через определенный коммутатор. Но как мы говорили ранее протокол Modbus поддерживает подавляющее большинство промышленных устройств. Данный сервис способен собирать и архивировать данные (до 90 дней), строить графики и табличные значения с текущими и архивными данными, а также регистрировать аварийные и внештатные события. На момент написания статьи визуализация мнемосхем еще не реализована до конца, но скорее всего появиться в ближайшее время.
Наша компания имеет опыт в различных системах диспетчеризации и поставляет промышленные панели оператора и контроллеры напрямую без посредников. Вы всегда можете связаться с нами любым удобным для Вас способом!
