Поиск

Полнотекстовый поиск:

Система дистанционного мониторинга тепловых пунктов

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Страницы: следующая →

1 2 Смотреть все

СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ТЕПЛОВЫХ ПУНКТОВ

АННОТОЦИЯ

Рассматривается система дистанционного мониторинга и управления объектами, реализованная для сети тепловых пунктов г.

Описана структура системы и её функциональные возможности.

Приведены некоторые специфические особенности использования каналов сотовой связи и микроконтроллеров фирмы Advantech.

ВВЕДЕНИЕ

В промышленности и жилищно - коммунальном хозяйстве страны имеется огромное количество таких объектов, как котельные, теплопункты, канализационные насосные станции, водоподкачивающие станции и т.п. Функциональные обязанности персонала подобных объектов (часто малоквалифицированного) сводятся, как правило, к наблюдению за работой агрегатов и механизмов и простейшим функциям управления (включение/выключение оборудования в заданные моменты времени и т. п.). Для устранения возникших нештатных ситуаций или аварий обслуживающий персонал вынужден вызывать квалифицированных специалистов. Современный уровень развития вычислительной техники и средств связи позволяет перевести большинство подобных объектов на автоматический режим работы с предоставлением возможности дистанционного мониторинга и управления сетью объектов с единых диспетчерских пунктов [1]. Такой подход приводит к снижению затрат на эксплуатацию объектов, позволяет сокращать численность их персонала при одновременном существенном улучшении качества обслуживания, решении задачи автоматизированного учета и оптимизации регулирования технологических процессов. Получение объективной информации позволяет реально оценивать истинное состояние объектов и их оборудования, что обеспечивает принятие обоснованных решений для планирования организационно - технических мероприятий.

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования к системам дистанционного мониторинга и управления (СДМУ) в зависимости от сферы их применения могут, естественно, отличаться. Типовая СДМУ должна обеспечивать:

● немедленное получение в едином диспетчерском пункте сети (ДПС) сигналов тревоги при возникновении аварийных ситуаций на объекте;

● получение на мнемосхеме (компьютер ДПС) в режиме реального времени полной информации о технологическом процессе и состоянии оборудования объекта;

● представление в графическом виде и отображение в удобной для восприятия форме состояния контролируемых объектов, а также принятой и сохраненной информации;

● возможность оперативного вмешательства из ДПС в работу оборудования объекта при возникновении нештатных ситуаций;

● контроль прохождения команд управления и генерацию сигналов тревоги при их невыполнении;

● возможность анализа работы отдельных объектов или группы объектов по любым технологическим параметрам за произвольный промежуток времени;

● возможность дистанционной настройки и диагностики технологических контроллеров объектов;

● возможность ведения отчетных документов (журналов действий оператора, аварийных ситуаций, связи и т.п.) и др.

Специфика создания СДМУ определяется разнообразием конструктивных и технологических особенностей объектов, применяемых на них локальных систем управления и контроля. Это разнообразие простирается от обслуживаемых объектов, оснащенных измерительными приборами для визуального контроля и простейшей пускорегулирующей аппаратурой, до автоматизированных объектов, оборудованных современными контроллерами с системами датчиков и регулирующей аппаратуры, включая частотные приводы.

Аппаратура СДМУ, устанавливаемая непосредственно на объектах, должна обладать возможностью гибкого конфигурирования в зависимости от технических особенностей объекта. Основой такой аппаратуры, как правило, являются технологические контроллеры (ТК). Каждый ТК должен иметь возможность подключения:

● аналоговых датчиков для контроля температуры, давления, уровня, положения исполнительных механизмов и т.п.;

● дискретных датчиков охранной и пожарной сигнализации, срабатывания исполнительных механизмов и т.п.;

● измерительных приборов, имеющих стандартный интерфейс и открытые протоколы связи;

● контроллеров локальных систем автоматики, имеющих стандартный интерфейс и открытые протоколы связи;

● дискретных силовых устройств сопряжения с исполнительными устройствами.

Соответствие таким требованиям позволит легко «вписать» контроллер в технологические схемы разнообразных объектов.

ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ

В 2002 году авторами данной статьи была разработана и установлена СДМУ для сети из 11 теплопунктов (система «КАРАТ», г. Калининград). При разработке архитектуры системы, наряду с общими требованиями, изложенными ранее, были учтены дополнительные требования заказчика. СДМУ должна:

● иметь пространственно распределенную структуру, позволяющую включать в свой состав до 50 ТК и ДПС (ведущий и резервный диспетчерские пульты, реализованные на персональных компьютерах);

● осуществлять обмен информацией по сети сотовой связи стандарта GSM (дуплексная связь и SMS - сообщения);

● обеспечивать на нижнем уровне (в ТК теплопункта) контроль входных параметров и формирование аварийных запросов;

● обеспечивать сбор статистической информации на уровне ТК, формирование буфера параметров объекта по временным отметкам и хранение записанных в нём данных при отключении питания;

● реализовывать функции «черного ящика» для анализа динамики развития нештатных ситуаций;

● обеспечивать поддержку ТК протокола системного мониторинга и управления по запросам от ДПС;

● обеспечивать возможность мониторинга любого теплопункта по выбору диспетчера в произвольный момент времени и постоянный прием аварийных сообщений от ТК (постоянного мониторинга нет ввиду экономической и функциональной нецелесообразности);

● обеспечивать запрос и прием статистической информации и данных «черного ящика» по инициативе диспетчера ДПС в любое время или автоматически в заданное время;

● обеспечивать передачу аварийных сообщений с ТК на ДПС в течение не менее двух часов при отсутствии электропитания на теплопункте.

Выбранная архитектура СДМУ обеспечивает более высокую устойчивость работы и сохранность информации, чем часто используемые в настоящее время централизованные системы. Структура СДМУ, соответствующая выбранной архитектуре, приведена на рис. 1.

Рис. 1 Структура системы дистанционного мониторинга и управления

На данном рисунке приняты следующие условные обозначения:

Д1 - Дm - дискретные и аналоговые датчики (охранной и пожарной сигнализации, давления, температуры и др.);

ПУЭ1 - ПУЭn - приборы контроля и учета потребления энергоресурсов со стандартным интерфейсом RS - 485 (теплосчетчики, электросчетчики и т.п.); ОУ1 - ОУi – агрегаты и механизмы объекта со стандартными интерфейсами (например частотные приводы);

ОУj - ОУр - коммутационная аппаратура (пусковые контакторы электроприводов насосов и задвижек);

ББП - блоки бесперебойного питания; РМ - рабочий модем; ТрМ - «тревожный» модем.

Технологический контроллер

Очевидно, что для реализации заявленных функций необходимо использовать в составе технологического контроллера (ТК) свободно программируемый микроконтроллер. Фирма Advantech предоставляет достаточно широкий набор устройств, включая и микроконтроллеры, для реализации СДМУ.

ТК включает в свой состав:

● программируемый микроконтроллер ADAM - 5510 с 8 - канальными модулями аналогового ввода ADAM - 5017Н и 16 - канальными универсальными модулями дискретного ввода - вывода ADAM - 5050 (Advantech);

● модули 4 - канального релейного вывода ADAM - 3854 (Advantech);

● модем сотовой связи Siemens TC35 Тerminal;

● антенну АММ - 590 (5 дБ);

● блок питания контроллера и модема PWR - 242 (Advantech);

● блок питания датчиков PWR - 242;

● преобразователь интерфейса М - bus/RS - 485 для связи с теплосчетчиками SKM - 1;

● клеммные соединители фирмы WAGO для подключения датчиков и исполнительных устройств;

● автоматический выключатель;

● блок бесперебойного питания (расположен вне шкафа ТК).

К достоинствам выбранного микроконтроллера следует отнести возможность подключения достаточно широкого набора модулей промышленного ввода - вывода, что позволяет легко адаптировать контроллер к особенностям объекта. В частности, в рассматриваемой системе были использованы аналоговые датчики с токовым выходом 4 - 20 мА, что обусловило применение модулей аналогового ввода ADAM - 5017Н. Для подключения выходов дискретных датчиков типа «сухой» контакт (положение исполнительных механизмов, срабатывание контакторов, сигнализации) использованы модули ADAM - 5050. Управляющие сигналы с модуля ADAM - 5050 на силовые контакторы электроприводов насосов подаются через модули 4 – канального релейного вывода ADAM - 3854. Наличие у микроконтроллера ADAM – 5510 трех независимых коммуникационных портов предоставляет широкие возможности для подключения периферийных устройств. Через порт СОМ1 (RS - 232) подключен модем сотовой связи TC35 Тerminal, обеспечивающий двухстороннюю связь с ДПС. К порту СОМ2 (RS - 485) подключены счетчик электрической энергии СЭТ - 4ТМ и (через дополнительный интерфейс М - bus и соответствующий преобразователь) два теплосчетчика SKM - 1. Третий порт СОМ3 используется для подключения пульта настройки и диагностики, выполненного на базе ноутбука.

С помощью этого пульта можно быстро сменить прошивку ADAM - 5510, настроить блок, провести калибровку аналоговых датчиков, проверить работу каналов дискретного ввода - вывода и т.п. ADAM - 5510 имеет 60 кбайт ОЗУ с батарейным питанием, что вполне до статочно для создания архива данных о технологическом процессе за несколько суток с интервалом записи в 15 минут и реализации функции «черного ящика», а при отключении питания будет гарантировано сохранение архива в течение достаточно длительного времени.

В ТК использованы два блока питания. Один из блоков нужен для обеспечения работоспособности датчиков. Этот блок питания подключен непосредственно к силовой сети теплопункта. Второй блок питания обеспечивает работу микроконтроллера ADAM - 5510 и модема сотовой связи TC35 Тerminal. Этот блок питания подключен к силовой сети теплопункта через источник бесперебойного питания мощностью 1000 Вт, что обеспечивает возможность передачи аварийных сообщений в течение 3 часов с момента исчезновения электропитания на теплопункте.

В диспетчерском пункте системы теплопунктов г. Калининграда установлены два компьютера, принтер и блок связи, объединенные локальной сетью. На компьютерах реализованы диспетчерские пульты (ведущий и резервный). Каждый компьютер получает информацию со всех теплопунктов, поэтому при отказе одного из компьютеров в работающем сохраняется полная картина протекания технологических процессов. Принтер служит для получения отчетных форм о работе теплопунктов. Блок бесперебойного питания позволяет функционировать в нормальном режиме при кратковременных сбоях в системе электропитания.

Ключевой проблемой для систем передачи данных является качество каналов связи. На практике широко используются два вида каналов связи: телефонные линии и радиоканалы. Наиболее дешевый канал связи - телефонные линии. Однако в большинстве городов качество телефонной связиочень низкое, и зачастую передача цифровой информации практически невозможна. При организации радиоканалов возникают серьезные трудности с получением разрешения на рабочие частоты, с размещением антенн и т.п.

Страницы: следующая →

1 2 Смотреть все

Загрузить файл

Поиск

Рекомендуем ознакомиться

Система дистанционного мониторинга тепловых пунктов

Главная > Реферат >Промышленность, производство

Похожие страницы:

Автоматизация теплового пункта гражданского здания

Автоматизация центрального теплового пункта города

Автоматизированная система защиты и диагностики парка электродвигателей промышленного предприятия

Мониторинг среды обитания (7)

Мониторинг среды обитания (6)