GSM мониторинг группы удаленных необслуживаемых котельных

GSM мониторинг группы удаленных необслуживаемых котельных - разработка и внедрение

В конце 2006 г. и начале 2007 г. были проведены работы по разработке и введении в эксплуатацию на ЗАО "Горловкатеплосеть" "Системы удаленного мониторинга группы котельных с использованием GSM канала связи на базе контроллеров "Unitronics" M91-2-R1 и V120-22-R1 "Vision" и терминальных модемов "Siemens" TC35iT и MC35iT"

Согласно технического задания система должна:

оповещать обслуживающий персонал о возникновении аварийных и предаварийных ситуаций на объекте путем передачи SMS-сообщений на мобильные телефоны
по запросу с мобильного телефона отсылать SMS-сообщение о состоянии дискретных и аналоговых параметров объекта
обеспечить удаленный сбор данных с каждого объекта для ведения архива

При выборе технических средств и программного обеспечения учитывалось следующее:

наличие отработанного программного обеспечения и удобный интерфейс для использования GSM каналов связи
бизнес-логика используемых контроллеров должна быть доступна для оперативной коррекции на разных уровнях доступа (оператор, наладчик, программист, разработчик), что особенно важно в период наладки и при переходе с зимнего на летний режимы и обратно
визуализация и изменение параметров и настроек с помощью дисплеев и кнопок контроллеров "по месту"
возможность наращивания информационной мощности системы без приобретения дополнительного оборудования только за счет использования более "продвинутого" ПО
надежность и рациональное соотношение цена/качество оборудования и ПО
присутствие на рынке Украины стабильного поставщика оборудования и программного обеспечения (ПО) с должным уровнем технической поддержки
возможность подключения теплосчетчиков "Danfoss" типа "Sonometer2000" к контроллерам
неравномерность финансирования работ и ограниченный срок внедрения первой очереди

В итоге были выбраны контроллеры "Unitronis"и модемы "Siemens", поставляемые на рынок Украины фирмой "Клинкманн Украина" (ООО "Термокипконтрол" является торговым и техническим партнером и поставляет оборудование и ПО по ценам основного дистрибьютора) которые удовлетворяют всем вышеуказанным требованиям и прошли аппробацию в Европе и США.

Отдельно рассматривался вопрос о ПО верхнего уровня-диспетчерской. Использование контроллеров "Unitronics" предопределяет использование на верхнем уровне системы SCADA/HMI ПО "InTouch v.9.5"("Wonderware") и шлюза "GSM-control SMS Gateway" ("Klinkmann"). Данная конфигурация позволяет создать автоматическую систему сбора и архивирования данных в режиме SMS-сообщений. Однако использование такого решения экономически обоснованно при подключении 10-ти и более удаленных объектов, в то время как на первом этапе предполагался мониторинг только 2-х котельных. В связи с этим, на первом этапе было предложено использовать "ручной" сбор данных с удаленных объектов, с использованием бесплатной утилиты "Remote Access" (поставляется совместно с контроллером) и прямого дозвона по GSM-каналу. Параллельно разрабатывался пилотный проект для одной котельной с использованием "InTouch v.9.5" + "GSM-control SMS Gateway".

Проект котельной №1. Общая схема системы см. Схема общая с М91.pdf
Схема общая управления котельной №1 Горловкатеплосеть

Аналоговые параметры:

температура на входе в котельную 0-100 С(4..20мА), "Авария" при < 30 C, SMS
температура на выходе из котельной 0-100 С(4..20мА), "Авария" при >95 C, SMS
температура воздуха в котельной -40+50 С (4..20 мА), "Авария" при < 5 C, SMS
давление воды в котельной 0..+6 Бар (4..20мА), "Авария" при < 1 Бар, SMS
давление газа в котельной 0..+6 кПа (4..20мА), "Авария" при < 1 кПа, SMS

Дискретные параметры:

дверь котельной, "Авария" при "Дверь открыта", SMS
содержание метана, "Авария" при "Метан выше нормы", SMS
электроэнергия, "Авария" при "Отсутствии электроэнергии", SMS (используется ИБП)
котел №1 (работа, останов)
котел №2 (работа, останов)
насос №1 (работа, останов)
насос №2 (работа, останов)
пожар в котельной, "Пожар", SMS

В качестве датчиков температуры использовались ТСМУ-001 и ТСМУ-002 с выходом 4..20 мА производства "Регмик" (ООО "Термокипконтрол" является торговым и техническим партнером), а датчиков давления SML-10.0.. фирмы "ADZ-Nagano" (см.на сайте "Датчики температуры ..."). Для питания датчиков использовались блоки стабилизированного питания фирмы "Микрол" (ООО "Термокипконтрол" является торговым и техническим партнером).

При возникновении аварийных ситуаций передавались SMS-сообщения на 6-ть мобильных телефонов обслуживающего персонала, причем SMS-сообщения "становились в очередь" при 2-х и более аварийных ситуациях. При запросе с мобильного телефона по команде, например, "Test" (любое написание этого слова по величине букв) в ответ приходит SMS-сообщение по состоянию всех переменных (5 аналоговых и 8 дискретных). Для параметра "Дверь" используется оригинальный алгоритм и пароль "для своих".

Свойства программы для контроллера M91-2-R1 , в т.ч. количество дисплеев см. Свойства ПО М91.pdf
.
Фрагмент ПО для М91 см. Фрагмент ПО М91.pdf
Фрагмент программы для контроллера М91-2-R1 котельной №1 Горловкатеплосеть(дисплей аналоговых входов и конфигурация SMS-сообщений

Проект котельной №2. Общая схема системы см. Схема общая с V120.pdf
Схема общая управления котельной №2 Горловкатеплосеть

Аналоговые параметры:

температура на входе в котельную 0-100 С (4..20мА), "Авария" при < 30 C, SMS
температура на выходе из котельной 0-100 С (4..20мА), "Авария" при >95 C, SMS
давление воды "подача общая" 0..+10 Бар (4..20мА), "Авария" при < 1.8 Бар, SMS
давление воды "обратка общая" 0..+10 Бар (4..20мА), "Авария" при < 0.9 Бар, SMS
давление воды "подача Д/С" 0..+10 Бар (4..20мА), "Авария" при < 1.8 Бар, SMS
давление воды "обратка Д,С" 0..+10 Бар (4..20мА), "Авария" при < 0.9 Бар, SMS
давление воды "подача Ж/Д" 0..+10 Бар (4..20мА), "Авария" при < 1.8 Бар, SMS
давление воды "обратка Ж/Д" 0..+10 Бар (4..20мА), "Авария" при < 0.9 Бар, SMS
v- давление газа в котельной 0..+6 кПа (4..20мА), "Авария" при < 0.7 кПа, SMS

Уставки аварийных пределов можно менять "по месту" кнопками на панели контроллеров или удаленно по GSM-каналу в режиме дозвона из "Remote Access" ("Д/С"-детский садик, "Ж/Д"-жилой дом).

Дискретные параметры: - такие же, как и в проекте №1.

Набор датчиков такой же, как и в проекте №1.

Подключение двух теплосчетчиков "Danfoss" типа "Sonometer 2000" (вычислитель "Infocal 5 OS") осуществлялось с помощью дополнительной платы расширения 087H0110 и подачей импульсов по тепловой энергии на счетные входы контроллера V120-22-R1.Предварительные исследования с локальным счетчиком импульсов показали, что цена одного импульса составляет 0.01 Гкал(разрешение самого теплосчетчика 0.001 Гкал), а период следования таков, что можно подавать сигнал на любой дискретный вход контроллера с учетом n-p-n выхода платы расширения (все дискретные входы контроллера коммутируют "минус").

При запросе с мобильного телефона по команде, например, "Test" (любое написание этого слова по величине букв) в ответ приходит два SMS-сообщения: отдельно по дискретным и аналоговым входам.SMS-сообщения по аварийным ситуациям аналогичны проекту №1.

Свойства программы для контроллера V120-22-R1 , в т.ч.количество дисплеев см. Свойства ПО V120.pdf
.
Фрагмент ПО для V120 см. Фрагмент ПО V120.pdf

, фрагмент ПО SMS-конфигурации см. Фрагмент ПО SMS V120.pdf
Фрагмент программы для контроллера V120-22-R1 котельной №2 Горловкатеплосеть (SMS -лист сообщений в ответ на тестовый запрос с мобильного телефона)
.

Удаленный доступ с диспетчерской осуществляется из ПО "Remote Access" в режиме прямого звонка по GSM-каналу. Диспетчер имеет возможность просмотреть все дисплеи контроллера, сделать "срез данных" и сбросить результат в Excel.

Пример реального удаленного доступа к контроллеру V120-22-R1 с таблицей данных по теплосчетчикам см. Реальный доступ к контроллеру V120.pdf
.
Контроллеры имеют режимы "Зима", "Лето",переключение между которыми можно осуществить как "по месту", так и удаленно из диспетчерской.

Проводился эксперимент по удаленной загрузке программного обеспечения по GSM-каналу.

Выводы:

В период с января по текущий период (апрель) технические средства автоматизации работали надежно, без сбоев и показали состоятельность выбора разработчиков.
Средства связи работали устойчиво и надежно (сбор данных производился каждые 2-а часа).Однако эксперимент с запросом данных с мобильного телефона 8 марта показал, что задержка с ответом может быть до нескольких часов.
Обслуживающий персонал и диспетчеры быстро освоили работу с ПО и оборудованием без специальных курсов и обучения со стороны разработчиков (достаточно грамотно написать "Руководство пользователя.." и осуществлять оперативную техподдержку по телефону). Это говорит о "коммуникабельности" контроллеров (дисплеи и кнопки) по отношению к обслуживающему персоналу средней подготовленности.
Поэтапное внедрение крупного проекта (потребность до 45 котельных ЗАО "Горловкатеплосеть") позволяет избежать необоснованных затрат.

Перспективы:

наращивание мощности бизнес-логики контроллеров за счет использования алгоритмов управления и регулирования (в т.ч. с использованием частотных преобразователей и встроенных микропрограммных ПИД-регуляторов) "по месту";
автоматизация сбора и архивирования данных с использованием "продвинутого" программного обеспечения "InTouch v.9.5" + "GSM-control SMS Gateway".
совместное использование GSM/GPRS каналов связи.

Тверской Юрий Анатольевич (1953-2009), к.т.н., идеология, средства автоматизации, менеджер проекта
Федощук Владимир Викторович, алгоритмы, программирование
Лицкан Валерий Анатольевич, алгоритмы, программирование