Системы автоматизации и диспетчеризации инженерных установок фирмы "SAUTER"

Системы автоматизации и диспетчеризации предназначены для организации управления инженерным оборудованием, контроля за состоянием оборудования и параметрами микроклимата в зданиях, отображения состояния оборудования и регулируемых параметров для следующих технологических подсистем:

• системы вентиляции и кондиционирования;
• системы противодымной защиты;
• системы электроснабжения;
• системы освещения (аварийного, маскировочного, наружного);
• системы теплоснабжения, отопления и горячего водоснабжения;
• системы охлаждения;
• системы холодного водоснабжения и водоподготовки;
• системы канализации;
• системы подогрева (дорожек, лестниц, крыш) и др.

Целью создания систем является:

• обеспечение качественного поддержания параметров микроклимата в здании и необходимых режимов работы технологического оборудования;
• повышение качества и оперативности обслуживания инженерного и технологического оборудования;
• обеспечение надежности используемого оборудования, предупреждение аварийных ситуаций, сокращение времени поиска, локализации и ликвидации аварий;
• установление рациональных режимов потребления энергоносителей, экономия энергозатрат.

Системы автоматизации и диспетчеризации осуществляют выполнение следующих общих функций:

• задание режимов работы инженерного оборудования и уставок регулируемых параметров;
• автоматический контроль всех механизмов контролируемого инженерного оборудования (насосов, клапанов, задвижек, заслонок и т.д.) с отображением на диспетчерском пункте данных об их фактическом состоянии и положении;
• телеуправление агрегатами и отдельными устройствами различных систем инженерного оборудования (кондиционерами, вентиляторами приточных и вытяжных установок, насосами, задвижками, воздушными заслонками и т.д.);
• автоматическое обнаружение аварийных ситуаций, принятие действий по сохранению оборудования в этих ситуациях и по выходу аварийных ситуаций;
• автоматическая передача на диспетчерский пункт аварийных и предупреждающих сигналов, их регистрация;
• телеизмерение параметров, необходимых диспетчеру для оперативного контроля и управления работой инженерного оборудования, а также для предупреждения различных аварийных и предаварийных ситуаций;
• телерегулирование различных параметров (температура, давление и т.д.) с помощью регуляторов температуры и давления, регулируемых воздушных заслонок с целью обеспечения нормальных условий работы для технологического оборудования, а также поддержания комфортных условий в помещениях.

Кроме автоматического управления и контроля, предусмотрены следующие виды управления:

• местное управление отдельными агрегатами непосредственно с силовых шкафов управления электроприводами, выбор режима управления «местный - о - дистанционный» осуществляется с помощью переключателей, располагаемых на этих шкафах;
• местное управление некоторыми клапанами и задвижками с пультов ручного управления;
• ручное дистанционное управление некоторыми отдельными агрегатами с компьютера диспетчерского пульта.

Система состоит из диспетчерского пункта и шкафов автоматики ША, в которых размещаются программируемые контроллеры, обеспечивающие функции управления и сбора данных. Шкафы автоматики располагаются вблизи оборудования и осуществляют управление через силовые шкафы управления ШУ. Вместо шкафов ША и ШУ могут использоваться комплектные шкафы автоматики и управления ШАУ. В шкафах применяются контроллеры серий EY-Modulo2, EY-Modulo5 SAUTER, контроллеры и модули производства Унисервис UNI740, UNI704. Также могут быть использованы контроллеры других производителей.

Количество и расположение шкафов автоматики в каждом здании может быть произвольным и зависит только от планировки зданий и мест установки технологического оборудования. В диспетчерском пункте установлен один или более персональных компьютера, имеющие параметры. Питание на компьютеры подается через источники бесперебойного питания. Все программируемые контроллеры шкафов автоматики через информационную линию связи типа «витая пара» связаны с компьютерами. Топология линии связи не имеет ограничений и определяется только из условий наиболее экономичной прокладки. Длина каждой радиальной ветви линии связи может быть до 4 км. Число подключаемых контроллеров на каждой ветви практически не ограничено. К каждому компьютеру линия связи подключается через плату контроллера линии связи, устанавливаемую в системном блоке компьютера. Компьютеры имеют доступ ко всем контроллерам системы, имеют весь набор функций по управлению системой и таким образом обеспечивают взаимное резервирование. Линия связи обеспечивает два вида передачи данных:

• передачу данных между программируемыми контроллерами и компьютерами диспетчерского пункта;
• местное управление некоторыми клапанами и задвижками с пультов ручного управления;
• непосредственно передачу данных между программируемыми контроллерами.

Последний способ передачи используется для передачи измеряемых величин одновременно для нескольких контроллеров и для других целей.

Контроллеры.

SAUTER предоставляет моноблочные свободнопрограммируемые контроллеры серии EY-Modulo2, общающиеся на проприетарном протоколе NovaNet по линии связи «витая пара» и моноблочные свободнопрограммируемые контроллеры серии EY-Modulo5, работающие на открытом протоколе BacNet и имеющие при необходимости выход в другие общепринятые протоколы – ModBus, KNX, Dali и другие. Также представлены периферийные (полевые) модули и малые моноблочные контроллеры с прошитой логикой. В целях импортозамещения могут использоваться контроллеры и периферийные модули разработки и производства «Унисервис».

Все контроллеры обеспечивают непосредственное управление оборудованием независимо от компьютеров диспетчерского пункта. Поэтому отключение компьютера персоналом или отказ компьютера не приведет к остановке системы в целом.

В контроллерах установлены литиевые батареи, которые обеспечивают хранение программ и данных в течение 8 - 10 лет. Кроме этого в контроллерах устанавливаются микросхемы ПЗУ, в которые после окончания отладки программ управления записываются необходимые параметры управления и микропрограммы.

Для местной визуализации данных к контроллерам может подключаться панель управления с ЖК-дисплеем и клавиатурой. Помимо панели управления контроллеры имеют светодиодную индикацию цифровых входов и выходов, позволяющую даже при отказе компьютеров быстро локализовать причины сбоев или отказов.

Шкафы автоматики.

Используются шкафы со степенью защиты от окружающей среды - IP 65 или IP54. Монтаж, наладка и выходной контроль шкафов осуществляется в производственном подразделении НТП «Унисервис».

Шкафы содержат программируемые контроллеры, проходные и заземляющие клеммные соединители, трансформаторы, релейные элементы, крепежные элементы и DIN - рейки, позволяющие выполнять одноуровневый и многоуровневый монтаж внутри шкафа. Все элементы шкафов - от ведущих европейских фирм: Schneider, ABB, Wago, Rittal, Phoenix Contact, Finder и др.

Шкафы имеют в своем составе реле контроля напряжения внутри шкафа и источники бесперебойного питания, обеспечивающие работоспособность контроллеров при отказах питания, что позволяет при аварии питания продолжать измерения, зафиксировать и запомнить моменты возникновения аварии, «мягко» отключить обслуживаемые установки и безударно включить их при появлении сетевого питания. Контроллеры имеют собственный архив данных и событий, позволяющий при необходимости восстановить картину аварии или сбоя питания.

Программное обеспечение.

Программное обеспечение основано на базовых пакетах программирования фирмы Sauter – Nova Pro Open (NPO), Sauter Vision Center (SVC), оболочкой CASE SUITE. Оно включает:

• программное обеспечение формирования и управления базой данных SCADA;
• местное управление некоторыми клапанами и задвижками с пультов ручного управления;
• пользовательский интерфейс, предназначенный для визуализации в интуитивно - понятной форме параметров технологических процессов и управление ими со стороны оператора;
• комплексные средства разработки и отладки программного обеспечения для отладки и проектирования алгоритмов регулирования из набора функциональных блоков.

Программное обеспечение формирования и управления базой данных обеспечивает:

• накопление архивной информации (задание трендов) для всех без ограничений аппаратных точек; количество групп трендов и количество трендов в группе ограничивается только ресурсами компьютера;
• возможность гибкой фильтрации записей базы данных по временным и текстовым критериям отбора;
• возможность формирования отчетов на основе задаваемых пользователем шаблонов;
• просмотр архивной информации в виде графиков и таблиц, возможность экспорта базы данных в форматы данных других распространенных СУБД, поддерживающих ODBC (Open DB Connectivity).

Пользовательский интерфейс обеспечивает реализацию следующих функций:

• отображение информации в виде мнемонических схем с выдачей на них в реальном времени значений измерений, значений установок регуляторов, различных пиктограмм и других графических объектов,
• выдачу аварийных сообщений о нерасчетных режимах работы и параметрах, выходящих за пределы расчетных значений в виде сигнализаторов различного типа на экране (сообщение в информационном окне, выделение цветом неисправного устройства) и передачу аварийных сообщений в базу данных для формирования журнала отказов, а также, на звуковое устройство и принтер в реальном режиме времени,
• ввод управляющих воздействий при помощи клавиатуры или мыши для изменения уставок, смены просматриваемых мнемосхем, дистанционного ручного пуска и останова технологических установок.

Система диспетчеризации имеет средства для регулирования уровня доступа и позволяет организовать несколько рабочих мест на сети верхнего уровня.

Отладка и загрузка алгоритмов регулирования в контроллеры производится как от сервисного оборудования, подключаемого к контроллеру, так и с компьютера диспетчерского пункта.

Архитектура системы обеспечивает возможность своего поэтапного развития и модернизации на протяжении всего жизненного цикла, без вывода всего комплекса из режима основной работы, включая:

• увеличение количества контролируемых параметров и управляемого оборудования,
• обновление аппаратных средств по мере совершенствования элементной базы, обновление версий используемых программных продуктов.

Программное и аппаратное обеспечение системы является открытым и обеспечивает интеграцию с оборудованием других производителей с использованием общепринятых протоколов BACNET, ModBus, Profibas, EIB и других, а также с применением OPC технологии.

Качество элементов и узлов

.

Все элементы, узлы и материалы в системе имеют соответствующие сертификаты качества. В частности все изделия фирмы Sauter соответствуют стандарту ISO 9001 и имеют российский сертификат соответствия. Вся элементная база шкафов автоматики и силовых шкафов, включая клеммные соединители, трансформаторы, реле, разъединители, автоматы, контакторы, крепежные элементы и т. п., приобретается у ведущих европейских производителей. Компьютеры, используемые в диспетчерском пункте, могут иметь так называемое индустриальное исполнение.

Качество проведения работ

.

На стадии проектирования системы, уделяется внимание правильному определению коэффициента запаса оборудования и материалов:

• НТП «Унисервис» может самостоятельно выполнить рабочий проект системы автоматизации и диспетчеризации либо оказать бесплатную консультационную поддержку другим проектным учреждениям, ведущим проектирование. Все проекты НТП «Унисервис» выполняются с помощью компьютеров на основе пакета «Автокад», имеют четкую графику и электронные копии.
• Качество монтажных работ соответствует СНИПам и обеспечивается использованием квалифицированного персонала, профессионального инструмента, контролем качества на всех этапах монтажа. НТП «Унисервис» самостоятельно на своей производственной базе производит монтаж и тестирование шкафов.
• ручное дистанционное управление некоторыми отдельными агрегатами с компьютера диспетчерского пульта.

Обеспечение коэффициентов запаса

.

Инженерный центр фирмы Sauter - НТП «Унисервис» имеет все необходимые лицензии и гарантирует выполнение всех этапов работ с высоким качеством.

• Запасу по мощности и производительности исполнительных элементов: вентиляторов, насосов и др.;
• Запасу по нагрузке токонесущих элементов: кабелей, трансформаторов, реле и т. п.;
• Правильной установке защит и порогов срабатывания автоматов, термореле и т. д.;
• Установке защит по замерзанию калориферов вентиляционных установок;
• Запасу по рабочему давлению и по перепадам давления на регулирующих клапанах и др.

Децентрализация управления

.

В системе реализуется концепция децентрализованного управления:

• Программируемые контроллеры системы реализуют процесс управления самостоятельно, без участия компьютеров. Отказ компьютеров или шины связи между компьютерами и контроллерами не приведет к остановке системы. Будет лишь затруднено получение информации и смена уставок управления. При отказе всех компьютеров получение информации и коррекция уставок (если необходимо) могут быть осуществлены с помощью локальных панелей управления контроллеров.
• Количество и назначение контроллеров выбирается также из условия децентрализации. Отказ одного контроллера не должен приводить к остановке ряда технологических установок.
• В системе реализуется ряд типов управления:
  • Полностью автоматическое управление;
  • Дистанционное ручное управление исполнительными механизмами от компьютеров;
  • Дистанционное ручное управление исполнительными механизмами от панелей управления контроллеров;
  • Дистанционное либо местное ручное управление от пультов ручного управления, располагаемых в шкафах автоматики, в обслуживаемых помещениях и непосредственно около регулирующих клапанов;
  • Непосредственное ручное перемещение штоков регулирующих клапанов с помощью органов электрического управления, смонтированных внутри приводов клапанов;
  • Непосредственное ручное перемещение штоков регулирующих клапанов с помощью ручных рукояток, установленных на приводах клапанов.

Резервирование.

.

• На верхнем уровне системы устанавливается несколько (два и более) компьютеров. Каждый из них имеет доступ ко всем контроллерам системы, и может выполнять взаимное резервирование. При нормальной работе оборудования различные компьютеры могут использоваться для представления информации о разном технологическом оборудовании, либо о состоянии различных процессов.
• Количество и назначение контроллеров выбирается таким образом, чтобы отказ одного контроллера не приводил к остановке, как основного, так и резервного технологического оборудования
• Для управления жизненно важными узлами здания (электроснабжение, теплоснабжение) может использоваться взаимное дублирование контроллеров. При этом контроллеры могут быть подключены к одной либо к разным линиям связи с компьютерами. Для узлов электроснабжения здания могут быть установлены отдельные компьютеры.
• Резервирование линии связи. При монтаже могут быть заложены запасные линии связи типа «витая пара» в одном кабеле, либо в различных кабелях.
• Резервирование каналов в контроллерах. Количество каналов в контроллерах выбирается из условия 10 - 20% запаса по информационным и управляющим каналам. При отказе одного или нескольких каналов могут быть использованы резервные каналы. Большинство каналов контроллеров защищено элементами гальванического разделения. Поэтому аварии в силовых шкафах редко приводят к аварии каналов контроллеров.

Контроль условий работы технологического оборудования.

.

В системе производится мониторинг и регулирование температуры в особо ответственных помещениях: на трансформаторных подстанциях, в помещениях с бесперебойными источниками питания, в серверных и т. п.

Качество эксплуатации.

.

• НТП «Унисервис» обеспечивает необходимое обучение обслуживающего персонала. Первое обучение проводится на объекте в течение пуско-наладки или сразу после пуско-наладки. Второе, углубленное обучение, может проводиться на фирме НТП «Унисервис».
• В системе на компьютерах устанавливаются пароли различного уровня доступа.
• Для особо важных объектов наряду с основным оборудованием поставляется резервное оборудование для наиболее ответственных частей системы.

Программные методы.

.

Используются следующие программные методы обеспечения надежности:

• Постоянное тестирование линии связи и работоспособности контроллеров.
• Выдача предупредительных и аварийных сигналов персоналу (звуковые, на экран компьютера и на принтер). Ведение журнала отказов.
• Представление графиков для персонала, отображающих процессы регулирования, параметры электроснабжения, параметры микроклимата внутри помещений.
• Ведение журнала наработки механизмов.
• Автоматическая реакция на различные отказы: отказы исполнительных механизмов, выход за установленные пределы регулирования. В системе предусматривается необходимая реакция для поддержки заданных параметров. При невозможности сделать это - остановка оборудования и сообщение об отказе.
• Запрограммированный останов оборудования при отказе в цепях электроснабжения и «мягкий» пуск оборудования при восстановлении электроснабжения.