Система дистанционного мониторинга тепловых пунктов (стр. 2 из 3)

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.

В последнее время бурно развиваются технологии цифровой сотовой связи стандарта GSM. Сравнительно высокая стоимость сотовой связи оправдывается ее высоким качеством. Все затраты по предоставлению каналов связи ложатся на операторов сотовой связи (исключаются затраты на содержание и обслуживание собственной радиосети). Существенно снизить затраты можно путем рациональной организации обменов в диспетчерской сети. Для этого диспетчерский пункт оборудуется блоком связи с двумя модемами сотовой связи.

Первый модем («тревожный» - ТрМ) служит только для приема коротких аварийных сообщений, которые в приоритетном порядке фиксируются программным комплексом диспетчерского пульта и немедленно отражаются на экране (всплывающее окно и звуковой сигнал). В режиме дистанционного измерения и управления (мониторинг состояния объекта контроля, снятие статистической информации с ТК, управление механизмами и агрегатами) диспетчерский пульт ДПС работает через второй модем (рабочий - РМ). Работа в этом режиме обеспечивает приоритетное прохождение аварийных сообщений с других теплопунктов через ТрМ.

При нормальном функционировании объектов ДПС работает в режиме ожидания аварийных сообщений (канал связи не используется). В случае возникновения нештатных режимов (выход параметра технологического процесса за пределы заданной зоны, срабатывание датчиков аварийной сигнализации и т.п.) ТК посылает на ДПС короткое сообщение, содержащее код аварии. Сообщение принимается «тревожным» модемом ТрМ, код аварии и ее краткая характеристика отражаются на экране диспетчерского пульта (рис. 2).

Рис. 2 Пример аварийного сообщения на экране пульта ДПС

По решению оператора может быть установлена связь с любым теплопунктом (например, приславшим аварийное сообщение) для получения исчерпывающей информации о состоянии оборудования или вмешательства в его работу (для этого ис пользуется модем РМ диспетчерского пункта).

В современной литературе можно найти достаточно много ссылок на устройства и системы, использующие для передачи информации SMS - сообщения. Объем SMS - посылки вполне достаточен для передачи коротких, например, аварийных сообщений, они имеют сравнительно низкую стоимость (несколько центов США). Но способ передачи информации с помощью SMS - сообщений обладает принципиальным недостатком: время доставки сообщения не фиксировано и существенным образом зависит от загрузки сети.

Это не позволяет использовать SMS - сообщения в системах, требующих немедленной реакции на события. В большей степени это касается каналов дистанционного управления при работе в режиме реального времени (что характерно для всех задач, перечисленных в начале статьи). Необходимо не только передать команду управления, но и проконтролировать ее исполнение. Такие операции целесообразно реализовывать при дуплексной связи.

В описываемой системе SMS - посылки используются для передачи одиночных сообщений, не имеющих принципиального значения для функционирования объекта. При возникновении аварийных ситуаций модем ТК теплопункта и ТрМ диспетчерского пункта устанавливают дуплексную связь, и из памяти микроконтроллера ADAM - 5510 считывается весь буфер аварий (при серьезном нарушении технологического процесса может быть сгенерировано сразу несколько аварийных сообщений). В этом случае использование SMS - сообщений может привести к недопустимому увеличению времени их поступления на диспетчерский пульт. Стоимость передачи аварийных сообщений в режиме дуплексной связи сравнима со стоимостью SMS - сообщений. Время передачи даже нескольких аварийных сообщений не превышает нескольких секунд, поэтому при вводимой в настоящее время посекундной тарификации (или даже при 10 - 15 секундных единицах тарификации) стоимость сеанса связи невысока. Режим SMS - сообщений целесообразно использовать для оповещения персонала (передача с пультов ДПС адресных информационных сообщений на индивидуальные пейджеры или сотовые телефоны).

В последнее время стали доступны сотовые модемы GPRS, однако этот стандарт поддерживается очень ограниченным количеством оператором сотовой связи и для многих регионов пока неприменим.

При использовании модемов Siemens TC35 Тerminal следует обратить внимание на вариант «прошивки». Не все версии программного обеспечения поддерживают заявленные АT - команды. Например, в версии 4.0 не выполняется команда ATC0=<n> (модем «не берет» трубку в автоматическом режиме после заданного числа звонков с любого телефона, в том числе стандарта GSM). При использовании этой версии не обеспечивается связь между сотовыми модемами и модемами телефонных сетей общего пользования, а соединение сотовых модемов часто осуществляется после многократных попыток (сигнал «занято»). В более ранней версии 3.10 подобных проблем не возникало.

Статистическая информация с теплопунктов считывается по запросу диспетчера в произвольный момент времени или в автоматическом режиме (эту процедуру целесообразно проводить в ночное время, когда тарифы сотовой связи снижаются вдвое).

Блок связи диспетчерского пункта включает в свой состав 2 модема TC35 Тerminal (РМ и ТрМ), блок питания PWR - 242 и 2 антенны АММ - 590.

«Привязка» диспетчерского пульта к сети и конкретным теплопунктам заключается в смене экранных форм, отражающих технологические схемы (рис. 3 и 4).

Рис. 3 Расположение контролируемой сети на карте города

Регистрация событий, связанных с контролируемыми объектами и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы, производится в форме журналов, фрагмент одного из них приведен на рис. 4.

Рис. 4 Пример технологической схемы теплового пункта

Контроль параметров и анализ нештатных ситуаций

В ТК СДМУ реализован режим «черного ящика». В энергонезависимую память ТК записываются все контролируемые параметры технологического процесса. В буфер статистики информация пишется через фиксированные интервалы времени (в нашем случае 15 минут). В буфер «черного ящика» значения параметров записываются лишь при их изменениях (порог изменения задается оператором и составляет 1 - 10% от диапазона определения каждого параметра). Таким образом, глубина записи варьируется в зависимости от заданного порога записи и сложившейся на объекте ситуации и может меняться от нескольких часов (при значительных колебаниях параметров функционирования объекта) до нескольких суток (при штатном режиме работы объекта). Буфер «черного ящика» может быть считан из ТК по запросу с ДПС в произвольный момент времени (при отключении питания он сохраняется в энергонезависимой памяти ТК практически неограниченное время). На компьютере ДПС содержимое «черного ящика» можно просмотреть непосредственно на технологической схеме интересующего объекта в произвольном масштабе времени (выбирается оператором). На рис. 5 приведен фрагмент технологической схемы теплопункта с панелью настройки режима просмотра содержимого «черного ящика». В данном примере установлена глубина просмотра с 23:25:48 28.06.06 до 00:25:30 29.06.06, скорость просмотра выбирается в поле «Скорость». Наличие «черного ящика» предоставляет возможность детального анализа причин возникновения нештатных ситуаций на объектах контроля. (Рис. 6)

Рис. 5 Панель настройки режима просмотра содержимого «черного ящика»

Рис. 6 Фрагмент журнала событий

Конфигурирование, диагностика, настройка

Особо важными моментами для систем управления с пространственно - распределенной структурой являются, монтаж системы на объекте, конфигурирование, диагностирование и настройка контроллеров нижнего уровня системы, а также техническое обслуживание системы в процессе ее эксплуатации.