Удалённое управление системами вентиляции на примере беспроводных М2М-решений

Автоматизированные системы управления вентиляцией (АСУВ) позволяют эффективнее работать всем инженерным системам зданий и сооружений и повышают комфорт в помещениях...

Автоматизированные системы управления вентиляцией (АСУВ) позволяют эффективнее работать всем инженерным системам зданий и сооружений и повышают комфорт в помещениях, что благоприятно сказывается на самочувствии людей. В статье описаны особенности АСУВ, внедряемой компанией «ЕвроМобайл» на базе программного комплекса «Позитрон SCADA» и оборудования от компании Wecon.

Системы вентиляции составляют неотъемлемую часть любого помещения. Создание оптимального микроклимата в помещениях жилых, производственных и общественных зданий для комфортного проживания, работы и отдыха является первостепенной задачей. Чистый и свежий воздух определённой температуры с достаточным количеством кислорода, без вредных примесей – залог крепкого здоровья и высокой работоспособности человека.
Автоматизированная система управления вентиляцией (АСУВ) выполняет следующие функции:

непрерывный мониторинг состояния системы вентиляции;
контроль и управление системой вентиляции;
непрерывное отображение данных;
оповещение об авариях, нештатных ситуациях;
архивирование данных;
предоставление данных по сети Интернет.

Как показывает практика, прямой экономический эффект от внедрения АСУВ выражается в снижении затрат на потребление электроэнергии на 20–25%.
Косвенный экономический эффект:

снижение времени реакции на нештатные ситуации на 90%;
снижение ущерба от нештатных ситуаций на 50%;
снижение износа оборудования на 15 %.

АСУВ позволяет:

снизить затраты на сервисное обслуживание системы в целом (зависит от типа применяемого оборудования);
защитить оборудование от выхода на критические режимы;
снизить продолжительность вынужденных простоев инженерных систем;
более экономно использовать ресурсы и планировать связанные с ним затраты;
мгновенно уведомлять службы эксплуатации о любых отклонениях;
получать прозрачную отчётность по работе вентиляционных систем.

И в конечном счёте АСУВ позволяет повысить комфорт в здании.

Функциональность АСУВ

На схеме (рисунок 1) представлена общая система вентиляции для различного рода помещений. Она состоит из датчика температуры приточного воздуха, датчика давления, датчиков температуры обратной воды, приточного вентилятора, задвижки, калорифера (который может быть как водяным, так и электрическим). Контроллер призван обрабатывать все аварийные сигналы (блокировка жалюзи, остановка вентиляторов, заморозка калорифера и т.п.), а также проводить сбор информации с датчиков температуры (наружного и внутреннего воздуха, температуры обратной воды).

Рисунок 1. Общая схема автоматизированной системы вентиляции

Оператором в системе управления коммуникациями здания заранее задаётся требуемая температура воздуха в помещении и режим приточного вентилятора. При выходе измеряемых параметров за пределы допустимого диапазона система оповещает оператора или производит автоматическую подстройку параметров (если эта функция была предусмотрена при программировании ПЛК).

На второй схеме (рисунок 2) показан способ коммутации автоматизированной системы управления вентиляцией на примере программируемого контроллера Wecon серии LX3v и HMI LEVI777.

Рисунок 2. Коммутация АСУВ с помощью программируемого контроллера Wecon серии LX3v и HMI LEVI777

HMI-устройства и ПЛК Wecon

Компания Wecon имеет широкий модельный ряд человеко-машинных интерфейсов и программируемых логических контроллеров, готовых решить практически любые задачи автоматизации. Продукция Wecon применяется в машиностроении, металлургии, химической, нефтяной и других отраслях промышленности. Представленный на схеме системы управления вентиляцией (рисунок 2) человеко-машинный интерфейс совместим с контроллерами других известных во всем мире производителей (Mitsubishi, Siemens и пр.). Серия программируемых контроллеров LX (рисунок 3) представлена большим количеством моделей, благодаря чему можно выбрать устройство с различным сочетанием аналоговых и цифровых входов/выходов. В зависимости от модели контроллеры оснащаются модулями АЦП/ЦАП. Разрядность АЦП – 16 бит, ЦАП – 12 бит, разрядность канала датчиков (модулей) температуры – 14 бит. ПЛК совместимы с термодатчиками РТ 100, термопарами типа К и типа J, которые способны измерять температуру в широком диапазоне.

Рисунок 3. ПЛК серии LX Wecon

В нашем примере к входам ПЛК подключены датчики температуры окружающего воздуха, температуры воды, а также аварийные датчики, при срабатывании которых контроллер переводит систему в безопасный режим. Помимо этого, к контролеру по RS-485 подключена панель управления и отображения состояния вентиляционной системы «на месте» в реальном времени (HMI) (рисунок 4). К коммутируемым выходам контроллера подключено различное оконечное оборудование: приточные вытяжные вентиляторы, тэны калорифера (в случае применения электрического калорифера), запорная арматура. При изменении температуры воздуха ниже критической срабатывает датчик температуры и передаётся сигнал тревоги на удалённый пункт управления.

Для связи ARM диспетчера с удалённым объектом инженеры компании «ЕвроМобайл» рекомендуют применять промышленные роутеры Robustel R2000 (подключён к ARM диспетчера через Ethernet-порт) и R3000 (подключён к панели HMI через RS-485). На стороне ARM диспетчера промышленный роутер используется в том случае, если отсутствуют другие каналы связи. Роутер R3000 оснащён портом RS-485, двумя SIM-картами для непрерывной постоянной передачи данных, ModBus, а также имеет различные режимы резервирования и проверки активности соединения. Роутер Robustel R2000 (рисунок 5) оснащён Ethernet-портом. По GSM-сети роутер R3000 передаёт данные, а R2000 принимает их и передаёт на ARM диспетчера с установленной на нём платформой «Позитрон SCADA», где информация сохраняется, анализируется и архивируется.

Рисунок 4. Серия панелей HMI Wecon

Программные характеристики устройств HMI Wecon:

удалённый контроль: совместимость с любыми браузерами, работающими на HTML, и такими устройствами, как телефоны, планшеты, компьютеры. Команды проще всего осуществлять через Интернет;
работа с Linux OS. В устройствах уже предустановлена операционная система Linux 3.2.0. Программирование с лёгкостью осуществляется через PI-studio;
базы данных SQL. Большая совместимость данных, простая передача данных и управление;
надёжное резервное копирование данных;
стандартный синтаксис SQL, программный интерфейс (API) доступа к базам данных;
разные уровни доступа, простое управление аккаунтами;
возможность подключения IP-камер, подключение камер по USB, простая установка и доступ к видео.

Рисунок 5. Промышленный роутер Robustel R2000

Программный комплекс «Позитрон SCADA»

Управление системой происходит с помощью М2М-платформы управления «Позитрон SCADA». Программный комплекс «Позитрон SCADA» (рисунок 6) предназначен для работы в составе автоматизированных систем и позволяет создавать на своей базе:

системы управления технологическими процессами (АСУ ТП);
системы «умный дом»;
системы учёта энергоресурсов (АСКУЭ, АСТУЭ, АИИС КУЭ);
системы охранно-пожарной сигнализации (ОПС);
системы контроля доступа (СКУД);
любые системы, содержащие контроллеры, датчики и реле.

Рисунок 6. Начальный интерфейс системы «Позитрон SCADA»

Комплекс «Позитрон SCADA» является программным обеспечением верхнего уровня, выполняет функции автоматического сбора, обработки, резервирования данных с различных устройств, управления оборудованием, предоставления информации пользователям в соответствии с правами доступа. Нижний аппаратный уровень системы включает в себя приборы учёта, датчики, контроллеры, интерфейсы связи, сетевое оборудование и другие устройства, выпускаемые различными производителями.

Рисунок 7. Структурная схема ПК «Позитрон SCADA»

Универсальность программного комплекса достигается благодаря использованию модульной архитектуры программного обеспечения, в состав которого входят библиотеки для взаимодействия с различными измерительными и управляющими устройствами, а также устройствами сбора и передачи данных. Открытые интерфейсы, форматы хранения и передачи информации позволяют расширять комплекс, создавая новые драйверы устройств и отчётные формы, выполнять интеграцию со сторонними системами.
«Позитрон SCADA» обладает мощными возможностями масштабирования, позволяет с минимальными затратами подключать новые аппаратные средства (таблица 1).

Таблица 1. Технические характеристики программного комплекса «Позитрон SCADA»
Семейство поддерживаемых ОС	Microsoft Windows
Макс. количество входных каналов	65535
Макс. количество каналов управления	65535
Макс. количество линий связи	65535
Макс. количество КП (устройств)	65535
Мин. период обновления текущих данных	1 секунда
Мин. период сохранения архивных данных	1 минута
Макс. длительность хранения архивных данных	10 лет
Автоматическое создание резервной копии данных	Есть
Возможность аутентификации на основе Active Directory	Есть
Протокол обмена данными между приложениями комплекса	TCP
Ведение журналов работы приложений и действий пользователей	Есть
Функция запрета команд телеуправления	Есть
Возможность наращивать функциональность собственными модулями	Есть
Открытая архитектура, протоколы обмена данными, форматы файлов	да

Система имеет средства разграничения прав пользователей, таким образом,каждый пользователь с помощью имени и пароля для входа в систему может получить доступ только к той информации, на работу с которой он имеет право. Возможность использования Active Directory для аутентификации пользователей существенно повышает безопасность хранения паролей и избавляет администратора системы от необходимости ручного ведения справочника имен и паролей пользователей.

Заключение

Автоматизированная система вентиляции направлена в первую очередь на повышение эффективности работы всех инженерных систем зданий и сооружений. Беспроводные М2М-решения от компании «ЕвроМобайл», официального дистрибьютора всех представленных в статье производителей, призваны помочь в короткие сроки спроектировать, настроить и запустить в эксплуатацию подобные и другие системы сохранения климата в помещении. Квалифицированные инженеры сервис-центра «ЕвроМобайл» проконсультируют вас по подбору и настройке оборудования, окажут помощь в подключении и запуске вашей системы, а также осуществят гарантийное и послегарантийное обслуживание телеметрического оборудования.