Реферат: Система дистанционного мониторинга тепловых пунктов
● 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.
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).
