Система телеметрии для промышленного сектора

Назначение системы телеметрии для промышленного сектора

Без использования программных и технических средств невозможно эффективное решение задач, возникающих у контролирующих большое количество узлов учета газа организаций. Система телеметрии в коммунально-промышленном секторе ЭЛЬСТЕР рассчитана на потребителей измерительных комплексов и приборов, заинтересованных в средствах компьютеризации учета потребления природного и других газов в системах газоснабжения и теплоэнергетических установках.

Описание системы телеметрии для промышленного сектора

Система телеметрии предназначена для сбора данных с узлов учета газа, хранения и дальнейшего их использования с целью: учета потребления и создания отчетов; диагностики и параметризации оборудования; мониторинга технологических параметров; оповещения о нештатных ситуациях; передачи данных во внешние системы.

Построение распределённых систем с помощью ПТК СОДЭК^®

Построение распределённых систем с помощью ПТК СОДЭК®

Проектирующим и разрабатывающим автоматизированную информационную систему cпециалистам приходится учитывать, что при росте количества располагаемых на обслуживаемой территории корректоров объёма газа, происходит одновременное усложнение алгоритмов управления. Наиболее эффективным подходом является применение распределённой системы. Именно такой подход применён к проектированию программно-технического комплекса СОДЭК^® ЭКСТРА™.

Структура распределённой системы и структура алгоритма её работы приходят в наиболее естественное и непротиворечивое соответствие со структурой объекта автоматизации. При этом функции измерения, сбора, передачи и вычисления оказываются распределёнными среди множества контроллеров. Каждый контроллер работает со своей группой устройств и обслуживает определённую часть объекта управления.

Когда контроллеры работают автономно, а обмен информацией между ними сведён до минимума, достигаются максимальные преимущества распределённой системы.

Распределённая система имеет следующие характеристики, отличающие её от сосредоточенной:

• наибольшая устойчивость к сбоям;
• повышенная надёжность: отказ одного из контролеров не влияет на работоспособность других;
• простое наращивание или реконфигурирование системы;
• большее быстродействие — благодаря распределению задач между параллельно работающими процессорами;
• улучшенная помехоустойчивость — благодаря уменьшению длины линий передачи сигналов от датчиков к устройствам ввода;
• меньшие расходы на монтаж и обслуживание кабельного хозяйства;
• меньший объём кабельной продукции, пониженные требования к кабелю и более низкая его стоимость;
• простота проектирования, настройки, диагностики и обслуживания — благодаря соответствию архитектуры системы архитектуре объекта управления, а также относительной простоте каждого из модулей системы.

Эти достоинства в полной мере относятся к ПТК СОДЭК^® и наиболее характерны для состоящего из множества корректоров и коммуникационного оборудования нижнего уровня системы.

На верхнем уровне системы — в диспетчерском центре (в «центре сбора данных») — вся информация с корректоров стекается в единый сервер БД, где хранится в соответствии с топологией объекта автоматизации.

Коммуникационные возможности системы телеметрии для промышленнго сектора обслуживает один или несколько Серверов связи с использованием модемного пула и специального набора реализующих автоматизацию процессов сбора и обработки информации программных компонентов.

Основные технические характеристики системы телеметрии для промышленного сектора

Компоненты автоматизированной системы сбора данных на базе ПТК СОДЭК^® ЭКСТРА™

За свою более чем 10-летнюю историю ПТК СОДЭК^® стал самым популярным программным инструментом при работе с измерительным оборудованием ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника», он заслужил одобрительные отзывы пользователей за доступный интерфейс, надёжность и эффективность работы. Именно при помощи ПТК СОДЭК^® удобно выполнять настройку электронных корректоров, считывание данных, печатать отчёты и другие задачи.

Созданная в 2008 году для использования региональными газовыми компаниями, а также крупными субъектами газораспределительных систем, владеющими десятками и сотнями узлов учёта, редакция продукта СОДЭК^® Экстра™ демонстрирует качественно новый уровень развития СОДЭК^®. Редакция разрабатывалась и продолжает развиваться в многолетнем техническом сотрудничестве со специалистами по учёту газа, работающими в таких компаниях.

ПТК СОДЭК^® Экстра™ обеспечивает комплексное решение автоматизации учёта газа, собирающее воедино программные средства верхнего уровня, физические линии связи, современные технологии передачи данных, измерительное и коммуникационное оборудование.

Краткий обзор функциональных особенностей ПТК СОДЭК^® Экстра™:

• многопользовательская среда с различными уровнями доступа;
• удобная настройка топологии сбора данных;
• поддержка многообразных типов каналов связи между узлом учёта и диспетчерским пунктом (физические линии стандартов RS232, RS485, Ethernet; коммутируемые и выделенные телефонные линии; каналы сотовой связи GSM/GPRS);
• считывание архивных данных с корректоров (локально и дистанционно) в автоматическом или интерактивном режимах;
• мониторинг автоматического сбора данных;
• автоматическая обработка данных;
• хранение данных в локальной и серверной БД;
• дистанционное изменение параметров электронных корректоров;
• объединение узлов учёта в выборки и создание групповых отчётов;
• импорт транспортных файлов из рабочих станций на сервер;
• анализ архивов и контроль нештатных ситуаций;
• отображение данных по учёту газа в табличной и графической форме;
• миграция данных из БД ПТК СОДЭК^® любых версий;
• экспорт данных в приложения MS Office;
• передача данных в «ИУС-ГАЗ».

Обзор компонентов ПТК СОДЭК® Экстра™

Сервер связи. В систему телеметрии для промышленнго сектора может быть включен один или несколько Серверов Связи, соединённых с сервером БД через ЛВС, который выполняет автоматический сбор данных. Это оборудованный модемным пулом для параллельного опроса узлов учёта выделенный персональный компьютер (ПК). Числом обслуживаемых узлов учёта и требованиями к скорости сбора определяется количество модемов и производительность сервера.

Сервер связи под управлением планировщика автоматически запрашивает и принимает данные с узлов учёта. Принятая информация обрабатывается и передается на Сервер БД. Администратору системы остается контролировать эффективность сбора данных и, по мере необходимости, выполнять настройки.

Примечательной особенностью СОДЭК^® Экстра™ является возможность многократного повышения быстродействия сбора данных: скорость опроса узлов учёта легко увеличивается путём включения в конфигурацию оборудования не одного, а нескольких компьютеров типа «сервер связи», работающих параллельно. Один из серверов назначается «ведущим» — он распределяет сеансы сбора данных по свободным каналам (модемным или проводным) «своего ПК» и «ведомых» серверов. Обобщённая топология автоматизированного сбора данных (АСД) с одиночным и с распределённым Сервером Связи представлена на рисунках 3 и 3-А соответственно.

АСД с одиночным Сервером Связи

АСД с распределённым Сервером Связи

Сервер БД. Сервер БД выступает в роли централизованного хранилища данных учёта газа. Для крупной системы сбора информации требуется профессиональная база данных.

Как для локальной, так и для серверной БД в качестве универсального хранилища выбрана платформа Firebird. Преимущества этой СУБД — компактность, бесплатность, версионность, масштабируемость, быстродействие — уже стали привлекать внимание управляющих большим числом узлов учёта при помощи нескольких автоматизированных рабочих мест специалистов из крупных организаций. БД стала практически безразмерной. В свободном доступе имеются полноценные инструменты администрирования, т.к. СУБД открытая, которые могут пригодиться для обслуживания БД больших размеров.

Так как большинство рутинных вычислений сосредоточено на сервере, это отражается на быстродействии клиентских АРМ. Благодаря встроенной системе безопасности, разграничению доступа и автоматизации резервного копирования повышается надёжность хранения. Данные учёта газа могут поступать в серверную БД не только в автоматическом режиме с Серверов Связи, но и при помощи интерактивных методов импорта.

Мастер топологии. В окне приложения «Мастер топологии» администратор осуществляет настройку конфигурации и мониторинг автоматизированного сбора данных. Описание конфигурации хранится в БД и имеет иерархическую структуру. На верхнем уровне находятся Серверы Связи. На физическом уровне описывают параметры каждого из имеющихся на Сервере Связи коммуникационных каналов и узлов учёта, участвующих в опросе.

АРМ метролога. АРМ метролога сочетает в себе широкий спектр решаемых задач и наглядность графического интерфейса. Вид главного окна приложения «Анализ Данных» напоминает привычный вид Проводника Windows: слева отображается иерархия объектов учёта, справа — панель просмотра данных выбранного узла учёта. И АРМ администратора, и АРМ метролога функционально совместимы с редакцией ПТК СОДЭК^® Стандарт™. Оператору доступны все возможности по работе с данными учёта, которые известны пользователям настольного ПТК СОДЭК^® Стандарт™. Операторы могут использовать в качестве «активного хранилища» и локальную БД, наряду с серверной БД, что удобно пользователям ноутбуков. Таким образом, даже не оборудованные телеметрией узлы учёта могут участвовать в общей системе учёта. Данные с таких узлов, однако, придется собирать и импортировать в серверную БД интерактивно.

Крупномасштабные возможности. Кроме автоматизированного сбора данных и возможностей клиент-серверной СУБД, в ПТК СОДЭК^® Экстра™ включены дополнительные функции, нацеленные специально на удовлетворение потребностей бизнеса поставщиков и потребителей газа среднего и крупного масштаба.

Во-первых, Перенос Данных — инструмент экспорта/импорта больших объёмов данных, позволяющий реплицировать (копировать, перемещать, сливать) информацию между несколькими локальными и серверными БД. Объём транспортного файла, передаваемого за один перенос, может достигать нескольких ГБ. Эффективность инструмента повышается возможностью массового импорта транспортных файлов.

Другой инструмент учёта в крупной организации — «Отчёты по выборке узлов учёта». Специалистам удобней разбить всю массу обслуживаемых узлов на участки или «выборки», например, по территориальной принадлежности для упорядочивания процессов учёта или для разграничения обязанностей. Пользователь СОДЭК^® Экстра™, один раз при помощи Редактора Выборки создав выборку узлов учёта, затем сможет по ряду готовых шаблонов многократно формировать «отчёты по выборке».

Например, отчёт «Нештатные ситуации» поможет в едином документе отобразить информацию о проблемах за целый месяц по многим узлам. Отчёты о потреблении за месяц (краткий и посуточный) могут использоваться не только как конечные документы, но и (посредством небольшого дополнительного программирования) как транспортный формат для интеграции с внешней системой коммерческого учёта или биллинговой системой.

Техническое обеспечение системы телеметрии для промышленнго сектора

В первую очередь, задача построения автоматизированной системы сбора данных включает в себя реализацию решений по передаче на верхний уровень первичных данных.

Узлы учета. Источником первичных данных для автоматизированной системы учёта потребления газа является узел учёта. Оборудование узла учёта предполагает монтаж в газовую сеть измерительного комплекса, включая счётчик газа и электронный корректор. Возможность удалённого сбора данных обеспечивается установкой дополнительных приборов — источника бесперебойного питания, коммуникационного оборудования. Из модема и источника питания состоит минимальное дооснащение узла для его включения в автоматизированную систему сбора данных. По желанию заказчика в состав оборудования узла учёта могут быть включены датчики перепада давления, загазованности, охраны периметра, дополнительные устройства ввода-вывода.

В роли источников первичной информации применяются технические средства нижнего уровня — электронные корректоры производства ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» ЕК88, ЕК260, ЕК270, ЕК280, ЕК290, TC215, TC220.

Средства передачи данных. Верхним уровнем системы называют обычно один или несколько компьютеров локальной сети предприятия, где развернуты: база данных, центр сбора данных, АРМы пользователей. Средой передачи данных являются сети и каналы связи различных стандартов.

Организацию удалённой связи между нижним и верхним уровнями реализуют при помощи дополнительного оборудования: блоки питания и коммуникационные модули серии БПЭК — на стороне корректоров; модемы и модемные пулы — на стороне центра сбора данных.

Комплекс СОДЭК^® поддерживает следующие типы каналов связи:

• физические линии стандартов RS232, RS485, Ethernet;
• коммутируемые и выделенные телефонные линии;
• каналы сотовой связи GSM/GPRS.

Нормальным режимом функционирования сетевых редакций системы является автоматический режим сбора, обработки и складирования информации в базу данных. Однако сохранено и интерактивное приложение «Считывание данных» — для ручного считывания и ввода параметров.

Выбор схемы передачи данных в системах телеметрии для промышленнго сектора

Узлы учёта газа могут размещаться как поблизости от центра сбора данных, так и на значительном удалении. Поэтому единственного универсального способа наладить связь ПК с корректором не существует. На выбор коммуникационного решения и схемы подключения, кроме расстояния, влияют: расположение узла учёта во взрывоопасной/взрывобезопасной зоне; наличие внешних источников электромагнитных помех; необходимость и возможность подключения дополнительных устройств, предназначенных для подачи постоянного напряжения, для обеспечения взрывозащиты, для подключения в телекоммуникационную сеть и др.

ООО «ЭЛЬСТЕР Газэлектроника» предлагает широкий выбор вариантов организации информационного обмена между измерительным комплексом и центром сбора данных, с одновременным решением всех сопутствующих задач.

Например, для организации в СОДЭК^® ЭКСТРА™ удалённой связи между узлом учёта и сервером используются коммуникационные модули БПЭК-02МТ, БПЭК-03T, БПЭК-04/EK, БПЭК-04/ТС, БПЭК-04/Ex, БПЭК-05/GSM. Блок питания электронного корректора (БПЭК) преобразует сетевое питающее переменное напряжение в постоянное напряжение. Адаптер серийного интерфейса БПЭК обеспечивает обмен информацией между корректором и телекоммуникационной сетью.

Дополнительная информация

Варианты практического применения ПТК СОДЭК^®

• Автоматизация технологического или коммерческого учёта на крупном предприятии или на нескольких предприятиях промышленного холдинга

Расположенное в цехах крупного предприятия или на предприятиях промышленного холдинга большое количество узлов технологического учёта газа легко интегрируется в единую систему дистанционного сбора данных путём использования ПТК СОДЭК^® Экстра™ и коммуникационных модулей серии БПЭК. Информация о потреблённых количествах газа станет доступной на любом рабочем месте, где это необходимо.

• Сбор данных о потреблении газа в тепловых сетях

Тепловые сети любого населенного пункта собирают данные о потреблении газа на котельных. При использовании ПТК СОДЭК^® Стандарт™, приходится либо объезжать котельные с ноутбуком и скачивать данные по оптическому порту, либо вручную обзванивать по модемной связи и также вручную запускать обработку считанных данных о потреблении — для импорта их в БД. Применение ПТК СОДЭК^® Экстра™ позволяет упростить и ускорить получение данных по сравне