Журнал "Новости Электроники", номер 4, 2010 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 4, 2010 год.Разработка систем телеметрии с применением технологии беспроводной передачи данныхАлександр Базулев (АКСИТЕХ) О разработках и внедрении технических решений в области систем передачи телеметрических данных на базе беспроводного процессора Q2686/2687 компании Sierra Wireless рассказывает генеральный директор московской компании АКСИТЕХ.

 

 

Более десяти лет специалисты нашей компании являются системными интеграторами в области автоматизации промышленных объектов повышенной опасности в коммунальном и бытовом секторах производства.

Интеграция происходит по принципу «если есть готовое хорошо отработанное решение с перспективой развития - то мы его применяем, если нет - то в дело вступают наши разработки».

Компанией разработаны и успешно внедрены более чем на 2000 объектах автономные комплексы телеметрии «АКТЕЛ». Необходимость разработки данного комплекса была вызвана, в первую очередь, отсутствием на рынке подобного продукта. Данный комплекс предназначен для непрерывного локального и дистанционного контроля технологических параметров объектов, осуществляющих транспортировку и распределение теплоэнергоносителей без электропитания, а именно: сбор, регистрацию и передачу электрических сигналов с датчиков (датчики температуры, давления, расхода, положения и т.д.), первичных и вторичных преобразователей на ПЭВМ «верхнего уровня» - так называемый пульт управления (или диспетчерский пункт). Комплексы «АКТЕЛ» выполняются в обычном и во взрывозащищенном корпусе (тип «взрывонепроницаемая оболочка»).

Готовым решением является комплекс телеметрии «АКТЕЛ» на базе контроллеров АКСИ. За основу коммуникационного модуля была взята разработка фирмы Sierra Wireless - беспроводной процессор Q2686/2687. Он включает в себя 32-разрядный микроконтроллер, приемопередатчик GSM, множество внешних шин данных. Этот процессор является ядром разработанной системы, осуществляющим все коммуникационные функции и основную логику работы с измерительными преобразователями.

Примером наиболее активного внедрения таких комплексов телеметрии на сегодняшний день является участие в реализации проекта «Автоматизированная система коммерческого учета газа» ООО «МЕЖРЕГИОНГАЗ» (АСКУГ).

Основная цель, которая ставится при реализации программы АСКУГ - это, прежде всего, достижение экономической эффективности проекта за счет внедрения систем оперативной передачи достоверных данных о параметрах потребления газа и состоянии технологического оборудования для обеспечения безопасной эксплуатации объектов повышенной опасности, какими и являются узлы учета газа.

Таким образом, для решения поставленных задач были сформулированы следующие основные требования:

Построение территориально-распределенной системы, позволяющей производить сбор данных от всех категорий потребителей, проводить обработку данных и их передачу возможным получателям, в том числе автоматизированным системам более высокого уровня управления;Применение современных технологий в области организации связи и передачи информации между компонентами системы;Использование в качестве каналов передачи данных уже существующей инфраструктуры провайдеров связи (в том числе и стандарта GSM), включая техническую поддержку и сервисное сопровождение;Возможность добавления существующих объектов, оснащенных местными АСУ, в создаваемую систему сбора и передачи данных с минимальными дополнительными расходами средств на проведение реконструкции и модернизации этих объектов;Оптимизирование затрат на сервисное обслуживание системы за счет использования технологии удаленного администрирования системы, в том числе настройки параметров измерительных комплексов и обновления программного обеспечения компонентов системы;Соответствие промышленным стандартам передачи данных- OPC, МЭК, HART и т.п.;Обеспечение отказоустойчивости системы с применением резервирования особо ответственных узлов системы;Гибкость подхода к составу и функциональности оборудования автоматизации объектов полевого уровня, в зависимости от типов объектов и категорий потребителей;Обеспечение изделий, использованных в качестве компонентов системы, длительным (не менее 5...10лет) периодом выпуска в промышленных масштабах.

 

 

Рис. 1. Общая структура построения автоматизированной системы сбора данных

 

Уже в самом начале реализации проекта (с 2004 г.) в качестве среды передачи данных от узлов учета расхода газа была выбрана сотовая связь стандарта GSM900/1800, как наиболее распространенная и доступная инфраструктура на территории Российской Федерации.

Как правило, современные измерительные комплексы учета расхода газа оснащаются цифровыми интерфейсами передачи данных (в основном последовательными интерфейсами RS-232/422/485), некоторые из них позволяют работать с GSM-терминалами с помощью АТ-команд, что позволяет им инициативно устанавливать соединение с пультом управления (диспетчеризации).

В качестве устройств приема и передачи данных нами были выбраны GSM-модемы Sierra Wireless Fastrack M1306B, которые устанавливались на приборы учета расхода газа и обеспечивали передачу данных в режиме CSD (GSM Data), а терминальное программное обеспечение, поставляемое с измерительными комплексами, позволяло считывать данные учета с однотипных приборов.

Одна из трудностей, с которыми столкнулась наша компания при реализации проекта на этой стадии, заключалась в интеграции разнотипных приборов учета расхода газа в единую систему диспетчеризации. Как правило, с каждым типом приборов учета поставляется терминальное программное обеспечение, а вот интеграционное программное обеспечение (например, OPC-сервер) иногда вообще не предусмотрено производителем, что создает дополнительные сложности. Терминальное программное обеспечение является продуктом «в себе» - т.е. данные от прибора учета можно получить только в виде файла для последующей распечатки. Единственным эффективным решением проблемы интеграции разнотипного оборудования стала разработка универсального программного сервиса - сервера ввода/вывода, позволяющего работать с разнотипными приборами (в т.ч. и по каналам связи стандарта GSM в режиме CSD), преобразовывая собственные протоколы в единый протокол стандарта OPC.

C появлением и широким распространением реализации протокола GPRS и платформы нового поколения GSM-терминалов серии Sierra Wireless Fastrack SUPREME 10/20 появилась реальная возможность решить вышеизложенную проблему более эффективным и экономичным способом, а именно - реализовать сервер ввода/вывода (т.н. «драйвер устройства») на уровне GSM-терминала, а данные передавать в едином принятом формате протокола обмена - например, в формате протокола MODBUS в реализации его под TCP/IP (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Структура программного взаимодействия контроллера АКСИС

Технические характеристики GSM-терминалов серии Sierra Wireless Fastrack SUPREME 10/20, а также развитая система программирования Sierra Wireless OpenAT® Software Suite позволили реализовать задуманное наилучшим образом! А технология DOTA® позволила оперативно вносить изменения в программное обеспечение GSM-терминалов, не выезжая непосредственно на объект телеметрии.

Применение GSM-терминала серии Sierra Wireless Fastrack SUPREME 10/20 с реализованным нашей компанией специальным программным обеспечением (коммерческое название «Контроллер телеметрии АКСИС») позволило гибко интегрировать измерительные комплексы учета расхода газа различных типов в единое информационное пространство прикладного программного обеспечения «верхнего уровня», а применение стандартного протокола обмена данными и OPC-сервера позволило исключить зависимость от конкретного производителя измерительных приборов.

Одним из требований коммерческого учета газа является получение РГК-архивов, формирующихся прибором учета и недоступных для передачи в стандарте OPC DA. Эта задача была решена реализацией поддержки передачи данных в формате протокола FTP.

Архивы прибора (часовой, суточный и нештатных ситуаций) закачиваются в память контроллера в виде структурированных XML-файлов, которые и передаются на FTP-сервер РГК, где упаковываются в БД-формат SQL и откуда публикуются в виде отчетных документов на корпоративном WEB-портале, а также предоставляются в автоматизированные системы более высокого уровня управления предприятием (рис. 3).

 

 

Рис. 3. Структура обмена данными

Таким образом, единственным требованием, которое предъявляется к центральному серверу сбора данных, является наличие статического IP-адреса, причем для организации закрытой сети может применяться технология VPN-каналов, которая в настоящий момент широко доступна для реализации большинством операторов связи.

Разработанное программное обеспечение позволяет работать с разнообразным внешним оборудованием, в т.ч. с приборами учета расхода газа и измерительными комплексами, выполненными на их основе. Поддерживаются более десятка приборов учета (вычислителей-корректоров) расхода газа как отечественных производителей (Эльстер Газэлектроника, Теплоком, Логика, СофтиГаз, Вымпел, Турботрон и т.д.), так и иностранных (Emerson, Elgaz, Actaris и т.д.).

Выполняя требования, предъявляемые к комплексам телеметрии сложных узлов учета газа (контроль дополнительных параметров газоснабжения и безопасности эксплуатации газового оборудования, таких как перепад давления на счетчике газа и фильтре, температура в помещении, сигнализация загазованности, контроль доступа и т.п.), было принято решение создать собственный контроллер телеметрии, используя в качестве платформы беспроводной процессор Sierra Wireless серии Q2686/2687.

Контроллер телеметрии получил имя АКСИ-1. Он обладает следующими характеристиками:

одновременное измерение шести токовых сигналов с датчиков, имеющих стандартный токовый выход 4...20мА, подключенных по двухпроводной и трехпроводной схемам;ввод и обработку шести дискретных сигналов (концевые выключатели, сигнализаторы, состояние электросилового и охранного оборудования и т.п.);ввод и обработку шести частотно-импульсных сигналов (подключаемых к дискретным входам контроллеров);подключение внешних устройств по интерфейсу RS-232;встроенный telnet-сервер (рис.4), доступный как по локальному порту, так и по дистанционному подключению в режимах GPRS и CSD, позволяет в удобной визуальной форме задавать параметры связи с «верхним уровнем», вносить управляющие воздействия в параметры измерений и пр.

 

 

Рис. 4. TELNET-сервер настройки контроллера АКСИ-1  

Для сигнализации аварийных ситуаций, возникающих на объекте телеметрии (превышение пределов аварийных границ измеряемых параметров, срабатывание датчиков загазованности, охраны периметра и т.п.) контроллер позволяет установить связь с пультом управления в режиме «on-line», а также зафиксировать возникновение ситуации в собственном журнале событий, который также доступен по FTP.

Дальнейшим развитием контроллера АКСИ-1 стал контроллер АКСИ-2 (рис. 5), в котором реализована функция энергосбережения, что позволило применять комплексы телеметрии на объектах газопотребления без внешнего энергоснабжения.

 

 

Рис. 5. Контроллер телеметрии АКСИ-2

Контроллеры АКСИ-2 обеспечивают работу в двух режимах:

1) от внешнего стабилизированного источника питания постоянного тока 24 В (аналогично режиму работы АКСИ -1);

2) энергосберегающий режим от внешнего элемента питания (21 В, 17 А), не входящего в состав контроллеров, за счет управления питанием внутренних и внешних цепей контроллеров.

Время работы контроллеров АКСИ-2 без замены внешнего элемента питания зависит от количества опросов подключаемых датчиков и числа сеансов связи с сервером сбора данных «верхнего уровня» и составляет не менее пяти лет при частоте опроса один раз в сутки.

На базе контроллеров серий АКСИ в настоящий момент производятся несколько модификаций, которые в составе комплексов телеметрии АКТЕЛ позволяют реализовывать специфические задачи, такие как управление крановыми узлами, станциями электрохимической защиты и т.п. Данные комплексы, особенно в автономном и взрывозащищенном исполнении, находят широкое применение в системах обеспечения безопасной эксплуатации газораспределительных объектов, прежде всего в шкафных редуцирующих пунктах (ШРП) и пунктах учета газа (ПУГ) (рис. 6) без внешнего электроснабжения и наличия взрывобезопасного помещения для размещения оборудования.

 

 

Рис. 6. Размещение комплекса АКТЕЛ в ШРП

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 

 

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.