Промышленные предприятия несут огромные затраты из-за роста цен на нефть, газ и электроэнергию. Чтобы выявить скрытых потребителей или нерациональное использование, необходимо учесть и проанализировать реальный расход энергии. Помимо этого, эксплуатационным организациям требуются не слишком дорогие средства дистанционного получения данных и их дальнейшей обработки.

Удаленное снятие данных со счетчиков посредством системы шин или коммуникационной сети сегодня является нормой. Как правило, счетчики электричества, воды или газа оснащены минимум одним импульсным интерфейсом, подключаемым к цифровым входам устройств прямого цифрового регулирования (Direct Digital Control, DDC) или программируемых логических контролеров (ПЛК). Так, в Германии, распространенные модели электросчетчиков оснащаются интерфейсом Sº в соответствии с нормой DIN 43846 и должны подключаться к цифровому входу.

СИСТЕМЫ ШИН

Современные электросчетчики предоставляют информацию, позволяющую оценивать качество снабжения, к примеру, фиксируют колебания напряжения или фактор производительности — сos φ. Подобные устройства часто подключаются к управляющим системам посредством таких коммуникационных протоколов, как Modbus/RTU или шина Metering Bus (согласно EN 1434-3: M-Bus) и интерфейс RS485. Эти системы могут контролировать пороговые значения отдельных параметров и передавать «тревожные сообщения» системам автоматизации управления зданием. В частности, шина M-Bus предназначена для учета расходов на отопление и показателей потребления. Связь по протоколу шины совместима с моделью OSI.

На рынке уже появились решения для автоматизации здания, основанные на технологии Ethernet. Они базируются на промышленном Ethernet (Industrial Ethernet) и соединяют ПЛК для автоматизации производства точно так же, как DDC при автоматизации зданий. В промышленном Ethernet часто встречаются интерфейсы Ethernet для TCP/IP и Profinet.

Рисунок 1. Топологии промышленной  автоматизации зданий и фабричной автоматизации очень похожи.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ЗДАНИЙ ПОСРЕДСТВОМ ETHERNET

В случае применения стандартизированных интерфейсов решение не зависит от производителя, и различные системы получают прозрачный доступ к данным для дальнейшей обработки.

В системах, основанных на Ethernet, контроллеры считывают показатели подключенных счетчиков через цифровые входы или нижележащие системы шин, нормируют результаты и предоставляют их вышестоящим накопителям данных. Системы управления зданиями собирают информацию от концентраторов данных и сохраняют ее для дальнейшего использования в системе управления базами данных (Database Management System, DBMS). Для проведения расчетов требуется отметка о времени, которая генерируется, к примеру, клиентами простого протокола сетевого времени (Simple Network Time Protocol, SNTP).

Используемое ПО автоматизации должно соответствовать IEC 61131-3, обслуживаться и конфигурироваться по сети, а также располагать обширной библиотекой функциональных элементов, чтобы, например, счетчики можно было подключать посредством Modbus/RTU или M-Bus. Помимо этого, большинство систем в качестве языка запросов применяет SQL, который поддерживается практически всеми распространенными базами данных. Таким образом, обеспечивается прямое взаимодействие с различными СУБД, включая SQL Server от Microsoft, MySQL или Lotus.

Для точного анализа информации и финансовых расчетов необходимо непрерывное поступление результатов измерений, поэтому при проектировании всего тракта передачи данных до СУБД следует позаботиться о его отказоустойчсивости.

При возникновении сбоев многие системы способны некоторое время хранить информацию за счет наличия больших буферов во флэш-памяти распределенных устройств управления, где осуществляется автоматическое промежуточное сохранение результатов измерений
с отметкой о времени. Как только устройство управления снова обнаруживает сеть, она автоматически передает эти данные
в СУБД. Устройство управления сообщает о сбоях непосредственно на самом приборе и отправляет сообщение о неполадках системам управления зданием. К примеру, компания Phoenix Contact реализовала решение, в основе которого — модульный линейный встроенный контроллер (Inline Controller, ILC). Оно может использоваться в качестве управления как DDC, так и ПЛК. В результате различные распределенные счетчики ресурсов легко включаются в единую инфраструктуру.

Взаимодействие с СУБД осуществляется через функциональные элементы ILC. Они позволяют, к примеру, передавать команды SQL, такие как Insert, Update и Select по TCP/IP непосредственно в СУБД (см. Рисунок 2). Контроль за распределенными элементами управления осуществляется централизованно через пользовательский интерфейс СУБД. ILC могут конфигурироваться и через браузер Web, чтобы параметризация тоже не зависела от пользовательского интерфейса.

Рисунок 2. Если решение базируется на стандартах ИТ, то распределенные управляющие устройства могут взаимодействовать напрямую с СУБД.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Автоматизация зданий с привлечением Ethernet должна поддерживать популярные стандарты ИТ, чтобы непрерывно и надежно передавать результаты измерений системам управления базами данных. Однако важно также, чтобы выбранное решение поддерживало распространенные стандарты автоматизации зданий: интерфейс S0 для счетчиков, интерфейсы RS485 и Modbus/TRU или M-Bus.


Франк Кнафла — менеджер по глобальной индустрии и руководитель отдела автоматизации зданий компании Phoenix Contact. Герд Лезеберг — ответственный за Competence Center Automationworx на том же предприятии.


© AWi Verlag

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF