Диспетчеризация инженерных систем здания, группы зданий, предприятия – дна из самых актуальных проблем во внедрении автоматизированных систем управления технологичискими процессами – АСУТП. Современные инженерные системы являются сложными, комплексными системами, для нормального функционирования которых требуются автоматизированные системы диспетчеризации. Инженерное оборудование, входящее в комплекс жизнеобеспечения зданий, имеет, как правило, огромный набор технологических параметров и сигналов, которые требуют непрерывного контроля. Обеспечить такой контроль под силу только современным системам диспетчеризации.
Диспетчеризация инженерных систем позволяет расширить традиционную автоматику инженерных систем и вывести ее на уровень, на котором мониторинг и управление всеми системами осуществляется с одного рабочего места диспетчера. Диспетчеризация инженерных систем позволяет поддерживать их работоспособность и повышать эффективность использования энергоресурсов. Благодаря оперативному контролю состояния инженерных систем и своевременному реагированию на изменения в работе систем и оборудования возможно эффективное принятие управленческих решений и предупреждение возможных сбоев.
Суть диспетчеризации заключается в визуализации информации о функционировании инженерных систем и предоставлении оператору возможности прямого управления оборудованием из диспетчерского пункта. Данные о состоянии инженерного оборудования поступают от контроллеров локальной автоматики и передаются на сервер. Обработанные технологические данные с необходимой аналитической информацией поступают на сервер диспетчеризации и выводятся на экранах компьютеров на рабочих местах операторов в наглядном динамическом графическом виде.
При использовании систем диспетчеризации инженерных систем повышается рациональность использования всех видов ресурсов и тем самым увеличивается прибыль от эксплуатации объектов. Автоматизированная система диспетчеризации инженерных систем позволяет учитывать энергоресурсы, нормировать их потребление, корректировать работу оборудования с учетом внешних условий. Таким образом, клиент может экономить существенную долю финансовых средств и направлять их на развитие бизнеса.
НТЦ Энерго-Ресурс эффективно разрабатывает и внедряет автоматизированные системы диспетчерского контроля (АСДК) и управления (АСДУ) инженерных систем различных объектов:
Внедрение системы диспетчерского контроля АСДК, а если требуется, системы диспетчерского контроля и управления АСДУ позволяет:
Диспетчеризация охватывает инженерные системы:
Система диспетчеризации инженерных систем является многоуровневой системой дистанционного контроля и управления. В ее состав входят:
Нижний уровень (полевой уровень) : датчики, исполнительные механизмы и кабельная система. Нижний уровень может включать в себя от единиц до тысяч источников сигналов, опрашиваемых датчиков, различных устройств, подключенных по различным типам интерфейсов, передающих информацию к оборудованию среднего уровня.
Средний уровень: контроллеры, осуществляющие прием и обработку аналоговых, дискретных сигналов и выработку команд управления. Оборудование среднего уровня представляет собой программируемые контроллеры, модули дискретных, аналоговых входов, релейных входов и выходов. Контроллеры производят преобразование данных, полученных от наблюдаемого оборудования, предварительные расчеты состояния оборудования, формирование пакетов данных, а также формируют сигналы для управляемых устройств. Объект может содержать сотни таких контроллеров в зависимости от структуры и размеров объекта.
Верхний уровень: управляющий компьютер с прикладным программным обеспечением (АРМ оператора). Оборудование верхнего уровня представляет собой компьютер со специальным программным обеспечением. Он запрашивает и получает данные от контроллеров.
Программное обеспечение, с которым работает оператор, отображает задействованное в системе оборудование в удобном для оператора виде (планировки здания с указанием на них размещения оборудования, структурные цепочки оборудования по различным подсистемам). Имеется возможность работы с журналами тревог, событий, действий операторов, фильтрации событий в журналах по дате, времени, типу события, виду оборудования. АРМ оператора может задавать параметры работы оборудования, с появлением тревог при выходе параметров за заданные рамки, отображать статистику изменения параметров систем в виде графиков и таблиц. Осуществляется также разграничение прав пользователей по возможностям управления, диспетчеризации инженерных систем.
Диспетчерский пост (АРМ оператора)
оборудован источником бесперебойного питания, звуковой сигнализацией и имеет в своем составе 3 монитора (левый, центральный и правый). С точки зрения размещения информации на них, каждый монитор является независимым и самодостаточным. На каждый монитор можно вывести любой кадр с информацией. Распределение кадров с информацией по мониторам производит сам диспетчер, исходя из собственных предпочтений и удобства восприятия.
Существуют следующие типы кадров:
Для быстрого устранения неисправности предусмотрен вывод на экран поэтажной мнемосхемы размещения оборудования, на котором возможно точно определить место расположения аварийного оборудования.
После ввода системы диспетчеризации в эксплуатацию, компания НТЦ Энерго-Ресурс осуществляет сервисное обслуживание системы. Специалисты компании по согласованию с заказчиком, используя удаленный доступ, могут посмотреть реальную картину происходящего в любом контуре диспетчеризации объекта заказчика в режиме “on-line” и внести необходимые изменения в программное обеспечение.
Необходимость применения систем диспетчеризации инженерных систем очевидна. Они дают возможность надежного взаимодействия между всеми подсистемами жизнеобеспечения объекта, оперативного контроля и управления. Чем сложнее инженерный комплекс объекта, тем важнее роль систем диспетчеризации.
Данный раздел посвящен проектам систем диспетчеризации и автоматизации инженерных систем зданий . Здесь представлены программное обеспечение и оборудование, которые поставляет ИнСАТ для подобных систем, а также услуги, которые ИнСАТ может оказать по их разработке и внедрению.
Для создания систем автоматизации и диспетчеризации инженерных систем зданий компания ИнСАТ предлагает MasterSCADA - один из лидирующих на российском рынке продуктов. Это вертикально интегрированный и объектно ориентированный программный комплекс для разработки систем управления и диспетчеризации.
MasterSCADA имеет ряд специализированных средств для автоматизации зданий :
Ниже приведены примеры проектов, реализованных на MasterSCADA. Набор примеров не является исчерпывающим. Список ведрений MasterSCADA насчитывает уже много тысяч систем , которые успешно работают на территории СНГ. Подробное описание MasterSCADA представлено в разделе Программное обеспечение .
Компания ИнСАТ поставляет широкий спектр оборудования для автоматизации и диспетчеризации инженерных систем зданий . В большенстве приведенных ниже примеров используются аппаратные средства, поставляемые ИнСАТ. Подробную информацию о номенклатуре и стоимости предлагаемого нами оборудования для систем диспетчеризации и энергоучета можно получить в разделе Оборудование .
Инжиниринг в области диспетчеризации и автоматизации зданий
Компания ИнСАТ имеет богатый опыт проектирования и внедрения таких систем, наработанные комплексные решения, готовые проекты узлов учета, шкафов управления приточно-вытяжными установками и т.п. Мы можем выполнить весь комплекс работ по разработке и внедрению систем управления и диспетчеризации зданий. С перечнем оказываемых услуг можно познакомиться в разделе Инжиниринг .
На сегодняшний день MasterSCADA применяется в огромном количестве проектов автоматизации и диспетчеризации инженерных систем зданий. Здесь приведены лишь несколько примеров таких проектов.
Каждый объект должен оснащаться противопожарными и другими устройствами, объединенными в единые комплексы. Выход из строя одного элемента может привести к неисправности всей системы, поэтому важно постоянно контролировать состояние оборудования.
На крупном объекте уследить за работой всего оборудования самостоятельно невозможно. Однако именно корректное функционирование автономных технических устройств обеспечивает безопасную и комфортную работу предприятия.
Главная функция системы диспетчеризации заключается в облегчении наблюдения и контроля за оборудованием здания.
По сути диспетчеризация это подключение устройств к одному компьютеру, с помощью которого можно управлять каждой составляющей системы и регистрировать ее текущее состояние.
Системы диспетчеризации проектируются индивидуально для каждого здания и выполняют ряд задач:
Функцией человека в данном процессе является только наблюдение за изменениями и принятие решений в случае нарушения работы устройств.
Некоторые руководители и владельцы объектов отвергают идею о диспетчеризации здания из-за необходимости финансовых вложений, полагая, что сами в состоянии проконтролировать работу оборудования. Однако формирование системы диспетчеризации значительно упростит жизнь и руководства, и персонала.
Управление оснащением здания предоставляет значительные преимущества:
Благодаря системе диспетчеризации здания можно круглосуточно контролировать функционирование и состояние технического оснащения без страха пропустить поломку ее элементов или сбои в работе.
Принцип работы диспетчеризации очень прост и имеет следующий алгоритм:
Диспетчер на предприятии контролирует оборудование и параметры окружающей среды из специального пункта, а владелец или руководитель может наблюдать за устройствами в любой точке планеты.
Диспетчеризацию здания желательно проводить еще на стадии его проектирования. Такой дальновидный подход позволит компактно и грамотно распределить комплектующие и элементы системы. Внедрение комплекса диспетчеризации в процессе эксплуатации здания обходится несколько дороже финансово и требует больших временных затрат.
Для обеспечения безопасной и надежной работы объекта можно автоматизировать следующие системы:
Диспетчеризация позволяет на 100% определить, в каком звене произошли нарушения и устранить их.
Первоначальные вложения в проектирование и монтаж комплекса диспетчеризации вернутся к владельцу здания за счет существенной экономии на:
Система диспетчеризации является непосредственным источником комфортности здания, за счет чего производительность труда на предприятии растет. Вместе с этим увеличивается и срок службы оборудования, так как постоянно контролируется корректность его работы и проводится регулярное обслуживание.
Современные крупные торговые центры, бизнес здания, а также товарищества собственников жилья и частные владения нуждаются в постоянном техническом контроле. Управление вентиляцией, водоснабжением, электроснабжением, невозможно осуществлять без помощи специальных компьютерных программ. Они автоматически контролируют и изменяют работу механизмов, а в случае возможных неисправностей и в чрезвычайных ситуациях система подает тревожный сигнал. Такое управление зданием (Building Management System) носит название "система диспетчеризации". Подробнее о том, как она проектируется и устанавливается, мы расскажем в нашей статье.
Современные диспетчерские оборудованы компьютерами управления инженерных систем. Они коммутируются с контроллерами в серверных и частотными преобразователями на установленном инженерном оборудовании. Системы диспетчеризации и автоматизации разработаны для облегчения наблдения за оборудованием здания.
При помощи компьютера диспетчер на предприятии, а владелец или в частном доме, наблюдает за изменением температуры приточного воздуха, перепадами давления в трубах и контролирует другие параметры различного оборудования.
Дистанционно можно управлять вентиляционными приточно-вытяжными установками. Изменяя процент открытия клапана хладоносителя, можно воздействовать на температуру приточного воздуха. Система диспетчеризации здания дистанционно контролирует следующие объекты:
Об установке описываемого оборудования следует подумать еще на стадии Проектирование систем диспетчеризации производят специальные подрядные организации.
В проекте должны быть предусмотрены кабель-каналы, соединяющие все оборудование для связи с сервером. На серверные блоки по кабелю приходят сигналы от частотников, которые размещены на установках, насосах, энергетическом оборудовании и других системах.
Серверную комнату полагается размещать в отдельном, хорошо вентилируемом помещении, для того чтобы осуществлялось охлаждение блоков питания и вентиляторов, установленных внутри серверных стоек.
Монтаж систем диспетчеризации обычно производят специально нанимаемые подрядные организации. Как правило, они имеют свои готовые проекты, но могут работать и по проектам заказчика. Техническое обслуживание системы диспетчеризации на стадии гарантийного обслуживания производится подрядчиком, установившим данное оборудование.
По истечении гарантийного срока обслуживания контроль работы возможно осуществлять силами дежурной бригады. Обычно обслуживанием системы занимается инженер-слаботочник. В разных коллективах свой установленный график, и от этого зависит эффективность работы слаботочников с оборудованием.
Существует несколько компьютерных программ, осуществляющих контроль за установленным на объекте оборудованием. Не так давно популярны были программы Honeywell и Johnson Controls. Сейчас на новых объектах обычно устанавливают Siemens, "Орион" и другие, менее распространенные программы, а также модифицированные Honeywell и Johnson Controls.
Система диспетчеризации объекта требует постоянного контроля и обновления. Обычно все системы устанавливаются с продолжительным сроком гарантии, а впоследствии, по окончании гарантийного срока, обязательства по наладке и обслуживанию выполняют те же компании-подрядчики.
Для лифтового оборудования все устанавливается в зависимости от того, какая компания-подрядчик осуществляет монтаж и техническое обслуживание систем диспетчеризации лифтов (Kone-Lift, ThyssenKrupp AG, Otis и прочие).
Автоматика установлена и на приборах противопожарного оборудования. Она срабатывает при задымлении и подает сигнал тревоги в диспетчерскую. Диспетчер на мониторе видит локацию датчика и сообщает о происшествии дежурной смене.
Если же срабатывают два дымовых извещателя, то тревожный сигнал сообщения о немедленной эвакуации зазвучит на все здание. При этом включится система подпора воздуха в лифтовых шахтах. Лифты автоматически опустятся на первый этаж и откроют двери, не реагируя на вызовы и приказы.
На оборудовании, установленном в здании, размещены датчики и контрольно-измерительные приборы. Они собирают информацию о состоянии оборудования и взаимодействуют с контроллерами, которые передают сигнал системе автоматики и компьютеру, установленному в диспетчерском пункте. Оператор-диспетчер на рабочем мониторе видит состояние системы и при необходимости управляет установками.
Автоматика вентиляции регулирует заданные параметры согласно установкам температуры в помещении. Если это приточно-вытяжные установки, оборудованные рекуператором, теплообменником и холодным контуром, автоматика поддерживает нужную температуру, закрывая или открывая клапан холодной (горячей) воды или увеличивая скорость вращения рекуператора. Все эти изменения диспетчер наблюдает на экране монитора в диспетчерской.
В холодное время года, когда температура наружного воздуха становится ниже двадцати градусов Цельсия, возможно осуществлять перевод установок диспетчером или дежурным персоналом в ручной режим для предотвращения заморозки теплообменника.
Задавая необходимые параметры на своем пульте управления (компьютере), диспетчер наблюдает за изменениями и процессом работы установок. Обычно ведущие инженеры, заботясь о нормальной работе оборудования, размещают график и расписание работы вентиляционных установок на специальном стенде или в оперативном журнале диспетчера. Согласно ему, система диспетчеризации контролирует процессы теплообмена и холодоснабжения.
Упоминая о системах диспетчерского контроля, нельзя забывать о специальных системах диспетчеризации для охранной структуры. Сокращенно их называют Она не коммутируется с системой управления вентиляцией и другим инженерным оборудованием и оснащается специальным компьютером.
На компьютер управления приходят сигналы от всех электромагнитных замков, турникетов и других электронных считывателей, включая систему контроля въезда-выезда автомобилей с парковки. Все пропуска, выдаваемые сотрудникам и персоналу, имеют номера, по которым можно определить, в какое время проходил данный сотрудник через турникет или дверь, снабженную магнитным замком. Все эти данные, также передаваемые магнитными датчиками, поступают на специальный диспетчерский компьютер контроля доступа.
Система контроля удаленного доступа соединена с инженерной системой пожарной безопасности. В случае аварийной ситуации она автоматически разблокирует двери всех эвакуационных выходов.
Важное место в работе систем управления зданием занимает источник бесперебойного электропитания сервера. В случае просадки напряжения он сохранит его на диспетчерском пульте и позволит выключить системы без потери данных.
Без систем управления зданием не обходится ни один современный бизнес-центр. Даже обыкновенное освещение в зданиях включается через систему диспетчеризации. Кроме того, в бизнес-центрах важная роль отводится средствам безопасности. Следовательно, системы контроля доступа тоже устанавливаются. Ими обеспечивается работа а также въезд и выезд с парковочных мест. То же относится к лифтовому и к эскалаторному оборудованию.
В любых зданиях установка систем диспетчеризации облегчает работу дежурного персонала и позволяет экономить энергоресурсы, создавая комфортные условия в помещениях
Система диспетчеризации предназначена для удалённого отображения сбора и хранения данных о работе технологического оборудования здания или производственного процесса, она передает информацию о параметрах протекающих процессов, режимах работы инженерных систем, нештатных ситуациях. Интерфейс системы диспетчеризации позволяет оператору удаленно задавать режимы работы системы в целом или отдельного оборудования.
Требование наличия систем диспетчеризации в современных зданиях определено СП 31-110-2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий». ВСН 60-89 «Устройства связи, сигнализации и диспетчеризации инженерного оборудования жилых и общественных зданий. Нормы проектирования» - регламентирует проектирование систем диспетчеризации.
Т.о., основное назначение системы диспетчеризации - в централизации контроля и управления зданием.
Иногда возникает путаница, когда систему диспетчеризации здания определяют как систему управления зданием BMS . Это связано с тем, что в диспетчеризации применятся контроллеры и программное обеспечение SCADA систем BMS. Однако, система диспетчеризации является интерфейсной частью системы интеллектуального здания, она всего лишь выводит информацию на пульт и позволяет оператору вручную управлять частью процессов, пусть и удаленно. Алгоритмы оптимального и экономичного взаимодействия между подсистемами здания должны быть разработаны проектом автоматизации и запрограммированы в контроллерах управления, только тогда оператор освобождается от принятия большинства рутинных решений.
Система диспетчеризации не является полноценной системой автоматизации! Она выполняет функции, связанные с отображением - «диспетчерский контроль» и ручным удаленным управлением - «диспетчерское управление» инженерными системами.
Обычно, в функции системы диспетчеризации входит:
На пульт диспетчера выводится информационный поток от следующих систем:
Могут выводиться параметры температуры наружного воздуха, охлаждённой воды в/от системы вентиляции, охлажденного этиленгликоля, подогретой воды отопления; значения давления охлажденной воды или этиленгликоля систем вентиляции и кондиционирования; положения регулирующих клапанов; мощности на двигателях циркуляционных насосов или вентиляторов; ; данные о засорении фильтров; сигнализация об угрозе замораживания калориферов информации о состоянии лифтов, подкрепленные видеоданными; состояния автоматических выключателей в электрощитах и т.п.
Управление оборудованием в диспетчеризации ограничивается возможностью включения определенных режимов работы, например, режим запуска системы зимой или летом, режим максимальной производительности, аварийное отключение установки, ручное переключение с основного на резервный насос и т.д. В теории, диспетчер имеет возможность управления каждым из устройств, имеющих привод, однако на практике, один человек физиологически не сможет вручную управлять большой инженерной системой.
Управление такой системой осуществляется в режиме 24/7 квалифицированным персоналом, прошедшим специализированные курсы обучения. Кроме того, для каждой системы в процессе проектирования, наладки и эксплуатации технологами разрабатываются протоколы действий при возможных нештатных ситуациях.
Современные системы диспетчеризации все чаще реализовываются на контроллерах и программном обеспечении систем BMS . Это обуславливает большое количество программных возможностей по настройке их функций. В общем случае, системы диспетчеризации должны обеспечивать:
Основные отличия функций системы диспетчеризации инженерного оборудования и системы автоматического управления зданием видны на приведенных ниже схемах. Типовая схема диспетчеризации инженерных систем объекта
Типовая схема автоматизации и диспетчеризации инженерных систем объекта (синонимы: BMS, интеллектуальное здание)
Таким образом, подсистема диспетчеризации является только частью системы управления зданием BMS .
Задача диспетчеризации - отображение информации и предоставление возможности управления, следовательно, основными элементами системы диспетчеризации является программное обеспечение оператора и преобразователи интерфейсов, часто устанавливаемые в щитах автоматизации инженерного оборудования.
Как правило, современные контроллеры автоматизации имеют возможности работы со SCADA ПО системы диспетчеризации, они являются одновременно и преобразователями интерфейсов. Программное обеспечение обеспечивает реализацию таких функций как:
Передача данных от локальной системы автоматизации к SCADA системе диспетчеризации может осуществляться напрямую или через интерфейс OPC (Open Platform Communication) сервера. При этом OPC сервер является переводчиком между языком, которое понимает установленное оборудование, и языком программного интерфейса диспетчера.
Главной целью стандарта ОРС явилось обеспечение возможности совместной работы средств автоматизации, функционирующих на разных аппаратных платформах, в разных промышленных сетях и производимых разными фирмами.
После того, как стандарт OPC был введён в действие, практически все SCADA-пакеты были перепроектированы как ОРС-клиенты, а каждый производитель аппаратного обеспечения стал снабжать свои контроллеры, модули ввода-вывода, интеллектуальные датчики и исполнительные устройства стандартным ОРС сервером. Благодаря появлению стандартизации интерфейса стало возможным подключение любого физического устройства к любой SCADA, если они оба соответствовали стандарту ОРС. Разработчики получили возможность проектировать только один драйвер для всех SCADA-пакетов, а пользователи - возможность выбора оборудования и программ без прежних ограничений на их совместимость.
90% современных систем диспетчеризации имеют возможность обмена информацией по IP сетям. Преобразование данных в соответствующие протоколы происходит либо непосредственно в контроллерах, либо на серверах верхнего уровня (Schneider Electric Automation Server), либо через шлюзы, например, Xenta -911.
С удешевлением IP оборудования, функции передачи данных в сеть постепенно распространяются на полевые устройства (клапаны, преобразователи частоты и т.п.), однако это решение пока в любом случае более дорогое, а также требует разработки стабильной и безопасной СКС на объекте, это так же дорогостоящее мероприятие.
IP оборудование для систем автоматизации и диспетчеризации инженерных систем подбирается в зависимости от требований к его функциям. Как правило, достаточно иметь программный стык системы диспетчеризации с IP сетью предприятия, и появляется возможность подключения к SCADA системе дополнительной информации. В частности, для визуального наблюдения за с диспетчерского пункта за важными узлами или помещениями, к системе подключаются используются IP камеры наблюдения системы промышленного телевидения или безопасности.
Проект системы диспетчеризации выполняется разделом комплекта чертежей системы автоматизации и диспетчеризации здания. Сигналы, выводимые на пульт диспетчера, определяются разработчиками технологии систем здания.
Норматив проектирования: ВСН 60-89 «Устройства связи, сигнализации и диспетчеризации инженерного оборудования жилых и общественных зданий. Нормы проектирования»
Проект системы диспетчеризации обычно сдержит следующие листы:
В рамках проекта диспетчеризации разрабатывается так же и автоматизированное рабочее место диспетчера. В зависимости от масштаба системы оно может быть оснащено:
Щитом с нанесенной мнемосхемой (в настоящее время такие системы встречаются все реже и на производствах);
ПК с установленной SCADA программой ;
ПК с доступом по веб-интерфейсу к контроллеру-серверу системы (пример: automation server Schneider Electric);
ПК с установленной SCADA системой с выходом на несколько мониторов и на мониторную стену .
