Разработка автоматизированной системы контроля и учета энергоресурсов

УДК 65.011.56

Л. Т. Ягьяева, М. Ю. Валеев, И. И. Сайфуллин

РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ И УЧЕТА ЭНЕРГОРЕСУРСОВ

Ключевые слова: автоматизированная система контроля, учет энергоресурсов, автоматизированная система управления технологическим процессом, SCADA - системы, интерфейс пользователя.

В статье рассматривается автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов. Описано понятие SCADA-системы. Приведено обоснование выбора SCADA-системы.

Keywords: automated control system, energy accounting, automated process control system , SCADA - system, user

interface.

The article deals with the automated monitoring system and energy accounting. It describes the concept of SCADA-system. The substantiation of the choice of the SCADA-system.

В настоящее время повышение стоимости энергоресурсов привело к тому, что на промышленных предприятиях учет энергии изменился. Все больше промышленных предприятий приходят к пониманию того, что расчет за электроэнергию по старым условиям и нормам уже не подходит. В связи с этим многие предприятия реорганизуют учет электроэнергии по современным требованиям. Чтобы съэ-кономить энергетические ресурсы и снизить затраты необходимо вести более точный учет.

Современные промышленные предприятия используют автоматизированный приборный учет. Он позволяет оперативно и гибко адаптироваться к разным тарифным системам. В связи с этим в различных отраслях создаются автоматизированные системы контроля и учета энергоресурсов - АСКУЭ. Для того, чтобы контролировать потребление энергии любая промышленность должна иметь современную систему контроля и учета энергоресурсов.

Своевременный оперативный контроль позволяет осуществлять сбор данных из каналов связи с объектами. Обработка и анализ данных в реальном времени дает возможность решать технологические задачи автоматического управления [1].

Комплектные трансформаторные подстанции (КТП) предназначены для преобразования электроэнергии с целью понижения высокого напряжения 6 или 10 кВ до 380 (220) вольт. Они применяются для электроснабжения промышленных и бытовых потребителей.

Основным элементом трансформаторной подстанции является понижающий силовой трансформатор (масляный или сухой), который через устройство ввода со стороны высшего напряжения УВН подключается к воздушной или кабельной высоковольтной линии ввода. Со стороны низшего напряжения через распределительное устройство РУНН к

понижающему трансформатору подключаются потребители электроэнергии.

Для контроля над качеством электроэнергии комплектные трансформаторные подстанции оборудуются контрольно-измерительной аппаратурой (указатели напряжения, приборы для измерения напряжения и тока) и приборами учета электроэнергии. Измерение параметров электричества на трансформаторной подстанции осуществляется трехфаз-

ным счетчиком. Для передачи данных используются линии электропередачи.

Целью разработки является создание автоматизированной системы контроля с применением современного оборудования, отвечающего современным требованиям надёжности и безотказности.

Назначение разработки - создание конструктивно законченной системы контроля.

Необходимо автоматизировать систему контроля основных параметров на участке, таких как: электрическая энергия, электрическая мощность, напряжение.

Используемые в системе счетчики должны обеспечивать все базовые функции, а именно измерение, учет, хранение, вывод на ЖКИ и передачу по интерфейсам активной и реактивной электроэнергии раздельно по каждому тарифу и сумму по всем тарифам. Тарификатор счетчика должен обеспечивать возможность учета по четырем тарифам в шестнадцати временных зонах суток для четырех типов дней. Каждый месяц года программируется по индивидуальному тарифному расписанию.

Должно производиться измерение следующих параметров электросети: мгновенных значений активной, реактивной и полной мощности по каждой фазе и по сумме фаз с указанием направления вектора полной мощности; действующих значений фазных токов, напряжений, углов между фазными напряжениями и частоты сети коэффициентов мощности по каждой фазе и по сумме фаз. Должен осуществляться контроль мощности нагрузки или энергии с переводом импульсного выхода в высокоим-педансное состояние в случае превышения заданных уставок. Связь между КТП (комплектные трансформаторные подстанции) и ПК (персональный компьютер) осуществить по линиям электропередач.

В результате решения поставленных задач была разработана АСУ с использованием современного оборудования, отвечающему высокому уровню качества и надежности.

Программные и технические средства, выбранные для разработки:

- SCADA TRACE MODE 6.08

- Преобразователь «Меркурий 221»

- Концентратор «Меркурий 225»

- Счетчик «Меркурий 230»

TRACE MODE является первой SCADA-системой, объединившей функции программирования контроллеров и разработки операторского интерфейса в рамках единого проекта. Это позволяет создавать крупные распределенные АСУТП с единой базой данных проекта, легко масштабировать и настраивать системы.

SCADA — программный продукт, который предназначен для того, чтобы разрабатывать и обеспечивать работу в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования данных об объекте мониторинга или управления. Данный программный продукт может входить в состав автоматизированной системы управления технологическим процессом, системы контроля учета энергоресурсов и многих других автоматизированных систем.

В настоящее время за любыми производственными процессами необходим контроль операторов. В связи с этим активно стали применять SCADA-системы.[2]

SCADA TRACE MODE обладает богатой библиотекой алгоритмов АСУТП, включающей адаптивные алгоритмы и нечеткую логику, соответствует стандарту МЭК 61131-3 (международной электротехнической комиссии) - это мощная платформа для разработки сложных систем управления.

В состав рассматриваемой программного продукта входят система инструментов и исполнительные модули (рантаймы). Работа в TRACE MODE начинается с создания файлов, названия которых -«проект». Сам проект автоматизированной системы управления запускается на рабочем месте оператора на исполнение в реальном времени. В данной системе с помощью одного инструмента возможно разработать все модули автоматизированной системы управления. Это и есть «технология единый линии программирования».

Разработка WEB - интерфейсов, программирование промышленных контроллеров, создание средств человеко-машинного интерфейса в рамках одного проекта возможно при использовании технологии единой линии программирования. Рассмотрим специализированные редакторы данной системы:

- Редактор графических мнемосхем;

- Редактор экранных панелей;

- Редактор программ на визуальном языке FBD (стандарт МЭК 6-1131/3);

- Редактор программ на визуальном языке SFC (стандарт МЭК 6-1131/3);

- Редактор программ на визуальном языке LD (стандарт МЭК 6-1131/3);

- Редактор программ на процедурном языке ST (стандарт МЭК 6-1131/3);

- Редактор программ на процедурном языке IL (стандарт МЭК 6-1131/3);

- Редактор шаблонов документов;

- Построитель связей с СУБД;

- Редактор паспортов оборудования (EAM);

- Редактор персонала (HRM);

- Редактор материальных ресурсов (MES);

В автоматизированной системе управления технологическим процессом есть разные исполнительные модули TRACE MODE, которые имеют различ-

ные функции. Основные исполнительные модулями программы [3]:

- Монитор реального времени (МРВ);

- Монитор реального времени+ (МРВ+);

- Монитор реального времени+ с сервером документирования (ДокМРВ+);

- DoubleForce МРВ+ (МРВ+ с горячим резервированием);

- Монитор реального времени+ с поддержкой GSM/GPRS (GSM МРВ+);

- Клиентский модуль NetLink Light;

- Веб-сервер TRACE MODE (TRACE MODE DataCenter);

- Исполнительные модули для промышленных контроллеров — micro TRACE MODE;

Существуют профессиональная и базовая линии программных продуктов TRACE MODE. Базовая и профессиональная линии имеют программы с разными форматами файлов проекта. Базовая линия имеет бесплатную систему.

При выборе SCADA-системы следует подходить к выбору комплексно, то есть не руководствоваться каким-нибудь одним параметром. Необходимо оценивать уровень поддержки оборудования в SCADA-системе. Важно детально изучать функциональность опций, поддерживаемых SCADA-системой. Также при выборе системы стоит обратить внимание и на саму фирму - разработчика. Стоит оценить на сколько полно компанией разработчиком предоставляются услуги технической поддержки и обучения. Особое внимание следует обратить на наличие драйвера для оборудования, стоимость и качество технической поддержки [4].

Проведя сравнительный анализ ряда SCADA-систем для реализации базовых функций тестовой АСУТП было принято решение использовать SCADA - систему Trace Mode V6.

ОадВСШЛ УТЛ Ё№У*Д |п т^сп ую бичв* л V?

Рис.1 - Анализ модулей 8САБА-систем для реализации базовых функций тестовой АСУ ТП

Как видно из рисунка 1, зарубежные SCADA-системы при одной и той же функциональности АСУТП минимум в три - четыре раза дороже.

Конкурентные преимущества SCADA-системы Trace Mode V6:

- Гибкая система лицензирования (разделение на базовую и профессиональную линию продуктов);

- Библиотека встроенных бесплатных драйверов для оборудования различных фирм производителей (свыше 2000 поддерживаемых устройств);

- Бесплатная высококвалифицированная техническая поддержка;

- Прозрачная номенклатура программных продуктов (использование единого инструментария для разработки);

- Наиболее полная поддержка функциональности необходимой для реализации АСУ ТП в различных областях промышленности;

- Сравнительно небольшая стоимость программных продуктов.

Рассматриваемая автоматизированная система контроля и учета за энергоресурсами была разработана на кафедре АССОИ совместно со студентом Сайфуллиным И. И.

Данная АСКУЭ отвечает всем заданным требованиям. Разработанная система обеспечивает доступ к показаниям в реальном времени, позволяет получать данные из архива счетчика, формирует и отображает на экране таблицу небаланса по мощности.

Производит оповещение в случае отклонения напряжения от допустимых значений и запись случившегося отклонения в документе формата txt. Система имеет возможность сгенерировать документ на основе таблицы небаланса в HTML и XML форматах.

Литература

1. Онлайн учебники [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.lessons-tva.info/edu/e-inf2/m2t4_2.html, свободный.

2. Ахметханов А.А., Ягьяева Л.Т. Особенности автоматизированной системы управления приточно-вытяжной вентиляции // Вестник КНИТУ. 2014, №3, с.305-307

3. Ягьяева Л.Т., Ахметханов А.А. Разработка операторского интерфейса автоматизированной системы управления приточно-вытяжной вентиляции // Вестник КНИТУ. 2014, №7, с.303-306

4. Терентьев С.А. Технология обработки данных в информационно-управляющей системе / Вестник КНИТУ. Т.18 №11, 2015. с.186-188.

© Л. Т. Ягьяева - ст. препод. кафедры автоматических систем сбора и обработки информации КНИТУ, lenura.t@rambler.ru, М. Ю. Валеев доцент кафедры автоматических систем сбора и обработки информации КНИТУ, И. И. Сайфуллин - выпускник той же кафедры.

© L. T. Yagyaeva, Senior Lecturer, Department of automated systems for collecting and processing information, KNRTU, lenura.t@rambler.ru, mob. M. Yu. Valeev, Assistant Professor, Department of automated systems for collecting and processing information, KNRTU; I I. Sayfullin, A graduate of the Department ASIP, KNRTU.