Оперативный учёт, контроль и регулирование потребления природного газа промышленными и коммунальными потребителями – такая задача давно стоит перед региональными сбытовыми газовыми компаниями.
Диспетчерская система, решающая её, должна выполнять ряд функций. Основная из них – сбор данных с территориально распределённых коммерческих узлов учёта природного газа. Расстояние от диспетчерской, располагаемой в офисе компании, куда стекается информация, до некоторых из таких узлов достигает сотен километров. На наиболее удалённых от цивилизации объектах выбор каналов связи до диспетчерской весьма ограничен. Местами проводной связи вообще нет. В других местах есть только один вид связи – телефон.
Несмотря на одновременные разнообразие и ограниченность в доступных на локальном объекте каналов связи, диспетчерская система должна гарантированно доставлять данные о потреблении газа в центральное звено – архивный и аналитический серверы, а также надёжно отрабатывать команды диспетчера и автоматических алгоритмов (система кроме информационных функций должна предоставлять возможность регулирования отбора газа отдельно взятым потребителем).
Стоит отметить, что в любой отдельно взятой региональной газовой компании для учёта объёмов отбора газа его потребителями используется не один тип корректоров-вычислителей в составе узлов учёта, а несколько. Это необходимо для покрытия разных диапазонов расхода газа у различных потребителей. Значит, кроме вопросов связи с центром система должна обеспечить доступность данных о режимах и количествах потребления газа при помощи различных физических каналов и логических протоколов, используемых для считывания (и записи) данных из разных типов корректоров-вычислителей газа. В рамках региона число узлов учёта, которые должна охватить система, может достигать десятков тысяч. Быстро установить соответствующее количество единиц оборудования системы диспетчеризации невозможно.
Поэтому ещё один важный аспект, который необходимо учесть при создании распределённой диспетчерской системы учёта, контроля и регулирования потребления природного газа – она должна обладать способностью к расширению в процессе эксплуатации. Таким образом, программно-технический комплекс, призванный реализовать в себе все функции такой диспетчерской системы, должен обладать довольно широким спектром технических особенностей и способностей. Можно с уверенностью сказать, что сегодня на российском рынке подобные комплексы представлены в таком количестве, что хватит пальцев одной руки, чтобы их сосчитать.
Перейдём к описанию основных деталей технической реализации системы. Описываемая в настоящей статье распределённая диспетчерская система обмена информацией между вычислителями узлов учёта газа и диспетчерским пунктом основана на применении современных программируемых контроллеров «Деконт-А9» и сопутствующих компонентов. Структурная схема этой системы приведена на рисунке 2. На момент написания данной статьи (лето 2009 года) система находится в промышленной эксплуатации два года.
Основным компонентом, ядром системы, является программируемый логический контроллер «Деконт-А9». Контроллер решает следующие основные задачи (см. рисунок 3):
- ведёт контроль состояния внешних датчиков,
- производит обмен данными с вычислителем-корректором газа,
- передает полученные из вычислителя-корректора и от внешних датчиков данные в центр,
- получает команды из центра, а затем выполняет их в соответствии со специальными алгоритмами,
- буферизирует полученные из вычислителя-корректора и от внешних датчиков данные в случаях, когда канал связи с центром временно не доступен,
- предоставляет полученные из вычислителя-корректора и от внешних датчиков данные локальным системам отображения.
Для контроля состояния внешних датчиков используются:
- встроенные дискретные входы контроллера «Деконт-А9» -при подключении датчиков наличия питающего напряжения и положения дверей шкафа,
- модуль AIN16-I20, входящий в состав комплекса «Деконт» -при измерении температуры окружающей среды, перепада давления на счётчике, управлении приводами запорной аппаратуры и др.
Подключение внешних датчиков и исполнительных механизмов организовано таким образом, что на каждом объекте системы можно подключить их разное количество. При этом перепрограммировать контроллер не нужно – все делается исключительно наглядным конфигурированием со специального устройства «мини-пульт», подключаемого наладочной организацией к контроллеру непосредственно на объекте во время пуско-наладочных работ или работ по обслуживанию.
Программное обеспечение контроллера «Деконт-А9» содержит драйвер обмена данными с вычислителем-корректором газа. В его функции входят:
- опрос текущих и архивных значений расходов, объёмов, давления, температуры и др. параметров,
- считывание тревожных и предупредительных сообщений о состоянии режимов вычислителя-корректора газа,
- запись условно-постоянных величин расчётных коэффициентов в прибор. Драйверы различаются в зависимости от типа вычислителя-корректора на конкретном объекте учёта.
Остальное программное обеспечение системы представляет собой универсальные модули обработки данных, поэтому чтобы подключить диспетчерскую систему к новому типу вычислителя-корректора достаточно установить в контроллер требуемый драйвер и сконфигурировать программное обеспечение контроллера.
Передача данных в центральный диспетчерский пункт и приём команд производятся через каналообразующую аппаратуру. Основным каналом в системе выбран GPRS, доступ к которому обеспечивает провайдер сотовой связи. Этот же провайдер обеспечивает безопасность данных системы, организовав виртуальную частную сеть. Благодаря техническим характеристикам контроллера «Деконт-А9» диспетчерская система, кроме GPRS, может использовать широкий спектр других каналов – радиомодемы, CDMA, Ehternet и другие.
При обмене данными между контроллером «Деконт-А9» и центральным диспетчерским пунктом используется специально разработанный алгоритм, позволяющий контролировать доставку данных от передатчика к приёмнику, а в случаях потери контроллером соединения с сервером – буферизировать данные для отправки во внутренней памяти контроллера, чем существенно повышается надёжность информационной составляющей системы. Благодаря широким коммуникационным возможностям контроллера «Деконт-А9» и особенностям специального программного обеспечения, реализованного в рамках данной системы, любые данные, полученные при измерениях на узле учёта природного газа, доступны не только сотрудникам региональной сбытовой газовой компании, располагающихся в центральном диспетчерском пункте, но также доступны потребителям этого газа -локально на объекте измерения. Для этого существует дополнительный комплекс программного обеспечения – потребитель просто выбирает способ подключения к свободному интерфейсу контроллера и получает ОРС-сервер для подключения своей SCADA или другого ОРС-клиента.
Естественно, что разрозненные элементы системы диспетчеризации, размещаемые на узлах учёта, не принесут нужных результатов без соответствующего программнотехнического комплекса, размещаемого в центральной диспетчерской. В рассматриваемой системе аппаратная часть включает в себя лишь компьютер сервера системы и аппаратура сети Ethernet. В отличие от большинства других комплексов, комплекс «Деконт» позволяет решать задачи объединения контроллеров «Де конт-А9» в единую систему при помощи единственной программной составляющей (без применения дорогостоящих аппаратных концентраторов).
Программные модули диспетчерской системы региональной сбытовой газовой компании реализованы на основе принципов многопоточности, а это значит – к системе можно подключать тысячи распределённых узлов учёта, оборудованных контроллерами «ДеконтА9» и передающих десятки измерительных параметров без ущерба производительности всей системы.
И, наконец, пару слов о применимости данной системы. Она разработана для реализации конкретных задач – сбора данных с измерительных газовых комплексов и передачи этих данных в центральную диспетчерскую. Но на месте вычислителя-корректора газа может оказаться вычислитель тепла или электросчётчик. А благодаря разнообразию доступных каналов связи система может быть как локальной на заводе или в теплоцехе, так и глобальной – её элементы могут располагаться в любой точке земного шара.
Таким образом, такая диспетчерская система применима в любой сфере, где требуется сбор данных с типовых объектов, их передача в центральный диспетчерский пункт и последующая обработка и отображение в виде отчётов и мнемосхем. Без особых ограничений!
Чеклецов Андрей, Компания «ИТ-Спектр», г. Пермь
Богатырев Эдуард, Компания «ДЭП», г.Москва
Оцените статью!