Диспетчеризация инженерных систем

Система диспетчеризации — это система глобального управления всеми инженерными системами здания или группы зданий в едином диспетчерском пункте или на удаленных рабочих местах. В систему диспетчеризации входят элементы систем автоматизации инженерных систем, а также программные продукты, сервера, элементы локальной сети и т. д.

Интеграция и оптимизация работы всех инженерных компонентов (систем безопасности, жизнеобеспечения, коммуникации) — вот основная функция автоматизированных решений для управления зданием. Автоматическая система управления зданием (АСУЗ) представляет собой комплексную систему аппаратного и программного обеспечения. Она предназначена для удаленного централизованного мониторинга и автоматизированного управления инженерными системами здания из единого диспетчерского пункта и поддержки принятия решений при эксплуатации зданий. Диспетчеризация инженерных систем является необходимым этапом при построении автоматической системы управления зданием(АСУЗ).

Состав оборудования систем диспетчеризации:

Основными считывающими, контролирующими и управляющими элементами систем автоматики являются:

1. Датчики: температуры воздуха, влажности, воды, перепада давления на воздушном фильтре. В соответствии с показаниями датчиков моделируется тот или иной режим работы систем здания.
2. Исполнительные механизмы и приводы: воздушных клапанов, противопожарных клапанов или дымоудаления, регулирующих водяных клапанов и т. д. При помощи данных элементов осуществляется управление системами и параметрами микроклимата.
3. Преобразователи частоты вентиляторов, насосов или роторных рекуператоров, а также регуляторы скорости позволяют выводить системы на экономию энергоресурсов либо увеличивать ее энергоэффективность в зависимости от текущих настроек и режимов работы.
4. Термостаты, реле протока и прочие дублирующие компоненты систем автоматизации позволяют выполнять защитные функции в аварийных или внештатных ситуациях.
5. Сетевые контроллеры, предназначенные для работы в системах диспетчеризации — предназначены для считывания сигналов от регуляторов системы или датчиков и преобразовывать сигналы в управляющие, посредством которых происходит регулирование систем вентиляции или кондиционирования.
6. Блоки для соединения контроллеров в единую локальную сеть, сетевые карты.
7. Сервер, программный продукт, включающий полную разработку логики и принципа работы всех инженерных систем, выносная панель управления (для удобства управления на месте) персональный компьютер для управления на рабочих местах.
8. Также возможен вариант создания виртуальных рабочих мест и управления или контроль системами через интернет, получение сообщений об авариях или внештатных ситуациях посредством информирования СМС на мобильный телефон и т. д. Системы диспетчеризации, как правило, устанавливаются в зданиях, где сосредоточено большое количество инженерных систем:

• вентиляции и кондиционирования,
• учёт энергоресурсов,
• тепло- и водоснабжения,
• газоснабжение,
• энергоснабжение.
• безопасности,
• встроенные котельные или индивидуальные тепловые пункты,
• дымоудаления,
• пожаротушения,
• лифтовое хозяйство,
• насосная станция,
• и так далее…

Использование штатной автоматики отдельной для каждой системы приведет к перерасходу как энергоресурсов, так и количества персонала, обслуживающих данные системы. Рано или поздно может случиться ситуация рассогласованной работы систем, так как автоматика этих систем не учитывает параметры работы друг друга.

К тому же экономическая составляющая при покупке множества шкафов управления, кабеля в огромных количествах, трудозатратах по наладке и монтажу отдельного оборудования будет очень высока. Если же, в силу сложного управления либо переключения элементов систем с резервных на основные (насосных станций, чиллеров, горелок, котлов и пр.) оборудование уже укомплектовано системами автоматики, то, тем не менее существует возможность данную автоматику включить в сеть системы диспетчеризации путем использования специальных интерфейсных выходов заранее предусмотренных производителями и проектной документацией.

Преимущества систем диспетчеризации:

• Вывод и контроль параметров на единой диспетчерской станции (автоматизированное рабочее место оператора).
• Визуализация функциональных схем установок с возможностью управления и контроля фактических и заданных параметров в режиме текущего времени, понятна специалистам любого уровня.
• Продолжительность монтажных работ по прокладке кабеля, программированию и настройке систем изначально меньше или равно времени для монтажа отдельных систем автоматизации. Объем кабельной продукции, связывающей все контроллеры последовательно между собой и сервером гораздо меньше, чем при монтаже штатных систем автоматизации.
• Высокая точность и быстрота передаваемой информации на компьютер или панель оператора.
• Вся работа систем и поведений операторов систем или диспетчеров записывается и архивируется в специальные протоколы, доступ к которым максимально ограничен программистами.
• Создание программы включения тех или иных систем согласно таймеру или показаний датчиков наружных температур, управление системами в случае пожара или других экстремальных ситуаций.
• Дистанционная диагностика, идентификация и обработка сигналов аварии.
• Создание графика экономичного использования оборудования в нерабочее время, включения и прогонку систем после долгих остановок, наработку часов некоторого оборудования, выход оборудования на рабочий режим.

• Ведение и создание графиков экономии энергоресурсов: учета тепла, холода, электроэнергии и пр.
• Напоминания о предстоящем сервисном обслуживании оборудования.
• Многопользовательская система, контролирующая параметры внутри каждого помещения в отдельности.
• Модульная структура (полная работоспособность каждого контроллера в автономном режиме).
• Централизованное управление энергопотреблением.
• Производство блоков управления под индивидуальные требования заказчика.
• Возможность неограниченно наращивать инженерные системы и увеличивать тем самым количество контроллеров либо расширять функциональность самих контроллеров в случае добавления элементов оборудования (расширение-масштабирование систем при необходимости.
• Возможность подключать в единую сеть несколько торговых центров или офисных зданий, оснащенных системами диспетчеризации для комплексного управления зданиями с одного рабочего места.
• В случае обрыва сети работоспособность контроллеров и систем автоматики сохраняется.
• Возможна автоматическая передача данных о сбоях в работе какого-либо оборудования в авторизованные сервисные центры.

К недостаткам такой системы можно отнести лишь время на разработку проекта глобальной диспетчеризации, поиск надежной компании, имеющий наработанный опыт в создании и управлении таких систем и оборудования, а также организацию взаимодействия между всеми подрядными организациями с целью стыковки фактически устанавливаемого оборудования и проектными решениями.

Структурная схема диспетчеризации:

Структура системы диспетчеризации включает в себя два основных элемента: шкафы автоматики и диспетчерский пункт. Внутри шкафов автоматики устанавливаются свободно программируемые контроллеры, обеспечивающие сбор данных и выполняющие функции устройства управления. Комплектация шкафов автоматики осуществляется по двум основным принципам: топологическому (контроллер управляет оборудованием, находящимся в непосредственной близости) и функциональными (управление устройствами со сходными функциями). Наиболее типичным применением ПК в задачах автоматизации инженерных систем является организация рабочего места оператора(диспетчера). Компьютер здесь выполняет роль человека -машинного интерфейса(ЧМИ). Для улучшения эргономичности и эффективности работы оператора(диспетчера) используют SCADA-пакеты с использованием звука, анимации, высококачественной цветной графики и множеством интеллектуальных функций, облегчающих работу оператора диспетчера(диспетчера). Для создания ЧМИ используют мониторы с сенсорным экраном, трекбол, звуковые колонки, сирены , клавиатуры со степенью защиты от IP-20 до IP-67.   

Программируемый логический контроллер(ПЛК)

ПЛК классифицируются :

• по количеству каналов ввода-вывода,
• по расположению модулей ввода-вывода,
• по конструктивному исполнению и способу крепления,
• по области применения: универсальные общепромышленные; для управления роботами, коммуникационные; ПИД-контроллеры и т.д.,
• по способу программирования.

ПЛК могут программироваться на языках: 

• на классических(C, C#, Visual Dasic),
• на языках МЭК 61131-3.

ПЛК могут содержать в своём составе модули ввода-вывода или не содержать их. Примерами контроллеров без модулей ввода-вывода являются коммуникационные контроллеры, которые выполняют функцию межсетевого шлюза, или контроллеры , получающие данные от контроллеров нижнего уровня  иерархии АСУ ТП.

Простейший вариант автоматизированной системы

В зависимости от её назначения  и программного обеспечения может быть:

• системой сбора данных,
• системой диспетчерского или автоматического управления инженерного оборудования,
• системой контроля,
• испытаний,
• диагностики,
• и т.д.

Типовыми применениями описанной системы (смотри рисунок) может быть домашняя автоматизация.

В заключении следует отметить:

• во-первых, тема, систем автоматизации  многогранная  и объёмная, охватывает все области деятельности человека и поэтому считаю, что для понимания  алгоритмов автоматизации и её необходимости достаточно изложенного материала в данной статье и предыдущей “Система автоматизации управления вентиляционными установками“;
• во-вторых, из практики, что ни все руководители идут на модернизацию(автоматизацию) инженерных систем из-за не понимания значимости, ” жадности” – экономии и не задумываются о будущем, а персонал “боится” сокращений, но процесс потихоньку двигают “Кулибины” …

По теме:

Автоматизация и диспетчеризация инженерных систем в ЦОД.

Автоматизация управления ВУ СВВ.