Удаленная диспетчеризация промышленных объектов | Информационный портал, посвященный GSM GPRS EDGE модемам, терминалам EDGEMODEM_RU
Информационный портал по GSM модемам  
 

На главную | Новости | GSM модемы | GSM модемы с GPRS | GSM модемы с EDGE | Реклама на сайте

Удаленная диспетчеризация промышленных объектов


Новости
Применение
GSM модемов
Технологии
GSM GPRS EDGE M2M GPS
GSM модемы
GSM модемы
с поддержкой GPRS
GSM модемы
с поддержкой EDGE
Документация, драйвера,
программы для GSM модемов
Статьи
по GSM модемам
Форум
по GSM модемам
Гостевая книга
Контакты
Обратная связь
Каталог ссылок


Удаленная диспетчеризация промышленных объектов


Введение

В промышленной автоматизации объектов, распределенных на некоторой территории (например, котельные, тепловые пункты, устройства катодной защиты трубопроводов) а также объектов, на территории которых постоянное присутствие человека по тем или иным причинам нежелательно или экономически нецелесообразно, возникает необходимость дистанционного автоматического или диспетчерского управления и контроля. При этом должны быть решены следующие задачи:

o      передача на центральный диспетчерский пункт технологических параметров котельного оборудования;

o      передача аварийной, охранной и пожарной сигнализации;

o      передача значений расхода электроэнергии, тепла и топлива;

o      передача величин потенциала, напряжения и тока со станций катодной защиты;

o      дистанционное управление технологическим оборудованием;

o      опрос и диагностика контроллеров, управляющих узлами объекта диспетчеризации;

o      протоколирование всех событий (аварийных, действий диспетчера, включения и выключения исполнительных механизмов, поступления тревожных сигналов и т. д.).

Проблемы дистанционной передачи информации могут быть решены с применением модемов для коммутируемой или выделенной телефонной линии, GSM модемов для сотовой связи или радиомодемов.

 

1. Архитектура системы диспетчеризации удаленных объектов

На каждом удаленном объекте устанавливается промышленный контроллер с устройствами ввода информации от датчиков и вывода сигналов на исполнительные устройства (рис. 1). К порту RS-232 контроллера подключается GSM или радио модем, который передает и принимает данные, устанавливая связь с общим удаленным диспетчерским компьютером. Количество контролируемых объектов может быть любым, практически оно зависит от загруженности управляющего компьютера и пропускной способности канала обработки поступающей в компьютер информации.

На диспетчерском пункте компьютер содержит SCADA программу, на которой в виде мнемосхемы изображается объект диспетчеризации и поступающая от него информация в форме таблиц и графиков. Программа выполняет также функции аварийной сигнализации, накопления данных, ведения архива, формирование отчетов. В нормальном режиме работы системы информация поступает с заданным интервалом времени или по запросу диспетчера.  

В случае аварии на диспетчерский пункт поступает сигнал аварии, передача которого инициируется контроллером и который имеет высший приоритет. Сигнал аварии содержит информацию, позволяющую принять решение о методах ее устранения до отправки аварийной бригады на объект.

2. Особенности связи с применением GSM  модемов

2.1. Режимы работы GSM модемов

GSM модемы могут работать в режиме прямой связи (как по телефону), так и с промежуточным хранением данных у оператора сотовой связи (SMS - сообщения - "Short Message Service" - "служба коротких сообщений"). Параметры, не являющиеся аварийными, целесообразно передавать с помощью SMS сообщений, поскольку они занимают 2-3 с и имеют достаточную в большинстве случаев длину (160 символов), а поэтому стоят очень дешево (у некоторых операторов сотовой связи SMS сообщения вообще не тарифицируются).

Недостатком SMS сообщений является негарантированность их доставки в определенный срок или вообще исчезновение сообщения при переполнении буфера. Однако случаи задержки сообщений на время более нескольких минут бывают достаточно редко и происходят, в основном, в праздничные дни, при перегрузке канала связи. Кроме того, сам факт отсутствия связи можно контролировать, например, с помощью периодически посылаемых тестовых сигналов подтверждения связи.

Поэтому аварийные сигналы следует передавать в режиме передачи данных после установления прямой связи между передающим и приемным модемом, а не с помощью SMS - сообщений.

Достоинством применения GSM модемов по сравнению с радиомодемами является отсутствие необходимости получать лицензию и независимость качества связи от расстояния (в пределах зоны покрытия сети).

 

2.2 Техническое описание рекомендуемого модема

Наиболее удачным решением как по стоимости, так и по своим техническим характеристикам, являются сотовые модемы-терминалы стандарта GSM фирмы Siemens TC35Terminal (внешний факс/модем в стандарте GSM 900/1800МГц) и MС35Terminal, который дополнительно имеет режим GPRS для передачи информации в формате электронной почты и интернета со скоростью 14,4 кбит/с.

Эти модемы готовы  к использованию и комплектуются источником питания, антенной и имеют стандартный интерфейс RS-232. Управление осуществляется от компьютера или контролера по последовательному порту при помощи расширенного списка стандартных AT- команд (Hyes-протокол). К модемам может быть подключена телефонная трубка.

Иногда вместо модема используют сотовый телефон. Сотовый телефон имеет меньшее количество команд и не позволяет оперативно изменять настройки модема под конкретные требования.

Модем имеет следующие преимущества перед сотовым телефоном:

o       промышленное исполнение и высокая надежность;

o       широкий температурный диапазон;

o       GSM модем обладает большим количеством каналов (максимальная скорость 115 Мбит/с);

o       установку GSM модема сможет провести даже непрофессионал, не требуется никаких специальных драйверов, операционная система распознаёт его как "Стандартный модем";

o       телефоны не работают с интерфейсом RS-232 напрямую, требуется специальный соединительный кабель;

o       телефоны не имеют разрешения Ростехнадзора (бывший Госгортехнадзор) для применения на опасных промышленных объектах;

o       некоторые модемы имеют механизм для обнаружения факта вскрытия корпуса.

 

2.3. Стоимость оборудования канала GSM связи

GSM модем MC35T в комплекте с антенной и источником питания стоит 9500 руб.

Получение телефонного номера - около 1000 руб.

Модули ввода-вывода и контроллер стоят от 3000 до 6000 руб. в зависимости от состава датчиков и исполнительных устройств.

Компьютер приобретается Заказчиком самостоятельно или используется имеющийся в наличии.

 

 

3. Вариант связи по радиоканалу

3.1. Связь с помощью радиомодема мощностью 10 мВт

 

Радиомодем  представляет собой функционально и конструктивно законченное устройство для приема/передачи данных по радиоканалу со скоростью 4800, 9600, 19200 и 38400 бод. Модем работает в диапазоне частот (433,92±0,2%) МГц с выходной мощностью 10 мВт, для  его эксплуатации не требуется получение разрешений. Модем способен работать в различных режимах (ПРОЗРАЧНЫЙ, ПАКЕТНЫЙ, РЕТРАНСЛЯТОР и др.) с развитой системой адресации, позволяя пользователю максимально гибко использовать его при построении различных конфигураций сетей беспроводной передачи данных: точка-точка, точка-много точек, точка-много точек с базовой станцией и их комбинации. Дополнительно имеется режим "прямого доступа к радиоэфиру", благодаря чему внешнее устройство может использовать для обмена данными в эфире собственные протоколы, адресацию, кодирование и т.д. Модем предназначен для использования в различных системах сбора телеметрических данных, удаленного управления и т.д. Работая в "прозрачном" режиме, модем легко встраивается в уже построенные системы без необходимости доработки программного обеспечения.

Дальность связи зависит от скорости передачи данных и от характеристик применяемых совместно с модемом антенн и может достигать нескольких километров в условиях прямой видимости. Дальность связи можно увеличить благодаря возможности работы радиомодема в режиме РЕТРАНСЛЯТОРА. Обмен данными с источником/получателем информации осуществляется по последовательным портам RS-232 или RS-485 (скорости 1 200…57 600 бод). Входные/выходные потоки буферизируются (общий размер буфера - 32 Кбайт). Параметры, необходимые для конфигурации модема: рабочая частота, скорость обмена данными в эфире, девиация частоты передатчика, ширина полосы приемника, параметры и состав пакетов данных, включение/выключение помехоустойчивого кодирования, установки последовательного порта, адресация, режимы работы модема и другие установки задаются программированием в КОМАНДНОМ режиме с помощью команд диалогового текстового интерфейса, подаваемых по последовательному порту, и хранятся в энергонезависимой памяти модема. Для программирования можно пользоваться любой терминальной программой для персонального компьютера. Имеется также возможность удаленного (по радиоэфиру) программирования параметров.
Модем питается от источника (7…15) В. Модем выпускается в исполнении для монтажа на DIN рейку (далее - "исполнение DIN") (рис.2) и в пылевлагозащитном исполнении со степенью защиты IP65 (далее - "исполнение IP65") (рис.3).

 

Стоимость оборудования канала радиосвязи:

 

Наименование

Примечание

Цена, руб.

 1 

 Радиомодем (для диспетчерской)

Исполнение в корпусе с креплением на DIN-рейку

6600

2

Антенна для радиомодема (стационарного)

 АШ-433 (штыревая, круговая диаграмма направленности)

1100

 

ИТОГО для диспетчерской

7700

3

Радиомодем (объекта управления)

Исполнение в  герметичном корпусе IP65

6900

4

Антенна для радиомодема (объекта упрвления)

 Многоэлементная направленная 10 дБ

1300

 

ИТОГО для объекта управления

8200

 

ВСЕГО

15900

 

 

3.1. Связь с помощью радиомодема мощностью 0,5-3 Вт

Радиомодем представляет собой функционально и конструктивно законченное устройство для приема /передачи данных и голоса по радиоканалам (расстояние между соседними радиоканалами 25 кГц ) в диапазоне частот 401-469 Мгц (с разбивкой на поддиапазоны ). Обмен данными в радиоэфире осуществляется в одно- или двухчастотном полудуплексном режиме со скоростью 9600 или 4800 бод. Выходная мощность передатчика радиомодема регулируется и составляет 3,0 или 0,5 Вт; при соответствующем выборе антенн и их расположении это достаточно для организации радиосвязи на расстоянии около 10-20 км в условиях прямой видимости и до 5-10 км в городе, а при необходимости покрытия больших расстояний можно воспользоваться возможностью радиомодема работать в качестве ретранслятора.

Применение этого модема требует оформления соответствующих лицензий и разрешений.

Радиомодем может работать в нескольких режимах (прозрачный, пакетный, ретранслятор и др.) с развитой системой адресации, позволяя пользователю максимально гибко использовать его при построении различных конфигураций сетей беспроводной передачи данных: точка - точка, точка - много точек, точка - много точек с базовой станцией и их комбинации.

Обмен данными с источником (получателем) информации осуществляется по последовательному порту RS 232 с аппаратным управлением потоком данных (линии CTS и RTS). Входные /выходные потоки буферизируются (размер буфера - до 8 К ).

Кроме обмена данными радиомодем может использоваться и как обычная "голосовая" радиостанция без утраты своих основных функций - для этого к нему подключается внешнее устройство ("тангента ") с микрофоном и громкоговорителем.

Параметры, необходимые для конфигурации радиомодема - скорость обмена в эфире, параметры модуляции, параметры и состав пакетов данных, включение /выключение помехоустойчивого кодирования и перемежения, установки последовательного порта, адресация, режимы работы радиомодема, частоты 10-ти радиоканалов (независимые частоты приема и передачи в каждом канале) и другие установки - задаются программированием в командном режиме с помощью команд диалогового текстового интерфейса, подаваемых по последовательному порту, и хранятся в энергонезависимой памяти радиостанции.

Для программирования можно пользоваться любой терминальной программой для персонального компьютера.

Радиомодем имеет встроенный преобразователь напряжения с диапазоном входного напряжения от 10 до 50 В.

Радиомодем поставляется в двух вариантах по степени защиты: IP40 и IP65

 

Стоимость оборудовани канала радисвязи:

 

Наименование

Примечание

Цена, руб.

1

 Радиомодем (для диспетчерской)

Исполнение в  герметичном корпусе IP40

21900

2

Антенна для радиомодема (диспетчерской)

 Штыревая, круговая диаграмма направленности

1100

 

ИТОГО для диспетчерской

23000

3

Радиомодем (объекта управления)

Исполнение в  герметичном корпусе IP65

29500

4

Антенна для радиомодема (объекта упрвления)

Многоэлементная направленная 10 дБ

1300

 

ИТОГО для объекта управления

30800

 

ВСЕГО

53800

 

4. Сравнительные характеристики каналов связи.

 

Характеристики

канала связи

Проводной модем на телефон-ной линии связи

Проводной модем на выделен-ной линии связи

GSM модем

Радиомодем 10 мВт

Радио-модем

0,5-3 Вт

Дальность

Не ограничена

Не ограничена

Ограничена зоной сотовой связи

Несколько км в условиях прямой видимости

До 10 км в условиях прямой видимости

Надежность:

низкая

средняя

средняя

средняя

высокая

Зависимость от качества проводной линии

есть

есть

нет

нет

нет

Зависимость от уровня  атмосферных и индустриальных помех

слабая

слабая

слабая

средняя

слабая

Зависимость от загруженности коммутационного оборудоввания оператора связи

есть

есть

есть

нет

нет

Стоимость оборудования<

низкая

низкая

средняя

средняя

высокая

Стоимость связного оборудования  для диспетчерской

5000

5000

9000

7700

23000

Стоимость связного оборудования  для объекта

5000

5000

9000

8200

30800

Дополнительные разовые затраты:

 

 

 

 

 

Стоимость выделения номера

8500

8500

1000

0

0

Стоимость выделения линии связи

0

16000

0

0

0

Стоимость выделения частоты

0

0

0

0

По договоренности с лицензирующим органом

Текущие затраты на обслуживанияе канала связи:

 

 

 

 

 

абонентская плата за телефонный канал связи

По тарифу

оплата выделенной линии связи

По тарифу

оплата выделенной частоты

По тарифу

повременная оплата связи

По тарифу

Дополнительные условия:

 

 

 

 

 

наличие свободной емкости на АТС

да

да

нет

нет

нет

наличие подведенной кабельной линии связи

да

да

нет

нет

нет

наличие свободной радиочастотной полосы

нет

нет

нет

да

да

наличие в зоне действующего оператора сотовой связи

нет

нет

да

нет

нет

 

Типовой состав работ

o       Обследование объекта и составление схем прокладки кабелей от датчиков и исполнительный  устройств.

o       Составление ТЗ и договора.

o       Проектирование системы.

o       Монтаж системы в шкафу и отладка макета у Исполнителя.

o       Монтаж и пусконаладка системы у Заказчика.

o       Испытания системы и сдача заказчику.

 

 

 
 
   
   
Copyright by "EDGEMODEM" 2000-2005
Наши информационные партнеры ООО НПО СибСвязь и Teltonika.RU