Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Na moderní systémy vzdáleného ovládání je kladeno mnoho požadavků. Jde především o snadnost používání a úsporu času jak ve fázi plánování, tak i uvádění do provozu. Neméně důležité jsou spolehlivý přenos kompletních dat nebo rychlost zabezpečení přenosu. Společnost Siemens nabízí systémy splňující nejvyšší požadavky v oblasti dálkového ovládání (telecontrol).
Pojem dálkové ovládání, anglicky telecontrol, zahrnuje sběr dat z distribuovaných stanic do jednoho nebo několika centrálních systémů, dohled nad distribuovanými zařízeními a jejich konfiguraci a řízení na dálku. Distribuované stanice jsou označovány zkratkou RTU (Remote Terminal Unit). Ke své komunikaci využívají různá přenosová média, veřejná i soukromá.
Samotný přenos provozních dat je buď cyklický, nebo na základě definovaných událostí. Metody přenosu dat jsou stanoveny v příslušných komunikačních protokolech.
Při výběru systému pro dálkové ovládání je nutné brát v úvahu zejména snadnost používání a úsporu času ve fázi projektování i uvádění do provozu. Podceňovat nelze rychlost ani zabezpečení přenosu dat.
Oblasti použití
Typický příklad použití dálkového ovládání, telecontrol, je ovládání čerpadel a ventilů podél produktovodů při transportu a skladování zemního plynu a ropy. Využíváno je také v oblasti vodárenství a zpracování odpadních vod, k dohledu nad kanalizačními stokami nebo záchytnými srážkovými nádržemi i jako včasné hlášení před zvýšením hladiny vody při povodních. S technikou dálkového ovládání se lze rovněž setkat v oblastech energetiky, centrálního vytápění, ochrany životního prostředí nebo řízení dopravy.
Požadavky na techniku dálkového ovládání jsou v různých oblastech použití odlišné.
Snadné programování a sběr dat
Jedním ze základních požadavků na systémy dálkového ovládání je odstranit složité programování přenosu dat do centrálního systému. U moderních systémů je přenos dat nastavován v příslušných konfiguračních nástrojích výběrem datových bodů s odpovídajícími přenosovými parametry. K úspěšné konfiguraci přenosu dat, ať cyklického, nebo řízeného událostmi, nejsou třeba detailní znalosti programování.
Stanice RTU mohou pro případ výpadku komunikace uchovávat provozní data s příslušnou časovou značkou. Data z této vnitřní paměti – bufferu – jsou následně automaticky přenesena do centrální řídicí jednotky. V RTU lze také nakonfigurovat alarmová hlášení formou krátkých textových zpráv (SMS) nebo e-mailů distribuovaných pracovníkům obsluhy nebo údržby. E-mail nebo SMS je možné generovat např. v okamžiku dosažení limitních hodnot nebo výskytu jiných důležitých událostí.
Rychlý přenos dat bez zbytečných nákladů
Moderní systémy umožňují použití i vysokorychlostních sítí mobilních operátorů. Díky postupnému vývoji jak na straně operátorů, tak výrobců systémů lze využít sítě UMTS (3G) nebo i LTE (4G). V současné době operátoři nabízejí zajímavé možnosti optimalizace nákladů volbou vhodného datového tarifu. Vždy je nutné zvážit, jaká data je třeba přenášet a zda je přenášet cyklicky, nebo na základěurčené události a optimalizovat tak objem přenášených dat.
Otevřené standardy
Vlastní systémy pro řízení na dálku obvykle postupně „rostou“ i několik let a logicky tak dochází k vytváření heterogenního prostředí, v němž současně pracují různé systémy, nezřídka dokonce od různých výrobců. Budoucnost v této oblasti proto patří mezinárodně standardizovaným protokolům jako DNP3 (IEEE Std 1815-2012 IEEE Standard for Electric Power Systems Communications – Distributed Network Protocol DNP3) nebo protokolům podle norem IEC 60870 (Telecontrol equipment and systems, resp. v českém překladu jako ČSN EN 60870 Systémy a zařízení pro dálkové ovládání). Použití otevřených standardů v budoucnosti usnadní integraci nových zařízení nezávisle na výrobci RTU, protože lze předpokládat jejich vzájemnou interoperabilitu.
Dostupná nabídka a ochrana investic
Vzhledem k velmi dlouhému životnímu cyklu systémů pro dálkové ovládání je nutné brát v úvahu zejména ochranu investice v dlouhodobém výhledu. Výrobce musí zaručit dlouhodobou dostupnost výrobků a stabilizovanou nabídku.
Společnost Siemens nabízí nejen vlastní PLC řady Simatic S7, ale navíc také síťové komponenty Scalance, které lze použít nejen pro dálkové ovládání, ale i pro vzdálenou správu strojů a zařízení v oblasti výrobní automatizace, a to zejména v kombinaci s novou platformou vzdálené správy Sinema Remote Connect. Požadavky na RTU dobře splňují i malá PLC řady Simatic S7 doplněná o příslušný komunikační procesor typu telecontrol. Všechny potřebné parametry komunikace jsou snadno přiřazeny prostřednictvím jednoduchého uživatelského rozhraní přímo v inženýrském nástroji Step 7. Parametry se nastavují pouhým výběrem datových bodů, aniž by bylo nutné komunikaci složitě programovat. Samotné komunikační procesory jsou navíc napájeny ze společné vnitřní sběrnice, není proto třeba ani dodatečné připojování napájecích kabelů.
V nabídce Telecontrol Professional jsou zařízení, jejichž přenosové protokoly mají implementována opatření zajišťující, že data dorazí k adresátovi nepozměněná a kompletní. Oba komunikační procesory pro dálkové ovládání, CP1243-1 IEC i CP1243-1 DNP3, určené pro Simatic S7-1200, umožní uchovávat až 64 000 naměřených hodnot pro případ výpadku komunikace. Výpadek komunikační cesty tak může být kompletně pokryt interním bufferem. Pro následné zpracování a archivování jsou data označena příslušnou časovou značkou z doby jejich vzniku a po obnovení komunikace jsou ve správném pořadí řádně odeslána.
Zcela nově i je i pro Simatic S7-1200 k dispozici komunikační procesor CP1243-1 IRC s protokolem společnosti Siemens Sinaut ST7, který navíc umožňuje např. realizovat redundanci přenosové cesty.
Simatic S7-1200 lze snadno připojit k systémům SCADA a DCS, jako jsou WinCC a PCS 7 (s příslušným doplňkem telecontrol), pomocí protokolů definovaných v mezinárodních standardech, jako jsou DNP3 Specification 2 (2007/2009) nebo IEC 60870-5-104, nebo pomocí protokolu Sinaut ST7.
Pro jednodušší systémy je vhodným řešením systém Telecontrol Server Basic (obr. 1). Zde jsou data do vizualizace předávána pomocí rozhraní OPC. Systém je nově doplněn komunikačními procesory s přímo integrovaným rozhraním mobilních operátorů CP1242-7 (GPRS) nebo CP1243-7 (LTE). Tam, kde je vhodné využít existující ethernetovou síť, najde uplatnění ethernetový komunikační modul CP1243-1, který je také součástí nabídky Telecontrol Server Basic.
Řešení i v oblastech bez možnosti napájení
Stanice RTU je často nutné instalovat v oblastech bez možnosti připojení k běžné napájecí síti. K tomu společnost Siemens nově nabízí stanici RTU3030C (obr. 2), která může být napájena ze zdroje 12 až 24 V DC, až dvěma průmyslovými bateriovými moduly nebo z akumulátoru dobíjeného solárním článkem. Různé možnosti napájení lze podle potřeby kombinovat. Jednotka RTU3030C má tři provozní režimy: spánek, aktualizace a komunikace. Příkon v režimu spánku činí méně než 2 mW, což umožní provoz na baterie po dobu až několika let. Samotný modul má krytí IP20, ale díky doplňkovému rozváděči lze zajistit ochranu krytím až IP68 (obr. 3). Takto vybavenou stanici RTU je možné spolehlivě provozovat i v oblastech ohrožených např. povodněmi. Provozní teplota je od –40 do +70 °C.
Měřené hodnoty lze přenášet prostřednictvím zabezpečeného připojení OpenVPN nebo šifrovaných e-mailů s využitím integrovaného komunikačního modulu UMTS. Pro jednotlivé datové body je možné nastavit cyklickou nebo událostmi řízenou komunikaci. Překročení nastavených limitů lze hlásit prostřednictvím e-mailů nebo SMS přímo servisním technikům.
Pro konfiguraci nebo aktualizaci firmwaru jednotka Simatic RTU3030C používá pouze běžný webový prohlížeč. Jednotky RTU3030C lze připojit k centrální řídicí jednotce, např. se softwarem WinCC nebo systémem PCS 7, prostřednictvím OPC serveru Telecontrol Server Basic. Alternativně, tam, kde je použit WinCC/PCS 7 s doplňkem Telecontrol, je možné přímé připojení prostřednictvím protokolů DNP3 nebo IEC 60870-5-104. Vzhledem k použití standardních protokolů OPC UA, DNP3 a IEC 60870-5-104 lze jednotku RTU připojit k libovolné centrální řídicí jednotce určené pro vizualizaci a sběr dat, která tyto protokoly podporuje.
Garance dostupnosti
Společnost Siemens nabízí produkty pro dálkové ovládání již více než dvacet let. Za tu dobu byla nabídka úspěšně rozvíjena a inovována. Siemens pamatuje i na dodávky náhradních dílů, které jsou dostupné v podstatě kdekoliv na světě. Siemens tak zajišťuje velkou dostupnost techniky, díky níž mohou zákazníci významně optimalizovat vlastní sklady náhradních dílů. V této souvislosti je nutné zmínit i garanci desetileté dostupnosti náhradních dílů po ukončení výroby příslušné produktové řady, která zaručuje dlouhodobou opravitelnost existujících systémů. Použitím komponent značky Siemens lze efektivně a dlouhodobě chránit investice do oblasti dálkového ovládání. Přehled nabídky je k dispozici na
www.siemens.cz/telecontrol.
Ing. Vladimír Ševčík, Siemens, s. r. o.
Obr. 1. Telecontrol Server Basic pro jednodušší úlohy dálkového ovládání
Obr. 2. Stanice RTU3030C s dvěma bateriovými moduly
Obr. 3. Stanice RTU3030C v doplňkovém rozváděči pro krytí IP68