Тема: Внедрение беспроводного стандарта связи в систему телемеханики на основе сенсорных сетей

Автоматизация - это этап развития машинного производства, при котором происходит освобождение человека от непосредственного выполнения части или даже всего объема функций управления различными процессами и передачи этих функций автоматизированным устройствам. При этом предполагается значительное увеличение эффективности и скорости выполнения операций, что увеличивает производительность труда. Помимо этого автоматизация способна обеспечить эффективное функционирование таких объектов, которыми не представляется возможным или нежелательно управление непосредственно человеком, вследствие вредности (химические и ядерные объекты), отдаленности (управление беспилотными летательными аппаратами), быстроты протекания процессов (поддержание качественных параметров энергосистемы). От сюда следует, что любой вид автоматизации имеет большое значение на современном производстве.
Многие годы средства телемеханики являются фундаментом для автоматизации современных промышленных предприятий. Термин «телемеханика» был сформулирован в 1905 году ученым из Франции Э. Бранли. Изначально с понятием телемеханики связывали представление об управлении по радиоканалу подвижными военными объектами, например танкетками или управляемыми, самоходными бомбами. Впервые способ управления боевой техникой на расстоянии был зафиксирован в 1-й мировой войне. Сегодня под этим термином понимается практически любой вид автоматизации, к средствам телемеханизации относятся устройства телеуправления, телесигнализации, телеизмерения. От сюда можно вывести современное определение для термина телемеханика-это комплекс устройств и программного обеспечения, которые обеспечивают возможность приема и передачи информации от различных объектов, а также позволяют взаимодействовать с оборудованием данных объектов и управлять ими.
Одной из важнейших задач является обеспечение связи между различными объектами автоматизации. Достаточно долгое время системы обмена информацией строились по традиционной централизованной схеме, с единственным, центральным, мощным вычислительным устройством и с большим количеством кабелей, с помощью которых производилось подключение исполнительных механизмов и датчиков. Подобная структура была обусловлена не рентабельностью, благодаря высокой цене электронно¬вычислительной техники и не достаточно высоким уровнем автоматизации производства. В наше время данный подход практически не имеет сторонников. Ввиду значительных недостатков централизованных САУ ТП, как например, неоправданные затраты на вспомогательное оборудование кабельную и коммуникацию, низкая надежность, сложный монтаж, и повышенная сложность реконфигурации, сделали их во многих случаях совершенно неприемлемыми как с экономической точки зрения, так и технологической. В условиях активно развивающегося производства микропроцессорных устройств цифровые сети стали альтернативным решением, состоящие из множества узлов, взаимодействие между которыми производится цифровым способом. Активно начали вводиться такие технологии передачи данных как Foundation Fieldbus Modbus, Profibus, DeviceNet, CanOpen, Hart и Industrial Ethernet. Но основой их построения, так же как и ранее, являются проводные полевые шины (внешние шины расширения в виде кабелей), связывающие различные датчики и исполнительные механизмы промышленной автоматики. В условиях бурно растущего производства для организации промышленных сетей АСУ ТП требуются километры таких дорогостоящих кабелей вместе со вспомогательным оборудованием (кабельными каналами, клеммами, шкафами и др.). Поэтому дальнейшее совершенствование уже сложившейся сетевой проводной инфраструктуры АСУ ТП возможно за счет внедрения перспективных беспроводных технологий на полевой уровень промышленных сетей, которое позволит получить значительный экономический эффект от сокращения расходов на кабельное и вспомогательное оборудование, от уменьшения трудозатрат на монтаж полевого оборудования, на прокладку самой кабельной сети.
Подходящей концепцией для реализации подобного решения являются Беспроводные Сенсорные Сети (БСС). БСС — это самоорганизующиеся распределённые сети, состоящие из большого количества датчиков (сенсорных узлов) и исполнительных устройств, взаимодействие между которыми осуществляется с помощью радиоканала. Обладая способностью ретрансляции данных от одного узла к другому, территория покрытия данных сетей может варьироваться от нескольких метров до нескольких километров
Впервые концепция сенсорных сетей была реализована в системе SOSUS, созданную для идентификации и обнаружения подводных лодок. Данные технологии начали активно осваивать в конце 1990-х годов, а в начале 2000¬х, благодаря стремительному развитию микроэлектроники стало возможным производить для таких устройств достаточно бюджетную элементную базу. В настоящее время беспроводные сети имеют множество стандартов и вариантов реализации...


Купить

В работе выполнен анализ системы управления оборудованием на объектах ТИП «Когалымнефтегаз», выявлены основные недостатки при использовании существующей системы управления технологическими процессами, которые состояли в низкой надежности каналов связи системы, затруднённой масштабируемости, высоких трудовых и финансовых затратах на монтаж в связи с необходимостью прокладки кабеля, строительства эстакад и прочего. Описанные проблемы приводили к тому, что в некоторых случаях и вовсе приходилось отказываться от установки, например, автоматизированных датчиков давления, что приводило к необходимости оператору снимать данные с манометра и в дальнейшем вводить эти данные в общую систему телемеханики вручную.
Для устранения недостатков в существующую систему внедрен беспроводной стандарт связи на основе сенсорных сетей, реализованных в оборудовании одного из крупнейших и проверенных мировых производителей Emerson Process Management, представленный в России заводом «Метран» (г. Челябинск). Проведены испытания как при помощи виртуального моделирования, так и на реальном оборудовании.
Беспроводная сеть обеспечила непрерывное измерение давления и избавила от необходимости ежедневных обходов устьев скважин для чтения показаний с манометров. Непрерывные измерения также открыли возможность для раннего обнаружения отклонений в процессе и принятия необходимых действий по устранению неисправностей до того, как они приведут к серьезным проблемам. При этом удалось значительно сократить затраты на установку беспроводных интеллектуальных приборов по сравнению с проводными, так как прокладка специальных бронированных кабелей потребовала бы значительных материальных и рабочих ресурсов.
Использование БСС позволит в дальнейшем обеспечить высокий уровень гибкости и масштабируемости системы, такое свойство как самоорганизация сети позволит вводить и выводить из эксплуатации узлы без влияния на всю остальную сеть. Многообразие различных типов оборудования позволит реализовать такую сеть практически в любой сфере человеческой деятельности. Стандартизация протоколов обеспечит совместимость оборудования от разных производителей, что открывает еще больше возможностей.
В дальнейшем возможно использование дополнительных функций контроллера фирмы НПФ «ИНТЕК», например платформу «МЕГА ВЕБ», что позволит контролировать все показатели при помощи разработанного ими мобильного приложения «МЕГА.ДЕБИТ» или через WEB-интерфейс, что упростит множество сценариев взаимодействий между различными службами предприятия.


Купить