Automatizuota energetinių resursų kontrolės ir apskaitos sistema „AMETISTAS“

SISTEMOS PASKIRTIS

Kiekviena pelno siekianti įmonė suinteresuota mažinti gamybinės veiklos kaštus. Viena iš šių kaštų dedamųjų yra gamybos proceso metu suvartojami energetiniai resursai – elektros energija, šiluma, dujos, vanduo.

Siekiant efektyviai kontroliuoti ir valdyti energetinių resursų suvartojimą, įmonės vadovybė ir energetikai pirmiausia turi turėti detalią informaciją apie energetinių resursų suvartojimą. Jie turi būti operatyviai informuojami apie technologinių procesų energetinio režimo sutrikimus bei turėti priemones operatyviam avarinių situacijų pašalinimui.

Būtent tam skirtą sistemą ir siūlo UAB „Informatikos ir ryšių technologijų centras“ (toliau „IRTC“). Mūsų specialistų sukurta energetinių resursų kontrolės ir apskaitos sistema – „Ametistas“ operatyviai vykdo energetinių resursų vartojimo kontrolę, automatizuotai surenka ir kaupia statistikos duomenis, pasižymi papildomai realizuotomis technologinių procesų valdymo priemonėmis.

SISTEMOS SPRENDŽIAMI UŽDAVINIAI

Operatyvi energetinių resursų vartojimo kontrolė

Sistema leidžia centralizuotai realiame laike kontroliuoti įvairių energetinių resursų (elektros energijos, vandens, šilumos, dujų ir t.t..) vartojimą daugelyje taškų bei fiksuoti energetinių režimų sutrikimus (per didelį arba per mažą suvartojimą). Įmonės energetinės sistemos būsena yra atvaizduojama kompiuterio ekrane grafinėje schemoje, avarinės situacijos automatiškai signalizuojamos vizualiai, su garsiniu signalu. Sistemos operatorius operatyviai gauna informaciją apie gedimo pobūdį, vietą, laiką, susijusių technologinių parametrų reikšmes. Jis taip pat turi galimybę bet kuriuo laiku iš bet kurio apskaitos taško savo iniciatyva gauti jam reikalingus duomenis, juos išsaugoti elektroniniame formate ar atspausdinti. Visa tai leidžia ženkliai sumažinti reakcijos į avarines situacijas ir gedimų paieškos laiką, užkirsti kelią jų atsiradimui.

Detalios energetinių resursų apskaitos statistikos kaupimas ir analizė

Sistema ne tik fiksuoja energetinės sistemos parametrų išėjimą iš normos ribų, bet taip pat pasirinktu periodiškumu automatiškai surenka apskaitos duomenis, juos apdoroja ir išsaugo įmonės duomenų bazėje. Duomenų fiksavimo periodiškumą ir saugojimo laiką savo nuožiūra parenka atsakingas įmonės energetikas. Be periodinių apskaitos ir matavimų duomenų yra saugojama ir avarinių signalų užfiksavimo istorija. Visi šie duomenys gali būti peržiūrėti ir palyginti ataskaitose grafikų ir lentelių pavidale, jie taip pat gali būti eksportuojami į išorines duomenų laikmenas. Analizuojant šiuos duomenis, identifikuojami didžiausią įtaką energijos suvartojimui turintys taškai, nustatytas atskirų įrengimų energijos suvartojimo atitikimas gamintojo deklaruotiems techniniams duomenims, ieškomos šių neatitikimų priežastys. Detali apskaita taip pat leidžia įvertinti gamybos proceso pakeitimų įtaką energijos suvartojimui, pakoreguoti gamybinių procesų grafikus, siekiant geriau išnaudoti energijos tiekėjo tarifinės sistemos teikiamus privalumus, tiksliau planuoti išlaidas energetiniams resursams.

Technologinių procesų valdymas

Sistemoje „Ametistas“ be kontrolės ir apskaitos yra realizuotos ir valdymo funkcijos, leidžiančios distanciškai ir automatiškai valdyti gamybinius įrengimus: sklendes, variklius, siurblius, elektros kirtiklius ir t.t.. Valdymas gali būti atliekamas tiek pagal operatoriaus komandą, tiek ir automatiškai užfiksavus tam tikrų technologinių parametrų išėjimą iš normos ribų. Ši priemonė leis įmonei minimizuoti galimus nuostolius dėl energetinio režimo sutrikimo.

SISTEMOS FUNKCIJOS

Sistemos funkcijos skirtos minėtų uždavinių realizavimui. Pagal tai jos skirstomos į šias grupes.

I funkcijų grupė – operatyvi kontrolė:

vartojamos energijos, galios, debito matavimas;
grafinis technologinio proceso atvaizdavimas;
įvykių, susijusių su kontroliuojamu technologiniu procesu ar aparatinių-programinių priemonių funkcionavimu ir aptarnaujančio personalo veiksmais, registracija;
aptarnaujančio personalo perspėjimas apie avarinius įvykius, susijusius su kontroliuojamu technologiniu procesu ar aparatinių-programinių priemonių funkcionavimu;
galimybė vartotojui pačiam redaguoti energetinės sistemos mnemoschemą, redaguoti ar kurti naujus grafinius simbolius, mnemoshemos norimoje vietoje vaizduoti norimus technologinio proceso parametrus;
ir kitos funkcijos.

II funkcijų grupė – duomenų analizė:

pirminių duomenų iš matavimo įrenginių (energijos skaitiklių) ir kontroliuojamų papildomų technologinių parametrų iš daviklių ar žemesnio lygio kontrolerių automatinis nuskaitymas su užduotu periodiškumu;
antrinis informacijos apdorojimas;
informacijos archyvavimas ir saugojimas duomenų bazėje nustatytą laiką;
ataskaitų iš archyvų generavimas;
priimtų ir archyvinių duomenų vaizdavimas patogioje ir intuityviai suprantamoje lentelių ir grafikų formoje;
galimybė keistis informacija su kitomis įmonės informacinėmis sistemomis;
ir kitos funkcijos.

III funkcijų grupė – valdymas:

distancinis įmonės energetinio tinklo objektų valdymas pagal operatoriaus komandą;
automatinis įmonės energetinio tinklo objektų valdymas pagal užfiksuotą įvykį ar sukonfigūruotą grafiką;
draudimas valdyti energetinio tinklo objektus, siekiant apsaugoti aptarnaujantį personalą;
ir kitos funkcijos.

Papildomos sistemos funkcijos, skirtos savarankiškam sistemos vystymui ir palaikymui:

naujų sistemos objektų ir grafinių elementų bibliotekų kūrimas bei redagavimas;
energetinio tinklo grafinių schemų kūrimas ir redagavimas, schemų elementų pririšimas prie kontroliuojamų parametrų;
apsauga nuo nesankcionuotų ir klaidingų personalo veiksmų, galinčių sukelti sistemos gedimus;
sistemos vartotojų įvedamų duomenų kontrolė, siekiant išvengti klaidingų duomenų įvedimo;
sistemos aparatinių ir programinių priemonių savidiagnostika;
vieningo sisteminio laiko užtikrinimas matavimų ir kontrolės sinchronizacijai;
ir kitos funkcijos.

Čia pateiktos bendros sistemos funkcijos. Užsakovui pageidaujant, gali būti realizuojamos papildomos funkcijos, susijusios su duomenų analizės automatizavimu, techninės įrangos duomenų bazės tvarkymu, darbų planų ir grafikų sudarymu ir t.t.

SISTEMOS REALIZACIJA

Sistema „Ametistas“ buvo kuriama naudojant standartines aparatinės ir programinės įrangos kūrimo priemones, technologijas bei laikantis kokybės vadybos standartų reikalavimų. Sistemoje naudojama programinė ir aparatinė įranga sukurta „IRTC“, paliekant galimybę integruoti į „Ametistą“ ir kitų gamintojų įrangą, kurią jau eksploatuoja klientas.

Sistemos struktūra

Sistema turi keturis lygmenis:

duomenų apdorojimo ir pateikimo lygmuo;
duomenų perdavimo lygmuo;
duomenų koncentravimo lygmuo;
duomenų fiksavimo lygmuo.

Ryšys tarp sistemos lygmenų užtikrinamas duomenų perdavimo kanalais. Sistemos struktūra pavaizduota 1 paveiksle.

1 pav. „Ametisto“ struktūrinė schema.

Sistemos dalys

Duomenų apdorojimo ir pateikimo lygmuo

Į šio lygmens sudėtį įeina duomenų bazės ir ryšio serveris, kompiuterizuotos sistemos operatorių darbo vietos ir „IRTC“ sukurta specializuota programinė įranga. Duomenų bazės ir ryšio serveris atlieka avarinių signalų priėmimą ir apdorojimą, automatiškai surenka apskaitos duomenis, jame saugomi visi sistemos duomenys ir konfigūracija.

Kompiuterizuotos darbo vietos gali būti naudojamos skirtingų funkcijų realizavimui: įmonės energetinės sistemos monitoringui ir dispečeriniam valdymui, apskaitos duomenų analizei, apskaitos sistemos konfigūravimui ir administravimui.

Priklausomai nuo įjungtų į sistemą apskaitos taškų kiekio ir surenkamos informacijos apimties duomenų apdorojimo ir pateikimo lygmenyje gali būti įrengtos kelios darbo vietos. Duomenų bazės ir ryšio serverio bei operatoriaus darbo vietos funkcijas gali atlikti ir vienas kompiuteris.

„Ametisto“ programinės įrangos moduliai ir jų funkcijos:

sistemos administravimo modulis – sistemos objektų parametrų, sistemos parametrų, vartotojų administravimas, vartotojų autorizavimas/autentifikavimas, duomenų surinkimo konfigūravimas;
duomenų surinkimo modulis – duomenų skaitymas iš koncentratorių įvairiais protokolais, nuskaitytų duomenų pirminis apdorojimas ir įrašymas į duomenų bazę, kiekvienos ryšio sesijos eigos fiksavimas ryšio sesijų žurnale;
ataskaitų formavimo ir peržiūros modulis – duomenų per pasirinktą laiko intervalą ataskaitų formavimas, matavimų, statistinių ir energijos apskaitos duomenų analizė, pasirinktos kategorijos įvykių analizė, ryšio seansų su skaitikliais ataskaita, kitos vartotojo poreikius atitinkančios ataskaitos, ataskaitų eksportas į .xls, .csv, .txt formatą, ataskaitų pateikimas lentelių ir grafikų formoje;
grafinis sistemos objektų atvaizdavimo modulis – kelių lygių grafinio vaizdo formavimas, Sistemos elementų būsenos atvaizdavimas, matavimų atvaizdavimas, valdymo ir duomenų skaitymo funkcijų realizavimas;
įvykių registravimo modulis – įvykių registravimas realiame laike, garsinės ir vaizdinės signalizacijos išdavimas užregistravus tam tikros kategorijos įvykį, sistemos vartotojų veiksmų fiksavimas, sistemos darbo įvykių fiksavimas, įvykių kategorijų konfigūravimas, reikalavimas patvirtinti tam tikros kategorijos įvykius;
integracijos su kitomis sistemomis modulis – duomenų importas iš išorinių duomenų šaltinių, importuotų duomenų apdorojimas, duomenų paruošimas eksportui, duomenų eksportas iš duomenų bazės;
grafinių schemų kūrimo modulis – įmonės energetinės sistemos ir technologinių procesų grafinių schemų ir objektų kūrimas redagavimas bei susiejimas su kontroliuojamais parametrais ir objektų būsenomis;
valdymo modulis – valdymo objektų ir programų konfigūravimas, rankinis ir automatinis valdymo komandų generavimas.

„Ametisto“ programinė įranga dirba su bet kuria SQL standartą palaikančia duomenų bazės valdymo sistema (rekomenduojama Oracle9i), suderinama su Microsoft Windows, Linux arba UNIX operacinėmis sistemomis.

Užsakovo pageidavimui DKS „Ametistas“ programinės įrangos paketo sudėtis gali būti papildyta naujais individualius jo poreikius tenkinančiais moduliais.

Duomenų perdavimo tinklas

Duomenų perdavimo tinklo realizacija priklauso nuo konkrečios įmonės situacijos. Apsikeitimas duomenimis tarp sistemos dalių gali vykti standartiniais protokolais: Modbus, CANbus, IEC60870-5-101, IEC60870-5-102, IEC60870-5-104, Modbus per TCP/IP. Kaip fizinės sąsajos gali būti naudojamos laidinės linijos, optiniai kabeliai, įvairaus dažnio radijo kanalai GSM/GPRS tinklas. Galimi ir mišrių duomenų perdavimo tinklų variantai.

Duomenų koncentravimo lygmuo

Duomenų koncentravimo lygmenyje atliekamas pirminis apskaitos duomenų surinkimas, apdorojimas ir saugojimas. Šią funkciją atlieka automatiniame režime dirbantys duomenų koncentratoriai. „Ametiste“ naudojami duomenų koncentratoriai DKK.

DKK parametrai:

skaitmeninės sąsajos duomenų iš skaitiklių surinkimui – keturios RS-485, srovės kilpa arba RS-232, Ethernet;
Ethernet protokolai - ModBus TCP/IP, TCP/IP, UDP, FTM, SMNP, HTTP;
informacijos pagal nustatytą algoritmą apdorojimas;
informacijos perdavimas pagal užklausą į aukštesnio hierarchinio lygio DKK arba tiesiogiai į duomenų surinkimo ir apdorojimo lygmenį;
skaitiklių parametrų nustatymas, realaus laiko korekcijos atžymint įvykių žurnale;
savidiagnostikos galimybė;
galimybė jungtis prie kitų DKK per RS-485 arba Ethernet;
galimybė jungtis prie įmonės duomenų perdavimo tinklo;
realaus laiko laikrodis ir kalendorius (RTC) su automatinės korekcijos galimybe;
RTC nuokrypis ne daugiau 1 sekundės per parą;
energetiškai nepriklausoma atmintis konfigūracinių parametrų ir kaupiamų duomenų išsaugojimui dingus maitinimo įtampai;
keturi diskretiniai įėjimai;
du diskretiniai valdymo išėjimai;
galimybė sistemą plėsti prijungiant daugiau skaitiklių.

„Ametiste“ galima naudoti ir kitų tiekėjų gamybos atvirus protokolus palaikančius duomenų surinkimo ir koncentravimo įrenginius.

Duomenų fiksavimo lygmuo

Šiame lygmenyje gali būti naudojami bet kokie skaitmeninį ar impulsinį išėjimą turintys energijos, vandens šilumos ar dujų apskaitos prietaisai. Elektros energijos suvartojimo apskaitai ir parametrų kontrolei „Ametiste“ siūloma naudoti daugiafunkcinius elektros energijos skaitiklius EEI.

EEI parametrai:

energijos apskaita – aktyvioji ir reaktyvioji abejomis kryptimis (4 tarifinės zonos);
matuojamos momentinės reikšmės – kiekvienos fazės įtampa ir srovė, dažnis, kiekvienos fazės ir bendra momentinė aktyvinė galia, kiekvienos fazės ir bendra momentinė reaktyvinė galia, kiekvienos fazės Cos φ, suminės aktyvinės ir reaktyvinės galios (energijos);
skaitmeninės sąsajos – RS-485, RS-232, srovės kilpa;
realaus laiko laikrodis ir kalendorius (RTC) su automatinės korekcijos galimybe;
RTC nuokrypis – ne daugiau 2 sekundžių per parą;
energetiškai nepriklausoma atmintis konfigūracinių parametrų ir kaupiamų duomenų išsaugojimui dingus maitinimo įtampai;
energijos kokybės parametrų nukrypimų nuo nustatytų reikšmių, ryšio seansų, konfigūravimo veiksmų istorijos fiksavimas įvykių žurnale;
apsauga nuo nesankcionuoto parametrų keitimo;
automatinė diagnostika;
aktyviosios ir reaktyviosios galios matavimo tikslumo klasė – 1.0;
kintamos srovės matavimo diapazonas (0-400)A;
kintamos įtampos matavimo diapazonas (0-380)V;.
srovės ir įtampos matavimo paklaida ne didesnė kaip ±0,3%;
tinklo dažnio matavimo paklaida ne didesnė kaip ±0,2%;
galios koeficiento matavimo paklaida ne didesnė kaip ±0,01.

Kaip minėta aukščiau, į „Ametisto“ apskaitos sistemą gali būti jungiami ir kitų energetinių resursų apskaitos prietaisai bei gamyboje naudojami kontroleriai.

REZIUMĖ

Apibendrinant norėtume akcentuoti, kad:

„Ametisto“ įdiegimas įmonei leis rasti būdus sumažinti energetinių resursų vartojimą ir tuo pačiu – gamybos kaštus;
„Ametistas“ leis sumažinti įmonės energetinės sistemos eksploatacijos kaštus;
ši sistema leis išvengti nuostolių dėl laiku neužfiksuotų ir nesuvaldytų gamybos procesų energetinių režimų sutrikimų;
„Ametistas“ gali būti sėkmingai integruojamas į įmonėje naudojamas informacines valdymo sistemas ir teikti informaciją, reikalingą efektyviam įmonės veiklos planavimui;
vienas iš „Ametisto“ kūrimo principų – atvirumas, suteikiantis galimybę integruoti į ją ir kitų gamintojų apskaitos įrangą;
be automatizuotos energetinių resursų apskaitos ši sistema realizuoja automatizuotos valdymo ir duomenų surinkimo sistemos SCADA funkcijas.

Sistemos „AMETISTAS“ aprašymą galima perskaityti byloje Ametistas.doc.

Produktą pristatė UAB „Informatikos ir ryšių technologijų centras“.