W wielu projektach automatyzacji oczyszczalni ścieków i sieci wod-kan istnieje konieczność implementacji lokalnych sterowań
i monitoringu dla obiektów technologicznych zlokalizowanych w znacznej odległości od centralnego systemu sterowania. Pociąga to za sobą konsekwencje wykonania integracji tych lokalnych sterowań w głównej dyspozytorni. Wiąże się to z zapewnieniem komunikacji z obiektami oddalonymi, konfiguracji odpowiedniej wymiany danych oraz ich prezentacji, archiwizacji i raportowania w systemie centralnym.
Technologia oczyszczania ścieków, oprócz centralnego systemu oczyszczalni, składa się z rozbudowanej, rozproszonej sieci punktów pomiarowych zamontowanych na rurociągach, wielu przepompowni ścieków, czy wód opadowych. Wszystkie te zdalne obiekty z jednej strony wymagają własnego lokalnego sterowania, a z drugiej przesyłania informacji do systemu centralnego. Przeważnie stacje te komunikują się z systemem centralnym za pomocą sieci WAN w oparciu o linie dzierżawione, telefoniczne (dial-up) lub systemy radiowe. Coraz częściej spotyka się też rozwiązania z transmisją TCP/IP poprzez DSL lub GPRS, jak również instalacje światłowodowe.
SIMATIC PCS 7 TeleControl jest systemem dedykowanym dla oczyszczalni ścieków i sieci kanalizacyjnych umożliwiającym automatyzację zarówno centralnej części procesowej oczyszczalni (oczyszczanie mechaniczne, biologiczne, stacja dmuchaw i przeróbka osadów), jak również sterowanie i monitoring rozproszonych stacji automatyki obsługujących oddalone części sieci w odległych lokalizacjach w postaci przepompowni ścieków i wód opadowych oraz punktów pomiarowych na sieci. PCS 7 TeleControl został zaprojektowany tak, aby uwzględniać specyficzne wymagania tej branży, co do transmisji danych, wizualizacji i monitoringu stanu instalacji centralnej i stacji zdalnych, alarmowania i raportowania pracy całości urządzeń wchodzących w skład systemu oczyszczania ścieków.
W systemie PCS 7 TeleControl dane ze stacji centralnych oraz z stacji zdalnych mogą być wizualizowane na tych samych stacjach operatorskich, a nawet na tym samym obrazie synoptycznym. Filozofia obsługi operatorskiej instalacji, system alarmowania, archiwizacji i rejestrowania danych, zarówno dla części lokalnej jak i zdalnej wygląda identycznie.
Zalety integracji całości systemu oczyszczania w jednym centralnym systemie sterowania są oczywiste: obsługa z tej samej stacji operatorskiej, wygodna wymiana danych, archiwizacja i zarządzanie danymi całego systemu, zintegrowany inżyniering. Wraz z systemem PCS 7 TeleControl dostarczane są również bloki funkcyjne pozwalające na prostą konfigurację transmisji danych oraz oprogramowania algorytmów sterowania elementami oddalonymi. Biblioteka zawiera również stacyjki operatorskie (faceplates), które zapewniają automatyczną wizualizację stanu urządzeń obiektowych jak również ich sterowanie. Interfejs użytkownika, obsługa błędów, system alarmów oraz obsługa hierarchii technologicznej jest identyczna ze znanymi funkcjami PCS 7. Rozwiązania PCS 7 TeleControl pozwalają na synchronizację czasu w całym systemie (centralnym i oddalonych stacjach RTU). Wartości zdalnych pomiarów i sygnałów są oznaczone stemplem czasowym już w oddalonym systemie automatyki, a następnie przesyłane do centralnego serwera PCS 7 TeleControl. Dzięki temu można dokładnie prześledzić działanie instalacji w czasie oraz wykonać odpowiednie raporty.
W niektórych przypadkach SIMATIC PCS 7 TeleControl może być używany również wyłącznie jako centralny system monitoringu i archiwizacji danych stacji zdalnych (bez lokalnych stacji automatyki AS jeśli nie ma takiej potrzeby).
System PCS 7 TeleControl może również pracować w trybie redundantnych serwerów zapewniając bezpieczeństwo archiwizacji danych oraz dostępności systemu operatorskiego.
Architektura systemu
System PCS 7 TeleControl oparty jest o komponenty lokalne oraz o zdalne stacje automatyki (RTU ? Remote Terminal Units). Architekturę PCS 7 TeleControl w przykładowej aplikacji dla oczyszczalni ścieków przedstawiono na rysunku. W platformie sprzętowej można wydzielić poniższe grupy:
- System Operatorski ?architektura może mieć postać niezależnych stacji Single Stations, bądź architektury klient/serwer. System operatorski umożliwia wizualizację stanu wszystkich urządzeń, archiwizuje dane pomiarowe i alarmy oraz służy do raportowania pracy całej oczyszczalni.
- System inżynierski ? jest nim system SIMATIC PCS 7 rozszerzony o dodatkowe narzędzia, bloki funkcyjne oraz stacyjki operatorskie (faceplate) do obsługi RTU i zdalnych elementów obiektowych.
- Centralne stacje automatyki ? standardowe stacje AS ? sterowniki SIMATIC S7-400 w pełnym zakresie typów jednostek i architektur (pojedyncze / redundantne )
- Zdalne stacje automatyki (RTU) ? mogą być nimi terminale SIPLUS RIC lub sterowniki S7-300/400 z modułami SINAUT TIM
SIPLUS RIC jest modularnym systemem stacji zdalnych. Składa się z jednostki centralnej oraz modułów rozszerzeń. Jednostka centralna posiada zintegrowane wejścia i wyjścia oraz komunikuje się z systemem centralnym PCS 7 TeleControl przy użyciu połączenia szeregowego RS232 i modemu jak również połączenia Ethernet RJ45. System SIPLUS RIC jest wykonany z odpornej na uszkodzenia blachy. RIC może pracować w szerokim zakresie temperatur ( od ? 40 °C do + 70 °C), dzięki czemu może być używany na zewnątrz budynków oraz w szafach bez użycia ogrzewania czy klimatyzacji. Zmianom sygnałów przyporządkowywane są lokalnie stemple czasowe z rozdzielczością 1 ms, a następnie wraz z wartością sygnału przesyłane do systemu centralnego.
SINAUT ST7 jest systemem opartym o sterowniki SIMATIC S7-300 i S7-400. W takiej konfiguracji program sterujący jest wykonywany w lokalnych CPU, a wyniki jego przetwarzania bądź komendy sterujące z PCS 7 TeleControl są przesyłane przez WAN.
Podsumowanie
Zunifikowana platforma SIMATIC PCS 7 TeleControl zapewnia dużą wygodę i wydajność podczas obsługi całego systemu. Wpływa to również na zmniejszeniu kosztów wdrożenia, serwisu jak również szkoleń personelu. Możliwość archiwizacji oraz raportowania całości procesu w jednym centralnym miejscu gwarantuje wygodę obsługi oraz bezpieczeństwo danych. Jednolity interfejs operatorski dla centralnych stacji automatyki (AS) oraz zdalnych stacji sterownikowych (RTU) upraszcza sterowanie i minimalizuje ryzyko popełnienia błędu przez operatora. System jest elastyczny i skalowalny, więc nadaje się zarówno do instalacji małych, średnich oraz dużych. Objęcie całości instalacji (lokalnej i zdalnych) jednym spójnym systemem zapewnia wygodę podczas projektowania, kompatybilność wszystkich komponentów oraz stabilność i bezpieczeństwo podczas eksploatacji.
Siemens Sp. z o.o.
Sektor Industry IA AS
Szymon Paprocki
ul. Żupnicza 11
03-821 Warszawasimatic.pl@siemens.com
