25
Universitatea Politehnica Bucuresti Facultatea de Energetica Sistemul SCADA-monitorizare, control si achizitii de date (Supervisory Control And Data Acquisition) Student: Pirjol Laurentiu-Andrei Grupa: 2311 HE An universitar: 2009-2010

Sistemul SCADA

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Sistemul SCADA

Universitatea Politehnica Bucuresti

Facultatea de Energetica

Sistemul SCADA-monitorizare, control si achizitii de date

(Supervisory Control And Data Acquisition)

Student: Pirjol Laurentiu-Andrei

Grupa: 2311 HE

An universitar: 2009-2010

Page 2: Sistemul SCADA

Sistemul SCADA-monitorizare, control si achizitii de date

(Supervisory Control And Data Acquisition)

1. INTRODUCERE

Daca va intereseaza performanta productiei dumneavoastra aveti nevoie de solutiile SCADA.

Solutiile SCADA permit instalarea de senzori si traductoare de diferite tipuri functie de aplicatia necesara a fi controlata:senzori de temperatura, presiune, debit, analizoare energie, cu comunicatie.

Acestia informeaza un soft central si permite acestuia sa : - calculeze indicatori personalizati (costuri specifice, rentabilitate,productivitate etc) - elaboreze rapoarte periodice automate( consumuri de energie, productia/schimb temperatura mentinuta in depozite de frig pe intervale orare etc) - reactioneaze la alarme presetate ale senzorilor- planifice mentenanta echipamentelor functie de ore de functionare- identifice sursele opririlor scurte- identifice zalele slabe ale lantului de productie- stocheaza informatiile in timp - sa exporte datele catre alte apicatii- ofere accesul la sistem de la distanta prin internet, pe baza de nivel de acces restrictionat.

Avantajele principale ale solutiilor noastre:Putem comunica cu echipamente de la peste 400 de furnizori echipamente: “Krones, Siemens, Abb, Schneider, Allen Bradely, Mitshubishi etc.Putem extinde usor proiectele in timp.Suport tehnic Garantat.Soft compatibil SAP.

2

Page 3: Sistemul SCADA

SCADA este cel mai modern instrument utilizat pentru supravegherea proceselor industriale. Un soft special instalat in calculator, prin intermediul unor echipamente locale (automate programabile PLC), va aduce un proces tehnologic, oricat de complex, pe ecranul calculatorului.Progresele substantiale inregistrate în acest domeniu au facut ca sistemele SCADA sa fie folosite in cele mai diverse domenii, de la metalurgie, chimie si energetica, pana la domeniul nuclear.

Arhitectura

Un sistem SCADA este alcatuit din doua componente hardware principale:

Server (unul sau mai multe)Acesta este conectat la elementele de camp (proces) prin intermediul automatelor programabile (PLC). Serverul este responsabil pentru toate datele culese din proces (realizeaza si baza de date, asigura comunicatia cu PLC-urile din proces);

Client (Viewer) . Este legat in retea cu serverul, utilizeaza datele din acesta si asigura comunicarea cu operatorul uman. Poate lipsi la sistemele mici (serverul indeplineste si functia de viewer).

Serverele sunt conectate la automatele programabile printr-o gama foarte larga de drivere de comunicatie (sute de drivere care asigura legatura practic cu toate PLC-urile de la firmele cunoscute). Un singur server poate comunica simultan cu mai multe protocoale. Se pot dezvolta si drivere de comunicatie noi.

Serverele si viewer-ele sunt legate in retea (Ethernet). Tehnologia Web adoptata permite acum vizualizarea unui proces si prin mediul Internet.

3

Page 4: Sistemul SCADA

Ce va asigura SCADA?

CONTROL – puteti citi si scrie/modifica orice parametru din proces (cu parola); VIZUALIZARE - ecrane grafice, scheme sinoptice;

GESTIONAREA ALARMELOR – sunt catalogate pe nivele de prioritate. Pot fi confirmate, sterse, arhivate, modificate. Se poate de exemplu trimite automat un e-mail predefinit la aparitia unei anumite alarme;

BAZA DE DATE – cel mai performant server de baze de date, Microsoft SQL Server. Permite accesul multiplu on-line la baza de date din server;

ACTION CALENDAR – permite definirea si executarea unor actiuni functie de timp (calendar);

RECIPES – permite crearea incarcarea in / din PLC a unor grupuri de setari de puncte (retete, de exemplu);

REPORT MANAGER, permite crearea si generarea de rapoarte bazate pe marimile din proces;

GRAFICE (TRENDS) - o multitudine de facilitati, bazate pe tehnologia ActiveX:

o multiple grafice in acelasi ecran;

o numar nelimitat de linii in acelasi grafic;

o culori, fonturi, stiluri, legende configurabile;

o reprezentari de date in timp real sau din baza de date;

o grafice functie de timp sau grafice de tipul XY.

4

Page 5: Sistemul SCADA

Construit dupa arhitectura CLIENT – SERVER, pornind de la un simplu calculator, acest sistem poate fi extins, de la un simplu punct (nod), la o retea complexa cu care se pot monitoriza procese industriale de dimensiuni oricat de mari.

Avantaje

Controlul functional deplin al procesului monitorizat; Cresterea sensibila a productivitatii;

Siguranta, robustete, eforturi si cheltuieli minime de exploatare;

Suport tehnic continuu asigurat de catre furnizor.

SCADA este prescurtarea pentru Monitorizare, Control si Achizitii de Date. Termenul se refera la un sistem amplu de masura si control. Automatizarile SCADA sint folosite pentru monitorizarea sau controlul proceselor chimice, fizice sau de transport. 

Conceptul sistemului:

Termenul SCADA se refera de obicei la un centru de comanda care monitorizeaza si controleaza un intreg spatiu de productie. Cea mai mare parte a operatiunilor se executa automat de catre RTU - Unitati Terminale Comandate la Distanta (Remote Terminal Unit) sau de catre PLC- Unitati Logice de Control Programabile (Programmable Logic Controller). Functiile de control ale centrului de comanda sint de cele mai multe ori restrinse la functii decizionale sau functii de administrare generala.

Achizitia de date incepe la nivelul RTU sau PLC si implica citirea indicatoarelor de masura si a starii echipamentelor care apoi sint comunicate la cerere catre SCADA. Datele sint

5

Page 6: Sistemul SCADA

apoi restructurate intr-o forma convenabila operatorului care utilizeaza o HMI, pentru a putea lua eventuale decizii care ar ajusta modul de lucru normal al RTU/PLC. (Un sistem SCADA include componentele: HMI, controllere, dispozitive de intrare-iesire, retele, software si altele)

Un sistem SCADA tipic implementeaza o baza de date distribuita care contine elemente denumite puncte. Un punct reprezinta o singura valoare de intrare sau iesire monitorizata sau controlata de catre sistem. Punctele pot fi fie hard, fie soft. Un punct hard este reprezentarea unei intrari sau iesiri conectata la sistem, iar un punct soft reprezinta rezultatul unor operatii matematice si logice aplicate altor puncte hard si soft. Valorile punctelor sint stocate de obicei impreuna cu momentul de timp cind au fost inregistrate sau calculate. Seria de puncte+timp reprezinta istoricul acelui punct.

Achizitionarea unui sistem SCADA (denumit si DCS- Sistem de control distribuit Distributed Control System) poate fi facuta de la un singur producator sau utilizatorul poate asambla un sistem SCADA din subcomponente.

 RTU - Unitatile Terminale Comandate la Distanta - (Remote Terminal Unit)

RTU realizeaza conexiunea cu echipamentele supravegheate, citesc starea acestora (cum ar fi pozitia deschis/inchis a unui releu sau valve), citesc marimile masurate cum ar fi presiunea, debitul, tensiunea sau curentul. RTU pot controla echipamentele trimitind semnale, cum ar fi cel de inchidere a unui releu sau valve sau setarea vitezei unei pompe.

RTU pot citi stari logice digitale sau masuratori analogice, si pot trimite comenzi digitale sau setari de valori analogice de referinta.

O parte important a implementarilor SCADA sint alarmele. O alarma este starea logica a unui punct care poate avea valoarea NORMAL sau ALARMAT. Alarmele pot fi create in asa fel incit ele se activeaza atunci cind conditiile sint indeplinite. Un exemplu de alarma este avertizorul luminos “rezervorul de benzina gol” al unei masini. Alarmele indreapta atentia operatorului SCADA spre partea sistemului care necesita o interventie. La activarea alarmelor, un manager de alarme poate trimite mesaje email sau text operatorului.

 PLC -Controllere logice programabile (Pogrammable Logic Controller)

 Un PLC, este un mic computer cu un microprocesor folosit pentru automatizarea proceselor cum ar fi controlul unui utilaj intr-o linie de asamblare. Programul unui PLC poate adesea controla secvente complexe si de cele mai multe ori este scris de catre un inginer. Programul este apoi salvat in memoria EEPROM.

Ceea ce diferentiaza un PLC de alte computere este faptul ca este prevazut cu intrari/iesiri catre senzori si relee. PLC-urile citesc starea comutatoarelor, a indicatoarelor de temperatura, de pozitie s.a. PLC-urile comanda motoare electrice, pneumatice sau hidraulice, relee magnetice. Intrarile/iesirile pot fi externe prin module I/O sau interne.

PLC-urile au fost inventate ca o alternativa mai putin costisitoare la vechile sisteme care foloseau zeci sau sute de relee si timere. Adesea un PLC poate fi programat sa inlocuiasca sute de relee. PLC au fost initial folosite de industria constructoare de masini.

6

Page 7: Sistemul SCADA

Functionalitatea unui PLC s-a dezvoltat de-a lungul anilor pentru a include controlul releelor, controlul miscarii, control de proces, Sisteme de Control Distribuit si retele complexe.

La primele PLC-uri functiile decizionale erau implementate cu ajutorul unor simple diagrame ladder (Ladder Diagram) inspirate de diagramele electrice ale conexiunilor. Astfel electricienilor le era usor sa depaneze problemele de circuit avind diagramele schematizate cu logica lader.

In prezent, linia ce delimiteaza un computer programabil de un PLC este tot mai subtire. PLC-urile s-au dovedit a fi mai robuste, in timp ce computerele au inca deficiente. Folosind standardul IEC 61131-3 acum este posibila programarea PLC folosind limbaje de programare structurata si operatii logice elementare. La unele PLC este disponibila programarea grafica denumita (Sequential Function Charts) bazata pe Grafcet.

 HMI - Interfata om-masina (Human Machine Interface)

 Industria de HMI/SCADA a aparut din nevoia unui terminal prietenos pentru utilizator intr-un sistem alcatuit cu unitati PLC.Un PLC este programat sa controleze automat un proces, insa faptul ca unitatile PLC sint distribuite intr-un sistem amplu, colectarea manuala a datelor procesate de PLC este dificila. De asemenea informatiile din PLC sint de obicei stocate intr-o forma bruta, neprietenoasa.

HMI/SCADA are rolul de a aduna, combina si structura informatiile din PLC printr-o forma de comunicatie. Inca din anii 1990 rolul sistemelor SCADA in sistemele ingineresti civile s-a schimbat, necesitind o mai mare cantitate de operatiuni executate automat. Un HMI elaborat, poate fi de asemenea conectat la o baza de date pentru realizarea de grafice in timp real, analiza datelor, proceduri de intretinere planificate, scheme detaliate pentru un anumit senzor sau utilaj, precum si metode de depanare a sistemului. Din 1998, majoritatea producatorilor de PLC ofera sisteme HMI/SCADA integrate, cele mai multe folosind sisteme de comunicatie si protocoale deschise, neproprietare. Majoritatea sistemelor HMI/SCADA ofera compatibilitate cu PLC-urile.

Componentele sistemului SCADA

Cele trei componente ale sistemului SCADA sint:

1. Mai multe RTU sau PLC.  2. Statia Master si HMI Computer(e).  3. Infrastructura de comunicatie.

Statia Master si HMITermenul se refera la serverele si software-ul responsabil de comunicarea cu echipamentele amplasate la distanta (RTU, PLC, etc) si apoi cu software-ul HMI care ruleaza pe statiile de lucru din camera de control. In sistemele SCADA mici, statia master poate fi un singur PC. In sistemele mari, statia master poate include mai multe servere, aplicatii software distribuite, si unitati de salvare in caz de dezastre.

7

Page 8: Sistemul SCADA

 Un sistem SCADA prezinta de regula informatia operatorului sub forma unei schite sugestive. Aceasta inseamna ca operatorul poate vedea o reprezentare a instalatiei supravegheate. De exemplu, o imagine a unei pompe conectate la o conducta poate afisa operatorului faptul ca pompa lucreaza si cit fluid este pompat prin conducta la un moment dat. Operatorul poate apoi opri pompa. Software-ul HMI afiseaza debitul fluidului in scadere in timp real.

Pachetul HMI/SCADA include de obicei un program de desenare pe care operatorul sau personalul de intretinere il foloseste pentru a schimba modul in care punctele sint reprezentate in interfata utilizator. Aceste reprezentari pot lua forme simple cum ar fi un semafor sau chiar forme complexe cum ar fi pozitia unor lifturi sau a unor trenuri.

Infrastructura de comunicatie

Sistemele SCADA folosesc combinate conexiuni radio, seriale sau conexiuni modem in functie de necesitati. Pentru amplasamente mari cum ar fi cai ferate sau statii de alimentare sint folosite de asemenea conexiuni Ethernet si IP/Sonet.

Protocoalele SCADA sint concepute foarte compacte si multe sint concepute ca sa poata trimite informatii statiei master chiar si cind statia master interogheaza RTU. Protocoalele initiale SCADA de baza sint Modbus, RP-570 si Conitel. Aceste protocoale sint dependente de producator. Protocoalele standard sint IEC 60870-5-101 sau 104, Profibus si DNP3. Acestea sint protocoale standardizate si recunoscute de majoritatea producatorilor SCADA. Multe din aceste protocoale contin acum extensii pentru operarea pe TCP/IP, cu toate acestea securitatea ceruta in practica sugereaza evitarea conexiunii la Internet pentru a reduce riscurile unor atacuri.

 Modbus este un protocol de comunicatie situat pe nivelul 7 in Referinta OSI, nivelul cel mai apropiat de utilizator, la fel ca Telnet, File Transfer Protocol (FTP), si Simple Mail Transfer Protocol (SMTP).

Modbus este bazat pe o arhitectura master/slave sau client/server. Protocolul este conceput de Modicon pentru a fi folosit la PLC-urile proprii. A devenit un standard de comunicatie in industrie si este in prezent cel mai folosit la conectarea tuturor dispozitivelor industriale. Motivele cele mai importante pentru utilizarea acestuia atit de raspindita sint:

  1. este un protocol deschis, cu documentatie disponibila  2. poate fi implementat intr-un timp scurt (zile nu luni)  3. lucreaza cu biti sau octeti si in acest fel nu impune cerinte deosebite producatorilor.

Modbus permite administrarea unei retele de dispozitive, spre exemplu un sisteme care masoara temperatura si umiditatea pe care le comunica unui computer. Modbus este deseori folosit pentru a conecta un computer de supervizare cu un RTU dintr-un sistem de monitorizare si achititie de date SCADA. Exista versiuni ale protocolului MODBUS atit pentru portul serial cit si pentru Ethernet.

MODBUS exista in 2 variante pentru comunicarea seriala:

Modbus RTU - datele sint reprezentate binar intr-o forma compacta.

Modbus ASCII - datele sint reprezentate ASCII intr-o forma usor interpretabila direct.

8

Page 9: Sistemul SCADA

Varianta RTU foloseste ca suma de control pentru mesaje CRC(Cyclic_redundancy_check), iar varianta ASCII foloseste LRC(Longitudinal_redundancy_check).

Versiunea pentru Ethernet, Modbus/TCP este similara cu Modbus RTU, dar datele sint transmise in pachete TCP/IP

Exista si o versiune extinsa, Modbus Plus (Modbus+ sau MB+) dar este proprietara Modicon. Necesita un co-procesor dedicat rapid. Foloseste perechi torsadate la 1Mbit/s si are specificatii similare cu EIA/RS-485, totusi nu este EIA/RS-485.

Orice dispozitiv care comunica folosind Modbus are o adresa unica.

Orice dispozitiv poate trimite comenzi dar de obicei doar dispozitivul-master o face.

O comanda Modbus contine adresa dispozitivului caruia ii este adresata. Doar dispozitivul apelat va raspunde la aceasta comanda, chiar daca comanda este primita si de alte dispozitive.

Comenzile Modbus contin informatii de verificare pentru a se asigura de veridicitatea raspunsului.

Exemple de comenzi sint comanda care schimba o valoare intr-un registru al RTU sau comanda care cere RTU sa-i furnizeze o valoarea continuta de un registru.

Diversele implementari ale Modbus folosesc fie fire pentru transmisie, comunicatii fara fire, SMS sau GPRS.

Majoritatea implementarilor au variatii de la standardul oficial.

Unele din cele mai uzuale sint:

  Formatul datelor     o Floating Point IEEE     o 32 bit integer     o 8 bit data     o mixed data types     o bit fields in integers     o multipliers to change data to/from integer. 10, 100, 1000, 256 ...

  Extensiile protocolului     o 16 bit slave addresses     o 32 bit data size (1 address = 32 bits of data returned.)     o word swapped data  Sistemul informatic integrat de management tehnologic pentru productia de energie electrica si termica este destinat centralelor electrice si de termoficare si vine in intampinarea nevoilor de informatii la toate nivelurile decizionale. Procesul de decizie-conducere in centralele electrice si de termoficare este de tip continuu si necesita existenta unui "tablou de bord" alimentat cu informatii corecte si de timp real pentru realizarea unui nivel-baza de decizie cat mai realist.

9

Page 10: Sistemul SCADA

Functionalitatea unui astfel de sistem inseamna: culegerea datelor din procesul tehnologic, prelucrarea si transformarea acestora in indicatori tehnologici si financiari utili pentru determinarea modului corect si eficient de functionarea a instalatiilor.

Electrocentrale Constanta este sucursala a S.C. Electrocentrale Bucuresti S.A. si are ca activitate producerea de energie electrica si termica.

Electrocentrale Constanta, incepand cu anul 1999, a trecut la implementarea unui sistem informatic cu grad ridicat de integrare, intr-o tehnologie moderna si care sa acopere activitatile caracteristice (vezi arhitectura prezentata in figura 1).

In cadrul S.E. Constanta, realizarea unui sistem informatic integrat a constat in parcurgerea unor etape proiect - realizare - implementare - interfatare pentru fiecare subsistem din componenta.

Subsistemele software au fost concepute si realizate ca aplicatii personalizate si personalizabile, extensibile sub aspectul numarului si natura marimilor fizice de proces sau datelor de intrare gestionabile, interfatabile, dar care pot rula si independent. Alte doua subsisteme reprezinta infrastructuri de transmisii de date pentru: marimile de proces tehnologic ale sistemului SCADA si date-voce - Ethernet-fibra optica.

 2. ETAPELE PROIECTULUI

Realizarea acestui proiect a cuprins trei etape majore:

•  1999-2002: Managementul activitatilor tehnico - economice si de gestiune - MIS (Sistem de Management al Informatiilor), SIVECO ROMANIA

•  2002-2003: Sistemul de monitorizare a parametrilor tehnologici - SCADA (Sistem de Control si Achizitii de Date), MIKON SYSTEMS

•  2003-2004: Aplicatii software pentru regimul zilnic de exploatare si calculul consumului specific de combustibil pentru producerea de energie termica si electrica si repartizarea costurilor de functionare pe produse de baza si secundare conform normativelor si prescriptiilor energetice A.N.R.E., MIKON SYSTEMS

Partenerii SE Constanta pentru realizarea sistemului informatic sunt:

•  Hewlett Packard - furnizor echipamente hardware PC

•  National Instruments - furnizor hardware industrial pentru achizitie si procesare marimi tehnologice si furnizor platforma software de dezvoltare

•  Oracle si Microsoft - furnizori de platforme software de baza (sisteme de operare si servere de baze date)

•  Siveco Romania si Mikon Systems - furnizori de servicii, design, realizare si implementare aplicatii software

3. DESCRIEREA SOLUTIEI

10

Page 11: Sistemul SCADA

 Sistemul de monitorizare a parametrilor tehnologici ai CET PALAS, realizat in cadrul lucrarii, este o aplicatie tip SCADA cu functii de achizitie, stocare prelucrare si transmisie in timp real a principalilor parametrii tehnologici ai termocentralei. Scopul aplicatiei este acela de a furniza informatii necesare imbunatatirii performantelor in exploatarea sistemului atat prin realizarea de balante instantanee cat si prin realizarea de rapoarte zilnice, decadale, lunare, trimestriale sau anuale.

Din punct de vedere al echipamentelor, achizita de date se realizeaza din mai multe surse, aplicatia SCADA realizand o integrare a acestora la nivelul server-ului de aplicatie. Sursele de date sunt:

•  senzori si traductori de diverse tipuri in semnal unificat 4-20mA sau 2-10mA (aprox. 160 marimi). Achizitia acestor parametrii se realizeaza prin intermediul unui dulap de achizitie echipat cu un sistem de calcul propriu si placi de achizitie National Instruments - SUA

•  multimetre pentru marimi electrice tip DMK - Lovato (126 multimetre)

•  contori de energie electrica tip AIN500 - ABB (5 contori)

•  contori de energie termica apa/abur tip MULTICALC - ACK Pascani (4 contori)

•  contori de gaze tip MULTICALC - ACK Pascani (2 contori)

Numarul total de parametrii achizitionati de sistemul SCADA este de aproximativ 5000, dintre care peste 4500 sunt parametrii electrici.

Din punct de vedere software, sistemul SCADA este o aplicatie client-server, formata dintr-un server de aplicatie care asigura in principal functiile de achizitie, stocare, prelucrare si transmisie de date si un numar de aplicatii client care asigura functile de vizualizare a marimilor achizitionate si raportare.

Aplicatiile sistemului SCADA sunt dezvoltate pe platforma MS Windows utilizand ca mediu de programare limbajul grafic LabView 6.1 produs de firma National Instruments. Pentru raportari s-au utilizat aplicatii MS Excel interfatate cu bazele de date MS SQL Server 2000 si Oracle 8i.

Comunicatia intre aplicatiile software ale sistemului este asigurata de reteaua locala a beneficiarului si se bazeaza pe protocolul standard TCP/IP in interiorul retelei locale si prin VPN, prin Internet, practic din orice locatie geografica. Aplicatiile client ale server-ului SCADA pot accesa server-ul SCADA prin VPN cu aceleasi functionalitati ca si in interiorul retelei locale.

 3.1.2 Descrierea dulapului de achizitie

Dulapul de achizitie realizeaza interfata cu procesul tehnologic si se afla in conturul neoperativ al CCT.

Dulapul de achizitie concentreaza echipamentele de achizitie de date, realizand functiile de culegere si integrare a datelor provenind din sistemul tehnologic. Culegerea datelor se realizeaza fie direct prin placile de achizitie de date (de la traductori si senzori), fie prin

11

Page 12: Sistemul SCADA

intemediul convertorilor de comunicatie seriala. Integrarea datelor culese se realizeaza practic intr-o unitate de calcul (PC industrial) amplasata in dulap.

PC-ul industrial este prevazut cu placi de achizitie marimi analogice, placa de achizitie marimi binare si o placa multiport seriala pentru convertorii RS485/RS232. Achizitia de date de la convertorul M-Bus/RS232 se realizeaza utilizand portul serial al placii de baza a PC-ului.

Placile de conditionare a marimilor binare asigura izolarea galvanica a sistemului de achizitie fata de echipamentele de camp si impreuna cu un divizor realizeaza configuratia de conectare a celor 48 de intrari binare la placa de achizitie.

Achizitia celor 352 de marimi binare se realizeaza pe trei canale independente reprezentate. Fiecare placa este conectata la cate un grup de placi multiplexoare AMUX-64T NI conectate intre ele in cascada. Primele doua placi de achizitie sunt conectate la cate un grup de 4 multiplexoare, iar cea de-a treia placa de achizitie este conectata la un grup de 3 multiplexoare. Fiecare din cele 11 placi multiplexoare asigura conditionarea (izolarea galvanica) a 32 de semnale electrice diferentiale in semnal unificat.

 3.1.3 Descrierea aplicatiilor

Din punct de vedere software, sistemul SCADA este structurat pe trei niveluri:

•  interfata cu echipamentele (drivere)

•  server-ul de aplicatie

•  aplicatia client

Din punct de vedere software interfata cu procesul este asigurata de un pachet de aplicatii (drivere) specifice fiecarui tip de echipament inclus in sistem.

Pentru placile de achizitie a marimilor analogice si binare s-au utilizat driverele NI-DAQ 6.0 furnizate de producatorul echipamentelor, firma National Instruments - SUA.

Pentru celelalte echipamente s-au implementat urmatoarele drivere, dezvoltate in cadrul aplicatiei, si anume:

•  driver MODBUS pentru comunicatia cu multimetre DMK

•  driver FLAG pentru comunicatia cu contori AIN500

•  driver proprietar pentru comunicatia cu contori MULTICALC ACK Pascani

Cu exceptia driver-ului FLAG, celelalte drivere ruleaza pe calculatorul dulapului de achizitie, unde valorile achizitionate sunt unificate intr-un singur masiv de date care este transmis la server. Server-ul integreaza datele provenite de la dulapul de achizitie cu datele furnizte de driver-ul FLAG si formeaza vectorul de parametrii tehnologici achizitionati.

Valorile stocate la un moment dat in vectorul de parametrii tehnologici achizitionati se caracterizeaza prin aceea ca au o aparitie asincrona in sistem, in sensul ca fiecare sursa de

12

Page 13: Sistemul SCADA

date are propriul interval de esantionare. Astfel, marimile analogice si binare sunt achizitionate cu o rata de 100S/sec, in timp ce marimile provenite de la multimetre DMK (pe comunicatie seriala) se esantioneaza odata la 5 secunde. Contorii MULTICALC si AIN500 furnizeaza date la un interval de timp mergand pana la 30 de secunde deoarece aparatele respective au un timp de raspuns foarte mare la interogarile adresate de sistem.

Corectia erorilor in achizitia de date se realizeaza fie prin verificarea sumelor de control (CRC) specifice protocoalelor de comunicatie pe seriala, fie prin filtrari software pentru marimile analogice achizitionate de la placile de achizitie.

Tinand cont de cele de mai sus, s-a putut defini ca intervalul de timp la care se realizeaza o inregistrare a tuturor parametrilor tehnologici in baza de date a sistemului este de un minut.

Pentru sistemul de evenimente, tinand cont de caracterul asincron in care parvin datele achizitionate, s-a luat in considerare momentul de timp al aparitiei fiecarei marimi in sistem. In acest sens, timpul minim de discriminare intre doua evenimente este de 10ms pentru marimile binare si analogice achizitionate prin dulapul de achizitie.

Principala componenta software a sistemului SCADA il constitue aplicatia server. Aceasta aplicatie este formata dintr-un numar de module care pot fi executate pe un singur calculator performant sau pot fi distribuite pe mai multe sisteme de calcul pentru optimizarea utilizarii resurselor hardware ale sistemului.

Modulele serverului SCADA sunt: server-ul de achizitie de date, server-ul de calcule, server-ul de baze de date, server-ul DDE, server-ul de comenzi.

Server-ul de achizitie de date implementeaza mecanismele de comunicatie cu echipamentele.

Functiile de baza ale serverului de achizitie de date sunt:

•  preluarea datelor de la echipamentele de achizitie, prin implementarea protocoalelor de comunicatie specifice

•  planificarea mecanismului de interogare (polling) la intervalele de timp necesare asigurarii timpului real al sistemului

•  unificarea si sincronizarea datelor provenite din punctele de achizitie si din diferite surse de date

Server-ul de calcule realizeaza procesarea in timp real a datelor achizitionate. Functiile de baza ale serverului de calcule sunt:

•  calculul parametrilor secundari prin aplicarea de formule si functii matematice asupra marimilor achizitionate. Aceste formule sunt introduse in sistem cu ajutorul unui configurator si pot fi modificate in timpul executiei programului. Ca exemple tipice de functii matematice pot fi: integrari, medii, derivari, sume, interpolari etc.

•  inregistrarea parametrilor sistemului (achizitionati si calculati) in baza de date a sistemului

•  verificarea incadrarii parametrilor sistemului in limitele normale, de atentionare sau de avarie si inregistrarea evenimentelor respective in jurnalul de evenimente al sistemului.

13

Page 14: Sistemul SCADA

Definirea conditiilor de incadrare a fiecarei marimi in parte in limitele de functionare normala, de atentionare sau de avarie poate fi facuta in timpul rularii programului cu ajutorul unui configurator

•  gestionarea evenimentelor generate de achizitia de date prin inregistrarea acestora in jurnale de evenimente si avertizarea grafica si sonora a operatorului

•  calculul valorilor medii orare, zilnice etc. ale parametrilor sistemului si inregistrarea acestora in baza de date a sistemului

Server-ul de baze de date utilizeaza sistemul MS SQL SERVER 2000. Pentru inregistrarea informatiilor in tabelele server-ului de baze de date, server-ul de calcule utilizeaza mecanismul standard ADO prin care se asigura o viteza de tranzactionare sporita, absolut necesara pentru reducerea timpului real al sistemului.

Pentru interfata cu aplicatiile client se foloseste de asemenea mecanismul standard ODBC care asigura o portabilitate sporita a aplicatiilor. Inregistrarile marimilor achizitionate se fac pe tabele la nivelul fiecarei zi pentru marimile instantanee si respectiv la nivel lunar si anual pentru mediile orare calculate.

Server-ul DDE asigura comunicarea intre server-ul sistemului SCADA si aplicatiile client prin mecanismul standard NetDDE. Acest mecanism realizeaza publicarea in reteaua LAN/WAN a parametrilor sistemului astfel incat orice client validat de sistemul de protectie poate avea acces la valorile instantanee ale marimilor achizitionate.

Server-ul de comenzi asigura raspunsurile la interogarile adresate server-ului de aplicatiile client, cum ar fi cererile de grafice istorice, grafice comparative, jurnale de alarme (evenimente).

Din punct de vedere functional serverul de aplicatie asigura producerea unui vector de 10.000 de marimi analogice si a 320 de marimi binare. Tot serverul de aplicatie memoreaza valorile acestor marimi la interval de 1 minut (media pe 1 minut) in fisiere jurnal si genereaza fisiere de evenimente (depasiri de praguri la marimile analogice si schmbari de stari la marimile digitale).

Modulul de comunicatie cu clientii al server-ului de aplicatie onoreaza cererile acestora cu privire la datele stocate sau la evenimente.

Aplicatia client face legatura cu serverul si prezinta datele sub forma unor scheme tehnologice.

3.2 Sistemul MIS se prezinta ca solutie completa ERP (Planificarea Resurselor Intreprinderii) dezvoltata de Siveco Romania. Cuprinde module care rezolva principalele probleme legate de gestiunea economica si automatizeaza fluxurile specifice de date, asigura coerenta datelor si raportarea pe criterii multifunctionale. Utilizeaza ca suport un server de baze de date relationale ORACLE 8i.

Utilizatorii acestor aplicatii folosesc aceeasi interfata grafica, cu securizare totala a datelor, drepturile de acces ale utilizatorilor putand fi stabilite pana la cel mai detaliat nivel posibil (nivel de operatie).

14

Page 15: Sistemul SCADA

Aria de acoperire a Sistemului Informatic MIS:

•  aplicatia de gestiune financiar-contabila acopera activitatile financiar-contabile desfasurate de catre sucursala prin: gestionarea operativa a documentelor emise si primite de sucursala (facturi, ordine de plata, chitante fiscale etc.); intocmirea notelor contabile, prelucrarea acestora si obtinerea automata a situatiilor de iesire cerute de legislatia contabila: registrul de casa, registrul jurnal, fise de cont, balanta de verificare etc.; obtinerea de situatii operative privind incasarile, platile, obligatiile fata de partenerii de afaceri; crearea unei "arhive" contabile informatizate, privitor la documentele emise si primite si la situatiile financiar-contabile, care poate fi accesata in timp real de catre utilizatori

•  modulul de management al mijloacelor fixe si obiectelor de inventar controleaza urmatoarele procese: clasificarea, luarea in evidenta, modernizarea, modificarea si scoaterea din functiune a utilajelor si echipamentelor; calculul de amortizare si generarea notelor contabile corespunzatoare

•  modulul de salarizare cuprinde: gestiunea salariatilor in cadrul structurii organizatorice a sucursalei; gestiunea salariilor, primelor, sporurilor, retinerilor; generarea notelor contabile asociate

•  modulul de management al stocurilor si aprovizionarii acopera: managementul cantitativ si calitativ al stocului, detailat pana la nivelul locatiei; controlul automat al nivelului stocului (cu generare automata de cereri de achizitie); managementul tranzactiilor de stoc; generarea automata sau la cerere a documentelor contabile

•  modulul de gestionare a intretinerii asigura: definirea si adaugarea de echipamente structurate functional pe zone, functii, categorii, centre de cost; posibilitatea crearii de grupuri si structuri complexe de echipamente; managementul situatiei echipamentelor; planificarea in timp a activitatilor si serviciilor de intretinere reparatii; mentinerea in istoric a tuturor activitatilor si serviciilor

•  modulul de management al contractelor asigura: definirea flexibila a structurii contractelor, eventual pe faze pentru contractele de reparatii si de furnizare a energiei termice; managementul tarifelor pentru energia termica livrata (definirea si mentinerea listelor de preturi; definirea de tarife diferentiate in functie de anumite criterii; mentinerea unui istoric al preturilor); se controleaza si monitorizeaza urmatoarele: starea contractelor; derularea facturarilor, platilor

 

3.3 Aplicatiile pentru regimul zilnic de exploatare si pentru determinarea consumului specific de combustibil

3.3.1 Aplicatia pentru regimul zilnic de exploatare

Aceasta aplicatie asigura functionalitatea de raportare si prelucrare a datelor stocate in baza de date Oracle 8i. Datele stocate in baza de date Oracle reprezinta valori medii orare ale marimilor din sistemul SCADA, valori zilnice medii corespunzatoare seturilor de 24 de valori ale fiecarei marimi.

Aplicatia este formata din 33 de foi de calcul, grupate astfel :15

Page 16: Sistemul SCADA

- interfata aplicatiei

- rapoarte de intrare, care preiau datele existente in baza de date Oracle

- rapoarte de iesire, care contin formule de calcul ce se aplica asupra datelor din rapoartele de intrare

- foaie de control a operatiilor de scriere, modificare si salvare

Interfata aplicatiei este formata din lista rapoartelor si butoane functionale: butoane pentru preluarea si salvarea datelor din, si in baza de date Oracle, butoane de navigare prin lista de rapoarte existente, butoane prin care se apeleaza functii de salvare conform cu data curenta si listare la imprimanta a tuturor rapoartelor din cadrul aplicatiei.

In cadrul rapoartelor de intrare utilizatorul poate insera valori sau poate modifica valori asociate unor marimi provenite din baza de date Oracle.

In cadrul rapoartelor de iesire se gasesc marimi derivate din rapoartele de intrare. Aceste marimi sunt rezultatul aplicarii unor formule sau proceduri programatice care pot fi schimbate sau modificate de catre utilizator.

 3.3.2 Determinarea consumului specific de combustibil si repartizarea costurilor pe produse de baza si secundare

Aplicatia software realizeaza calculele pentru determinarea consumului specific de combustibil necesar producerii energiei electrice si termice, precum si repartizarea costurilor intre serviciile si produsele de baza si secundare din termocentrala CET Palas Constanta.

Perioada de timp corespunzatoare datelor tehnologice de intrare necesare aplicatiei (valori medii ponderate cu numarul orelor de functionare) poate fi oricare in intervalul 2 ore - 365 zile, orice interval mai mare de 24 de ore fiind multiplu de zi. Modulul de repartizare a costurilor poate fi rulat doar lunar, dupa incheierea exercitiului financiar-contabil al S.E. Constanta.

Aplicatia software are la baza modelului matematic elaborat de GSCI si ICEMENERG la care s-au adus modificarile necesare impuse de actuala schema termo-mecanica a CET Palas Constanta si metodologia de repartizare a cheltuielilor intre serviciile si produsele de baza si secundare pe baza metodologiei prezentate in cadrul ordinului A.N.R.E. nr.27 / 2001.

 4. CONCLUZII

Sistemul informatic integrat de management tehnologic permite conducerii centralelor de productie energie electrica si termica, precum si personalului calificat din cadrul dispeceratelor de distributie, sa cunoasca starea curenta a instalatiilor si echipamentelor in functiune, sa ia hotarari cu privire la modul economic si eficient de functionare al acestora, sa calculeze valoarea optima de producere si distributie a celor doua forme de energie.

Avand la baza un sistem SCADA performant cu posibilitati de comanda directa a buclelor de reglare, toate calculele tehnologice si economice legate de resurse, consumuri si productie se realizeaza on-line, oferind in acest mod o imagine permanent actualizata a unei stari de functionare.

16

Page 17: Sistemul SCADA

Sistemul informatic propus reprezinta instrumentul de management tehnologic si economic necesar unitatilor producatoare de energie electrica si termica, in noile conditii concurentiale de functionare ale pietei de energie.

 5. BIBLIOGRAFIE

[1] Metodologia pentru determinarea consumului de combustibil al centralelor termoelectrice si realizarea unui program informatic avand la baza metodologia mentionata anterior - Mikon Systems / 2004

[2] Regulament privind asigurarea functionarii economice a centralelor electrice PE012 - ICEMENERG / 1993

[3] Metodologia pentru analiza consumului total de combustibil in centralele termoelectrice - GSCI / 1995

Figura 1: Arhitectura sistemului informatic integrat - Sucursala Electrocentrale Constanta

17