Системы GPRS-телеметрии производства ЗАО "Электротекс"

22.05.2009
  • П. П. Зайцев, инженер ООО «Аметист»
  • Б. Ю. Карлов, инженер-конструктор ЗАО «Электротекс»

Диспетчеризация и телеметрия ради экономии

На сегодняшний день практически перед каждым промышленным предприятием все чаще встает вопрос экономии электроэнергии, газа, воды, тепла и других ресурсов. Одной из важнейших составляющих решения этого вопроса является внедрение автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) в комплексе с диспетчеризацией работы всех объектов. Под диспетчеризацией подразумевается организация системы управления и сбора данных (телеметрии), позволяющей оптимизировать накопление и расход энергоресурсов, снизить потери, минимизировать энергопотребление при повышении управляемости объектов и снижении трудозатрат. Грамотное построение системы диспетчеризации позволяет сделать многие объекты необслуживаемыми – вся необходимая информация выводится на удаленный диспетчерский пульт. Исчезает необходимость в периодических обходах объектов, вместо постоянного обслуживающего персонала достаточно иметь одну…две выездные бригады, работающие по командам диспетчера. Оперативное получение информации о работе объектов и быстрое реагирование позволяет свести к минимуму возможные риски. Наличие системы диспетчеризации позволяет сэкономить значительные материальные ресурсы.

dispether.jpg

Рис. Система локальной и удалённой диспетчеризации

Любая система диспетчеризации немыслима без передачи телеметрической информации между диспетчерским пультом и объектами. Большая удаленность объектов, расположение их в "труднодоступных" местах и высокая стоимость прокладки кабельных линий связи обуславливают популярность средств передачи данных через сети GSM, использующих технологию GPRS.

О технологии

Система GPRS-телеметрии является программно-аппаратным комплексом для передачи телеметрических и управляющих данных через сеть Интернет. Подключение к сети Интернет производится через сеть сотовой связи стандарта GSM с использованием технологии GPRS.

GPRS-телеметрия является наиболее прогрессивной ветвью развития промышленной связи на дальние расстояния. Использование сети сотовой связи стандарта GSM позволяет осуществлять диспетчеризацию оборудования, находящегося в любом месте покрытия сотовой сети. А передача данных через сеть Интернет позволяет получить доступ к данным из любой точки мира (при наличии ключа шифрования и специализированного программного обеспечения).

Все передаваемые данные шифруются с использованием 128-битного ключа. Для дополнительной защиты информации рекомендуется использовать USB-ключи (для защиты от копирования программного обеспечения компьютера).

Основные преимущества GPRS-телеметрии

  • низкая стоимость владения (порядка 100 рублей в месяц на точку доступа к сети GSM);
  • возможность установки оборудования в любом месте действия сотовой сети;
  • отсутствие требований к лицензированию оборудования и технологии передачи данных;
  • низкая задержка передачи данных (порядка 1…2 секунд);
  • возможность параллельной работы неограниченного количества точек без ущерба для скорости опроса;
  • возможность просматривать данные о работе объектов с любого компьютера, подключенного к сети Интернет, а также с мобильного телефона с поддержкой технологии Java;
  • постоянное нахождение «на линии», т.е. связь с любой точкой GPRS-телеметрии доступна в любой момент без предварительной процедуры установления соединения;
  • мгновенная реакция при аварийной ситуации. Система GPRS-телеметрии передает данные об аварии не ожидая запроса. Для максимально быстрого реагирования при аварийной ситуации практикуется передача SMS сообщения непосредственно на сотовые телефоны обслуживающего персонала.

Сфера применения

Ниже перечислены несколько возможных применений для систем GPRS-телеметрии:

  • диктующие точки (передача данных о давлении и расходе в различных точках водонапорной сети);
  • беспроводной удлинитель датчиков (управление глубинными насосными агрегатами в зависимости от уровня удаленного наполняемого резервуара);
  • охранная и пожарная сигнализация (быстрая передача сигнала о срабатывании тревожных датчиков на диспетчерский пункт и сотовые телефоны. Возможность передачи изображений с камер наблюдения);
  • удаленное управление и контроль за работой объекта (например, контроль напряжения, токов и т.д., управление включение/отключение электродвигателей);
  • учет расхода воды/газа/электроэнергии в различных точках сети с ведением архива и предоставлением периодических отчетов.

plc_gprs_modem.jpg

Рис. Блок GPRS-телеметрии производства ЗАО "Электротекс". Блок предназначен для управления скважиной и позволяет обеспечить мониторинг и управление преобразователем частоты, а также контроль состояния охранной и пожарной сигнализаций.

Оборудование для GPRS-телеметрии

ЗАО «Электротекс» серийно производит комплектные устройства для построения систем телеметрии и телеуправления удаленными объектами с использованием технологии GPRS. Поставляемое оборудование позволяет реализовать практически любые запросы потребителя. Использование унифицированных модулей для построения системы позволяет создавать как минимальные конфигурации, позволяющие подключить к системе диспетчеризации локальный датчик или преобразователь частоты для управления производительностью агрегата, так и построить систему управления большого объекта, имеющего несколько электроприводов, систему учета и охраны. Унификация построения системы позволяет легко изменять конфигурации имеющихся систем и наращивать их функциональность.

Имея опыт построения систем телеметрии и телеуправления на базе сетей GSM и технологии GPRS, исключены ошибки, совершаемые известными производителями GSM-модемов с функцией программирования (например, отсутствие промышленных интерфейсов связи, отсутствие аппаратного сторожевого таймера, невозможность принудительно перерегистрироваться в GSM-сети и т.д.).

Чтобы создать минимальную систему диспетчеризации (контроль, управление), необходимо:

  1. Блок GPRS (по одному на каждый диспетчеризируемый объект; если некоторые объекты соединяем проводами по интерфейсу RS485 – то блоков меньше). Блок поставляется с диском, содержащим комплект разработчика программного обеспечения и всю необходимую документацию.
  2. Модуль (модули) сопряжения всех необходимых датчиков с модемом. Если датчиков мало, используйте модификацию GPRS-модема со встроенным мезонинным модулем входов/выходов.
  3. СИМ-карта оператора связи (по одной СИМ-карте на каждый блок GPRS).
  4. Компьютер (ноутбук, КПК, смартфон) с доступом в Интернет.
  5. Программное обеспечение для компьютера.

Технические характеристики:

  • Размер: 100x110x25 мм;
  • Монтаж на DIN-рейку, питание и порт RS485 могут быть поданы на DIN-разъем для легкой "беспроводной" стыковки между собой стандартных модулей; - Питание 8…30 В;
  • Центральный процессор: ARM7TDMI, частота 60 МГц;
  • 128 кб Flash-памяти для программы и данных;
  • 64 кб ОЗУ; - 0,5…8 Мб Flash-памяти для хранения данных (требуемый размер указывается при заказе);
  • Аппаратный сторожевой таймер, контролирующий все выполняемые операционной системой задачи (при зависании одной или нескольких задач производится аппаратная перезагрузка процессора);
  • Часы реального времени с аккумуляторным питанием;
  • Трехдиапазонный GSM/GPRS модуль с управляемым питанием (для экономии питания или аппаратного сброса модуля); - Диапазоны частот: 900/1800/1900 МГц;
  • GPRS класс 10;
  • Лоток для SIM-карты, доступный с передней панели;
  • Антенный разъем SMA на передней панели;
  • Три сигнальных светодиода на передней панели: регистрация в сети (желтый), и два управляемых программно (красный и зеленый);
  • Порт RS485 с гальванической развязкой 1000 В.

Комплект разработчика, включает в себя:

  • C/C++: Компилятор языков C и C++ (arm-gcc) под Windows и Linux;
  • C/C++: Программа для обновления программного обеспечения через порт RS485 (для обновления ПО извлечение модема из изделия не требуется);
  • C/C++: Многозадачная операционная система реального времени FreeRTOS (с исходным кодом);
  • C/C++: Библиотеки абстракции от аппаратной платформы, иными словами драйвера переферии (без исходных кодов);
  • C/C++: Реализация GSM 07.10 (MUX), PPP, прием/отправка SMS, запрос USSD (без исходных кодов);
  • C/C++: Реализация TCP/IP с поддержкой сокетов и DNS (без исходных кодов);
  • C/C++: Реализация Modbus RTU/ASCII мастера и подчиненного (без исходных кодов);
  • C/C++: Русская документация на операционную систему и библиотеки;
  • C/C++: Демонстрационные проекты на языке C с исходными текстами;
  • SAP: Прошивка, содержащая исполнительную систему SAP для самостоятельной загрузки в GPRS-модем (при заказе можно указать, что требуется предустановить систему SAP);
  • SAP: Компилятор языка SAP под Windows и Linux;
  • SAP: Эмулятор исполнительной системы SAP, установленной на GPRS-модеме (вы можете запустить SAP-приложение не только в модеме, но и на компьютере);
  • SAP: Стандартные классы языка SAP (без исходных текстов);
  • SAP: Классы для работы с DNS и сокетами TCP/IP (без исходных текстов);
  • SAP: Классы для работы с портом RS485, Flash-памятью, и другой переферией (без исходных текстов);
  • SAP: Классы для работы с SMS, USSD и другими GSM-сервисами (без исходных текстов);
  • SAP: Классы, реализующие Modbus RTU/ASCII мастера и подчиненного (без исходных текстов);
  • SAP: Русская документация на стандартные классы, а также руководство по программированию на языке SAP;
  • SAP: Демонстрационные проекты на языке SAP с исходными текстами.

Мезонинный модуль входов/выходов:

  • Питание от GPRS-модема;
  • Встроенный микропроцессор с возможностью подгрузки микропрограммы, позволяющей совершать простую обработку данных (например, реализовать фильтр по аналоговому входу);
  • 2 источника питания датчиков 24В 25мА;
  • 2 развязанных аналоговых входа, предназначенные для измерения напряжения 0…10 В. или тока 0…5/4…20 мА (указывается при заказе);
  • 3 дискретных выхода (транзисторных, вытекающих);
  • 3 дискретных входа (втекающие, 12/24 В. - указывается при заказе).

Дополнительное подключаемое оборудование

К блоку GPRS-телеметрии производства ЗАО "Электротекс" возможно подключение следующих датчиков и исполнительных механизмов:

  • аналоговые датчики с токовым выходом 0…5мА, 4…20мА или 0…10В;
  • дискретные датчики типа «сухой контакт»;
  • датчики с импульсным выходом (например, расходомер, счетчик электроэнергии и др.);
  • исполнительные механизмы с дискретным управлением типа «сухой контакт»;
  • исполнительные механизмы с аналоговым управлением по токовой петле 0…5мА, 4…20мА или 0…10В;
  • системы тревожной сигнализации;
  • системы видеонаблюдения (для передачи изображений с видеокамер);
  • преобразователи частоты производства ЗАО «Электротекс» и Schneider Electric;
  • устройства плавного пуска производства ЗАО «Электротекс»;
  • устройства распределенного сбора данных и управления производства ICP DAS (по протоколу Adam);
  • любые другие устройства по согласованию с ЗАО «Электротекс».

Возврат к списку