Разработка и реализация автоматизированной системы комплексного контроля для гипермаркета

Базовая система

«НОРВИКС-ТЕХНОЛОДЖИ» – ком­пания, зарекомендовавшая себя в сфере создания систем диспетчерского управления системами жизнеобеспечения объектов коммерческой недвижимости. На протяжении многих лет компания участвовала в подобных работах, начиная проекты с нуля либо дорабатывая не завершённые другими компаниями системы.

Этот опыт позволил специалистам «НОРВИКС-ТЕХНОЛОДЖИ» выработать свою концепцию построения системы диспетчеризации сети коммерческих объектов. В основу решения были положены наиболее часто встречающиеся в запросах потенциальных заказчиков требования.

Само собой разумеется, что основное требование – это визуализация работы основных систем, таких как вентиляция, холодильные установки, теплопункты, освещение и многие другие. Данный список можно назвать стан­дартным для многих объектов. Второе по популярности требование – это, конечно, возможность дистанционного управления: включить/вы­ключить вентиляцию или освещение, изменить уставки, не вставая с кресла, и т.п.

Однако всё это, в конечном счёте, достаточно тривиально. Между тем, в последнее время у наших заказчиков наметилась устойчивая тенденция со­здавать на объекте «чёрный ящик», ко­торый будет записывать (архивировать) все действия оператора и реакции системы на его действия для, так сказать, разбора полётов – аварийных ситуаций. А самые передовые уже задумались о том, что такие си­ту­ации надо не разбирать, а предо­т­вра­щать.

Для предупреждения аварий применяется анализ накопленной статистики. Это особенно актуально при на­блю­дении за сетью однотипных (похожих друг на друга) объектов. Если на одном из них возникла нежелательная ситуация, то у службы эксплуатации ещё есть возможность при­нять меры на остальных объектах сети для предотвращения уже однажды случившегося. Таким образом рож­даются правила хорошего тона в управлении объектами. Это касается не только предупреждения аварий, но и выработки стратегий экономного расходования ресурсов, улучшения других количественных и качественных характеристик ра­боты объекта.

Один из немаловажных аспектов, учитываемых при внедрении любой системы – возможность её окупаемости в обозримые промежутки времени. Далеко не каждая система автоматизации может этим похвастаться, да такая цель зачастую и не ставится. Основной фактор, который позволяет сэкономить в наше время, – это аккуратное расходование ресурсов. Второй – это привлечение посетителей (покупателей). Посетитель должен задержаться подольше, а этому способствуют незаметно работающие сервисы поддержания комфорта.

На основе всего сказанного были сформированы основные принципы, заложенные в основу базовой разработки системы автоматизации сети ма­газинов, которая получила название «Автоматизированная система комплексного контроля (АСКК) „Ги­пер­маркет“», в которую входят такие подсистемы, как визуализация, архивирование, документирование, учёт ресурсов, аналитика. При этом для создания единого диспетчерского центра сети ма­газинов мы предлагаем использовать Web-технологии.

Состав системы

В типовой набор АСКК «Гипер­маркет» (общая схема системы представлена на рис. 1) входят:

• SCADA-система,

• система аналитики,

• подсистема документирования,

• драйверы связи,

• технические и программные средства уровня управления.

Теперь обо всём по порядку.

В качестве SCADA-систем были вы­браны ICONICS GENESIS32 и GENESIS64, которые имеют ряд положительных моментов, важных для разработки АСКК «Гипермаркет»:

• во-первых, это возможность подключения практически любого оборудования с помощью технологии ОРС;

• во-вторых, умение работать с историческими серверами ОРС HDA, что позволяет реализовать грамотный учёт энергоресурсов;

• в-третьих, наличие обучающих курсов, как для заказчиков, так и для нашего персонала.

SCADA-системы и обучающие курсы были поставлены компанией ПРОСОФТ (официальным представителем ICONICS в России), с которой много лет сотрудничает «НОР­ВИКС-ТЕХНОЛОДЖИ».

Для документирования специалисты «НОРВИКС-ТЕХНОЛОДЖИ» с успехом используют решения с открытым исходным текстом (open source), которые были доработаны для гармоничного взаимодействия со SCADA ICONICS.

Так родился отдельный продукт – «Мо­дуль К», являющийся частью АСКК «Гипермаркет». Получилась ми­ни-АСУП–АСКУЭ, предоставляющая возможность с помощью технологии ОРС HDA опросить архивы приборов учёта ресурсов, записать информацию в базу данных, предоставить Web-ин­терфейс пользователям для формирования различного рода отчётов и анализа потребления, поиска закономерностей, построения графиков и т.п. Недорогое решение для тех, у кого де­сяток или сотня различных счётчиков и кому нужны только исторические отчёты, например, о потреблении тепловой энергии, воды и электричества.

Уровень драйверов представлен широчайшим набором ОРС-серверов, которые теперь пишет для своих приборов каждый уважающий себя производитель оборудования. Для некоторых приборов, представляющих для нас интерес, мы написали свои ОРС-серверы. Демоверсию наших ОРС-серверов можно получить на сайте www.norvix.ru по запросу.

Опираясь на широко распространённую технологию ОРС, мы уверены в том, что АСКК «Ги­пер­маркет» может получить данные от оборудования лю­бого производителя, которое ис­поль­зует различные протоколы для передачи цифровых сигналов. Мы в своих решениях склонны опираться на проверенный временем, простой и надёжный Modbus, поскольку для него написано множество ОРС-серверов.

Выбор производителя контроллеров для реализации управляющего уровня продиктован возможностью интеграции в уже построенную систему. На наш взгляд, в этих условиях удобны, хороши и надёжны контроллеры WAGO I/O, а наличие курсов обучения для заказчиков и наших специалистов даёт им дополнительное конкурентное преимущество. При построении распредёленных систем диспетчеризации модули УСО ADAM часто бывают вне конкуренции. Таким образом строится гибкая архитектура базового решения.

Система АСКК «Гипермаркет» нашла свое применение не только в гипермаркетах, но и в жилых комплексах (общежитиях) и ЦСОД (в серверных помещениях).

Рассмотрим применение системы на примере магазина «Магнит» (рис. 2).

Реализация АСКК «Гипермаркет» в сети магазинов «Магнит»

Россия – страна большая, проекты в разных регионах имеют свои индивидуальные особенности.

Итак, что мы имели на старте проекта:

• уровень управления состоит из двух десятков подсистем (освещение, отопление, вентиляция и др.);
• в магазине присутствуют счётчики электроэнергии и тепловычислители, текущие данные которых, такие как расход, температура, мощность, напряжение, ток и др., надо интегрировать в систему диспетчеризации;
• по архивным данным счётчиков и вычислителей необходимо подготовить ряд стандартных отчётов.

Общая концепция АСКК «Гипер­маркет» полностью подходит для решения поставленной задачи.

Источниками данных для нашей сис­темы являются контроллеры CAREL, несколько десятков электросчётчиков «Меркурий» и тепловычислители ВКТ-7.

На уровне драйверов используются Modbus OPC-сервер производства KepWare, штатный ОРС DA/HDA-сервер ВКТ-7, распространяемый бесплатно, и ОРС DA/HDA-сервер для счёт­чиков электроэнергии «Мер­ку­рий» компании «НОРВИКС-ТЕХНОЛОДЖИ». Надо отметить, что контроллеры CAREL стабильно работают с Modbus ОРС-сервером KepWare. При использовании других ОРС-серверов были выявлены некоторые проблемы с получением данных. Бесплатный ОРС-сервер для ВКТ-7 имеет ряд недостатков, но свободное распространение ставит его вне конкуренции.

ОРС DA/HDA-сервер для счётчиков электроэнергии «Меркурий» мы написали специально для использования вместе с продуктами ICONICS. Кон­фигуратор сервера отличает простота настройки, а оптимизированный на­бор тегов позволяет сэкономить на стоимости лицензии продуктов ICONICS.

Уровень драйверов разделяет данные на два потока: текущие и архивные. Те­кущие данные объединяются в ядре ICONICS DataWorX и передаются в SCADA-сервисы. Об этом уже много на­писано в других статьях, рассказывается на курсах и семинарах ICONICS, поэтому в данной статье рассмотрим наш подход к реализации пользовательского интерфейса (рис. 3).

Основной принцип при создании экранов оператора – минимум действий для получения нужной информации. Конечно, ТЗ обычно предъ­яв­ляет свои требования, но основные критерии неизменны: одна большая кнопка «На главную», контекстно ме­няющиеся списки выбора, интерактивно отображающие состояние подсистем (на экране просто нет того, что недоступно к выбору в данном пункте), структурное разделение на текущую и архивную информацию, гармонично интегрированная в интерфейс оператора система отчётности.

Рассмотрим подробнее обработку архивных данных. Для того чтобы иметь возможность что-то сравнивать и анализировать, надо прежде всего соблюдать принцип одновременности. В нашем случае это выражается в автоматической синхронизации внутренних часов вычислителей и счётчиков с часами сервера. Счётчики и вычислители встроенными средствами архивируют данные в свои внутренние базы данных. Нашей системе остаётся пе­ри­одически, например, раз в час или в месяц, считывать эти измерения из архива и записывать в общую базу данных. При этом система сама следит за тем, чтобы архивы были записаны с момента прошлого обращения по текущий момент времени, обеспечивая таким образом непрерывность архива измерений. Информация из общей базы данных будет автоматически структурирована по временны́м срезам. Это позволяет не только подготовить отчёты в соответствии с требованиями по учёту тепла и электроэнергии (рис. 4), но и даёт возможность проводить анализ для поиска зависимостей потребления ресурсов от различных факторов. 

Выявленные закономерности позволяют разработать и внедрить рецепты экономного расходования ре­сурсов и безаварийной работы всех сис­тем жизнеобеспечения объекта. Это не замедлит сказаться на экономическом эффекте от использования АСКК «Гипермаркет».

Трудности реализации

Если быть честным, никогда не бы­вает реализованного абсолютно глад­­­­ко проекта. Всегда есть трудности, преодолев которые, мы получаем ценный опыт.

Первое, самое важное замечание к реализованному проекту – разделение работ между подрядчиками без надлежащим образом подготовленного ТЗ, если уровень управления делает одна организация, верхний уровень – другая. При этом часто не выстроена це­почка взаимосвязей между ними. В дан­ном случае заказчик должен подготовить подробное и развёрнутое частное ТЗ для каждого подрядчика таким образом, чтобы оба работали согласованно и достигли общей цели.

В нашем случае проект выполняли несколько подрядчиков. Програм­ми­сты контроллеров, не зная особенностей будущей SCADA-системы, предоставили для верхнего уровня сигналы по своему разумению, формально вы­полнив требования ТЗ. Например, вмес­то одного регистра слова состояния для подсистемы в протокол попал набор битовых регистров состояния отдельных узлов, а задача дешифрации была возложена на SCADA. Таким об­разом, вместо одного регистра в SCADA приходит от 5 до 12 различных би­тов. Это увеличивает в разы количество активных точек системы, что приводит к удорожанию лицензии и серьёзно замедляет период опроса. В одном из подобных проектов неправильно подготовленное ТЗ увеличило объём ли­цензии по точкам в 3,5 раза и за­мед­лило опрос приблизительно в 40–50 раз.

Получение множества ненужных сигналов дополнительно нагружает систему, например, запрашиваются данные с нескольких рядом расположенных датчиков температуры и давления, считывается напряжение со счетчиков, подключённых к одной шине, и т.п. – это эффект унификации проектирования.

Подобных казусов можно избежать, поручив создание всей системы одной компании или, как это было принято в прошлом веке, тщательно подготавливая проектную документацию, продумывая заранее каждый шаг.

Заключение

Внедрение АСКК «Гипермаркет» позволяет добиться прозрачности расходования ресурсов, выработать правила хорошего тона для действий в нештатных и аварийных ситуациях, а также создать рецепты безаварийного и экономного управления объектами коммерческой недвижимости. ● 

Автор – сотрудник фирмы «НОРВИКС-ТЕХНОЛОДЖИ»
Телефон: (495) 232-1817
E-mail: info@norvix.ru