Funkcjonalności nowej generacji modułów telemetrycznych MT-151 i MT-251 oraz MT-331 w aplikacjach firmy Control System
Wstęp
Szanowni czytelnicy magazynu TELEMETRON. Oddajemy w Państwa ręce kolejny artykuł zawierający opis najciekawszych rozwiązań aplikacyjnych wdrożonych przez inżynierów firmy CONTROL SYSTEM. Tradycyjnie niniejszy edycja artykułu stanowi kontynuację publikacji zawartych w wydaniach magazynu TELEMETRON z lat 2008/2009/2010/2011/2012/2013 i 2015.
W ósmej edycji artykułu, podobnie jak w latach poprzednich, chcielibyśmy przedstawić czytelnikom TELEMETRONu najciekawsze i zaawansowane technicznie wdrożenia, zrealizowane w roku 2015, wraz firmami partnerskimi oraz samodzielnie, przez doświadczony zespół inżynierów firmy CONTROL SYSTEM. Konsekwentnie od lat skupiamy się na realizacji tematów wymagających specjalistycznej wiedzy i wieloletniego doświadczenia, pamiętając jednocześnie, iż naszym nadrzędnym celem jest tworzenie finalnych aplikacji wysokiej jakości, gwarantujących użytkownikom, iż otrzymali produkt, którego oczekiwali.
W roku 2015 aplikacje realizowane przez nasz zespół zostały w zasadzie zdominowane przez moduły nowej generacji, tj. MT-151 LED i HMI, MT-251 oraz MT-331. Zwiększone zasoby dostępne w module MT-151 w połączeniu z dużą wydajnością nowoczesnego procesora, zastosowanego w tym module, znacząco zwiększyły możliwości funkcjonalne. Brama komunikacyjna MT-251 w wersji 3G umożliwiła bezproblemowe przetwarzanie strumienia danych generowanego w sieciach zawierających ponad 100 modułów telemetrycznych. W wielu aplikacjach zastosowanie znalazł moduł MT-331, który z uwagi na możliwość pracy w dwóch trybach zasilania okazał się niezwykle interesującym urządzeniem.
Bilans zamknięcia roku 2015, to łącznie już ponad 9000 modułów MT-101, MT-151, MT-202, MT-251, MT-331 oraz MT-723 pracujących bezawaryjnie, z oprogramowaniem aplikacyjnym opracowanym przez inżynierów firmy CONTROL SYSTEM w Polsce i krajach Europy.
W kolejnych blokach tematycznych streścimy najciekawsze przykłady zastosowań modułów telemetrycznych.
Moduł MT-251 w wersji 3G jako nowoczesna brama komunikacyjna oraz układ sterujący sygnalizacją optyczno-akustyczną
Wprowadzenie do oferty firmy InVentia modułu MT-251 wyposażonego w port Ethernet i obsługę technologii 3G zwiększyło szybkość przesyłu danych, gwarantując tym samym bezproblemową obsługę sieci składających się z ponad 100 obiektowych modułów telemetrycznych MT-101/151 u jednego użytkownika. Możliwość podłączenia modułu MT-251 do lokalnej sieci Ethernet pozwala na optymalny wybór lokalizacji modułu, tj. miejsca, w którym poziom sygnału sieci GSM jest największy. Zniwelowane zostały tym samym ograniczenia związane z wykorzystaniem standardu RS-232, zarówno w aspekcie szybkości transmisji danych na połączeniu MT-202 – PC jak i dopuszczalnej długości kabla łączącego moduł MT-202 z komputerem z zainstalowanym systemem SCADA. Dostępne w module MT-251 wyjście cyfrowe pozwala na sterowanie zewnętrzną sygnalizacją optyczno-akustyczną i skuteczne informowanie obsługi o konieczności sprawdzenia stanu monitorowanego obiektu w systemie SCADA. Opisana funkcjonalność sprawdza się szczególnie na obiektach, gdzie obsługa w porze nocnej jest zredukowana do jednej osoby, wykonującej czynności na zewnątrz w warunkach podwyższonego hałasu generowanego prze pracujące urządzenia, przy których funkcja wydzwaniania na telefon komórkowy czy smartfon się nie sprawdza.
Moduł MT-151 w wersji HMI montowany w szafach sterowniczych dla przepompowni i tłoczni ścieków
W roku 2015 zespół naszych programistów zwiększył istotnie możliwości funkcjonalne oprogramowania aplikacyjnego do sterowania pracą przepompowni ścieków oraz tłoczni w oparciu o moduły MT-151 w wersji LED, jak i HMI. Oprogramowanie aplikacyjne przystosowano do współpracy z urządzeniami peryferyjnymi, tj. falownikami, soft-startami, przepływomierzami elektromagnetycznymi, analizatorami parametrów sieci, itp.
Wykorzystanie większej liczby sygnałów podłączonych do wejść i wyjść w module MT-151 umożliwiło dokładniejsze monitorowanie parametrów przepompowni czy tłoczni ścieków, a w efekcie szybszą diagnostykę w przypadku stwierdzenia nieprawidłowej pracy obiektu. Możliwe było zrealizowanie funkcji pracy rewersyjnej pomp w jednym module MT-151, która to funkcja wymagała wcześniej zastosowanie modułów MT-101 oraz EX-101.
Dostępny w wersji HMI zintegrowany wyświetlacz graficzny udostępnił obsłudze lokalną wizualizację najważniejszych parametrów procesowych bez konieczności stosowania dodatkowego, kosztującego minimum kilkaset złotych zewnętrznego panela graficznego.
Na potrzeby własne oraz użytkowników w celu ułatwienia konfigurowania parametrów procesowych, w aplikacji do sterowania pracą przepompowni lub tłoczni ścieków, opracowano nowy konfigurator umożliwiający ich modyfikację zarówno lokalnie, jak i zdalnie.
Dzięki zasobom modułu MT-151, np. w przypadku tłoczni ścieków, możliwe stało się zrealizowanie w jednym module sterowania pracą pompy odwodnieniowej, jak i dodatkowego wentylatora przeznaczonego do wentylacji komory suchej. Możliwość podłączenia zewnętrzach przetworników temperatury do modułu MT-151 pozwalana na bardziej precyzyjne utrzymywanie zadanej temperatury w szafie sterowniczej. Powyższe rozszerzenie funkcji realizowanych przez moduł MT-151 minimalizuje ilość dodatkowych elementów stanowiących wyposażenie szafy. W efekcie zastosowanie modułu MT-151 nie tylko nie zwiększa kosztów wykonania szafy sterowniczej, ale gwarantuje, iż sterowanie dodatkowymi urządzeniami będzie realizowane przez oprogramowanie aplikacyjne zapisane w pamięci modułu MT-151, a wszystkie wymagane dodatkowe informacje będą przekazywane do nadrzędnego systemu SCADA. Na zrzucie ekranu poniżej przedstawiono przykład sterowania dużą tłocznią ścieków wyposażoną dodatkowo w przetwornik ciśnienia oraz przepływomierz elektromagnetyczny.
W opisywanym powyżej przykładzie realizowane jest również przez moduł telemetryczny sterowanie pracą wentylatora oraz pompki odwodnieniowej.
Na zrzucie ekranu poniżej przykład wizualizacji przepompowni 3-pompowej. Sterowanie pompami zrealizowane zostało w pełni na module MT-151. Dodatkowo układ wyposażony jest w rozdrabniacz, którego praca również podlega monitoringowi.
W odpowiedzi na zwiększające się oczekiwania użytkowników dokonaliśmy zwiększenia funkcji oferowanych w unikalnym rejestratorze graficznym stanowiącym istotny komponent oferowanego przez firmę CONTROL SYSTEM systemu SCADA do wizualizacji przepompowni i tłoczni ścieków.
Moduł MT-151 LED sterujący procesem na małych oczyszczalniach ścieków
Podobnie, jak w latach poprzednich moduł MT-151 sprawdził się aplikacjach sterujących procesem na mniejszych oczyszczalniach ścieków. Poniżej zrzut ekranu prezentujący przykład wizualizacji.
Zaprezentowane przykłady aplikacji uzmysławiają możliwości funkcjonalne oferowane przez moduł telemetryczny MT-151, który w takich przypadkach z powodzeniem zastępuje tradycyjny sterownik PLC połączony z modem GSM. Zintegrowanie funkcji sterowania procesem i transmisji danych (3G) w jednym module + możliwość zdalnej modyfikacji programu w MT-151 istotnie zmniejszają koszty związane z uruchomieniem obiektu.
Na zakończenie bloku opisującego oczyszczalnie ścieków przykład wizualizacji małej oczyszczalni ścieków zlokalizowanej k. Głubczyc.
Moduł MT-151 HMI sterujący procesem na przydomowych oczyszczalniach ścieków firmy WAVIN zainstalowanych w Wolsztynie
Do innowacyjnego sterowania procesem oczyszczania ścieków w przydomowych oczyszczalniach, oferowanych przez firmę WAVIN, zastosowano moduł MT-151 w wersji HMI. Dedykowana aplikacja steruje urządzeniami stanowiącymi wyposażenie oczyszczalni, a przygotowana na panel graficzny, zintegrowany z modułem telemetrycznym, specjalna aplikacja umożliwia służbom PGK w Wolsztynie przesyłanie do systemu zdalnego nadzoru informacji o wykonanych na obiekcie czynnościach tuż po ich zakończeniu. Dzięki tej funkcji służby techniczne nie muszą wykonywać czasochłonnych notatek na obiekcie i przepisywać ich do systemu w terminie późniejszym. Tym samym prawdopodobieństwo utraty informacji o wykonanych czynnościach zostało zminimalizowane.
Opomiarowanie przepływu wody i ścieków z wykorzystaniem przepływomierzy ABB, źródeł energii odnawianej i modułu MT-151
W roku 2015 wspólnie z firmą ABB kontynuowany był proces monitorowania przepływomierzy instalowanych na cele rozliczeniowe. Zaoferowanie użytkownikowi przepływomierza firmy ABB w pakiecie z systemem monitoringu wyposażonym dodatkowo w dedykowane moduły do weryfikacji poprawności wskazań oraz generowania bilansów minimalizuje możliwość wystąpienia konfliktu w relacji dawca – odbiorca ścieków.
Na zrzucie ekranu poniżej przykład monitorowania przepływu wody w komorze pomiarowej wyposażonej w przepływomierz firmy ABB, model WATER MASTER i moduł MT-151. Z uwagi na brak zasilania stacjonarnego wszystkie urządzenia są zasilane z panela fotowoltaicznego zamontowanego na zbiorniku.
Z uwagi na konieczność zachowania ciągłości zasilania szczególną uwagę zwrócono na monitorowanie poziomu napięcia akumulatorów.
Poniżej szczegółowy wykres zmian natężenia przepływu oraz zmian napięcia na akumulatorach zasilających układ pomiarowy. Dodatkowo w postaci słupkowej wyświetlane są wartości flag informujących o włamaniu do komory pomiarowej, zaniku zasilania przepływomierza, itd.
Rok 2015 to kolejne instalacje przepływomierzy PARTI-MAG firmy ABB, głównie na terenie zakładów w strefach przemysłowych. Na zrzucie ekranu poniżej prezentujemy wygląd ekranu z systemu monitoringu specjalizowanego przepływomierza PARTI-MAG do grawitacyjnego opomiarowania ścieków.
Systemy sterowania zestawów hydroforowych oraz stacji uzdatniania wody
Zwiększone możliwości oferowane przez moduły telemetryczne nowej generacji zostały również wykorzystane w aplikacjach dla obiektów tzw. „wody czystej”. Również w roku 2015 firma CONTROL SYSTEM zrealizowała wiele interesujących aplikacji o zaawansowanej funkcjonalności.
Zestawy hydroforoweze sterowaniem zrealizowanym na falownikach firmy ABB oraz module telemetrycznym MT-151
Stosunkowo liczną grupę stanowiły zestawy hydroforowe. Zastosowanie do sterowania pracą pomp falowników firmy ABB w połączeniu z modułami MT-151, spełniającymi rolę sterowników nadzorujących proces sterowania realizowany przez wbudowane w falownikach sterowniki PLC, przyniosło doskonałe efekty. Uzyskano optymalne wykorzystanie funkcjonalności zawartej w oprogramowaniu własnym falowników z możliwością przejęcia funkcji sterowania pompami przez moduł MT-151 w przypadku awarii falownika lub przetwornika ciśnienia. W efekcie użytkownicy tak wyposażonych zestawów hydroforowych mają zapewniony podwyższony poziom niezawodności dostaw wody dla mieszkańców.
Poniżej przykład zestawu hydroforowego, zainstalowanego w gminie Wielka Wieś k. Krakowa, wyposażonego w dwa falowniki, których działanie jest nadzorowane przez moduł MT-151. Zadaniem dedykowanego oprogramowania, zapisanego w pamięci modułu MT-151, jest między innymi zarządzanie przełączaniem pomiędzy trybem nocnym, a dziennym.
Należy nadmienić, iż komunikacja cyfrowa pomiędzy falownikami, przepływomierzem elektromagnetycznym, analizatorem parametrów sieci, modułami EX-101, a modułem MT-151 realizowana jest w oparciu o protokół ModBus RTU.
Dzięki wyposażeniu modułu MT-151 zarówno w port RS-485, jak ETHERNET możliwa jest jednoczesna komunikacja pomiędzy modułem MT-151, a urządzeniami peryferyjnymi na dwóch niezależnych magistralach, tj. RS-485 i ETHERNET. Dostępność 2 magistral zapewnia podłączenie większej ilości urządzeń pomiarowych lub sterujących w celu monitorowania ich pracy.
Poniżej przykład wizualizacji opisanej powyżej stacji uzdatniania wody.
Port ETHERNET wykorzystywany jest również w niektórych aplikacjach do połączenia modułu MT-151 z panelami graficznymi.
Poniżej zrzut ekranu z systemu wizualizacji kolejnego zestawu hydroforowego zainstalowanego w gminie Wielka Wieś koło Krakowa.
Sterowanie stacjami uzdatniania wody
Sterowanie małymi stacjami uzdatniania wody w oparciu o moduł MT-151, to bardzo ekonomiczne i efektywne rozwiązanie. Możliwość zdalnej korekty programu sterującego bez konieczności wyjazdu na obiekt, to istotna redukcja kosztów związanych z uruchomieniem sterowania procesem. Dostępność portu ETHERNET umożliwia włączenie modułu MT-151 w lokalną sieć i przesyłanie danych do systemu SCADA bez wykorzystywania technologii GPRS.
Jednocześnie w przypadku braku dostępu do sieci w danej firmie ze względów bezpieczeństwa możliwa jest zdalna modyfikacja oprogramowania aplikacyjnego, jak i wewnętrznego w module MT-151 poprzez wykorzystanie technologii GPRS/3G.
Poniżej przykład wizualizacji pracy stacji uzdatniania wody w gminie Szepietowo
Na zrzucie ekranu poniżej przykład wizualizacji kolejnego SUWu.
Pomiar zawartości tlenu oraz wizualizacja pracy fontanny
Obszar zastosowań modułów telemetrycznych firmy InVentia jest bardzo szeroki. Poniżej przykład wizualizacji pracy tlenomierza firmy HACH.
Interesującym doświadczeniem była wizulizacja sterowania pracą fontanny. Poniżej zrzut ekranu z wizualizacji obiektu.
Moduły telemetryczne MT-331, MT-713 i MT-723 w aplikacjach monitorowania komór pomiarowych oraz zbiorników
W roku 2015 zespół inżynierów CONTROL SYSTEM dokonał wdrożenia kilku aplikacji z wykorzystaniem modułów telemetrycznych serii MT-331, MT-713 i MT-723. Poniżej przykład monitorowania natężenia przepływu wody i wartości ciśnienia w rurociągu z wykorzystaniem zasilanego z baterii przepływomierza AQUAMASTER 3 firmy ABB oraz modułu MT-723 wykorzystanego do transmisji danych z komory pomiarowej do systemu SCADA.
Na zrzucie ekranu poniżej zastosowanie bardzo ciekawego modułu MT-331 do wizualizacji poziomu wody w zbiornikach.
Poniżej wykres zmian poziomu wody w zbiornikach oraz temperatury modułu MT-331.
Wizualizacja oczyszczalni ścieków wykonana w systemie SCADA Movicon 11.4
Coraz większy stopień złożoności realizowanych systemów wizualizacji wymusza zastosowanie odpowiednich do skali obiektu systemów SCADA. W roku 2015 postanowiliśmy kontynuować wdrażanie systemu wizualizacji o nazwie Movicon, dystrybuowanego przez firmę ABMICRO.
Możliwości oferowane przez system wizualizacji SCADA MOVICON 11.4 utwierdziły nas w przekonaniu, iż dokonaliśmy optymalnego wyboru.
Na zrzucie ekranu poniżej przykład wizualizacji kilku oczyszczalni ścieków zrealizowany w systemie SCADA Movicon 11.4.
Podsumowanie
Zawarty w artykule przegląd najciekawszych wdrożeń zrealizowanych przez nasz zespól w roku 2015 potwierdza niezwykle szeroki zakres zastosowań modułów telemetrycznych. Na szczególne wyróżnienie zasługuje wzorowa ich niezawodność potwierdzona 3-letnią gwarancją producenta. Zwiększana konsekwentnie ilość funkcji oferowanych w kolejnych edycjach firmware modułów pozwala na realizację coraz bardziej wymagających aplikacji. W roku 2015 nasz zespół mógł już bez przeszkód realizować kolejne wyzwania. Praca z oferowanymi przez firmę InVentia modułami nowej generacji upewniała nas w przekonaniu, iż zrobiony został milowy krok do przodu w poszerzeniu spektrum zastosowań modułów telemetrycznych. Wreszcie nasze śmiałe pomysły możemy realizować bez przeszkód. Dopracowany MT-151 dał nam przekonanie, że możemy sięgać jeszcze dalej i nie ukrywamy, iż było to bardzo motywujące odczucie. Zadajemy sobie teraz pytanie, czym jeszcze zaskoczą nas inżynierowie z firmy InVentia? MT-101 już było. MT-151 jest, a co przyniesie najbliższa przyszłość? Czekamy na odpowiedź z zaciekawieniem.
mgr inż. Maciej Sawicki
Control System