Меню

Многофункциональные цифровые измерительные приборы торговой марки КС® - основа создания цифровых предприятия

Цифровая трансформация промышленности - процесс, отражающий переход промышленного сектора от одного технологического уклада к другому посредством широкомасштабного использования цифровых и информационно-коммуникационных технологий с целью повышения эффективности и конкурентоспособности

В настоящее время цифровизация, или цифровая трансформация, деятельности предприятий всех отраслей национальной экономики становится синонимом конкурентоспособности на существующих рынках и открывает доступ к рынкам будущего. В международной практике это направление получило название «Индустрия 4.0».

Решения по цифровизации технологических и организационных процессов промышленных предприятий позволяют более эффективно управлять их энергетическими системами и комплексами, способствуя развитию широкого спектра новых решений за счет создания единой информационной среды, объединяя различные элементы производственного комплекса в единую экосистему[1]. В концепции «Индустрия 4.0» целью процессов цифровой трансформации является создание цифрового предприятий (ЦП), под которым понимается организация, которая использует информационные технологии в качестве конкурентного преимущества во всех сферах своей деятельности: производстве, бизнес-процессах, маркетинге и взаимодействии с клиентами [1, 2].

Как правило, в рамках ЦП цифровой трансформации подлежат несколько областей производственной деятельности, включая:

  1. Применение роботизированного оборудования, работающего под управлением программ без привлечения человека;
  2. Управлением технологической дисциплиной на основе диспетчеризации производственных процессов в режиме реального времени, за счет распределенного контроля электроснабжения, теплоснабжения, газоснабжения, водоснабжения) или подключения к интерфейсам управления;
  3. Контроль, учет и управление потреблением и производством энергоресурсов;
  4. Управление надежностью систем ресурсоснабжения (как правило, путём мониторинга соответствующего оборудования);
  5. Мониторинг безопасности помещений и щитовых панелей, в которых размещено оборудование технических систем ресурсоснабжения (электротехнические помещения, насосные станции, тепловые пункты, газораспределительные пункты (ГРП), электростанции собственного расхода, помещения для получения газов из воздуха и пр.);
  6. Автоматизированное управление освещением, отоплением, вентиляцией, кондиционированием;
  7. Планирование и автоматизированный контроль выполнения эксплуатационного обслуживания и ремонтов с использованием элементов идентификации оборудования.

В зависимости от профиля предприятия наибольший эффект дают те или иные элементы, составляющие индивидуальный сценарий использования средств цифровизации [3]. При этом наиболее результативными являются: телеизмерения и контроль режимных параметров, телесигнализация и телеуправление коммутационной аппаратурой и запорно-регулирующей арматурой [3, 4]. Установка современных датчиков, сбор, передача и визуализация результатов измерений и дискретных сигналов относятся к сфере информатизации деятельности оперативного персонала, затем осуществляется интеграция информации с деловыми процессами деятельности управленческого персонала. Под мониторингом безопасности понимается контроль несанкционированного доступа в помещения и сооружения, а также в ряде случаев – контроль подтопления, запаривания, влажности, наличия или отсутствия принудительной вентиляции, температуры и ряда других параметров внутренней и внешней среды.

Технологической основой современной цифровизации промышленных предприятий является применение многофункциональных цифровых измерительных преобразователей (приборов) (МЦП), сочетающих широкий спектр измерений различных процессных параметров с возможностями контроля дискретных параметров и телеуправления. МЦП служат нижним (полевым) уровнем SCADA-систем.

Среди достаточно многочисленных предложений МЦП на российском рынке следует выделить цифровые измерительные приборы торговой марки КС производства ООО «Комплект-Сервис», которые отвечают всем требованиям, которые предъявляются к подобному оборудованию.

На основе собственного оборудования разработчики компании совместно со специалистами ряда предприятий создали и успешно применяют несколько типовых решений, которые позволяют оптимизировать и улучшать существующие технологии работы метрологических служб, производителей электрощитового оборудования, генерирующих и электросетевых компаний, промышленных предприятий, занимающихся построением автоматизированных систем диспетчерского контроля и управления.

В широком ассортименте приборов компании присутствуют как базовые модификации, которые призваны только отображать результаты измерений, так и более технологичные модели, которые также имеют возможность передавать информацию по портам связи RS‑485 (протоколы Modbus RTU и МЭК 870-5-101) и Ethernet (протоколы Modbus TCP и МЭК 870-5-104). Кроме того, приборы могут комплектоваться дискретными входами, релейными и аналоговыми выходами, что даёт возможность применять их в информационно-управляющих системах различного назначений. Наиболее инновационным продуктом компании являются приборы серии PD194PQ.

Модульный цифровой измерительный прибор PD194E (рис 1) предназначен для измерения электрических параметров трёхфазных сетей переменного тока, технического учёта потребления электроэнергии, а также анализа качества электроэнергии. Гибкие функциональные возможности прибора обеспечиваются благодаря дополнительным модулям, присоединяемым к корпусу прибора. Наличие цифровых интерфейсов RS485 и Ethernet со стандартными протоколами обмена Modbus RTU/TCP, МЭК 60870-5-101/104, дискретных входов (телесигнализация), релейных выходов (телеуправление) позволяет использовать приборы в системах телемеханики, АСУ ТП, АИИС учета электроэнергии подстанций и электростанций, промышленных предприятий.

Многофункциональные цифровые электроизмерительные приборы PD194PQ с индикацией на лицевую панель (рис. 2) предназначены для измерения электрических параметров в сетях переменного тока с отображением результатов измерения в цифровой форме, передачи результатов измерения по цифровым интерфейсам, аналогового преобразования параметров электрической сети в унифицированные сигналы постоянного тока и напряжения.

МЦП типа PD194PQ (рис. 3) без индикации используются для измерения электрических параметров в трехфазных сетях переменного тока, выполнения функций телеизмерений, телесигнализации и телеуправления в системах телемеханики, АСУ ТП, SCADA.

 

Рисунок 1 – МЦП типа PD194Е с двумя интерфейсами

RS-485 (Modbus RTU/ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006). Основные технические характеристики прибора приведены в приложении.

 

Рисунок 2 – МЦП типа PD194PQ. Многофункциональные приборы щитового исполнения
(лицевая панель 120х120 мм). Основные технические характеристики прибора приведены в приложении.

 

Рисунок 3 – МЦП типа PD194PQ. Многофункциональные приборы без индикации.
Исполнение на DIN-рейку. Основные технические характеристики прибора приведены в приложении.

Основными функциями МЦП PD194E (а также приборов PD194PQ) являются:

  • измерение режимных параметров электрической сети: регистрация и отображение 31 параметра (телеизмерения), включая некоторые параметры качества электроэнергии (ток и напряжение нулевой последовательности);
  • технический учет электроэнергии непрерывный - в обоих направлениях: измерения активной и реактивной электроэнергии по трём фазам, измерение активной и реактивной электроэнергия по фазам (реактивная электроэнергия измеряется по квадрантам),
  • технический учет электроэнергии по запросу (измерение начинается после поступления сигнала на дискретный вход);
  • анализ гармоник (общий уровень гармонических составляющих напряжения и тока, суммарный коэффициент гармонических искажений);
  • измерение реального времени;
  • ведение журнала событий по дискретным входам и выходам (32 записи);
  • ведение журнала событий по измеряемым параметрам (выход измеряемого параметра за допустимые пределы, 6 типов событий, 16 записей на каждый тип);
  • формирование статистических данных (число включений/отключений прибора, изменения настроек, сброса счетчиков).

К ключевым техническим характеристикам данного прибора относятся:

  • цифровой интерфейс: RS-485 (протокол Modbus RTU);
  • способ установки: DIN-рейка 35 мм;
  • ЖК-индикатор;
  • класс точности: 0,2 или 0,5;
  • схема подключения: 3-проводная или 4-проводная, возможность программного переключения типа схемы;
  • настройка прибора: с помощью кнопок на передней панели или посредством сервисной программы iPMS;
  • исполнения по питанию (потребляемая мощность): ~/… 80...270 В (4 Вт) или …19...50 В (3 Вт);
  • рабочий диапазон температур: от - 25⁰С до + 70⁰С.

Изготовитель гарантирует следующие показатели надёжности МЦП:

  • средняя наработка на отказ: 200 000 часов;
  • средний срок службы: 25 лет;
  • межповерочный интервал: 10 лет;
  • гарантийный срок эксплуатации: 3 года.

К ключевым техническим особенностям МЦП типа PD194PQ следует отнести:

  • цифровой интерфейс: в зависимости от модификации до двух портов RS-485 (протокол Modbus RTU или протокол ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006), порт Ethernet (протокол ГОСТ Р МЭК 60870-5-104-2004 или Modbus TCP);
  • класс точности: 0,2 или 0,5;
  • число аналоговых выходов: до четырех (в зависимости от модификации);
  • число релейных выходов: до трех (в зависимости от модификации);
  • число дискретных входов: до девяти (в зависимости от модификации);
  • наличие четырёх кнопок на лицевой панели для просмотра на индикаторе измеряемых величин и настройки прибора (вход в меню настройки защищен паролем). Настройка также возможна при помощи программы iPMS;
  • наличие специальной сервисной программы iPMS для настройки и юстировки приборов, просмотра и накопления результатов измерений;
  • возможность настройки диапазона показаний прибора с учетом примененного на его входе измерительного трансформатора, шунта, добавочного сопротивления;
  • переключаемую программным образом схему подключения приборов: трёх- или четырёхпроводная;
  • разнообразие типов индикатора: одно- или трёхстрочный светодиодный индикатор (высота цифры до 20 мм) у приборов щитового исполнения, трёхстрочный ЖК индикатор у приборов исполнения на DIN-рейку;
  • визуальную индикацию перегрузки;
  • широкую цветовую гамму светодиодного индикатора: красный, зеленый или желтый;
  • степень защиты щитовых приборов по передней панели - IP66, по корпусу - IP40; степень защиты приборов исполнения на DIN-рейку - IP40;
  • надежное крепление щитового прибора с помощью металлических скоб;
  • климатические условия: рабочий диапазон температур - от - 40 °С до + 70 °С, относительная влажность - до 95 % при 35 °С
  • повышенную среднюю наработку на отказ - 220 тыс. ч (остальные показатели надёжности аналогичны показателям МЦП PD194E).

Характеристики МЦП типа PD194PQ без индикации такие же, как и для PD194PQ, за исключением возможностей индикации на передней панели прибора. Специалистами ООО «Комплект-Сервис» разработано несколько типовых решений и использованием МЦП для различного применения [5, 6].

Так, при строительстве и модернизации систем телемеханики РП/РТП 6–20/0,4 кВ предлагается широко использовать цифровые многофункциональные приборы PD194PQ. На контролируемые пункты устанавливаются или щитовые приборы PD194PQ вместо стрелочных (габаритные размеры совпадают), или аналогичные приборы с креплением на DIN-рейку непосредственно в шкаф. При этом многофункциональный прибор используется как универсальное средство измерений (СИ), является универсальным устройством сбора и передачи информации. Прибор находится как в ведении службы метрологии (в части визуализации измерений, получения точных (класс точности 0,5 и 0,2), параметров), так и службы телемеханики (как источник 31 ТИ, 3, 6 или 9 ТС и 3 ТУ).

Структурная схема распределенной системы телемеханики для РП и ТП на 6–20 кВ представлена на рис. 4.

В рассматриваемом случае используются все функциональные возможности прибора: задействуются встроенные реле (ТУ) для управления выключателем ячейки (блокировка/включить/выключить), 4, 6, 9 (в зависимости от модификации) дискретных входов (ТС), визуализация и передача 31 параметра точных телеизмерений (ТИ). Передача осуществляется по протоколу МЭК 870-5-101/104, Modbus RTU/TCP.

Стоит подчеркнуть, что такая распределенная архитектура сбора телеинформации и управления имеет невысокую стоимость.

 

Рисунок 4 - Структурная схема распределенной системы телемеханики на базе МЦП PD194PQ [6]

В [6] рассмотрены два примера применения типовых решений системы телемеханики в электрической сети. Первый пример - объект РП‑128, РУ‑10 кВ, расположенный в Московской области, в Истринском районе, вблизи деревни Котово. Схема включает шкаф телемеханики (производство компании ООО «ЭНТЕЛС) с головным контроллером и коммуникационным оборудованием, а также 15 многофункциональных приборов PD194PQ в исполнении на DIN-рейку.

Один из вариантов построения распределенной системы сбора данных телеметрии и управления объектами – это использование многофункционального прибора PD194PQ c шестью ТС и тремя ТУ в качестве контроллера ячейки. Головной контроллер телемеханики ЭНТЕК (или аналогичный) по стандартным протоколам МЭК 870-5-101/103/104 Modbus осуществляет сбор, обработку и передачу параметров телеметрии на уровень диспетчерского пункта контроля и управления электрической сетью. Телеуправление объектами и сбор дискретных сигналов происходит через встроенные релейные выходы PD194PQ. Наличие у МЦП дополнительного порта RS‑485 обеспечивает возможность резервирования, независимого доступа к данным и функциям PD194PQ с серверов телемеханики.

Второй пример - реконструкция ЗТП‑335, расположенной в ст. Кузьменки Серпуховского района. Система сбора и передачи информации включает шкаф телемеханики (производства ООО «ЭНТЕЛС») с головным контроллером и коммуникационным оборудованием, 9 многофункциональных приборов PD194PQ в щитовом исполнении, 9 модулей управления ячейкой Topaz TM MTU5-PR.

Для эффективной работы с потребителями продукции ООО «Комплект-Сервис» создана дилерская сеть, которая сейчас насчитывает 16 компаний, и их количество постоянно увеличивается.

На базе Soft logic EnLogic встроенной в цифровую платформу «ЭНТЕК», разработана серия контроллеров «ЭНТЕК, обеспечивают реализацию функций АСУ ТП, АСКУЭ, диспетчеризации, фото-видеофиксации для создания систем межмашинного взаимодействия (Machine-to-Machine - М2М) в корпоративном секторе рынка и по технологии SAAS.

В контроллере имеется возможность организации основного и резервного каналов связи с использованием следующих протоколов: GPRS, Ethernet, LoRaWAN, NbIoT. В нём также реализованы решения, по обеспечению совместимости со смежными системами. Передача данных с объектового уровня организована по протоколам МЭК 61850-8-1 (MMS) и МЭК 60870-5-104, OPC DA и MQTT.

Программная платформа Soft Logic EnLogic - отечественный продукт для встраивания в контроллеры, работающие в системах автоматизированного управления технологическими процессами, телемеханики, учета энергоресурсов, энергомониторинга. Платформа применяется для разработки коммуникационных и специализированных контроллеров по сбору и консолидации цифровой информации, преобразованию протоколов и данных. Она может использоваться как в составе комплексных решений для физических контроллеров, так и в качестве виртуальной машины в виртуальном контейнере. Типовые применения EnLogic – сервер сбора данных на уровне электрической подстанции, диспетчерской с различных источников цифровой информации (МЦП, традиционные измерительные приборы, блоки РЗА, счетчики и пр.), в котором реализованы возможность промежуточной обработки информации, в т. ч. с  (масштабировании, анализ апертур, контроль достоверности и пр.), централизованная передача данных на верхний уровень по нескольким каналам связи и различным протоколам телемеханики. В настоящее время система работает с оборудованием Cicso, Huawei, Овен, КС, Инкотекс, Энергомера, Moxa, с компьютерами с ОС Windows, Linux.

ВЫВОДЫ 

  1. Технические решения для реализации процессов цифровизации промышленных предприятий с организацией их цифровых двойников позволяют эффективно управлять энергетическими системами и комплексами в составе энергохозяйства, способствуя развитию широкого спектра новых технологий в области развития планирования и управления производством.
  2. При цифровизации предприятий с высоким энергопотреблением наиболее действенными функциями является диспетчеризация: телеизмерения режимных параметров, учет ресурсов в режиме реального времени, телесигнализация и телеуправление коммутационной аппаратурой и запорно-регулирующей арматурой.
  3. Установка современных датчиков, сбор, передача и визуализация результатов измерений и дискретных сигналов относятся к сфере информатизации деятельности оперативного персонала, а обработка данных для применения в деловых процессах – к сфере информатизации деятельности управленческого персонала
  4. МЦП торговой марки КС находят широкое применение в промышленности и активно вытесняют с рынка традиционные аналоговые СИ. Имея цифровые интерфейсы связи, они используются в качестве контроллеров телемеханики уровня объекта (ячейки) и показывают себя как надежные универсальные средства измерений с функциями передачи данных и визуализации наблюдений.
  5. Учитывая тенденцию цифровизации различных отраслей национальной экономики, а также развитие рынка цифровых СИ и устройств ТМ ускоренными темпами, можно ожидать постоянного снижения стоимости решений для организации цифровых предприятий в России.
  6. Опробованным эффективным решением для построения SCADA с МЦП линейки КС является применение контроллеров телемеханики ЭНТЕК, обеспечивающих передачу данных с объектового уровня по протоколам МЭК 61850-8-1 (MMS), МЭК 60870-5-104, OPC DA и MQTT.

 ЛИТЕРАТУРА

  1. Кузнецова Т.И., Иванов Г.М., Опарин О.И. Цифровое предприятие в концепции «Индустрия 4.0» // Гуманитарный вестник. № 12. 2017. С. 1 - 13
  2. Баранов М. Цифровое предприятие: пришло время перемен. PC Week, 2016, № 10. URL: https://www.weekit.ru/idea/article/detail.php?ID=185915/ (дата обращения 26.04.2021).
  3. Мольков А. В. Оценка эффекта от внедрения цифровых технологий и систем управления электросетевыми организациями / А. В. Мольков. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 49 (287). — С. 187-194. — URL: https://moluch.ru/archive/287/64745/ (дата обращения: 26.01.2021)
  4. Севастьянов А. В., Бурмистров А. В. Перспективы внедрения комплексной системы управления адаптивной распределительной сетью (КСУАРС) на основе применения современных отечественных программно-аппаратных комплексов SCADA ЭНТЕК, ЭНТЕК-TEL и МЕРКУРИЙ-ЭНЕРГОУЧЕТ // Автоматизация и IT в энергетике. 2015. № 1.
  5. Ленский В. В. Многофункциональные цифровые измерительные приборы тм КС®. Модернизация средств измерений на объектах электроэнергетики // ИСУП. № 2. 2015.
  6. Плетнер П. М. Цифровые электроизмерительные приборы ТМ КС // ИСУП. № 5. 2016

 

 

[1] Экосистема — это создание взаимосвязей. Каждая часть экосистемы увеличивает эффективность за счет связи с остальными входящими в экосистему. В то же время, возможности и эффективность экосистемы возрастает с увеличением числа связанных с нею подсистем - «хабов ценности», которые при связывании с другими продуктами, формируют для себя рост ценности.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ

Основные технические характеристики МЦП PD194Е с двумя RS-485 (Modbus RTU/ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006). Источник – сайт компании ООО «Комплект-Сервис».

Основные технические характеристики МЦП PD194PQ щитового исполнения (лицевая панель 120х120 мм). Источник – сайт компании ООО «Комплект-Сервис».

Основные технические характеристики МЦП PD194PQ исполнения на DIN-рейку без индикации. Источник – сайт компании ООО «Комплект-Сервис».

 

Корзина
Ваша корзина пуста
Нажмите Enter для поиска или ESC чтобы выйти
Поиск по ключевым словам:

Вход / Регистрация

Регистрация позволит вам сохранять список избранного, отслеживать состояние заказов, а также даст доступ к закрытым скидкам.