Диспетчеризация продуктового супермаркета

Диспетчеризация продуктового супермаркета

Описание проекта

Один из наших заказчиков, системный интегратор в области холодильных систем, обратился к нам с задачей диспетчеризации нового объекта – продуктового супермаркета торговой сети «АТБ». Внедрение систем диспетчеризации на данных объектах проходило в рамках программы повышения энергоэффективности магазинов.

Этапами этой программы были:

  1. Проведение технического аудита работы всех инженерных систем
  2. Выявление путей повышения эффективности работы крупных потребителей энергии, таких как системы хладоснабжения
  3. Внедрение технических (использование рекуперации, оптимизация работы компрессоров и др.) и организационных мер (контроль расходов ресурсов и поддержание установленных лимитов потребления) по оптимизации потребления энергоресурсов
  4. Предоставление объективных эксплуатационных отчетов конечному клиенту

В конечном итоге готовая система диспетчеризации должна была передаться эксплуатационной службе конечного заказчика как готовый инструмент.

Ранее заказчик имел опыт работы с интеграционными контроллерами производителей холодильного оборудования, однако эти устройства являются специализироваными и ориентированными на работу только с одноименной совместимой автоматикой. Подкючение других систем также возможно, но сопряжено со значительными трудностями по интеграции стороннего оборудовнаия в сеть интеграционного контроллера – для этого необходимы дополнительные шлюзы, ПЛК для реализации элементов автоматического управления, невозможно «сквозное» конфигурироание проекта из одного места и т.д.

Кроме того, применяемые ранее интеграционные контроллеры позволяли решить задачу только диспетчеризации конкретного объекта в отдельности, тогда как для эффективной работы диспетчеров и сервис-службы заказчика необходима единая система мониторинга всей сети объектов.

После рассмотрения функциональных возможностей WebHMI заказчик принял решение делать диспетчеризацию на его основе – это позволило бы управлять не только холодильной, но и всей инженерной инфраструктурой объекта из одного места – освещением, отоплением, вентиляцией и кондиционерами, холодильным оборудованием и витринами, вести учет расхода энергоресурсов по зонам потребления. А создать диспетчерский центр для управления десятками магазинов можно благодаря предоствляемому разработчиком облачному сервису обработки данных Level2.

Обязательными условиями, также, были возможность дистанционного управления через Интернет, разграничение прав доступа с протоколированием действий оператора, SMS- и Viber-информирование, выполнение различных сценариев и управление процессами по расписанию.

Состав инженерного оборудования

Освещение:

  • несколько групп освещения (склад, торговый зал, наружная реклами), диммирование.

Вентиляция и кондиционирование:

  • 4 приточно-вытяжных установки
  • 5 кондиционеров

Отопление:

  • теплый пол

Электроснабжение:

  • 10 электросчетчиков NIK-2303, LE-03М (RS-485 и импульсные выходы), с помощью которых происходит мониторинг и технический учет всех основных групп потребителей.

Холодильная система и холодильные камеры:

  • 2 частотных преобразователя для одно- и двух-ступенчатых компрессоров
  • 3 низкотемпературных камеры с управлением локальными холодильными контроллерами

Витрины:

  • витрины и лари с продуктами, имеющие свои холодильные контроллеры — 13 шт.

Описание решения

Благодаря наличию в WebHMI всей необходимой для задачи функциональности, магазин был полностью диспетчеризирован, используя всего один такой интеграционный контроллер. В проекте задействовано более 2000 регистров с нескольких десятков устройств автоматики. Система имеет web-интерфейс и обеспечивает возможности управления одновременно нескольким операторам (сервис службам инсталлятора системы, собственной сервис-службе магазина, управляющему) с разграничением прав доступа, с различных устройств (в том числе смартфонов и планшетов) как из локальной сети, Wi-Fi, так и удаленно через Интернет. WebHMI, управяющий инженерными системами, подключен к облачному сервису Level 2, верхнему уровню для систем, построенных на WebHMI, обеспечивающему удобный доступ к нему через Internet без наличия фиксированных IP-адресов (актуально для подключения через 3G, и больших корпоративных сетей), а также дальнейшее развитие системы с подключением других магазинов этой сети.

 

Холодильные системы и витрины

Все текущие температуры и аварийные состояния в холодильных камерах и витринах отображаются на главном экране, все изображения имеют ссылку, по которой можно перейти и увидеть детальную информацию по каждому устройству.

Все температуры регистрируются на графиках:

Как это зачастую бывает, разработчику пришлось работать с тем что есть – в магазине в различных витринах были установлены холодильные контролеры разных производителей, часть из которых имела различные особенности реализации протоколов Modbus – функцию автоопределения скорости обмена и перестройки своей скорости в расчете на то, что в сети работают только эти модули. Когда вся сеть магазина была собрана и проект был сконфигурирован, сюрпризом для инженеров-инсталляторов оказалось то, что устройства успевают «перенастроиться» на непредсказуемую скорость обмена и не отдают часть данных, что приводило к повторным чтениям и удлинению цикла опроса всей сети. Сразу же по возникновению проблемы был найден элегантный выход – все данные устройств были отсортированы в списке опроса в отдельную непрерывную группу и перед ними добавлена «заглушка» – еще одно соединение такого же типа с несколькм регистрами, обращения к которым помогают перестроиться всем «капризным» устройствам на нужную им скорость.

В виду важности вопроса надежного хладоснабжения (напрямую влияющего на качество хранения скоропортящихся продуктов в камерах), информация об аварийных ситуациях, связанных с холодильными камерами и системой хладоснабжения, сразу отправляется соответствующим сотрудникам в SMS- и Viber-сообщениях, а все графики температурных режимов сохраняются и на WebHMI, и на Level2.

Освещение

Для управления освещением были использованы модули удаленного ввода/вывода DAQ (TM WebHMI). Эти УСО имеют 8 дискретных входов / 8 релейных выходов, питаются от сети 220В, и управляются по протоколу Modbus TCP. Однако, их ключевой особенностью является наличие встроенного двухпортового Ethernet коммутатора, позволяющего легко наращивать количество точек ввода/вывода в шкафах управления, просто подключая модули друг за другом, без прокладки дополнительных коммуникаций, а также возможности удлинения сегмента сети (по цепочке, до 100 метров между модулями) без устройства дополнительных точек консолидации (сетевых коммутаторов) с топологией звезда.

Достоинства модуля DAQ — упрощение кабельной разводки, удлиннение сегмента, использование существующих кабелей для ввода сигналов где это необходимо

Интерфейс представлен поэтажными планами с отображением состояния групп освещения и возможностью непосредственного дистанционного управления ими.

Предусмотрено управление светом по легко настраиваемому расписанию.

 

Вентиляция и кондиционирование

Контролеры вент-установок кондиционеры имели коммуникационные порты (Modbus, RS-485) и полностью контролировали работу своего оборудования. Благодаря возможностям клонирования, импорта и экспорта объектов проектадостаточно было сделать один объект (соединения со всеми необходимыми регистрами, элементы визуализации и скрипты), а остальные получились клонированием нужное количество раз. Например, только один скрипт встроенного языка программирования Lua используется для обработки алгоритмов однотипых установок – каждое соединение для установки имеет соответствующее имя, которое передается как аргумент в функциях внутри скрипта.

В процессе внедрения системы оказалось, что информации с канальных датчиков температур приточных установок недостаточно, требоваось доустановить дополнительные датчики температуры, а также, датчики концентрации CO2. Т.к. прокладка дополнительных коммуникаций с учетом готовой отделки и расстояний оказалась затруднительной, были удачно использованы беспроводные модули ввода/вывода IO-Node (TM WebHMI). Эти УСО подключаются в сеть по Wi-Fi с протоколом Modbus TCP и обеспечивают возможность подключения до 32 недорогих датчиков температуры по шине 1-wire, датчика CO2, а также двух дискретных входов и выходов.

Энергоснабжение

В виду большой площади и соответсвующего энергопотребления объекта, часто превышающего проектные показатели, заказчика чрезвычайно интересовали вопросы энергоменеджмента – учет расхода электроэнергии и повышение энергоэффективности. Для этого был реализован сбор данных со счетчиков всех групп потребителй, а также использованы инструменты анализа этих данных в Level2.

В магазине были установлены популярные электросчетчики НИК 2303 со своим протоколом, поддерживающим спецификацию DLMS/COSEM по шине RS-485, однако некоторые счетчики имели только импульсные выходы. WebHMI имеет 1 встроенный коммуникационный интерфейс RS-485 с функцией multiprotocol, что позволило вкючить счетчики с различными интерфейсами в одну общую шину. Оставшиеся импульсные сигналы были заведены на счетные входы DAQ (TM WebHMI), весьма кстати здесь пригодившегося, для контроля состояния коммутационных аппаратов в распределительном шкафу.

Обслуживание

Несмотря на то, что система находится в эксплуатации, заказчик постоянно расширяет ее функциональность, высказывая все новые и новые пожелания. Их реализация не вызывает никаких трудностей, в виду того, что WebHMI имеет встроенную среду разработки, позволяющую редактировать текущий проект прямо в броузере, через Internet, в процессе работы системы, без компиляций и перезагрузок!

Функция виртуального COM порта WebHMI позволяет, также, провести диагностику или параметрирование приводов или контроллеров удаленно своими сервисными утилитами, что также значительно облегчает задачу наладки, избавляя от необходимости выезжать на объект.

Стоимость решения

Стоимость решения всегда является одним из ключевых критериев наряду с качеством и объемом функционала, однако в этом проекте стоимость и срок внедрения оказались в разы меньше, чем это было бы при использовании SCADA системы. Особенностью проекта являлось то, что все первоначальные затраты на внедрение системы исполнитель несет самостоятельно, а окончательный расчет заказчик производит только по достижении заявленных целей проекта, по итогам 1 года опытной эклспуатации. Сочетание «мастер-слейв» архитектуры на нижнем уровне и «клиент-сервер» на верхнем уровне, как в случае с WebHMI и Level2, имеет следующие преимущества:

  • Уровень диспетчеризации магазина закрывается полностью одним модулем WebHMI (работающем в режиме SCADA) c визуализацией, архивированием, управлением и интерфейсом оператора
  • ПО верхнего уровня диспетчеризации предоставляется на условиях SaaS (software as a service), т.е. заказчик сразу же начинает пользоваться функциями обработки данных с нулевыми стартовыми затратами, оплачивая символическую абонентсткую плату (сравнимую со стоимостью пользования интернет)
  • Модули WebHMI хранят все исторические данные за заданный интервал времени и отправляют копии данных на сервер Level2. В случае потери связи с верхним уровнем система продолжает работать. А после восстановления связи просто синхронизируется с сервером, обеспечивая надежность сохранения данных
  • Система легко конфигурируется, наличие функций автоматизации этого процесса (импорт/эскпорт тегов, клонирование всех объектов системы, шаблоны для тегов и экранов визуализации) позволяет производить разработку в сжатые сроки
  • Как итог вышеперечисленных возможностей, цена решения оказалось вне конкуренции и позволила заказчику выиграть «тяжелый» тендер

О разработчике

Разработчк системы — ООО «Компания Астра», одно из основных направлений деятельности которой – предоставление комплексных энергоэффективных инженерных решений для торговых сетей и агропромышленных объектов.