Диспетчеризація продуктового супермаркету

Диспетчеризація продуктового супермаркету

Опис проєкту

Один із наших замовників, системний інтегратор у галузі холодильних систем, звернувся до нас із завданням диспетчеризації нового об’єкта – продуктового супермаркету торгової мережі “АТБ”. Впровадження систем диспетчеризації на цих об’єктах проходило в рамках програми підвищення енергоефективності магазинів.

Етапами цієї програми були:

  1. Проведення технічного аудиту роботи всіх інженерних систем
  2. Виявлення шляхів підвищення ефективності роботи великих споживачів енергії, таких як системи холодопостачання
  3. Впровадження технічних (використання рекуперації, оптимізація роботи компресорів та ін.) та організаційних заходів (контроль витрат ресурсів і підтримання встановлених лімітів споживання) щодо оптимізації споживання енергоресурсів
  4. Надання об’єктивних експлуатаційних звітів кінцевому клієнту

У підсумку готову систему диспетчеризації мали передати експлуатаційній службі кінцевого замовника як готовий інструмент.

Раніше замовник мав досвід роботи з інтеграційними контролерами виробників холодильного обладнання, проте ці пристрої є спеціалізованими та орієнтованими на роботу тільки з однойменною сумісною автоматикою. Підключення інших систем також можливе, але пов’язане зі значними труднощами в інтеграції стороннього обладнання в мережу інтеграційного контролера – для цього потрібні додаткові шлюзи, ПЛК для реалізації елементів автоматичного керування, неможливе “наскрізне” конфігурування проєкту з одного місця тощо.

Крім того, інтеграційні контролери, що застосовувалися раніше, давали змогу розв’язати завдання тільки диспетчеризації конкретного об’єкта окремо, тоді як для ефективної роботи диспетчерів і сервіс-служби замовника потрібна єдина система моніторингу всієї мережі об’єктів.

Після розгляду функціональних можливостей WebHMI замовник ухвалив рішення робити диспетчеризацію на його основі – це дало б змогу керувати не тільки холодильною, а й усією інженерною інфраструктурою об’єкта з одного місця – освітленням, опаленням, вентиляцією та кондиціонерами, холодильним обладнанням і вітринами, вести облік витрат енергоресурсів за зонами споживання. А створити диспетчерський центр для управління десятками магазинів можна завдяки хмарному сервісу обробки даних Level2, що надається розробником.

Обов’язковими умовами, також, були можливість дистанційного керування через Інтернет, розмежування прав доступу з протоколюванням дій оператора, SMS- і Viber-інформування, виконання різноманітних сценаріїв і управління процесами за розкладом.

Склад інженерного устаткування

Освітлення:

  • кілька груп освітлення (склад, торговий зал, зовнішня реклама), димування.

Вентиляція та кондиціонування:

  • 4 припливно-витяжні установки
  • 5 кондиціонерів

Опалення:

  • тепла підлога

Електропостачання:

  • 10 електролічильників NIK-2303, LE-03М (RS-485 та імпульсні виходи), за допомогою яких відбувається моніторинг і технічний облік усіх основних груп споживачів.

Холодильна система та холодильні камери:

  • 2 частотні перетворювачі для одно- і двоступеневих компресорів
  • 3 низькотемпературні камери з керуванням локальними холодильними контролерами

Вітрини:

  • вітрини та ларі з продуктами, що мають свої холодильні контролери – 13 шт.

Опис рішення

Завдяки наявності в WebHMI всієї необхідної для завдання функціональності, магазин було повністю диспетчеризовано, використовуючи всього один такий інтеграційний контролер. У проєкті задіяно понад 2000 регістрів з декількох десятків пристроїв автоматики. Система має web-інтерфейс і забезпечує можливості управління одночасно декількома операторами (сервіс службам інсталятора системи, власній сервіс-службі магазину, керуючому) з розмежуванням прав доступу, з різних пристроїв (зокрема смартфонів і планшетів) як з локальної мережі, Wi-Fi, так і віддалено через Інтернет. WebHMI, що керує інженерними системами, під’єднаний до хмарного сервісу Level 2, верхнього рівня для систем, побудованих на WebHMI, що забезпечує зручний доступ до нього через Internet без наявності фіксованих IP-адрес (актуально для підключення через 3G, і великих корпоративних мереж), а також подальший розвиток системи з підключенням інших магазинів цієї мережі.

 

Холодильні системи та вітрини

Усі поточні температури й аварійні стани в холодильних камерах і вітринах відображаються на головному екрані, усі зображення мають посилання, за яким можна перейти й побачити детальну інформацію за кожним пристроєм.

Усі температури реєструються на графіках:

Як це часто буває, розробнику довелося працювати з тим, що є – у магазині в різних вітринах були встановлені холодильні контролери різних виробників, частина з яких мала різні особливості реалізації протоколів Modbus – функцію автовизначення швидкості обміну і перебудови своєї швидкості з розрахунку на те, що в мережі працюють тільки ці модулі. Коли всю мережу магазину було зібрано і проєкт було налаштовано, сюрпризом для інженерів-інсталяторів виявилося те, що пристрої встигають “переналаштуватися” на непередбачувану швидкість обміну та не віддають частину даних, що призводило до повторних читань і подовження циклу опитування всієї мережі. Одразу ж після виникнення проблеми було знайдено елегантний вихід – усі дані пристроїв було відсортовано у списку опитування в окрему безперервну групу, а перед ними додано “заглушку” – ще одне з’єднання такого самого типу з декількома регістрами, звернення до яких допомагають переналаштуватись усім “примхливим” пристроям на потрібну їм швидкість.

З огляду на важливість питання надійного холодопостачання (що безпосередньо впливає на якість зберігання швидкопсувних продуктів у камерах), інформація про аварійні ситуації, пов’язані з холодильними камерами та системою холодопостачання, одразу надсилається відповідним працівникам у SMS- і Viber-повідомленнях, а всі графіки температурних режимів зберігаються і на WebHMI, і на Level2.

Освітлення

Для керування освітленням були використані модулі віддаленого вводу/виводу DAQ (TM WebHMI). Ці ПЗО мають 8 дискретних входів / 8 релейних виходів, живляться від мережі 220В, і управляються за протоколом Modbus TCP. Однак, їхньою ключовою особливістю є наявність вбудованого двопортового Ethernet комутатора, що дає змогу легко нарощувати кількість точок вводу/виводу в шафах керування, просто підключаючи модулі один за одним, без прокладання додаткових комунікацій, а також можливості подовження сегмента мережі (ланцюжком до 100 метрів між модулями) без влаштування додаткових точок консолідації (мережевих комутаторів) із топологією “зірка”.

Переваги модуля DAQ – спрощення кабельної розводки, подовження сегмента, використання наявних кабелів для введення сигналів де це необхідно

Інтерфейс представлений поповерховими планами з відображенням стану груп освітлення і можливістю безпосереднього дистанційного керування ними.

Передбачено управління світлом за розкладом, що легко налаштовується.

 

Вентиляція та кондиціонування

Контролери вент-установок кондиціонери мали комунікаційні порти (Modbus, RS-485) і повністю контролювали роботу свого обладнання. Завдяки можливостям клонування, імпорту та експорту об’єктів проєкту, достатньо було зробити один об’єкт (з’єднання з усіма необхідними регістрами, елементи візуалізації та скрипти), а решта вийшли клонуванням потрібну кількість разів. Наприклад, тільки один скрипт вбудованої мови програмування Lua використовується для опрацювання алгоритмів однотипних установок – кожне з’єднання для установки має відповідне ім’я, що передається як аргумент у функціях усередині скрипта.

У процесі впровадження системи виявилося, що інформації з канальних датчиків температур припливних установок недостатньо, потрібно було довстановити додаткові датчики температури, а також датчики концентрації CO2. Оскільки прокладка додаткових комунікацій з урахуванням готового оздоблення і відстаней виявилася скрутною, були вдало використані бездротові модулі вводу/виводу IO-Node ( TM WebHMI). Ці ПСО підключаються в мережу через Wi-Fi з протоколом Modbus TCP і забезпечують можливість під’єднання до 32 недорогих датчиків температури по шині 1-wire, датчика CO2, а також двох дискретних входів і виходів.

Енергопостачання

З огляду на велику площу та відповідне енергоспоживання об’єкта, що часто перевищує проєктні показники, замовника надзвичайно цікавили питання енергоменеджменту – облік витрат електроенергії та підвищення енергоефективності. Для цього було реалізовано збір даних з лічильників усіх груп споживачів, а також використано інструменти аналізу цих даних у Level2.

У магазині були встановлені популярні електролічильники НІК 2303 зі своїм протоколом, що підтримує специфікацію DLMS/COSEM через шину RS-485, проте деякі лічильники мали тільки імпульсні виходи. WebHMI має 1 вбудований комунікаційний інтерфейс RS-485 з функцією multiprotocol, що дало змогу ввімкнути лічильники з різними інтерфейсами в одну загальну шину. Імпульсні сигнали, що залишилися, були заведені на рахункові входи DAQ (TM WebHMI), який вельми доречно став у пригоді, для контролю стану комутаційних апаратів у розподільній шафі.

Обслуговування

Незважаючи на те, що система перебуває в експлуатації, замовник постійно розширює її функціональність, висловлюючи все нові й нові побажання. Їхня реалізація не викликає жодних труднощів, з огляду на те, що WebHMI має вбудоване середовище розроблення, що дає змогу редагувати поточний проєкт прямо в браузері, через Internet, у процесі роботи системи, без компіляцій і перезавантажень!

Функція віртуального COM-порту WebHMI дає змогу також провести діагностику або параметрування приводів або контролерів віддалено своїми сервісними утилітами, що також значно полегшує завдання налагодження, позбавляючи необхідності виїжджати на об’єкт.

Вартість рішення

Вартість рішення завжди є одним із ключових критеріїв поряд із якістю та обсягом функціоналу, проте в цьому проєкті вартість і термін впровадження виявилися в рази меншими, ніж це було б у разі використання SCADA системи. Особливістю проєкту було те, що всі початкові витрати на впровадження системи виконавець несе самостійно, а остаточний розрахунок замовник проводить тільки після досягнення заявлених цілей проєкту, за підсумками 1 року дослідної експлуатації. Поєднання “майстер-слейв” архітектури на нижньому рівні і “клієнт-сервер” на верхньому рівні, як у випадку з WebHMI і Level2, має такі переваги:

  • Рівень диспетчеризації магазину закривається повністю одним модулем WebHMI (що працює в режимі SCADA) з візуалізацією, архівуванням, управлінням та інтерфейсом оператора
  • ПЗ верхнього рівня диспетчеризації надається на умовах SaaS (software as a service), тобто замовник одразу ж починає користуватися функціями оброблення даних із нульовими стартовими витратами, сплачуючи символічну абонентську плату (яку можна порівняти з вартістю користування інтернетом).
  • Модулі WebHMI зберігають всі історичні дані за заданий інтервал часу і відправляють копії даних на сервер Level2. У разі втрати зв’язку з верхнім рівнем система продовжує працювати. А після відновлення зв’язку просто синхронізується з сервером, забезпечуючи надійність збереження даних.
  • Система легко конфігурується, наявність функцій автоматизації цього процесу (імпорт/експорт тегів, клонування всіх об’єктів системи, шаблони для тегів і екранів візуалізації) дає змогу розробляти в стислі терміни
  • Як підсумок перерахованих вище можливостей, ціна рішення виявилася поза конкуренцією і дозволила замовнику виграти “важкий” тендер

Про розробника

Розробник системи – ТОВ “Компанія Астра”, один з основних напрямків діяльності якої – надання комплексних енергоефективних інженерних рішень для торговельних мереж та агропромислових об’єктів.