Автоматизація та моніторинг мережі міні-маркетів
Опис проєкту
Один з наших замовників, торговельна мережа “Море Пива”, звернувся до нас із завданням моніторингу роботи та автоматизації своїх міні-маркетів. Основним мотивом впровадження такої системи для замовника був енергоменеджмент, та отримання інструменту, що допомагає виробити стратегії щодо зниження витрат об’єктів на електроенергію. Наприклад, існує таке явище, як неузгодженість роботи кліматичних установок під час керування ними вручну: персонал може просто не вимикати навантаження після зміни, увімкнути одночасно обігрівач та забути вимкнути кондиціонер, що працює на охолодження, і т. д. Отже, автоматичне підтримання заданої температури, використання розкладу для вимкнення й увімкнення потужних споживачів (охолоджувачі, нагрівачі) вже дало б змогу частково знизити енерговитрати.
Отримання об’єктивних даних про профіль споживання в часі дали б змогу розглядати питання переходу на одно- або багатотарифний облік. Менш пріоритетними, але важливими моментами були можливість своєчасно отримувати інформацію про порушення в роботі обладнання холодильного устаткування (що може вплинути на якість продукту), а також введення “єдиного стандарту” температури для об’єктів, адже тепер заданий рівень підтримувався б автоматично.
Етапами цієї програми були:
- Впровадження системи на декількох тестових об’єктах
- Проведення технічного аудиту роботи міні-маркетів
- Вироблення та впровадження технічних і організаційних заходів щодо підвищення енергоефективності об’єктів торговельної мережі
- Впровадження на всіх об’єктах мережі з одночасною інтеграцією системи моніторингу в інформаційно-аналітичну систему підприємства
Після знайомства з функціональними можливостями нашого інтеграційного контролера і проведення тендера на впровадження системи замовник прийняв рішення робити диспетчеризацію на WebHMI. Ключовими моментами для вибору постачальника рішення були:
- Використання відкритої, готової і недорогої платформи “все-в-одному” – один пристрій забезпечує моніторинг і дистанційне керування через Інтернет, SMS- і Viber-інформування, виконання різних сценаріїв і управління процесами за розкладом
- Наявність готового інструменту диспетчерського управління великою кількістю об’єктів на базі WebHMI, що надається ТОВ “ДДС” – хмарного сервісу обробки даних Level2
- Наявність відкритого API і можливість тісної співпраці розробників з фахівцями інформаційно-аналітичного відділу підприємства
Склад інженерного обладнання
Освітлення:
- Підсвічування зовнішньої реклами
Вентиляція та кондиціювання:
- 2 кондиціонери (зал і склад)
- витяжний вентилятор
Опалення:
- 2 електричні обігрівачі (зал, склад)
Електропостачання:
- 1 електролічильник для технічного обліку (RS-485, Modbus RTU)
Холодильні камери та охолоджувачі:
- холодильник
- рибна вітрина
- кілька охолоджувачів
Опис рішення
При впровадженні системи ми зіткнулися з тим, що об’єкти вже встановлені та експлуатуються, але обладнання, яке використовується там – це звичайні побутові прилади (конвектори, побутові кондиціонери тощо) та температурні регулятори, які не мають засобів (каналів вводу-виводу або інтерфейсів) для інтеграції їх у систему автоматизації та моніторингу, монтаж потрібно було провести “вживу”, коли вже зроблено оздоблення, прокладено всі комунікації, та безпосередньо під час роботи магазину, не заважаючи роботі з клієнтами, в яких магазини користуються великою популярністю. Ця обставина вимагала знайти технічні рішення, що максимально спрощують і прискорюють монтажні роботи, і при будь-якій можливості використовувати бездротові рішення: наприклад, для управління навантаженнями, такими як охолоджувачі та моніторингу споживання потужності, було застосовано керовані за допомогою wifi розетки, для кондиціонерів – навчаємий модуль ІЧ-портів, а для температури – недорогі та прості в установці датчики 1-Wire.
Візуалізація поточного стану
Екран керування об’єктом складається з 2-х екранів, на яких відображаються:
- план магазину з відображенням статусу навантажень, освітлення, температур
- екран налаштувань (пульт керування), на якому можна задати режими роботи обладнання – ручний/автоматичний для клімату й освітлення окремо, уставки температури, граничні значення формування аварій, межі сезонів (зима/літо/міжсезон), тренди температур і електричних параметрів, системні повідомлення.
Зведена інформація по об’єктах мережі відображається на верхньому рівні управління Level 2 в особистому кабінеті менеджера, відповідального за експлуатацію об’єктів. Проблемні об’єкти підсвічуються жовтим або червоним кольором, залежно від рівня (попередження або аварія)
Автоматичне керування кліматом
У ручному режимі система дає змогу задати режим роботи (нагрівання/охолодження для кондиціонерів) і керувати навантаженнями індивідуально. У разі вибору автоматичного режиму система визначає сезон за датчиком зовнішньої температури і заданими межами і взимку: регулює температуру обігрівачами через потужні твердотільні реле, а влітку та в міжсезонні – кондиціонерами. Алгоритми керування написані вбудованою в WebHMI мовою скриптів lua:
Для магазинів, що працюють не цілодобово, у нічний час блокується робота обладнання, а за півгодини до початку зміни вмикається, і температура виводиться на режим. У календарі роботи магазину в кабінеті диспетчера на Level2 задають робочі, вихідні та святкові дні, а на модулі WebHMI години початку і кінця робочого дня.
Керування кондиціонерами через ІЧ-порт
Для керування кондиціонерами було застосовано 2-х канальний модуль ІЧ-управління виробництва ICP DAS. Модуль навчається з пульта і містить великий пакет команд, які активуються за протоколом Modbus RTU через вбудований у WebHMI порт RS-485..
Потужність, споживана кожним із кондиціонерів, реєструється завдяки іншому цікавому рішенню – керованій розетці виробництва Broadlink.Ця розетка крім керування навантаженням через wifi ще й реєструє споживану потужність з дуже високою точністю. Перевага застосування подібної розетки для управління кондиціонерами полягає в тому, що деякі кондиціонери не мають команди OFF, а просто змінюють свій стан на протилежний. Оскільки ІЧ-керування не має зворотного зв’язку, то є ймовірність розсинхронізації фактичного статусу кондиціонера з його статусом у програмі. За допомогою подібної розетки можна також гарантовано вимкнути кондиціонер, потім увімкнути його і задати температуру.
Холодильні системи та вітрини
Усі поточні температури й аварійні стани в холодильних камерах і вітринах відображаються на головному екрані та реєструються для перегляду у вигляді графіків..
Холодильник і вітрина не мали температурного регулятора з комунікаційним інтерфейсом (інакше його можна було б також під’єднати на вбудований у WebHMI порт RS-485), тому було використано датчики 1Wire – завдяки невеликим розмірам, такий датчик “безболісно” можна встановити в холодильній камері.
Також на складі знаходився охолоджувач, у якому через охолоджену воду проходять магістралі з напоями. Цей охолоджувач також у нічний час для не-цілодобових магазинів вимикається, використовуючи керовану розетку. Температура в охолоджувачі також контролюється за допомогою 1-Wire датчиків.
Освітлення
Управління освітленням полягало у ввімкненні підсвічування в темний час доби, а також контролі положення вимикачів світла в приміщенні. Час заходу сонця використовували для ввімкнення підсвічування. Для не-цілодобових магазинів вимкнення підсвічування проводиться після закінчення робочого дня, для цілодобових – на світанку. Часи світанку і заходу сонця читалися з внутрішніх погодних регістрів WebHMI.
Енергопостачання
Як вже йшлося вище, об’єкти не були спроєктовані під подальшу диспетчеризацію, тому для обліку споживаної магазином і навантаженнями потужності додатково встановили лічильники технічного обліку SDM-530 з інтерфейсом Modbus RTU, що надають усі електричні параметри. Потужність деяких споживачів реєстрували також за допомогою керованих розеток. Інструменти аналітики використання ресурсів на Level2 давали змогу зручно аналізувати споживання енергії різними магазинами з перерахунком на одиницю площі, у грошах тощо. Дані звітів можуть бути експортовані в книгу Excel для подальшої аналітики, окрім цього реєстровані системою дані можуть бути отримані прямо з пристрою через API в будь-який додаток.
Отримані переваги
Це застосування є ідеальною ілюстрацією концепції, закладеної в WebHMI під час розроблення – моніторинг і керування мережею розподілених об’єктів і вибір таким замовником, як торговельна мережа – найкраще тому підтвердження. На сьогодні складно уявити інше рішення, яке б впоралося з подібним завданням за вельми демократичний бюджет. WebHMI має всю необхідну функціональність вбудовано – необхідний функціонал SCADA, інтерфейси для інтеграції в будь-яку мережу, web-інтерфейс і можливість керування одночасно декількома операторами (менеджеру роздрібної мережі, технічній службі, відділу аналітики) з розмежуванням прав доступу, з різних пристроїв (зокрема смартфонів та планшетів) як із локальної мережі, через Wi-Fi, так і віддалено через Інтернет.
Таким чином WebHMI відмінно вирішує завдання управління і моніторингу інженерними системами на локальному рівні. Для управління безліччю вузлів і огляду стану всієї мережі об’єктів використовується готовий хмарний сервіс Level 2 – верхній рівень для систем, вже побудованих на WebHMI.
Поєднання двох підходів: “майстер-слейв” на нижньому рівні WebHMI і “клієнт-сервер” взаємодії з Level2 дає змогу легко масштабувати систему без втрати продуктивності (оператор взаємодіє з вузлами в режимі реального часу, бачить відгук системи на дії, на верхній рівень передають тільки ключові параметри для оцінювання стану загалом і аналізу). Level2 також забезпечує віддалений доступ до вузлів за технологією VPN без без використання фіксованих IP-адрес (актуально для під’єднання через 3G, і великих корпоративних мереж).
Таким чином замовник отримав ефективний інструмент енергоменеджменту своїх об’єктів як уніфіковане серійно випускаєме рішення. Час монтажу подібної системи становить 1-2 дні, а економічний ефект від її впровадження повинен повністю себе повністю виправдовувати.