wersja mobilna
Online: 581 Niedziela, 2016.12.04

Raporty

Systemy do zdalnych pomiarów i kontroli oraz urządzenia automatyki z komunikacją bezprzewodową

środa, 24 listopada 2010 12:56

Komunikacja bezprzewodowa to dziedzina relatywnie młoda - w porównaniu choćby z techniką sterowania i pomiarową - jednak szybko zajęła ona znaczące miejsce w przemyśle i zastosowaniach profesjonalnych. Urządzenia komunikujące się bezprzewodowo wykorzystywane są do tworzenia rozproszonych systemów pomiarowych w zakładach produkcyjnych, aplikacji nadzorujących pracę sieci wodociągowo-kanalizacyjnych oraz przesyłowych w energetyce, a także w różnych zastosowaniach mobilnych i specjalnych. W tego typu zdalnych aplikacjach równie ważną rolę odgrywa wykorzystanie sieciowej transmisji przewodowej.

Spis treści » Część 1: Systemy do zdalnych pomiarów i kontroli
» Systemy inkasenckie i AMR
» Energia w centrum zainteresowania
» Systemy dedykowane, czyli coś przemysłowego
» Energetyka i przedsiębiorstwa komunalne najważniejsze
» Część 2: Urządzenia automatyki z komunikacją bezprzewodową
» Podejście klasyczne
» Pomiary + komunikacja
» PLC, HMI, IPC... z anteną
» Nowy, rosnący rynek
» Rozmowa z Mirosławem Czernym z Elda-Eltra Elektrotechnika S.A. oraz Grzegorzem Bułatem ze Schneider Electric Polska
» Pokaż wszystko

Rys. 1. Najważniejsze dla klientów cechy omawianych systemów decydujące o ich wyborze

Chociaż na łamach APA zagadnienia dotyczące komunikacji przemysłowej omawiane były już wielokrotnie, bieżący, dwuczęściowy raport ma w pewnym stopniu cechy uzupełnienia poprzednich opracowań, a także wskazania nowych obszarów rynku i rozwijających się technologii. Zawiera on omówienie rozwiązań do zdalnego odczytu liczników mediów oraz różnorodnych, zdalnie komunikujących się systemów pomiarowych i sterowania.

W drugiej części opracowania przedstawiamy komponenty do tworzenia sieci bezprzewodowych, w szczególności szybko popularyzujące się podzespoły automatyki zintegrowane z takimi interfejsami. Informacje te rozszerzono o przykłady wykonanych w kraju wdrożeń oraz oferowanych przez lokalnych dostawców bezprzewodowych urządzeń i systemów.

CZĘŚĆ 1: SYSTEMY DO ZDALNYCH POMIARÓW I KONTROLI

Ostatnie lata przyniosły duży wzrost liczby nowo powstających inwestycji przemysłowych oraz infrastrukturalnych, co wiązało się również z wykonywaniem różnych wdrożeń systemów automatyki pozwalających na zdalne sterowanie i pomiary. Zaawansowane rozwiązania komunikacyjne trafiły także pod strzechy, pozwalając na automatyzację pomiarów i zdalne odczyty zużycia mediów w budynkach mieszkalnych.

Te ostatnie, od omówienia których rozpoczynamy raport, oferowane są często jako zamienniki klasycznych liczników i mogą być montowane w ich miejsce zamiast poprzedników odczytywanych fizycznie przez inkasenta. Zapewniają one dużą dokładność pomiarów i ułatwiają rozliczanie zużycia mediów odbiorcom oraz ich dostawcom.

SYSTEMY INKASENCKIE I AMR

Jednym z popularniejszych pozaprzemysłowych zastosowań systemów zbierania danych są zdalne odczyty liczników mediów - wody, energii elektrycznej, gazu oraz ciepła. Tego typu rozwiązania inkasenckie obejmują zazwyczaj moduły do transmisji radiowej podłączane do liczników (lub same liczniki bezprzewodowe), które mogą być zdalnie odczytywane przez osoby dokonujące odczytów. Odległość transmisji do kilkuset metrów sprawia, że nie jest konieczne wizualne sprawdzanie stanu liczników, przez co inkasent nie musi wchodzić do domu lub na teren obiektu.

Drugą z wersji systemów zdalnego odczytu stanowią rozwiązania rozbudowane do postaci umożliwiającej w pełni zdalne pomiary i zbieranie danych z rozproszonych liczników mediów - metoda ta określana jest zazwyczaj skrótowo jako AMR (Automatic Meter Reading). Systemy takie tworzone mogą być z wykorzystaniem liczników z wbudowaną komunikacją bezprzewodową bliską i koncentratorami danych przesyłającymi do dostawcy zagregowane dane poprzez sieć komórkową.

Pozwala to na objęcie zasięgiem rozproszonych budynków czy mieszkań. Drugim z rozwiązań jest po prostu użycie liczników z komunikacją GSM, co jest jednak zdecydowanie mniej popularne. Przeglądając ofertę producentów i dystrybutorów przedstawionych w tabelach raportowych, znaleźć możemy szereg rozwiązań takich jak omawiane. Firmy dostarczają w tym zakresie często kompletne systemy, zawierające urządzenia do pomiarów (zliczania zużycia), transmisji i agregowania danych oraz oprogramowanie.

Warto dodać, że wdrożenie systemów zdalnego odczytu zużycia mediów nie oznacza zawsze konieczności instalacji nowych liczników. W wielu przypadkach wystarczająca jest modyfikacja konstrukcji lub dołożenie elementu pozwalającego na wygenerowanie impulsów zliczających. Takie moduły są również dostępne w sprzedaży. Przykładowo systemy zdalnego odczytu danych z ciepłomierzy i wodomierzy oferuje Antap Grupa. Bazują one na wytwarzanych przez nią modułach radiowych (WaveFlow, WaveTherm i innych), które pozwalają na zbieranie danych pomiarowych na odległość do 300 metrów (www.cieplownictwo.antap.pl).

Z kolei NaviNet, Encon oraz Energotech Eko oferują system ISAR służący do pomiaru zużycia oraz sterowania odbiorem energii elektrycznej oraz innych mediów (woda, ciepło, gaz). Umożliwia on dokonywanie zdalnego odczytu liczników, zmiany trybu ich pracy oraz wykrywania nielegalnego odbioru. W skład systemu, oprócz liczników różnych mediów, wchodzi koncentrator danych i serwer z oprogramowaniem (www.encon.pl, www.navi-net.pl).

THB Systemy Informatyczne oferuje natomiast system inkasencki, który pozwala na odczyt liczników na osiedlach domków jednorodzinnych i w podobnych aplikacjach. Liczniki wyposażone są w nadajniki, z których informacje odczytywane są lokalnie radiowo przez inkasenta (www.thb.com.pl). Również Minol dostarcza system inkasencki pozwalający na odczytywanie zużycia mediów. Wykorzystywane w nim elementy komunikacyjne pozwalają na komunikację na odległość do kilkudziesięciu metrów, komunikując się na paśmie 868MHz (www.minol.pl).

Rys. 2. Sposoby tworzenia omawianych systemów przez klientów

Spójrzmy na inne przykładowe systemy do zautomatyzowanego odczytu liczników. AMRsystem firmy Apator to rozwiązanie pozwalające na zdalne odczyty zużycia wody, energii cieplnej, elektrycznej i gazu. Bazuje on na module mikroprocesorowego licznika impulsów WRF-N/WRF-P/CRF-P z układem radiowym pracującym z częstotliwością 433MHz (www.oferta.apator.eu). Rhino oferuje zaś system RhinoAMR, który zawiera sieć liczników wyposażonych w nadajniki radiowe oraz kolektor danych gromadzący dane i przesyłający je zdalnie do bazy (wykorzystanie transmisji GSM).

W wersji inkasenckiej osoba dokonująca odczytu licznika wyposażona jest w przenośny komputer, w którym zainstalowany jest moduł nadawczo-odbiorczy pozwalający na transmisję danych z licznika (www.rhinohome.com). Z kolei ista Polska dostarcza system symphonic sensor net, który jest dwukierunkowym rozwiązaniem do zdalnego odczytu danych z urządzeń rejestrujących zużycie mediów w budynkach.

Wykorzystywane jest tutaj agregowanie informacji w koncentratorze i wysyłanie ich z wykorzystaniem sieci komórkowej (www.ista.pl). Gliwicki Aiut oferuje ciekawe systemy IMR (Integrated Meter Reading), takie jak służący do radiowego odczytu gazomierzy domowych oraz sterowania zaworami. Rozwiązanie zawiera gazomierze z komunikacją GSM oraz inne podzespoły, a także oprogramowanie bazodanowe pozwalające na agregowanie, analizę danych i tworzenie raportów (www.imrgaz.com).

Do zastosowań przemysłowych czy związanych z dystrybucją na stacjach paliwowych firma dostarcza także system telemetryczny pozwalający na zdalne monitorowanie poziomu gazu płynnego. Składa się on z inteligentnych czujników poziomu, jednostek do transmisji GSM oraz aplikacji bazodanowo-raportującej (www.imrlpg.com).

ENERGIA W CENTRUM ZAINTERESOWANIA

Rys. 3. Ocena aktualnej (jesień 2010 roku) sytuacji na rynku krajowym

Pomiary energii i zarządzenie jej zużyciem to dla branży jeden z kluczowych obszarów rozwoju. Wyróżnić tutaj można dwie grupy aplikacji i zagadnień - pomiary energii u prywatnych i przemysłowych odbiorów, co związane jest z tzw. inteligentnymi licznikami energii, oraz dostarczanie rozwiązań do zarządzania zużyciem energii w przedsiębiorstwach i większych obiektach. Te pierwsze kojarzone są zazwyczaj z pojęcie tzw. smart metering, czyli pomiarów realizowanych z wykorzystaniem urządzeń pozwalających na przesyłanie danych i dwukierunkową komunikację pomiędzy dostawcą i odbiorcą.

Inteligentne liczniki energii (i innych mediów) zapewniają dostawcy precyzyjną, bieżącą informację o zużyciu energii, pozwalają zmniejszyć straty techniczne i kradzieże prądu, natomiast odbiorcy - lepiej planować jej zużycie. Urządzenia takie wyposażane są w różne typy wejść i komunikują się z wykorzystaniem różnych protokołów - np. M-Bus, który opracowany został specjalnie na potrzeby omawianej dziedziny. Obecnie nad rozwojem standardów pracuje kilka organizacji, w tym konsorcjum ESMIG (European Smart Metering Industry Group), jednak wciąż brakuje jednolitych standardów pomiarowych i komunikacyjnych (patrz artykuł "Inteligentne liczniki - w poszukiwaniu standardu" w bieżącym wydaniu APA).

Zgodnie z dyrektywą unijną do 2020 roku 80% odbiorców energii ma korzystać z liczników pozwalających na zdalny odczyt wartości. Według szacunków Urzędu Regulacji Energetyki koszt tej modernizacji wyniesie w kraju ponad 7 mld złotych, a sumaryczne zużycie energii spadnie o około 10%. Obecnie, patrząc na wdrażanie tych rozwiązań przez dostawców energii, widzi się, że sytuacja jest zróżnicowana. Przykładowo Energa ma do końca bieżącego roku objąć wymianą liczników blisko 70% dużych odbiorców energii (projekt firmy szacowany jest pod względem wielkości na miliard zł i dotyczy około 3 mln odbiorców).

TABELA 1. Systemy do zdalnego odczytu i kontroli, telemetryczne

Jej przedstawiciele oceniają, że dzięki temu dystrybucja energii będzie tańsza - zmniejszone zostaną straty techniczne i znacząco te związane z kradzieżą energii. Z kolei RWE Stoen Operator uruchomił pilotażowy program dla odbiorców indywidualnych, a wszystkie obecnie instalowane liczniki przygotowane są do zdalnego odczytu wielkości mierzonych. Podobny program prowadzi EnergiaPro - ma być nim objętych około 20 tys. odbiorców do końca 2011 roku i 20% wszystkich odbiorców do 2015 roku.

Sebastian Tryk

NaviNet

  • Jakie są typowe systemy pozwalające na wykonywanie zdalnych odczytów? Jakie wielkości są odczytywane?

Typowe systemy do zdalnego odczytu i kontroli oparte są na licznikach z wbudowanym interfejsem komunikacyjnym. Mogą to być interfejsy przewodowe lub radiowe. Wśród wykorzystywanych standardów komunikacyjnych najczęściej stosowane to: RS485, M-Bus, Ethernet, wyjścia impulsowe, RF, ZigBee, GPRS czy PLC (transmisja danych poprzez sieć elektryczną). Przykładem systemu opartego o transmisję PLC może być ISAR oferowany przez naszą firmę.

Systemy telemetryczne służą do monitoringu zużycia energii elektrycznej, prądu, wody, ciepła, gazu i innych mediów produkcyjnych jak np. gazy i ciecze techniczne. Oprogramowanie systemowe pozwala na cykliczny odczyt danych z liczników i zapisywanie ich do baz danych. Następnie dane te służą do analizy zużycia mediów w dowolnym okresie (chwili), w zależności od pory dnia, roku czy w zadanym okresie.

  • Kto jest odbiorcą systemów zdalnego odczytu i kontroli? W jakich branżach i aplikacjach się je wykorzystuje?

Odbiorcami omawianych systemów są zakłady energetyczne, produkcyjne, magazyny, urzędy, instytucje publiczne, szpitale, itp. Najczęstsza aplikacja to stałe systemy billingowania użytkowników. Systemy mobilne stosowane są natomiast do przeprowadzania audytów energetycznych, wykrywania nielegalnych odbiorów mediów czy wyznaczania miejsc strat energii.

  • Czy omawiane systemy dostarczane są jako standardowe, czy może istnieje konieczność każdorazowego tworzenia rozwiązania pod wymagania klienta?

Najczęściej są to standardowe rozwiązania sprzętowe, przy czym właściwy dobór urządzeń i odpowiednia konfiguracja oprogramowania umożliwia uzyskanie funkcjonalności wymaganej przez użytkownika. Odpowiednio częste próbkowanie wartości z liczników pozwala na dość dokładną analizę zużycia mediów i podawanie wyników w formie wymaganej przez użytkownika.

Mniejsze programy pilotażowe prowadzą również inni dostawcy, m.in. Enea Operator. Liczniki takie jak omawiane znaleźć można w ofercie dostawców automatyki i aparatury pomiarowej. Przykładowo moduły komunikacyjne do liczników energii wytwarza ZEUP Pozyton. Urządzenia GSM-1 i GSM-3 są inteligentnymi modułami komunikacji dwukierunkowej przeznaczonymi do zdalnego odczytu i sterowania licznikami energii elektrycznej (są one instalowane w ich osłonach skrzynek zaciskowych).

Omawiana firma dostarcza też system do zarządzania zużyciem energii elektrycznej w przedsiębiorstwach Skaden. Pozwala on na rejestrację w bazie danych pomiarowych z liczników energii elektrycznej, zawiera narzędzia analityczne i raportujące, wspomagające udział w wolnym rynku energii, a także pozwalające na kontrolę mocy zamówionej i planu zużycia energii (www.skaden.pozyton.com.pl). Interesujący produkt oferuje Sabur - jest nim nagrodzony Złotym Medalem targów Automaticon system odczytu i rozliczania energii elektrycznej SOiRE (www.sabur.com.pl).

Wykorzystany jest w nim sterownik Saia PCD3 oraz moduły zbierające i transmitujące dane PCD7. H104S, które łączą się z poszczególnymi licznikami energii elektrycznej. Do komunikacji użyto protokołów M-Bus, Modbus i innych, natomiast dzięki zaawansowanej funkcjonalności sieciowej oraz IT możliwy jest łatwy dostęp do zgromadzonych danych poprzez Internet. Rozwiązania do pomiarów zużycia energii znajdziemy również w innych firmach - patrz tabela 1.



 

zobacz wszystkie Nowe produkty

Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

2016-12-02   |
Przywieszki do kabli do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych

Nowe poliestrowe przywieszki do kabli B-7598 firmy Brady zaprojektowano do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych. Po zadruku taśmą barwiącą R-6000 zapewniają one odporność na promieniowanie UV, ekstremalnie wysokie i niskie temperatury, pył, deszcz i środki chemiczne.
czytaj więcej

Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

2016-12-02   |
Komputer na zakres temperatur pracy -40...+75°C z mikroprocesorem Core i7 i dwoma slotami PCI

Schweitzer Engineering Laboratories (SEL) powiększa ofertę komputerów przemysłowych rodziny SEL-3360 o nowy model z sufiksem "E" różniący się od wcześniejszych modeli dwoma wbudowanymi slotami dla kart PCI. Jest to komputer bezwentylatorowy o szerokim dopuszczalnym zakresie temperatur pracy od -40 do +75°C, odporny na wyładowania ESD do 15 kV i udary mechaniczne do 15 g.
czytaj więcej

Nowy numer APA