Descrizione:

Le tradizionali lampadine a incandescenza convertono solo il 4% dell'elettricità consumata in luce e il resto in energia termica, quindi, è ora attiva una ricerca delle soluzioni più efficienti dal punto di vista energetico che potrebbero essere utilizzate per l'illuminazione in qualsiasi settore dell'economia.

Sistema di controllo dell'illuminazione a LED

Compiti e principi di costruzione

EB Slobodnik, can. tecnico. scienze, direttore generale,

EH Allash, Vice Amministratore delegato, Remik-2 LLC,

VA Kazakov, Professore, Membro Corrispondente Accademia Economica Russa, Direttore Generale,

SB Kazantsev, Direttore Esecutivo, RITM-2 LLC

Le tradizionali lampadine a incandescenza convertono solo il 4% dell'elettricità consumata in luce e il resto in energia termica, quindi la ricerca delle soluzioni più efficienti dal punto di vista energetico che potrebbero essere utilizzate per l'illuminazione in qualsiasi settore dell'economia è ora attivamente perseguita.

La fine del 20 ° secolo è stata segnata dalla comparsa di sorgenti luminose elettriche fondamentalmente nuove: diodi emettitori di luce (nella letteratura straniera sono solitamente chiamati LED - Light Emitted Diode). Un LED è un dispositivo a semiconduttore che genera (quando una corrente elettrica lo attraversa) radiazione ottica, che nella regione del visibile è percepita come un colore (monocromatico). Il colore dell'emissione è determinato sia dai materiali semiconduttori utilizzati che dai droganti. Un semiconduttore è un materiale che consente alla corrente elettrica di fluire in una direzione. La radiazione in queste sorgenti non è generata riscaldando il filamento, come nelle lampade a incandescenza, e non da scariche elettriche, come in MGL, ma dal rilascio di energia da parte degli elettroni quando la corrente passa attraverso l'interfaccia metallo-semiconduttore. A differenza di tutte le altre sorgenti luminose, la radiazione LED non contiene raggi termici (infrarossi) e ultravioletti. Pertanto, i LED non riscaldano gli oggetti illuminati e non li fanno sbiadire. Le loro dimensioni sono molto ridotte, il che rende facile ridistribuire il flusso luminoso nello spazio utilizzando riflettori o lenti. Grazie a ciò, i LED possono essere utilizzati per creare apparecchi ad alta efficienza per l'illuminazione di vetrine ed esposizioni senza adottare misure aggiuntive per proteggere gli oggetti illuminati dal surriscaldamento e dai raggi ultravioletti. Ricevuto di recente ampio utilizzo i LED bianchi sono una sorta di ibrido tra un LED e una lampada fluorescente. Questo è un diodo blu monocromatico rivestito con uno strato di fosforo che, sotto l'azione della radiazione blu del LED, emette il colore in un'ampia gamma dello spettro, dal verde al rosso. Quando viene miscelata con la luce naturale del LED, viene prodotta una luce che viene percepita dall'occhio umano come molto vicina alla normale luce diurna, a volte con un leggero spostamento verso toni più freddi. IN l'anno scorso L'efficienza dei LED è aumentata notevolmente. Attualmente raggiunge 30 lm/W o più, a seconda del colore (per confronto, la migliore resa luminosa delle lampade può raggiungere 200 lm/W in condizioni di laboratorio). Un tipico LED assorbe 15-20 mA a una tensione operativa di 1,7-4,6 V. La resa cromatica è compresa tra Ra > 80.

I principali vantaggi delle lampade a LED:

1. Direzione del flusso luminoso- la capacità di creare una direzione puntiforme della luce. I LED sono posizionati su una superficie piana e producono una perfetta illuminazione direzionale. Il tasso di utilizzo del flusso luminoso è del 90%, mentre per una sorgente luminosa standard non supera il 60–75%;

2. Contrasto quando si illumina la superficie con i LED, è 400 volte superiore al contrasto delle lampade a scarica di gas, il che garantisce una perfetta nitidezza degli oggetti illuminati e una riproduzione del colore (l'indice di resa cromatica è 80–85);

3. Nessun effetto stroboscopico. Durante il funzionamento della matrice LED, non vi è alcun effetto dannoso delle pulsazioni a bassa frequenza, caratteristica delle sorgenti luminose luminescenti e a scarica di gas;

4. Immediato- non richiede tempo per "riscaldarsi" a un livello completo di emissione luminosa;

5. Basse correnti di avviamento e di marcia, che elimina il pericolo di sovraccarico della rete al momento dell'accensione delle lampade con LED. Le correnti di lavoro e di avviamento sono 0,7–1,1 A, per le lampade con lampada a scarica di gas, la corrente di avviamento è 4,5 A e la corrente di lavoro è 2,1 A;

6. Resistenza all'usura– il periodo di validità non dipende dalla frequenza di accensione/spegnimento. La durata delle lampade convenzionali è influenzata dalla frequenza di accensione/spegnimento;

7. Controllabilità e gestibilità– compatibilità con i sistemi di controllo elettronici che controllano l'intensità e il colore del flusso luminoso;

8. Resistenza alle basse temperature- la capacità di lavorare al freddo e in condizioni avverse. A basse temperature, l'efficienza di radiazione delle lampade fluorescenti diminuisce drasticamente. L'efficienza dei LED aumenta leggermente alle basse temperature, rendendoli indispensabili nell'illuminazione di esterni;

9. Durata e affidabilità- l'assenza di parti in vetro e filamenti li rende indispensabili in condizioni industriali, trasporti, scale mobili e altre situazioni. I LED sono anche ampiamente utilizzati come illuminazione antivandalo, perché non contengono vetro, che soddisfa i requisiti di sicurezza per le stanze dei bambini;

10. Dimeri speciali per i LED funzionano alla massima ampiezza e l'intensità luminosa minima è del 5% della massima, e talvolta anche inferiore;

11. Risorsa lampade con array di LED è di 40-70 mila ore di funzionamento, che equivalgono a 15-20 anni di funzionamento in modalità di illuminazione urbana (durante questo periodo lampada alogena dovrebbe essere cambiato 100 volte e alogenuri metallici - 30);

12. Risparmio energetico fino al 50% rispetto al tradizionale lampade a scarica e il 90% rispetto alle lampade a incandescenza.

Il risparmio energetico è un problema mondiale perché è impossibile produrre energia senza effetti devastanti sull'ambiente e sul clima. Nei paesi europei è iniziata la lotta contro l'uso irrazionale dell'elettricità, dichiarando il nemico numero uno delle normali lampadine a incandescenza: dopotutto, trasformano solo il 4% dell'energia consumata in luce e il resto è perdita di calore. Le grandi aziende competono per trovare la soluzione più efficiente che potrebbe essere utilizzata per l'illuminazione generale. Pertanto, l'introduzione di tecnologie di risparmio energetico in Russia è attualmente una priorità e richiede non solo l'attività di privati ​​e imprese statali ma anche un importante sostegno statale a livello comunale. Se prendiamo, ad esempio, gli alloggi ei servizi comunali, la sua riforma è impossibile senza programmi e tecnologie efficaci per il risparmio energetico, altrimenti si limiterà a soffocare nei mancati pagamenti: i prezzi dell'energia stanno diventando dolorosamente “morde” ogni anno. Ad esempio, nel 2005, il settore immobiliare e comunale russo ha consumato oltre il 60% di tutta l'elettricità prodotta nel paese, 22 su 36 miliardi di kWh. Sotto il dominio sovietico, tutto era esattamente l'opposto: il 70% dell'energia veniva consumata dall'industria. Ogni anno sul mercato interno vengono venduti 1,5 miliardi di lampadine di oltre trecento tipi. Quindi, ad esempio, secondo l'accademico dell'Accademia delle scienze elettriche (AES RF), il dott. tecnico. Sci. Aizenberg Yu.B., se assumiamo che ci siano almeno 1 milione di scale negli edifici residenziali a Mosca, quando si sostituiscono le lampade con LN (40 W) con lampade con LED (10 W), un risparmio energetico annuo di circa 150 milioni di kWh con gli stessi parametri di illuminazione. L'uso di apparecchi a LED in corridoi, corridoi, ecc. può aumentare questa cifra di altre 2-3 volte.

Due imprese di Mosca per l'edilizia abitativa e i servizi comunali hanno sviluppato un sistema di controllo dell'illuminazione basato sull'uso di dispositivi di illuminazione a LED per vari scopi e emissione di luce. Ogni apparecchio è dotato di un alimentatore switching sviluppato internamente che consente di controllare i parametri di illuminazione con una stabilità costantemente elevata.

Concettualmente, il sistema di controllo dell'illuminazione degli alloggi e dei servizi comunali è suddiviso in tre sottosistemi:

• per l'illuminazione di ingressi di edifici residenziali, corridoi, vani scala e locali interni;
• per l'illuminazione di cortili, parchi giochi, parchi giochi, ecc.;
• per l'illuminazione di strade, piazze e faretti.

A seconda dell'applicazione, gli apparecchi hanno un controllo integrato o sono controllati da un blocco in una versione a pannello oa parete.

La gestione avviene secondo i parametri:

• illuminazione (accesa/spenta);
• da parametri temporali (accensione e spegnimento a intervalli di tempo prestabiliti);
• dal segnale del sensore di presenza;
• dimmerazione in combinazione con un sensore di presenza e senza di esso;
• illuminazione e parametri temporali dati, in combinazione con l'attenuazione e senza di essa.

Il sistema di controllo dell'illuminazione è completato da prodotti prodotti oggi in piccoli lotti e preparati per la produzione in serie. Questi sono tipi di lampade:

Le specifiche degli apparecchi sono presentate nella tabella.

Gli apparecchi sono controllati da una chiave elettronica intelligente ESP, che permette di connettersi (senza contatto) diversi tipi carichi (fino a 15 A) alla rete 85–264 V con un alimentatore CA e un'unità di controllo dell'illuminazione FR-11.

Specifiche FR-11

Tensione di alimentazione - 24-220 V; Tipo di corrente: costante, variabile; Modalità operativa - 100% (continuo); Condizioni di funzionamento UHL4 - 5-40 °C; Grado di protezione - IP20; Intervallo di temperatura di stoccaggio - -40-85 °C. Caratteristiche dei canali di controllo: Intervallo di controllo del livello di funzionamento - 0-100 Lux; Tipo di regolazione - liscia; Uscita - due contatti relè normalmente aperti; Intervallo di controllo del livello operativo - x 1; x 1,5; x2; x 3 dal livello impostato per il canale 1; Tipo di regolazione - gradino; Uscita - contatto normalmente chiuso e normalmente aperto; Modalità di commutazione nominali per un gruppo di contatti del relè (numero di cicli operativi, non inferiore) a cos φ ≥0,5: 0,1 A, 12 V ~ non inferiore a 5,105; 5 A, 30 V = almeno 9,104; 5A, 220 V ~ non inferiore a 9,104; Modalità di commutazione consentite - 103 circuiti fino a 30 A per un tempo fino a 0,1 s con apertura fino a 5 A, ~ 245 V o = 30 V fino a 0,1 Hz. Il sistema di controllo dell'illuminazione ha la funzione di dispacciamento tramite la rete telefonica (modulo di interfaccia) o tramite il modulo GPRS.

La chiave ha un'alta velocità, dimensioni ridotte e la capacità di programmare funzioni: la formazione di sequenze di impulsi ciclici o finiti. La chiave è sostitutiva dell'importazione e supera i prodotti Chorus Gewiss nelle sue caratteristiche: GW90841 - dimmer per carico resistivo/induttivo.

L'unità di controllo dell'illuminazione FR-11 è un dispositivo a microprocessore, un fotorelè multifunzionale progettato per il processo decisionale automatizzato per accendere e spegnere carichi a seconda del livello di illuminazione del sensore. La gestione avviene attraverso due canali. Il primo canale viene attivato quando viene raggiunto il livello di illuminazione impostato "dall'alto", dopodiché il canale rimane acceso per l'intervallo impostato "Notte". Quindi il carico viene spento per l'intervallo impostato "Mattina". Trascorso l'ultimo intervallo, il carico viene riacceso e rimane acceso finché il livello di illuminazione non raggiunge il valore di illuminazione impostato "dal basso".

Il secondo canale si accende quando il livello di illuminazione "superiore" è multiplo di quello impostato per il primo canale, e si spegne quando lo stesso livello viene raggiunto "dal basso". Questo canale può essere utilizzato per accendere l'illuminazione di emergenza nella stanza. Inoltre, il primo canale può essere attivato durante l'intervallo "Mattina" chiudendo i contatti esterni della macchina, che consente il controllo manuale dell'illuminazione. I contatti esterni possono funzionare in tre diverse modalità, determinate impostando i DIP switch sul pannello frontale del dispositivo: commutando il canale nello stato opposto quando cambia lo stato di qualsiasi contatto di ingresso; accensione del canale per 3 min. quando un canale viene attivato e il canale viene mantenuto acceso quando l'altro viene chiuso; accensione del canale per 3 min. quando lo stato cambia su uno qualsiasi dei contatti di ingresso.

Allo stato attuale, è necessario creare in Russia un programma per lo sviluppo dell'industria dei LED, dei dispositivi di illuminazione basati sui LED e l'uso diffuso di questi dispositivi nell'illuminazione pubblica, che darà un contributo significativo alla soluzione del problema del risparmio energetico .

• Sistema integrato di contabilità delle risorse energetiche (elettricità, acqua, calore) ZhSK "Quartiere inglese", Mosca
• AIIS KUE al confine del saldo appartenente a 0,4 e 10 kV JSC "UEC";
• AIIS KUE al confine del saldo appartenente a 0,4 kV JSC "MOESK";
• AIIS KUE, AIIS KUT edifici residenziali complesso residenziale "Zavidnoe" a Vidnoe, nella regione di Mosca;
• AIIS KUE, AIIS KUV e AIIS KUT edifici residenziali complesso residenziale "Nekrasovka-Park", regione di Mosca
• AIIS KUE, AIIS KUT edifici residenziali complesso residenziale "Center-2" nella città di Zheleznodorozhny, Regione di Mosca
• Microdistretto degli edifici residenziali AIIS KUE, AIIS KUV, AIIS KUT. Shchitnikovo, Shchitnikovo, Regione di Mosca
• AIIS KUE BP OJSC "Moseenergosbyt", Ramenskoye, Regione di Mosca

Sistemi automatizzati di controllo dell'illuminazione

Il consumo di elettricità per scopi di illuminazione può essere notevolmente ridotto ottenendo prestazioni ottimali dell'impianto di illuminazione in qualsiasi momento. È possibile ottenere la contabilizzazione più completa e accurata della presenza di luce diurna, nonché la presenza di persone nella stanza, utilizzandomezzi di controllo automatico dell'illuminazione (LMS). Il carico luminoso è controllato in due modi principali:spegnimento totale o parziale degli apparecchi (controllo discreto) e cambiamento graduale nella potenza delle lampade(uguale per tutti o per individuo).

Controllo dell'illuminazione di un istituto scolastico (scuola, università)

Il sistema di controllo controllerà automaticamente l'illuminazione:

Aree comuni (corridoi, saloni, aree ricreative, servizi igienici);

Classi educative (pubblico);

pavimenti tecnici;

Territorio adiacente con possibilità di abbassare di notte del 50% la potenza delle lampade con lampade HPS,

così come automatizzare il processo di chiamata all'inizio delle lezioni!

Fig 1. Schema di controllo dell'illuminazione dell'edificio scolastico in combinazione con un sistema di campane

Come funziona

Secondo il programma programmato nel computer (il programma "School Bell"), il sistema di controllo, costruito sulla base del controller K2000T, commuta automaticamente il fluorescente o Illuminazione a LED corridoi, sale e aree ricreative in modalità economica, programmabile nell'intervallo 10-20% della potenza nominale.

Fig 2. Il menu principale del programma “Campanello scolastico”.

Se i sensori di movimento non sono utilizzati nel sistema, il controllore mantiene la potenza minima impostata dell'impianto di illuminazione del corridoio fino al termine della lezione in corso e, dopo la chiamata per la pausa, l'illuminazione torna alla modalità di luminosità nominale.

Se i sensori di movimento sono utilizzati nel sistema di controllo, il loro funzionamento quando una persona passa lungo il corridoio durante le lezioni porta ad un aumento graduale automatico del flusso luminoso di un gruppo di lampade nell'area controllata dal sensore. La potenza degli apparecchi è regolata senza problemi nell'intervallo 2-100% del valore nominale.

Fornisce la connessione al sistema allarme antincendio edifici - in caso di incendio, il controllore accende il sistema di illuminazione di corridoi e sale alla massima potenza per garantire la normale evacuazione delle persone dall'edificio ed estinguere l'incendio. È possibile controllare manualmente l'illuminazione, bypassando il controller e il computer, con un interruttore convenzionale.

Fig 3. Schema di controllo dell'illuminazione della scuola. Pavimento tipico.

Se i fondi stanziati per la revisione non sono sufficienti per implementare un sistema di controllo completo, puoi limitarti a un'opzione economica senza sensori di movimento e senza una regolazione regolare del flusso luminoso delle lampade nei corridoi. In questo caso, il sistema di automazione spegnerà semplicemente parte degli apparecchi di illuminazione funzionanti nei corridoi e nelle aule per la durata delle lezioni.

Fig 4. Una versione economica del sistema di controllo dell'illuminazione per aree pubbliche.

Controllo dell'illuminazione nelle aule

livello naturale luce del sole in una normale classe scolastica è distribuito in modo non uniforme: più i banchi sono vicini alla finestra, più intensamente sono illuminati dalla luce solare e viceversa. Standard illuminazione artificiale non tiene conto di questa caratteristica. Pertanto, quando non c'è abbastanza luce naturale per una fila di banchi remota, l'insegnante è obbligato ad accendere l'illuminazione dell'intera classe, per cui il più delle volte le file di banchi più vicine alle finestre risultano essere eccessivamente illuminato, il che porta a un consumo irragionevole di elettricità.

L'efficienza dei sistemi di illuminazione delle aule può essere migliorata installando sensori di luce costante K2110 sul soffitto sopra ogni fila di scrivanie. Questo sensore è in grado di mantenere un livello di illuminazione impostato, ad esempio 500 lux, riducendo o aumentando automaticamente il flusso luminoso di un gruppo di apparecchi, a seconda del livello di luce solare che entra nell'aula attraverso le finestre. Durante le ore diurne, gli apparecchi posizionati più vicino alle finestre funzioneranno con meno energia.

Fig 5. Controllo automatico dell'illuminazione dell'aula

Questa foto mostra chiaramente come funzionano i sensori K2110 in una giornata di sole: le lampade poste vicino alle finestre funzionano nella potenza minima(5% del valore nominale). Anche la seconda e la terza fila di apparecchi funzionano in modalità economica (rispettivamente circa il 20% e il 60% della potenza nominale). I reattori elettronici dimmerabili TF8418ETD sono stati installati in normali apparecchi 4x18W durante la ricostruzione. Ricordiamo che nella modalità di potenza minima le lampade consumano 4-6 volte meno elettricità!

Cosa fare con le vecchie lampade

Opzione 1 - sostituzione di apparecchi obsoleti con lampade fluorescenti 2x40W, consumando, tenendo conto delle perdite interne, circa 90W ciascuno, con nuovi con una lampada T8 con una potenza di 58W 5000 lm, ad esempio K22-158U, con una lampada T5 con una potenza di 49W 4500 lm (K22-149U) o T5 35W 3600 lm (K22-135U) e l'alimentatore elettronico faranno risparmiare circa il 40-60% di elettricità. Allo stesso tempo, diventa anche possibile regolare il flusso luminoso di queste lampade, come descritto sopra, e inoltre risparmiare un altro 20-25% di elettricità grazie al controllo automatico del flusso luminoso (potenza). Questi apparecchi sono collegati in una linea di luce, fornendo un'elevata uniformità di illuminazione. La lunghezza dell'apparecchio è di 1500 mm, quindi avranno bisogno di meno per classe rispetto ai tradizionali apparecchi da 2x40W, la cui lunghezza è di 1200 mm. L'illuminazione e la riproduzione dei colori miglioreranno notevolmente.

Apparecchio K22-158U / K22-149U con luminosità regolabile Collegamento degli apparecchi in una “linea di luce”

Figura 6. Lampade per aule e auditorium, collegate in una “linea luminosa”

Se, per esempio, in salotto dove è necessaria un'illuminazione di almeno 500 lux, prima sono state installate 18 lampade 2x40W (tre file da 6 pz ciascuna) con una potenza totale di 1440W, quindi solo 12 pz (3 file da 4 lampade ciascuna) con una potenza totale di 696 W (12 pezzi x 58 W). L'uso dei sensori di luce costante K2110 si ridurrà potenza media di circa il 20% in più, quindi la potenza consumata da un sistema di illuminazione di una classe sarà di 556 W invece di 1440 W prima dell'aggiornamento.

Se in classe standard In precedenza sono stati installati 12 apparecchi da 2x40 W (due file da 6 pezzi ciascuna) con una potenza totale di 960 W, quindi durante la modernizzazione, ad esempio, 12 apparecchi K22-135U con una lampada da 35 W (3 file da 4 apparecchi) con una potenza totale di È possibile installare 420 W (12 pezzi x 35 W). L'uso dei sensori di luce costante K2110 ridurrà la potenza media di almeno un altro 20%, quindi la potenza consumata da un sistema di illuminazione di una classe con una dimensione di 8,5x6 m sarà di circa 336 W anziché 960 W prima dell'aggiornamento.

Riso. 7 Misure di illuminazione nelle aule con vari tipi lampade negli apparecchi della serie K22 (T8 58W e T5 35W). Le misurazioni sono state effettuate oggetto reale- scuola numero 104, Perm (clicca per ingrandire!)

Nel calcolo, non abbiamo tenuto conto delle perdite nei reattori elettromagnetici delle vecchie lampade, che raggiungono il 20% della potenza consumata, quindi, in pratica, gli indicatori di efficienza della modernizzazione saranno ancora migliori!

Anche il costo di acquisto e smaltimento delle lampade diminuirà di 3-4 volte, perché le lampade - monolampada e con reattori elettronici - dureranno molto più a lungo (anche grazie alla funzione “warm start”).

Opzione 2 - ammodernamento degli infissi esistenti. Se gli apparecchi sono stati acquistati relativamente di recente, possono essere aggiornati installando reattori elettronici (senza cambiare le lampade) o Pannelli LED con funzione di controllo del flusso luminoso. Questa opzione è particolarmente adatta per l'uso in corridoi e sale in cui sono installati apparecchi di illuminazione 4x18W o 2x40W. Dopo la ricostruzione, queste lampade avranno anche la funzione di regolazione del flusso luminoso e potranno funzionare come parte di un sistema di controllo automatico con sensori di movimento. In questo caso, la luminosità cambierà in modo graduale, il che è molto importante per il comfort visivo.

Illuminazione dell'area circostante

Il controller K2000T dispone inoltre di due canali per il controllo dell'illuminazione stradale e di un canale per l'illuminazione architettonica dell'edificio. Con il loro aiuto, puoi controllare efficacemente gruppi di apparecchi con lampade HPS 70-400W, utilizzando la funzione di riduzione della potenza notturna del 50%, ad esempio da 22-00 a 6-00 (risparmio di elettricità - fino al 50%).

Vantaggi

Soluzione chiavi in ​​mano dal produttore dell'attrezzatura;

L'attrezzatura è progettata e prodotta in Russia;

Alta affidabilità, breve periodo di ammortamento;

Un ordinario elettricista di 4-5 categorie può installare e mantenere il sistema di controllo;

Possibilità di utilizzo fluorescente o Lampade a LED con flusso luminoso regolabile di qualsiasi produttore;

Garanzia per l'attrezzatura principale - 3 anni, per i sensori di movimento - 5 anni!

Elevata affidabilità del sistema: quando la linea di controllo della lampada 1-10 V si interrompe, passa automaticamente alla modalità di luminosità del 100%; a corto circuito questa riga - alla modalità di luminosità minima. Pertanto, lo spegnimento completo dell'illuminazione nell'edificio a causa del guasto dell'automaticoniente zecche!

In livello moderno sviluppo delle infrastrutture, l'uso di un solo modo per controllare le reti di illuminazione non è conveniente. È necessario integrare tutti i metodi di controllo dell'illuminazione in un sistema multistruttura comune che includa sia il controllo locale che quello remoto e allo stesso tempo sia in modalità di controllo manuale e automatica.

Tale decisione è stata determinata dall'opportunità di ottenere uno smaltimento più ragionevole delle risorse delle reti di illuminazione. Tali sistemi sono apprezzati per i loro vantaggi economici. Il consumo di elettricità per scopi di illuminazione è notevolmente ridotto non solo per il raggiungimento di un funzionamento ottimale dell'impianto di illuminazione in un dato momento, poiché l'accuratezza dell'automazione viene mantenuta secondo il programma, ma per più sistema affidabile, costruito con moderni componenti elettronici che richiedono minori costi di manutenzione. C'è una riduzione di prezzo lavori di installazione, in quanto si riducono i costi di materiale e installazione.

Per costruire tali sistemi saranno necessari controllori programmabili autonomi. I controllori autonomi sono dispositivi intelligenti in grado di svolgere funzioni complesse relative al controllo e alla raccolta dei dati, nonché alla capacità di prendere decisioni in base al sistema attuale e alle condizioni di processo. Per fare tutto questo, devono prima essere programmati. Il programma viene interpretato ed eseguito dal dispositivo, in modo che il dispositivo "sa" cosa fare in un dato momento.

Una volta programmato, un dispositivo autonomo può continuare a funzionare, misurando i segnali dei sensori, scrivendo dati in memoria ed eseguendo funzioni di monitoraggio e controllo anche quando il computer host non è collegato o in esecuzione.

Esistono due modi per programmare controller autonomi e trasferire i dati ricevuti a un PC, utilizzando un'interfaccia di comunicazione, sia essa RS-232, RS-485, Ethernet e altre, o utilizzando schede di memoria portatili.

Questa flessibilità nella programmazione consente ai controller standalone di funzionare in diverse modalità, determinate dalla posizione del dispositivo e dalla quantità di dati memorizzati, nonché dalla disponibilità di alimentazione:

§ Lavoro offline quando si utilizzano schede di memoria o PC portatili (laptop) vengono eseguiti periodici aggiornamenti dei dati e programmazione (se necessaria);

§ Funzionamento in linea con il PC principale durante il trasferimento dei dati e la programmazione (se necessaria);

Se l'applicazione richiede più sensori di quelli che il controller autonomo può supportare, con i sensori distribuiti vasta area, potrebbe essere necessaria una rete di controller distribuiti. Ciascuna modalità di funzionamento che utilizza un solo controller deve essere applicabile anche se sono collegati dispositivi aggiuntivi come parte di una WAN.

La configurazione di sistema più comune per la massima affidabilità del sistema è una connessione diretta a un PC host tramite un'interfaccia di comunicazione.

Questa configurazione consente frequenti trasferimenti di dati su PC, monitoraggio continuo condizioni pericolose e il controllo del sistema in linea. Molto spesso, un tale sistema viene implementato nelle condizioni di fabbriche e imprese industriali, quando i processi critici devono essere costantemente monitorati e regolati. La distanza massima che il controller può trovarsi dal PC host dipende dalla velocità di trasmissione dell'interfaccia di comunicazione. Se un singolo controller è collegato direttamente al PC host, è possibile configurare tale sistema per trasferire i dati non appena diventano disponibili.

Se un'applicazione richiede più di un controller e tutti i dispositivi sono distribuiti su una vasta area reale, ad esempio impresa industriale o in fabbrica, il controller può essere configurato come parte di una rete RS-485 multidrop distribuita. Un singolo dispositivo, forzato per essere master o locale, può essere collegato direttamente al computer host.

Il vantaggio di questa connessione è che altri PC host o terminali possono essere collegati alle porte di altri controller, aumentando ulteriormente l'affidabilità del sistema.

La frequenza con cui i dati raccolti verranno trasferiti al PC dipende, in primo luogo, dall'importanza per il sistema gestito o dal processo di analisi immediata dei dati e, in secondo luogo, dalla quantità di memoria del dispositivo e dalla velocità con cui si riempie.

Il riempimento veloce della memoria è importante per due motivi. In caso di guasto del PC host o dell'interfaccia di comunicazione, il dispositivo deve disporre di memoria sufficiente per garantire che tutti i dati siano registrati e continuino a funzionare senza perdita di dati. Inoltre, un dispositivo connesso a un PC host tramite una rete multidrop può restituire dati solo su richiesta dal PC. Se il computer host è connesso un gran numero di dispositivi, la memoria di ciascun dispositivo deve essere sufficientemente grande da consentire la scrittura dei dati e continuare il funzionamento senza perdita di dati fino a quando il computer host non richiederà il trasferimento dei dati su di esso.

Ferme restando specifiche limitazioni, si consiglia di aggiornare i dati il ​​più spesso possibile, poiché qualsiasi errore del sensore, mancanza di alimentazione o problema del dispositivo stesso verrà immediatamente rilevato e quindi l'affidabilità del sistema sarà aumentata. Inoltre, l'aggiornamento frequente dei dati consentirà di ridurre al minimo la possibilità che i dati vengano persi a causa di un guasto del dispositivo, ad esempio un guasto della memoria alimentata a batteria.

Una caratteristica importante che offre ai controllori programmabili stand-alone le prestazioni e la flessibilità, sia che vengano utilizzati come dispositivi autonomi che come rete distribuita, è essenzialmente la relativa complessità hardware. Uno schema a blocchi semplificato di un tipico controllore programmabile autonomo è mostrato nella Figura 5.

Figura 5. Schema a blocchi semplificato di un controllore programmabile autonomo.

Il cuore di un sistema autonomo è un microprocessore o microcontrollore. Insieme al software integrato (programmi "cablati" in ROM), fornisce tutto il controllo e il funzionamento del sistema. È importante capire la differenza tra microprocessori e microcontrollori. Un microprocessore è semplicemente la parte centrale di un computer che elabora i dati e non include la memoria, i circuiti di I/O e le periferiche necessarie per formare un sistema completo. Tutti gli altri sistemi intelligenti (IS) in un PC sono progettati per fornirgli quelle funzioni che l'IC del microprocessore stesso non implementa. Tuttavia, se il microprocessore è integrato con un circuito di ingresso / uscita, memoria e periferiche, questo set è già chiamato microcontrollore.

Il microcontrollore sembra essere l'opzione di sistema standalone più comune in quanto fornisce tutte le funzionalità richieste tramite un circuito integrato. Uno dei vantaggi dei microcontrollori è il basso costo, il numero ridotto di circuiti integrati e, quindi, taglia piccola scheda a circuito stampato.

La memoria a lungo termine utilizzata per memorizzare i risultati delle misurazioni dei sensori e i parametri di controllo è un elemento importante di un sistema autonomo. La memoria ad accesso casuale (RAM) viene in genere utilizzata per l'archiviazione dei dati e richiede una batteria di backup in caso di interruzione di corrente.

Analogamente alla RAM nei sistemi stand-alone, le schede di memoria rimovibili vengono utilizzate anche per memorizzare i risultati delle misurazioni ei dati necessari per controllare il sistema. Sebbene ci sia un gran numero di produttori di schede, le schede SD sono diventate le schede più popolari per l'uso in tali dispositivi.

Un importante vantaggio delle schede di memoria nei sistemi offline è la possibilità di rimuovere una scheda piena e sostituirla con una vuota sul campo, il che fornisce un meccanismo di trasferimento dei dati molto conveniente. Successivamente, la scheda di memoria può essere rimossa dal dispositivo e trasferire i dati su di essa su qualsiasi computer. Inoltre, le schede di memoria consentono all'utente di acquistare e installare schede della capacità richiesta per una particolare applicazione.

Se una scheda di memoria vuota viene inserita in un dispositivo autonomo, tutti i dati dalla memoria interna verranno trasferiti alla scheda di memoria e la registrazione continuerà fino a quando la scheda di memoria non sarà piena. Quando la scheda di memoria viene rimossa, la registrazione dei dati continuerà nella memoria interna. Se nel dispositivo viene inserita una scheda di memoria parzialmente riempita, la registrazione verrà effettuata nella memoria interna.

Per risparmiare spazio, i dati vengono scritti in un formato fisso a virgola mobile a 24 bit. Un'intestazione di lunghezza fissa viene utilizzata all'inizio di ogni blocco di dati per identificare la data e l'ora dell'immissione. Durante la trasmissione dei dati, l'intestazione identificativa viene utilizzata dall'utente per interpretare i dati e le informazioni aggiuntive. Pertanto, le pianificazioni non possono essere modificate quando i dati sono già stati registrati. Utilizzando intestazioni codificate e dati di lunghezza record fissa, la quantità di dati richiesta è notevolmente ridotta.

Nei dispositivi standalone, la memoria è fissa e la sua dimensione è invariata. Vengono utilizzate due modalità di registrazione dei dati: la modalità di arresto quando la memoria è piena e la modalità di sovrascrittura. Cioè, la registrazione dei dati si interrompe non appena la memoria è piena. Ciò consente di memorizzare i dati nell'ordine in cui sono stati registrati senza che vengano registrati i dati più recenti. Se è presente una scheda di memoria, la memoria interna viene utilizzata solo quando la scheda di memoria è piena.

E se prendiamo la modalità di sovrascrittura, in questa modalità di scrittura dei dati, tutta la memoria è organizzata sotto forma di un buffer ad anello. Quando la memoria è piena, i dati più vecchi possono essere sovrascritti da quelli nuovi.

Il sistema operativo integrato, o programma "cablato" del dispositivo autonomo, è archiviato nella memoria di sola lettura (ROM) o nella memoria riprogrammabile (PROM). La ROM è comunemente usata nei sistemi ad alto volume.

Le PROM sono più comuni nei sistemi a basso volume perché consentono ai produttori di modificare il software cablato e aggiungere nuove funzionalità o aggiornamenti al sistema senza interferire con il processo di produzione. Per facilitare l'installazione e la sostituzione di circuiti integrati ROM e PROM durante la vita del dispositivo, questi circuiti integrati sono generalmente montati sulla scheda tramite prese.

La memoria ad accesso casuale (RAM) è comunemente utilizzata nei sistemi offline per memorizzare misurazioni e parametri di sistema. Fondamentalmente, due tipi di RAM sono comuni: statica e dinamica. La RAM dinamica richiede un aggiornamento periodico o la riscrittura del contenuto, mentre la RAM statica no. Tuttavia, il vantaggio della RAM dinamica rispetto alla RAM statica è che la RAM statica ha una capacità molto maggiore per una data area di substrato di silicio.

La DRAM è adatta per i personal computer utilizzati in ufficio dove la capacità di memoria è un requisito importante. Nei sistemi autonomi, il vantaggio di SRAM è la sua capacità di archiviare i dati utilizzando l'alimentazione di backup quando l'alimentazione principale non è disponibile. Questo può essere ottenuto in modo relativamente semplice, poiché la RAM statica non ha bisogno di essere aggiornata anche in modalità standby.

La ROM scrivibile elettricamente (EEPROM) si riferisce alla memoria non volatile generalmente utilizzata per memorizzare una quantità limitata di dati di configurazione del sistema e parametri di controllo. La capacità di memoria relativamente piccola e il ciclo di scrittura EEPROM lento (in genere circa 10 millisecondi) ne limitano l'utilizzo.

La memoria flash è anche memoria non volatile e viene utilizzata per memorizzare sia dati che programmi. La memoria flash può variare da 32 KB a 2 MB. Il ciclo di scrittura significativamente più breve presenta lo svantaggio di dover cancellare i dati sull'IC in blocchi di dimensioni fisse anziché byte per byte.

L'orologio in tempo reale è un elemento importante di qualsiasi sistema autonomo. Oltre alle informazioni sulla data e l'ora, svolgono la funzione di segnalare e avviare periodicamente la lettura dei segnali dai sensori con l'aiuto del programma, oltre a controllare i segnali di uscita.

L'orologio in tempo reale è collegato a un appropriato circuito di gestione dell'alimentazione, consentendo al sistema di rimanere in modalità standby, dove il consumo di energia è basso, fino a quando il sistema non viene risvegliato da questa modalità da un evento preprogrammato o emergenza. Pertanto, il programma di controllo può leggere e scrivere dati dai sensori e controllare i segnali di uscita, dopodiché il sistema torna in modalità standby con un basso consumo energetico.

In un tipico sistema autonomo i sensori di raccolta dati vengono interrogati a intervalli periodici, consentendo al sistema di entrare in modalità di sospensione tra le misurazioni, salvando energia elettrica durante il periodo di inattività. Ad esempio, la lettura dei dati può avvenire solo una volta ogni 500 ms. Quindi l'orologio in tempo reale dovrebbe essere programmato per riattivare il sistema ogni 500 ms, fornendo così una significativa riduzione del consumo di energia, che è molto importante per i sistemi che funzionano a batterie.

I bit di avvio, arresto e parità utilizzati per verificare l'integrità dei dati di un trasferimento asincrono sono generati fisicamente da un ricetrasmettitore asincrono universale (UART) posizionato tra il bus del microprocessore e il line driver collegato al canale di comunicazione effettivo.

Lo scopo principale dell'UART è controllare tutte le operazioni di routine relative all'interfaccia tra il bus parallelo e il canale di comunicazione seriale del computer host.

Durante la trasmissione, l'UART svolge le seguenti funzioni:

§ Imposta la velocità di trasferimento delle informazioni richiesta.

§ Fornisce un'interfaccia al bus dati del microprocessore e accetta i caratteri (uno alla volta).

§ Genera un bit di inizio per ogni carattere.

§ Aggiunge bit di dati al flusso di dati seriali.

§ Calcola e aggiunge un bit di parità al flusso di dati.

§ Racchiude il gruppo sequenziale con i bit di stop necessari.

§ Prepara il microprocessore a trasmettere il carattere successivo.

La parte ricevente del circuito UART svolge le seguenti funzioni:

§ Imposta la velocità di ricezione dei dati richiesta.

§ Sincronizza i dati in entrata con un bit di avvio.

§ Legge i bit di dati dal flusso seriale.

§ Legge i bit di parità e verifica se corrispondono alle informazioni ricevute.

§ Legge i bit di stop.

§ Passa un carattere a vista parallela al bus dati del microprocessore.

§ Forma un'interfaccia per le linee di handshaking.

§ Controlla il verificarsi di eventuali errori associati al carattere ricevuto.

Gli errori tipici che un circuito UART può rilevare sono:

o Overflow del ricevitore: i bit vengono ricevuti più velocemente di quanto possano essere letti.

o Errori di parità: mancata corrispondenza tra bit di parità e bit di carattere.

o Errore simbolo: tutti i bit del simbolo sono zero o viene visualizzato un messaggio di interruzione.

Una condizione di interruzione si verifica quando il trasmettitore che ha acquisito la linea dati è nello stato di pausa (tensione positiva) più tempo di quanto necessario per completare la trasmissione di un carattere. Questa condizione è un modo per forzare il circuito UART ricevente a rispondere immediatamente e passare a un'altra attività.

In genere, i controller hanno più canali di ingresso analogici. Una caratteristica di questi dispositivi è che ogni canale può essere configurato per funzionare con sensori e segnali diversi. Un tipico diagramma semplificato del canale di ingresso è mostrato nella Figura 6.

Figura 6. Schema semplificato dei canali di ingresso analogico.

La flessibilità con cui ciascun canale può essere configurato per diversi sensori, diverse modalità di eccitazione e l'uso di un ingresso differenziale o unifilare è fornita dal selettore del segnale analogico. La configurazione di ogni canale è effettuata da comandi software che vengono interpretati dal registratore/controllore che comanda il selettore del segnale analogico.

L'eccitazione del sensore viene solitamente eseguita corrente continua basso livello per misure di resistenza (250 µA), rilevatori di temperatura di resistenza (RTD) e misure di ponti di Wheatstone, o da una sorgente di tensione (solitamente non regolata) attraverso un resistore interno necessario per alimentare alcuni sensori.

Per fornire un percorso di ritorno per le correnti di polarizzazione dell'amplificatore della strumentazione, nel circuito possono essere inclusi resistori di terminazione di ingresso, tipicamente 1 MΩ.

Nessun controller è completo senza i canali I/O digitali. I controller in genere hanno più canali I/O digitali a doppio scopo che condividono i carichi e fungono da ingressi e uscite digitali. Lo schema del canale di ingresso/uscita digitale è mostrato nella Figura 7.

Figura 7. Schema di un canale di ingresso/uscita digitale.

Gli ingressi digitali hanno un'elevata impedenza di ingresso e sono quindi bufferizzati per proteggere i circuiti di interfaccia digitali CMOS sensibili dai danni causati dagli impulsi di corrente. protezione dagli impulsi alta tensione fornisce un diodo zener da 30 V che limita la tensione di ingresso al livello consentito dal buffer di ingresso.

Sui registratori/controller stand-alone, le uscite digitali più comunemente utilizzate sono sotto forma di un circuito a collettore aperto in grado di assorbire fino a 200 mA a 30 V. Con questa configurazione, il diodo zener funge anche da limitatore di tensione se viene utilizzato il canale come uscita a collettore aperto.

I canali di ingresso del contatore sono dotati di un buffer di ingresso basato su un trigger Schmidt, la cui soglia di ingresso è impostata a due volt. Ciò evita l'attivazione del contatore quando il livello di rumore è inferiore al limite specificato. Un condensatore posto all'ingresso del trigger Schmidt fornisce il filtraggio, ma riduce la velocità a una frequenza di circa 1 kHz (= 1 / RC). Se il condensatore viene rimosso, la velocità di conteggio può raggiungere i 500 kHz.

Diventa ovvio che l'introduzione di un sistema di controllo dell'illuminazione automatizzato consente di effettuare il monitoraggio delle telecomunicazioni dello stato delle reti e dei dispositivi di illuminazione, controllare le modalità di combustione delle lampade, controllare a distanza l'illuminazione secondo un programma predeterminato, nonché tenere registri dei consumi energetici e monitorare l'uso efficiente dell'energia elettrica, che porterà sicuramente al concetto di redditività dei dati di sistema.

È in corso la creazione di un algoritmo rigorosamente osservato per il funzionamento delle reti di illuminazione, poiché l'influenza del fattore umano è esclusa. Poiché il sistema ha un programma che deve seguire, non ci sarà nessuno spreco di energia elettrica e risorse di apparecchiature elettriche. Naturalmente, il controllo finale spetta alla persona, che ha il diritto di gestire il funzionamento del sistema a propria discrezione. Tuttavia, il sistema inizialmente calcola la modalità di funzionamento più ottimale, che fornirà una quantità sufficiente di luce e un consumo energetico moderato.

Ci sono casi in cui una persona, passando al controllo manuale bypassando il controllo automatico, si è dimenticata del controllo, tuttavia, se l'illuminazione non viene spenta, non si verifica alcuna perdita di elettricità, poiché il dispatcher viene tempestivamente informato di ciò e ha l'opportunità di prendere misure appropriate, altrimenti sarà fatto da sistemi di automazione.

Parliamo di sistemi di controllo uomo-macchina, controllo di spedizione basato sull'utilizzo di sistemi automatici di raccolta dati di informazioni e moderni sistemi informatici.

Lo spedizioniere in un sistema di controllo del processo automatizzato multilivello riceve informazioni da un monitor di computer o da sistema elettronico visualizzazione delle informazioni e colpisce oggetti situati a notevole distanza da essa con l'ausilio di sistemi di telecomunicazione, controller, attuatori intelligenti.

La base, condizione necessaria per l'efficace attuazione del controllo del dispacciamento, che ha un spiccato carattere dinamico, è il lavoro con le informazioni, ad es. processi di raccolta, trasmissione, elaborazione, visualizzazione, presentazione di informazioni.

Al dispatcher è già richiesta non solo la conoscenza professionale del processo tecnologico, le basi della sua gestione, ma anche esperienza in sistemi di informazione, la capacità di prendere una decisione (in dialogo con un computer) in situazioni di emergenza e molto altro.

Pertanto, è necessario un software di controllo di supervisione. A mio parere, l'introduzione delle tecnologie SCADA sarà un'ottima soluzione a questo problema.

Il concetto SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) è predeterminato dall'intero corso di sviluppo dei sistemi di controllo e dai risultati del progresso scientifico e tecnologico. L'utilizzo delle tecnologie SCADA consente di raggiungere un elevato livello di automazione nella risoluzione dei problemi di sviluppo dei sistemi di controllo, raccolta, elaborazione, trasmissione, archiviazione e visualizzazione delle informazioni.

La semplicità dell'interfaccia uomo-macchina fornita dai sistemi SCADA, la completezza e chiarezza delle informazioni presentate sullo schermo, la disponibilità di "leve" di comando, la facilità di utilizzo dei prompt e del sistema di guida, ecc. - aumenta l'efficienza dell'interazione del dispatcher con il sistema e riduce a zero i suoi errori critici di controllo.

Va notato che il concetto SCADA, che si basa sullo sviluppo automatizzato dei sistemi di controllo, ci consente di risolvere una serie di compiti che sono stati a lungo considerati irrisolvibili: ridurre i tempi di sviluppo dei progetti di automazione e i costi finanziari diretti per il loro sviluppo .

Attualmente, SCADA è il metodo principale e più promettente per il controllo automatizzato di sistemi dinamici.

In Russia, il controllo del dispacciamento dei processi tecnologici si è basato principalmente sull'esperienza del personale operativo di spedizione. Il passaggio, quindi, alla gestione basata su sistemi SCADA ha cominciato ad essere attuato con un po' di ritardo. Le difficoltà di padroneggiare una nuova tecnologia dell'informazione in Russia, come i sistemi SCADA, includono sia la mancanza di esperienza operativa che la mancanza di informazioni sui vari sistemi SCADA. Ci sono più di una dozzina di aziende nel mondo che sono attivamente coinvolte nello sviluppo e nell'implementazione di sistemi SCADA.

Grande valore per l'implementazione sistemi moderni il controllo di vigilanza ha i seguenti compiti:

1) scelta di un sistema SCADA (in base ai requisiti e alle caratteristiche del processo tecnologico);

2) supporto del personale.

Molti progetti di sistemi di controllo e gestione automatizzati (ACS) per un'ampia gamma di applicazioni consentono di individuare uno schema generalizzato per la loro attuazione, mostrato nella Figura 8.

Figura 8. Schema generalizzato di controllo e gestione tramite sistemi SCADA

Di norma, si tratta di sistemi a due livelli, poiché è a questi livelli che viene implementato il controllo diretto dei processi tecnologici. Le specifiche di ogni specifico sistema di controllo sono determinate dalla piattaforma software e hardware utilizzata a ciascun livello.

Il livello inferiore - il livello dell'oggetto (controllore) - comprende vari sensori per raccogliere informazioni sull'andamento del processo tecnologico, azionamenti elettrici e attuatori per l'attuazione di azioni normative e di controllo. I sensori forniscono informazioni ai controllori logici programmabili locali (PLC - Programming Logical Controller), che possono svolgere le seguenti funzioni:

* raccolta ed elaborazione di informazioni sui parametri del processo tecnologico;

* controllo di azionamenti elettrici e altri attuatori;

* risoluzione di problemi di controllo logico automatico, ecc.

Poiché le informazioni nei controller sono preelaborate e parzialmente utilizzate in loco, i requisiti per la larghezza di banda dei canali di comunicazione sono notevolmente ridotti.

Controller di produttori nazionali ed esteri sono attualmente utilizzati come PLC locali nei sistemi di controllo e gestione per vari processi tecnologici. Esistono sul mercato molte decine e persino centinaia di tipologie di controller, in grado di elaborare da poche variabili a diverse centinaia di variabili.

Requisiti rigorosi sono imposti all'hardware e al software del livello di controllore in termini di affidabilità, tempo di risposta ad attuatori, sensori, ecc. È necessario garantire che i controllori logici programmabili rispondano agli eventi esterni provenienti dall'oggetto entro il tempo specificato per ciascun evento.

Per gli oggetti critici da questo punto di vista, si consiglia di utilizzare controller con sistemi operativi in ​​tempo reale (RTOS). I controller RTOS funzionano in tempo reale.

Lo sviluppo, il debug e l'esecuzione dei programmi di controllo per i controllori locali viene effettuato utilizzando software specializzati ampiamente disponibili sul mercato.

Questa classe di strumenti software include pacchetti come ISaGRAF (CJ International France), InControl (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), TraceMode (AdAstra Research Group, Russia), che hanno un'architettura aperta.

Le informazioni dai controllori locali possono essere inviate direttamente alla rete del centro di controllo, nonché tramite controllori di livello superiore (vedi Fig. 8). A seconda del compito da svolgere, i controller di livello superiore (hub, controller intelligenti o di comunicazione) implementano diverse funzioni. Alcuni di essi sono elencati di seguito:

Ø raccolta dati dai responsabili locali;

Ш elaborazione dei dati, compreso il ridimensionamento;

Ø mantenimento di un tempo unico nel sistema;

Ø sincronizzazione dei sottosistemi;

Ø organizzazione degli archivi secondo i parametri selezionati;

Ш scambio di informazioni tra i controllori locali e il livello superiore;

Ш lavorare offline in caso di violazioni della comunicazione con il livello superiore;

Ø ridondanza dei canali di trasmissione dati, ecc.

Il livello superiore - il centro di controllo (DP) - comprende, in primo luogo, una o più stazioni di controllo, che sono automatizzate posto di lavoro(Postazione di lavoro) del mittente/operatore. Qui possono essere collocati anche un server di database, postazioni di lavoro (computer) per specialisti, ecc. Spesso come workstation vengono utilizzati computer come PC IBM di varie configurazioni. Le stazioni di controllo sono progettate per visualizzare lo stato di avanzamento del processo tecnologico e il controllo operativo. Queste attività sono progettate per risolvere i sistemi SCADA. SCADA è un software specializzato incentrato sulla fornitura di un'interfaccia tra il dispatcher e il sistema di controllo, nonché sulla comunicazione con il mondo esterno.

La gamma di funzionalità è determinata dal ruolo stesso di SCADA nei sistemi di controllo ed è implementata in quasi tutti i pacchetti:

Ø sviluppo automatizzato, che permette di creare software per un sistema di automazione senza una vera programmazione;

Ш mezzi di esecuzione dei programmi applicati;

Ø raccolta di informazioni primarie da dispositivi di livello inferiore;

Ш trattamento delle informazioni primarie;

Ø registrazione allarmi e dati storici;

Ш archiviazione delle informazioni con possibilità di post-elaborazione (normalmente implementata tramite interfacce ai database più diffusi);

Ø visualizzazione delle informazioni sotto forma di diagrammi mnemonici, grafici, ecc.;

Ø opportunità di lavoro sistema applicativo con insiemi di parametri considerati come un "tutto unificato" ("ricetta" o "impostazioni").

Considerando la struttura generalizzata dei sistemi di controllo, dovrebbe essere introdotto un altro concetto: Micro-SCADA.

I micro-SCADA sono sistemi che implementano funzioni standard (di base) inerenti agli SCADA - sistemi di primo livello, ma focalizzati sulla risoluzione di problemi di automazione in un particolare settore (altamente specializzato). Al contrario, SCADA - i sistemi di primo livello sono universali.

Tutti i componenti del sistema di controllo sono interconnessi tramite canali di comunicazione. Garantire l'interazione dei sistemi SCADA con controller locali, controller di livello superiore, uffici e reti industriali è affidato al cosiddetto software di comunicazione. Si tratta di una classe di software abbastanza ampia, la cui scelta per un particolare sistema di controllo è determinata da molti fattori, tra cui il tipo di controller utilizzati e il sistema SCADA utilizzato.

Per esercitare il controllo sui componenti e sui parametri del sistema, è dotato di meccanismi per la trasmissione di informazioni sullo stato. Cioè, stiamo parlando della telemetria utilizzata in tali sistemi. Il telemetraggio fornisce dati completi sui parametri di sistema, consente di rilevare rapidamente connessioni non autorizzate alle reti di illuminazione e rilevare il furto di elettricità e mantenere la contabilità tecnica dell'energia. Con l'ausilio della telemetria di tensioni, correnti e potenze, è possibile effettuare la diagnostica primaria della rete di illuminazione in caso di eventuali incidenti, avviene l'automazione dell'ispezione e della manutenzione delle apparecchiature elettriche. Pertanto, non sarà necessaria la partecipazione umana diretta alla diagnostica e ai controlli preventivi delle apparecchiature elettriche, è escluso un possibile fattore umano in tali eventi: errori nella misurazione dei valori, disattenzione nella diagnostica.

Tutti i dati necessari vengono inviati al computer. L'operatore del computer ha pieno accesso a tutte le informazioni provenienti dai sensori di telemetria: la tensione e la potenza effettive nella rete, le correnti operative nei circuiti, le condizioni tecniche delle reti e delle apparecchiature. Qualsiasi deviazione dalla norma viene visualizzata con un colore diverso e può attivare un avviso acustico per attirare l'attenzione. Le immagini dello schermo possono essere ottenute in una delle diverse forme. Ciascun utente può designare, a sua scelta, la riproduzione dei risultati di specifiche misurazioni in forma grafica o numerica. I dati ottenuti dalla telemetria vengono solitamente copiati e inseriti in un database per poterli analizzare, confrontare o indagare.

Come in altre aree delle telecomunicazioni, esistono standard internazionali stabiliti da organizzazioni come CCSDS e IRIG per apparecchiature e software di telemetria. Gli standard CCSDS si applicano ai sistemi di trasmissione dati aeronautici e spaziali, mentre l'industria utilizza gli standard IRIG.

Il sistema di telemetria riceve e ritrasmette i segnali elettrici da molti sensori contemporaneamente attraverso un processo di compressione dei dati chiamato multiplexing. Secondo lo standard IRIG, nei sistemi di telemetria industriale, viene adottato il metodo della modulazione del codice di impulso (PCM) di compressione dei dati. Il PCM è ancora il più comune a causa del suo basso tasso di errore intrinseco (in genere inferiore allo 0,25% per qualsiasi misurazione). Il sistema PCM converte il risultato di ogni misurazione, espresso come valore di tensione analogico, in un valore digitale accettabile per il computer. In un sistema che utilizza, ad esempio, numeri binari a 12 bit, la tensione più piccola sarebbe rappresentata dal numero di codice 000.000.000.000 (0) e la più grande sarebbe 111.111.111.111 (2047). Per segnalare l'inizio di ogni nuovo ciclo di scansione di sensori e trasduttori, viene generato un codice speciale. In un sistema PCM, il processo di demultiplazione (demultiplazione) prevede la ricerca di un modello che viene inserito nel flusso di dati per segnalare l'inizio di ogni ciclo di scansione, seguito da un conteggio di bit per identificare ciascuna misurazione e prepararne il risultato per l'input su un computer .

Un computer che riceve tutti i dati in entrata dai sensori di telemetria e controlla il sistema è chiamato server. Il server può essere qualsiasi computer desktop per l'uso in ufficio che supporti le reti wireless. Naturalmente, è necessario installare un software speciale sul computer. Poiché i dati di telemetria arrivano alla stazione ricevente ripetutamente e talvolta anche continuamente, l'hardware e il software devono essere ben abbinati tra loro e il server deve essere sempre acceso. In casi tipici, l'hardware esegue compiti relativamente semplici e ripetitivi (un esempio potrebbe essere l'instaurazione della sincronizzazione e la risposta a una situazione di allarme); gli strumenti software eseguono l'elaborazione primaria per visualizzare i dati sullo schermo.

I compiti del software includono l'impostazione di tutto l'hardware e il software, l'immissione di dati ad alta velocità, l'eventuale pre-verifica dell'hardware, la visualizzazione ad alta velocità dei risultati di misurazione selezionati sul monitor, l'elaborazione speciale dei dati in base ai requisiti dell'analisi. Gli strumenti software sono spesso utilizzati anche per preparare l'unità per lavorare con tutte o alcune misurazioni, per il campionamento per analisi più dettagliate e per eseguire l'autodiagnostica dello stato del sistema di telemetria prima e durante l'acquisizione dei dati.

Tuttavia, oltre a lavorare con i dati, abbiamo la possibilità di controllare gli elementi della rete di illuminazione attraverso un computer. Oltre al fatto che il sistema funziona secondo modalità e principio da noi impostati, possiamo controllare autorevolmente, bypassando l'algoritmo programmato. Dopotutto, il programma sa in anticipo quando e dove accendere la luce, per cosa e per chi, a questo si aggiungono le possibilità individuali di un semplice intervento su sensori di presenza e movimento, sensori di luce. Quando impostiamo semplicemente il sistema in modo che funzioni nella modalità di determinazione della quantità di luce necessaria per illuminare una data stanza - le informazioni proverranno dal sensore di luce - il programma si calcolerà da solo importo richiesto illuminazione, ovvero la modalità di accensione/spegnimento della luce in presenza di una persona - le informazioni proverranno da un sensore di movimento o di presenza - il programma accenderà o spegnerà la luce al momento giusto. È possibile creare un tale algoritmo, che tenga conto del programma di lavoro dell'oggetto controllato dal sistema e del funzionamento in parallelo del sistema in base alle letture dei sensori. Se possiedi delle videocamere, puoi seguire le tue azioni non solo attraverso la rappresentazione grafica principale dello schema di illuminazione, ma anche per mezzo di uno schermo video.

Con il miglioramento della struttura hardware del sistema dovuto all'introduzione di un modulo GSM collegato al server, diventa possibile controllare l'impianto anche attraverso un telefono cellulare. Cioè, il comando viene inviato tramite telefono tramite un messaggio SMS a Modulo GSM connesso al server. Il server elabora il comando e invia il comando al controller livello superiore reti di illuminazione. Può darsi che il comando venga inviato tramite il server stesso, è anche possibile che tramite una connessione cablata al controller. Il PLC, dopo aver ricevuto il segnale, darà un comando al relè in modo che, a sua volta, accenda l'illuminazione. Questo è mostrato nella Figura 9.

Figura 9 Sistema automatico controllo con modulo GSM

Vale anche la pena ricordare che il telefono funge non solo da mittente di comandi, ma anche da ricevitore di informazioni sui parametri di sistema o su eventuali modifiche in esso contenute. In questo modo possiamo mantenere in remoto il pieno controllo del sistema. È sufficiente impostare il server in modo che invii quotidianamente i dati del sistema al telefono in modo da poterne monitorare il funzionamento e, in tal caso, inviare un comando SMS per eseguire qualsiasi operazione.

Leggi anche

Lebbra: una storia di malattie e deliri medievali

E le albe qui sono tranquille (storia) Chi ha scritto le albe qui

Ivan-chai: come e quando raccogliere, asciugare bene, preparare deliziose tisane

Cosa succede se bevi troppa acqua