Popis:

Tradičné žiarovky premieňajú iba 4 % spotrebovanej elektriny na svetlo a zvyšok na svetlo termálna energia, preto sa teraz aktívne hľadajú energeticky najefektívnejšie riešenia, ktoré by sa dali použiť na osvetlenie v akomkoľvek odvetví hospodárstva.

Systém ovládania LED osvetlenia

Úlohy a princípy konštrukcie

E. B. Slobodník, kand. tech. vedy, generálny riaditeľ,

E. H. Allash, námestník generálny riaditeľ, Remik-2 LLC,

V. A. Kazakov, profesor, člen korešpondent Ruská ekonomická akadémia, generálny riaditeľ,

S. B. Kazantsev, výkonný riaditeľ, RITM-2 LLC

Tradičné klasické žiarovky premieňajú iba 4 % spotrebovanej elektriny na svetlo a zvyšok na tepelnú energiu, takže sa v súčasnosti aktívne hľadá energeticky najefektívnejšie riešenie, ktoré by sa dalo použiť na osvetlenie v akomkoľvek odvetví hospodárstva.

Koniec 20. storočia sa niesol v znamení objavenia sa zásadne nových elektrických svetelných zdrojov - svetelných diód (v zahraničnej literatúre sa zvyčajne nazývajú LED - Light Emitted Diode). LED je polovodičové zariadenie, ktoré generuje (pri prechode elektrického prúdu) optické žiarenie, ktoré je vo viditeľnej oblasti vnímané ako jednofarebné (monochromatické). Farba emisie je určená použitými polovodičovými materiálmi a prímesami. Polovodič je materiál, ktorý umožňuje prúdenie elektrického prúdu v jednom smere. Žiarenie v týchto zdrojoch nevzniká zahrievaním vlákna, ako v žiarovkách, a nie elektrickým výbojom, ako v MGL, ale uvoľňovaním energie elektrónmi, keď prúd prechádza rozhraním kov-polovodič. Na rozdiel od všetkých ostatných svetelných zdrojov LED žiarenie neobsahuje tepelné (infračervené) a ultrafialové lúče. LED diódy preto nezohrievajú osvetlené predmety a nespôsobujú ich vyblednutie. Ich rozmery sú veľmi malé, čo uľahčuje prerozdelenie svetelného toku v priestore pomocou reflektorov alebo šošoviek. Vďaka tomu je možné pomocou LED vytvárať vysokoúčinné svietidlá na osvetlenie vitrín a expozícií bez dodatočných opatrení na ochranu osvetlených predmetov pred prehriatím a ultrafialovým žiarením. Nedávno prijaté široké využitie biele LED diódy sú akýmsi hybridom LED a žiarivky. Ide o monochromatickú modrú diódu potiahnutú fosforovou vrstvou, ktorá pôsobením modrého žiarenia LED vyžaruje farbu v širokom rozsahu spektra – od zelenej po červenú. Po zmiešaní s prirodzeným svetlom LED sa vytvára svetlo, ktoré ľudské oko vníma ako veľmi blízke bežnému dennému svetlu, niekedy s miernym posunom smerom k chladnejším tónom. IN posledné rokyÚčinnosť LED diód sa výrazne zvýšila. V súčasnosti dosahuje 30 lm/W a viac v závislosti od farby (pre porovnanie, najlepší svetelný výkon lámp môže v laboratórnych podmienkach dosahovať 200 lm/W). Typická LED odoberá 15-20 mA pri prevádzkovom napätí 1,7-4,6 V. Podanie farieb je v rámci Ra > 80.

Hlavné výhody LED svietidiel:

1. Smer svetelného toku- schopnosť vytvárať bodový smer svetla. LED diódy sú umiestnené na rovnom povrchu a vytvárajú dokonalé smerové osvetlenie. Miera využitia svetelného toku je 90%, zatiaľ čo pre štandardný svetelný zdroj to nie je viac ako 60-75%;

2. Kontrast pri osvetlení plochy LED diódami je 400-krát vyšší ako kontrast plynových výbojok, čo zabezpečuje dokonalú čistotu osvetlených predmetov a reprodukciu farieb (index podania farieb je 80–85);

3. Žiadny stroboskopický efekt. Počas prevádzky LED matrice nedochádza k škodlivému účinku nízkofrekvenčných pulzácií, čo je charakteristické pre luminiscenčné a plynové výbojkové zdroje svetla;

4. Okamžité zapnutie- nevyžadujú čas na "zahriatie" na plnú úroveň svetelného výkonu;

5. Nízke štartovacie a prevádzkové prúdy, čím sa odstráni nebezpečenstvo preťaženia siete v čase rozsvietenia svietidiel s LED diódami. Pracovný a štartovací prúd je 0,7–1,1 A, pre lampy s plynovou výbojkou je štartovací prúd 4,5 A a pracovný prúd je 2,1 A;

6. Odolnosť proti opotrebovaniu– doba platnosti nezávisí od frekvencie zapínania/vypínania. Životnosť konvenčných lámp je ovplyvnená frekvenciou zapnutia/vypnutia;

7. Ovládateľnosť a ovládateľnosť– kompatibilita s elektronickými riadiacimi systémami, ktoré riadia intenzitu a farbu svetelného toku;

8. Nízka teplotná odolnosť- schopnosť pracovať v chlade a v nepriaznivých podmienkach. Pri nízkych teplotách účinnosť žiarenia žiariviek prudko klesá. Účinnosť LED sa mierne zvyšuje pri nízkych teplotách, vďaka čomu sú nepostrádateľné pri vonkajšom osvetlení;

9. Trvanlivosť a spoľahlivosť- absencia sklenených častí a vlákna ich robí nevyhnutnými v priemyselných podmienkach, doprave, eskalátoroch a iných situáciách. LED diódy majú široké využitie aj ako antivandalové osvetlenie, pretože neobsahujú sklo, čo spĺňa bezpečnostné požiadavky pre detské izby;

10. Špeciálne diméry pre LED pracujú s maximálnou amplitúdou a minimálna intenzita svetla je 5% maxima a niekedy ešte menej;

11. Zdroj svietidiel s LED poľami je 40–70 tisíc hodín prevádzky, čo zodpovedá 15–20 rokom prevádzky v režime mestského osvetlenia (počas tejto doby halogénová žiarovka by sa musel zmeniť 100-krát a halogenid kovu - 30);

12. Úspora energie až o 50 % v porovnaní s tradičnými výbojky a 90 % v porovnaní so žiarovkami.

Úspora energie je celosvetovým problémom, pretože je nemožné vyrábať energiu bez devastujúcich účinkov na životné prostredie a klímu. V európskych krajinách sa začal boj proti iracionálnemu využívaniu elektriny, za nepriateľa číslo jeden vyhlasujú obyčajné žiarovky – tie totiž premieňajú na svetlo len 4 % spotrebovanej energie a zvyšok sú tepelné straty. Veľké spoločnosti súťažia o to, kto príde s najefektívnejším riešením, ktoré by sa dalo použiť na všeobecné osvetlenie. Preto je zavedenie energeticky úsporných technológií v Rusku v súčasnosti prioritou a vyžaduje si nielen činnosť súkromných resp štátne podniky ale aj výraznú podporu štátu na komunálnej úrovni. Ak si zoberieme napríklad bývanie a komunálne služby, potom je jeho reforma nemožná bez efektívnych programov a technológií na úsporu energie, inak sa jednoducho zadusí neplatičmi: ceny energií sa každým rokom bolestivo „hryzú“. Napríklad v roku 2005 ruský bytový a komunálny sektor spotreboval viac ako 60 % všetkej elektriny vyrobenej v krajine – 22 z 36 miliárd kWh. Za sovietskej vlády bolo všetko presne naopak: 70 % energie spotreboval priemysel. Ročne sa na domácom trhu predá 1,5 miliardy žiaroviek viac ako tristo druhov. Takže napríklad podľa akademika Akadémie elektrických vied (AES RF) Dr. tech. Sci. Aizenberg Yu.B., ak predpokladáme, že v obytných budovách v Moskve je najmenej 1 milión schodísk, potom pri výmene lámp s LN (40 W) za žiarovky s LED (10 W) ročná úspora energie asi 150 miliónov kWh pri rovnakých svetelných parametroch. Použitie LED svietidiel na chodbách, halách a pod. môže toto číslo zvýšiť ešte 2-3 krát.

Dva moskovské podniky pre bývanie a komunálne služby vyvinuli systém riadenia osvetlenia založený na použití LED osvetľovacích zariadení na rôzne účely a svetelný výkon. Každé svietidlo je vybavené vlastným spínaným napájacím zdrojom, ktorý vám umožňuje ovládať parametre osvetlenia s trvalo vysokou stabilitou.

Koncepčne je systém riadenia osvetlenia pre bývanie a komunálne služby rozdelený do troch podsystémov:

• na osvetlenie vchodov obytných budov, hál, schodísk a vnútorných priestorov;
• na osvetlenie dvorov, ihrísk, ihrísk atď.;
• na osvetlenie ulíc, námestí a reflektorov.

Svietidlá majú podľa použitia buď zabudované ovládanie, alebo sa ovládajú z bloku v panelovom alebo nástennom prevedení.

Riadenie sa vykonáva podľa parametrov:

• osvetlenie (zapnuté / vypnuté);
• podľa časových parametrov (zapínanie a vypínanie v určených časových intervaloch);
• signálom snímača prítomnosti;
• stmievanie v kombinácii so snímačom prítomnosti a bez neho;
• osvetlenie a dané časové parametre, v kombinácii so stmievaním aj bez neho.

Systém riadenia osvetlenia je doplnený z produktov vyrábaných dnes v malých sériách a pripravených pre sériovú výrobu. Ide o tieto typy svietidiel:

Špecifikácie svietidiel sú uvedené v tabuľke.

Svietidlá sú ovládané inteligentným elektronickým kľúčom ESP, ktorý umožňuje pripojenie (bezkontaktné) rôzne druhy záťaže (do 15 A) do siete 85–264 V so striedavým napájaním a riadiacou jednotkou osvetlenia FR-11.

Špecifikácie FR-11

Napájacie napätie - 24-220 V; Typ prúdu - konštantný, premenlivý; Prevádzkový režim - 100% (nepretržitý); Prevádzkové podmienky UHL4 - 5-40 °C; Stupeň krytia - IP20; Rozsah skladovacích teplôt - -40-85 °С. Vlastnosti riadiacich kanálov: Rozsah ovládania úrovne prevádzky - 0-100 Lux; Typ úpravy - hladký; Výstup - dva normálne otvorené reléové kontakty; Rozsah ovládania úrovne prevádzky - x 1; x 1,5; x2; x 3 od úrovne nastavenej pre kanál 1; Typ úpravy - krok; Výstup - normálne uzavretý a normálne otvorený kontakt; Menovité spínacie režimy na jednu skupinu kontaktov relé (počet pracovných cyklov, nie menej) pri cos φ ≥0,5: 0,1A, 12V ~ nie menej ako 5,105; 5 A, 30 V = najmenej 9,104; 5A, 220 V ~ nie menej ako 9,104; Prípustné spínacie režimy - 103 okruhov do 30 A na čas do 0,1 s s otvorením do 5A, ~ 245 V alebo = 30 V do 0,1 Hz. Systém riadenia osvetlenia má funkciu dispečingu cez telefónnu sieť (modul rozhrania) alebo cez modul GPRS.

Kľúč má vysokú rýchlosť, malé rozmery a možnosť programovania funkcií – vytváranie cyklických alebo konečných sekvencií impulzov. Kľúčom je náhrada importu a svojimi charakteristikami prekonáva produkty Chorus Gewiss: GW90841 - stmievač pre odporovú / indukčnú záťaž.

Riadiaca jednotka osvetlenia FR-11 je mikroprocesorové zariadenie, multifunkčné fotorelé určené na automatizované rozhodovanie o zapínaní a vypínaní záťaže v závislosti od úrovne osvetlenia snímača. Riadenie prebieha cez dva kanály. Prvý kanál sa zapne pri dosiahnutí nastavenej úrovne osvetlenia „zhora“, po ktorej zostane kanál zapnutý počas nastaveného intervalu „Noc“. Potom sa záťaž vypne na nastavený interval „Ráno“. Po uplynutí posledného intervalu sa záťaž opäť zapne a zostane zapnutá, kým úroveň osvetlenia nedosiahne nastavenú hodnotu osvetlenia „zdola“.

Druhý kanál sa zapne, keď je „horná“ úroveň osvetlenia násobkom úrovne nastavenej pre prvý kanál, a vypne sa, keď sa dosiahne rovnaká úroveň „zdola“. Tento kanál možno použiť na zapnutie núdzového osvetlenia v miestnosti. Okrem toho je možné počas intervalu „Ráno“ zapnúť prvý kanál zatvorením vonkajších kontaktov stroja, čo umožňuje manuálne ovládanie osvetlenia. Externé kontakty môžu pracovať v troch rôznych režimoch, určených nastavením DIP prepínačov na prednom paneli zariadenia - prepnutie kanálu do opačného stavu pri zmene stavu ktoréhokoľvek vstupného kontaktu; zapnutie kanálu na 3 min. keď je jeden kanál spustený a kanál zostane zapnutý, keď je druhý zatvorený; zapnutie kanálu na 3 min. pri zmene stavu na niektorom zo vstupných kontaktov.

V súčasnosti je v Rusku potrebné vytvoriť program pre rozvoj LED priemyslu, osvetľovacích zariadení na báze LED a širokého využitia týchto zariadení vo verejnom osvetlení, čo výrazne prispeje k riešeniu problému úspory energie. .

• Integrovaný účtovný systém pre energetické zdroje (elektrina, voda, teplo) ZhSK "Anglická štvrť", Moskva
• AIIS KUE na hranici bilancie patriacej 0,4 a 10 kV JSC "UEC";
• AIIS KUE na hranici bilancie patriacej 0,4 kV JSC "MOESK";
• AIIS KUE, AIIS KUT obytné budovy obytný komplex "Zavidnoe" vo Vidnoe, Moskovská oblasť;
• AIIS KUE, AIIS KUV a AIIS KUT obytné budovy obytný komplex "Nekrasovka-Park", Moskovská oblasť
• AIIS KUE, AIIS KUT obytné budovy obytný komplex "Center-2" v meste Zheleznodorozhny, Moskovský región
• Mikrodištrikt obytných budov AIIS KUE, AIIS KUV, AIIS KUT. Shchitnikovo, Shchitnikovo, Moskovský región
• AIIS KUE BP OJSC "Moseenergosbyt", Ramenskoye, Moskovský región

Automatizované systémy riadenia osvetlenia

Spotrebu elektrickej energie na účely osvetlenia je možné výrazne znížiť dosiahnutím optimálneho výkonu osvetľovacej inštalácie v akomkoľvek danom čase. Najkompletnejšie a najpresnejšie započítanie prítomnosti denného svetla, ako aj započítanie prítomnosti ľudí v miestnosti je možné dosiahnuť pomocouprostriedky automatického ovládania osvetlenia (LMS). Osvetlenie je riadené dvoma hlavnými spôsobmi:vypnutie všetkých alebo časti svietidiel (diskrétne ovládanie) A plynulá zmena výkonu svietidiel(rovnaké pre všetkých alebo jednotlivca).

Ovládanie osvetlenia vzdelávacej inštitúcie (škola, univerzita)

Riadiaci systém bude automaticky ovládať osvetlenie:

Spoločné priestory (chodby, haly, oddychové priestory, toalety);

Vzdelávacie triedy (publikum);

technické podlahy;

Priľahlé územie s možnosťou nočného zníženia výkonu lámp s HPS výbojkami o 50 %,

ako aj automatizovať proces volania na začiatok vyučovania!

Obr 1. Schéma riadenia osvetlenia budovy školy v kombinácii so zvončekovým systémom

Ako to funguje

Podľa harmonogramu naprogramovaného v počítači (program „Školský zvonček“) riadiaci systém, postavený na báze regulátora K2000T, automaticky spína žiarivku, resp. LED osvetlenie chodby, haly a oddychové zóny v ekonomickom režime, programovateľné v rozsahu 10-20% menovitého výkonu.

Obr. 2. Hlavné menu programu „Školský zvonček“.

Ak nie sú v systéme použité pohybové senzory, ovládač udržuje nastavený minimálny výkon systému osvetlenia chodby až do konca aktuálnej vyučovacej hodiny a po výzve na prestávku sa osvetlenie prepne späť do režimu nominálneho jasu.

Ak sú v riadiacom systéme použité pohybové senzory, tak ich činnosť pri prechode osoby po chodbe počas vyučovania vedie k automatickému postupnému zvyšovaniu svetelného toku skupiny svietidiel v priestore ovládanom senzorom. Výkon svietidiel je plynulo regulovaný v rozsahu 2-100% nominálnej hodnoty.

Poskytuje pripojenie k systému požiarny hlásič budovy - v prípade požiaru ovládač prepne osvetľovaciu sústavu chodieb a hál na maximálny výkon, aby bola zabezpečená bežná evakuácia osôb z budovy a uhasenie požiaru. Je možné manuálne ovládať osvetlenie, obísť ovládač a počítač - pomocou bežného spínača.

Obr 3. Schéma riadenia osvetlenia školy. Typická podlaha.

Ak prostriedky pridelené na generálnu opravu nestačia na implementáciu plnohodnotného riadiaceho systému sa môžete obmedziť na ekonomickú možnosť bez pohybových senzorov a bez plynulej regulácie svetelného toku svietidiel na chodbách. V tomto prípade automatizačný systém jednoducho vypne časť pracovných svietidiel na chodbách a v halách počas trvania vyučovacích hodín.

Obr. 4. Ekonomická verzia systému riadenia osvetlenia pre verejné priestory.

Ovládanie osvetlenia v triedach

prirodzená úroveň slnečné svetlo v bežnej školskej triede je rozmiestnený nerovnomerne – čím sú lavice bližšie k oknu, tým intenzívnejšie sú osvetlené slnečným žiarením a naopak. Štandardné umelé osvetlenie túto funkciu nezohľadňuje. Ak teda nie je dostatok prirodzeného svetla pre vzdialený rad lavíc, učiteľ je povinný zapnúť osvetlenie celej triedy, v dôsledku čoho väčšinou rady lavíc najbližšie k oknám zhasnú. byť príliš osvetlené, čo vedie k neprimeranej spotrebe elektrickej energie.

Efektívnosť systémov osvetlenia tried možno zlepšiť inštaláciou snímačov konštantného osvetlenia K2110 na strop nad každým radom stolov. Tento senzor je schopný udržiavať vopred stanovenú úroveň osvetlenia, napríklad 500 luxov, pričom automaticky znižuje alebo zvyšuje svetelný tok skupiny svietidiel v závislosti od úrovne slnečného žiarenia vstupujúceho do triedy cez okná. Počas denného svetla budú svietidlá umiestnené bližšie k oknám pracovať s menším výkonom.

Obr 5. Automatické ovládanie osvetlenia učebne

Táto fotografia jasne ukazuje, ako fungujú senzory K2110 za slnečného dňa: lampy umiestnené v blízkosti okien fungujú v minimálny výkon(5 % nominálnej hodnoty). Druhý a tretí rad svietidiel tiež pracujú v úsporných režimoch (približne 20 % a 60 % menovitého výkonu). Do obyčajných svietidiel 4x18W boli počas rekonštrukcie inštalované stmievateľné elektronické predradníky TF8418ETD. Pripomeňme, že v režime minimálneho výkonu lampy spotrebujú 4-6 krát menej elektriny!

Čo robiť so starými lampami

Variant 1 - výmena zastaraných svietidiel za žiarivky 2x40W, spotrebné pri zohľadnení vnútorných strát cca 90W za nové s jednou žiarivkou T8 s výkonom 58W 5000 lm, napr.K22-158U, za žiarivku T5 s. výkon 49W 4500 lm (K22-149U) alebo T5 35W 3600 lm (K22-135U) a elektronický predradník ušetrí asi 40 až 60 % elektrickej energie. Súčasne je tiež možné regulovať svetelný tok týchto lámp, ako je opísané vyššie, a navyše ušetriť ďalších 20-25% elektriny vďaka automatickému riadeniu svetelného toku (výkonu). Tieto svietidlá sú spojené do svetelnej línie, čím poskytujú vysokú rovnomernosť osvetlenia. Dĺžka svietidla je 1500 mm, takže na triedu budú potrebovať menej ako bežné svietidlá 2x40W, ktorých dĺžka je 1200 mm. Výrazne sa zlepší osvetlenie a reprodukcia farieb.

Svietidlo K22-158U / K22-149U s nastaviteľným jasom Zapojenie svietidiel do „svetelnej línie“

Obrázok 6. Svietidlá pre učebne a posluchárne spojené do „svetlej línie“

Ak napr. v salóne tam, kde je potrebné osvetlenie aspoň 500 luxov, bolo predtým inštalovaných 18 svietidiel 2x40W (tri rady po 6ks) s celkovým výkonom 1440W, potom pri ich modernizácii len 12ks (3 rady po 4 svietidlá) s celk. bude potrebný výkon 696 W ( 12 ks x 58 W). Použitie konštantných svetelných senzorov K2110 zníži priemerný výkon približne o 20 % viac, takže výkon spotrebovaný osvetľovacím systémom jednej triedy bude 556 W namiesto 1440 W pred modernizáciou.

Ak v štandardnej triede Predtým bolo inštalovaných 12 svietidiel 2x40W (dva rady po 6ks) s celkovým výkonom 960W, potom pri modernizácii napríklad 12 svietidiel K22-135U s jednou 35W žiarovkou (3 rady po 4 svietidlá) o celkovom výkone Možno inštalovať 420W (12ks x 35W). Použitie konštantných svetelných senzorov K2110 zníži priemerný výkon o ďalších minimálne 20%, takže výkon spotrebovaný osvetľovacím systémom jednej triedy s veľkosťou 8,5x6 m bude pred modernizáciou približne 336 W namiesto 960 W.

Ryža. 7 Merania osvetlenia v učebniach s rôzne druhyžiarovky v svietidlách radu K22- (T8 58W a T5 35W). Merania sa uskutočnili skutočný objekt- škola číslo 104, Perm (kliknite pre zväčšenie!)

Pri výpočte sme nebrali do úvahy straty v elektromagnetických predradníkoch starých svietidiel, ktoré dosahujú 20% spotrebovaného výkonu, preto v praxi budú ukazovatele účinnosti modernizácie ešte lepšie!

Náklady na nákup a likvidáciu žiaroviek sa tiež znížia 3-4 krát, pretože žiarovky - jednožiarové a s elektronickými predradníkmi - žiarovky vydržia oveľa dlhšie (aj vďaka funkcii „teplého štartu“).

Variant 2 - modernizácia existujúcich zariadení. Ak boli svietidlá zakúpené relatívne nedávno, je možné ich modernizovať inštaláciou elektronických predradníkov (bez výmeny žiaroviek) resp. LED panely s funkciou regulácie svetelného toku. Táto možnosť je vhodná najmä pre použitie v chodbách a halách, kde sú inštalované svietidlá 4x18W alebo 2x40W. Po rekonštrukcii budú mať tieto svietidlá aj funkciu regulácie svetelného toku a budú môcť pracovať ako súčasť automatického riadiaceho systému s pohybovými senzormi. V tomto prípade sa jas zmení plynulo, čo je veľmi dôležité pre vizuálny komfort.

Osvetlenie okolia

Regulátor K2000T má tiež dva kanály na ovládanie pouličného osvetlenia a jeden kanál na architektonické osvetlenie budovy. S ich pomocou môžete efektívne ovládať skupiny svietidiel s HPS 70-400W výbojkami pomocou funkcie nočného zníženia výkonu o 50%, napríklad z 22-00 na 6-00 (úspora elektrickej energie - až 50%).

Výhody

Riešenie na kľúč od výrobcu zariadenia;

Zariadenie je navrhnuté a vyrobené v Rusku;

Vysoká spoľahlivosť, krátka doba návratnosti;

Bežný elektrikár 4-5 kategórií môže nainštalovať a udržiavať riadiaci systém;

Možnosť použitia žiarivky resp LED lampy s nastaviteľným svetelným tokom akéhokoľvek výrobcu;

Záruka na hlavné vybavenie - 3 roky, na snímače pohybu - 5 rokov!

Vysoká spoľahlivosť systému - pri prerušení riadiacej línie 1-10V lampy sa automaticky prepne do režimu 100% jasu; pri skrat tento riadok - do režimu minimálneho jasu. Teda úplné vypnutie osvetlenia v budove z dôvodu poruchy automatikyžiadne kliešte!

o moderná úroveň rozvoj infraštruktúry, použitie iba jedného spôsobu riadenia osvetľovacích sietí nie je nákladovo efektívne. Všetky spôsoby ovládania osvetlenia je potrebné integrovať do spoločného viacštruktúrneho systému, ktorý by vyhovoval lokálnemu aj diaľkovému ovládaniu a zároveň bol v manuálnom aj automatickom režime ovládania.

Takéto rozhodnutie bolo spôsobené možnosťou rozumnejšieho nakladania so zdrojmi osvetľovacích sietí. Takéto systémy sú cenené pre ich ekonomické výhody. Spotreba elektrickej energie na účely osvetlenia sa výrazne znižuje nielen vďaka dosiahnutiu optimálnej prevádzky osvetľovacej inštalácie v akomkoľvek danom čase, pretože presnosť automatizácie je udržiavaná podľa harmonogramu, ale vďaka viac spoľahlivý systém, postavený z moderných elektronických komponentov, ktoré si vyžadujú nižšie náklady na údržbu. Dochádza k zníženiu ceny inštalačné práce, pretože sa znížia náklady na materiál a inštaláciu.

Na vybudovanie takýchto systémov budú potrebné autonómne programovateľné ovládače. Autonómne regulátory sú inteligentné zariadenia schopné vykonávať komplexné funkcie súvisiace s riadením a zberom dát, ako aj schopnosť rozhodovať sa na základe aktuálnych systémových a procesných podmienok. Aby to všetko dokázali, musia byť najskôr naprogramované. Program je interpretovaný a vykonávaný zariadením, takže zariadenie „vie“, čo má v danom čase robiť.

Po naprogramovaní môže samostatné zariadenie pokračovať v činnosti, merať signály senzorov, zapisovať údaje do pamäte a vykonávať funkcie monitorovania a riadenia, aj keď hostiteľský počítač nie je pripojený alebo spustený.

Existujú dva spôsoby programovania autonómnych regulátorov a prenosu prijatých dát do PC, a to buď pomocou komunikačného rozhrania, či už je to RS-232, RS-485, Ethernet a iných, alebo pomocou prenosných pamäťových kariet.

Táto flexibilita v programovaní umožňuje samostatným ovládačom pracovať v rôznych režimoch, ktoré sú určené umiestnením zariadenia a množstvom uložených dát, ako aj dostupnosťou napájania:

§ Práca offline pri použití pamäťových kariet alebo prenosných počítačov (notebookov) sa vykonávajú pravidelné aktualizácie údajov a programovanie (ak je to potrebné);

§ On-line prevádzka s hlavným PC pri prenose dát a programovaní (ak je to potrebné);

Ak aplikácia vyžaduje viac senzorov, než dokáže samostatný ovládač podporovať, pričom senzory sú rozmiestnené naprieč veľká plocha, potom môže byť potrebná sieť distribuovaných ovládačov. Každý režim prevádzky s použitím iba jedného ovládača musí byť tiež použiteľný, ak sú v rámci siete WAN pripojené ďalšie zariadenia.

Najbežnejšou konfiguráciou systému pre maximálnu spoľahlivosť systému je priame pripojenie k hostiteľskému PC pomocou komunikačného rozhrania.

Táto konfigurácia umožňuje častý prenos dát do PC, nepretržité monitorovanie nebezpečné podmienky a online ovládanie systému. Najčastejšie sa takýto systém implementuje v podmienkach tovární a priemyselných podnikov, keď musia byť kritické procesy neustále monitorované a regulované. Maximálna vzdialenosť riadiacej jednotky od hostiteľského počítača závisí od prenosovej rýchlosti komunikačného rozhrania. Ak je jeden kontrolér pripojený priamo k hostiteľskému PC, potom je možné takýto systém nakonfigurovať na prenos dát hneď, ako budú dostupné.

Ak aplikácia vyžaduje viac ako jeden ovládač a všetky zariadenia sú rozmiestnené na veľkej reálnej ploche, ako napr priemyselný podnik alebo vo výrobe môže byť ovládač nakonfigurovaný ako súčasť distribuovanej multidrop siete RS-485. Jedno jediné zariadenie, vynútené ako hlavné alebo lokálne, môže byť pripojené priamo k hostiteľskému počítaču.

Výhodou tohto pripojenia je, že ďalšie hostiteľské počítače alebo terminály môžu byť pripojené k portom iných ovládačov, čím sa ďalej zvyšuje spoľahlivosť systému.

To, ako často sa budú zozbierané dáta prenášať do PC, závisí po prvé od dôležitosti okamžitej analýzy dát pre riadený systém alebo proces a po druhé od toho, koľko pamäte má zariadenie a ako rýchlo sa zapĺňa.

Rýchle zapĺňanie pamäte je dôležité z dvoch dôvodov. V prípade zlyhania hostiteľského PC alebo komunikačného rozhrania musí mať zariadenie dostatok pamäte, aby sa zabezpečilo zaznamenanie všetkých údajov a pokračovanie v prevádzke bez straty údajov. Okrem toho zariadenie pripojené k hostiteľskému počítaču cez sieť multidrop môže vrátiť údaje iba na požiadanie z počítača. Ak je pripojený hostiteľský počítač veľké množstvo zariadení, potom musí byť pamäť každého zariadenia dostatočne veľká, aby umožnila zapisovanie údajov a pokračovanie prevádzky bez straty údajov, kým hostiteľský počítač najbližšie nepožiada o prenos údajov do neho.

Bez ohľadu na špecifické obmedzenia sa odporúča aktualizovať dáta tak často, ako je to len možné, pretože akákoľvek chyba snímača, výpadok napájania alebo problém so samotným zariadením bude okamžite zistený a tým sa zvýši spoľahlivosť systému. Častá aktualizácia údajov navyše pomôže minimalizovať možnosť straty údajov v dôsledku zlyhania zariadenia, ako je napríklad porucha pamäte napájanej z batérie.

Dôležitou vlastnosťou, ktorá poskytuje samostatným programovateľným kontrolérom výkon a flexibilitu, či už sa používajú ako samostatné zariadenia alebo ako distribuovaná sieť, je v podstate ich relatívna hardvérová zložitosť. Zjednodušená bloková schéma typického samostatného programovateľného regulátora je znázornená na obrázku 5.

Obrázok 5. Zjednodušená bloková schéma samostatného programovateľného regulátora.

Srdcom autonómneho systému je mikroprocesor alebo mikrokontrolér. Spolu so zabudovaným softvérom (programy „napevno zapojené“ v ROM) zabezpečuje všetko ovládanie a prevádzku systému. Je dôležité pochopiť rozdiel medzi mikroprocesormi a mikrokontrolérmi. Mikroprocesor je jednoducho centrálna časť počítača, ktorá spracováva dáta a nezahŕňa pamäť, I/O obvody a periférne zariadenia potrebné na vytvorenie kompletného systému. Všetky ostatné inteligentné systémy (IS) v PC sú navrhnuté tak, aby mu poskytovali tie funkcie, ktoré samotný IC mikroprocesora neimplementuje. Ak je však mikroprocesor doplnený o vstupno/výstupný obvod, pamäť a periférie, potom sa táto zostava už nazýva mikrokontrolér.

Zdá sa, že mikrokontrolér je najbežnejšou možnosťou samostatného systému, pretože poskytuje všetky požadované funkcie prostredníctvom integrovaného obvodu. Jednou z výhod mikrokontrolérov je nízka cena, znížený počet integrovaných obvodov, a teda malá veľkosť vytlačená obvodová doska.

Dôležitým prvkom autonómneho systému je dlhodobá pamäť používaná na ukladanie výsledkov meraní senzorov a riadiacich parametrov. Pamäť RAM (Random Access Memory) sa zvyčajne používa na ukladanie údajov a vyžaduje záložnú batériu v prípade výpadku napájania.

Podobne ako RAM v samostatných systémoch sa na ukladanie výsledkov meraní a údajov potrebných na ovládanie systému používajú aj vymeniteľné pamäťové karty. Hoci existuje veľké množstvo výrobcov kariet, SD karty sa stali najobľúbenejšími kartami na použitie v takýchto zariadeniach.

Dôležitou výhodou pamäťových kariet v offline systémoch je možnosť vybrať zaplnenú kartu a nahradiť ju prázdnou v teréne, čo poskytuje veľmi pohodlný mechanizmus prenosu dát. Následne je možné pamäťovú kartu vybrať zo zariadenia a preniesť na nej dáta do ľubovoľného počítača. Pamäťové karty navyše umožňujú používateľovi zakúpiť a nainštalovať karty v kapacite potrebnej pre konkrétnu aplikáciu.

Ak je do samostatného zariadenia vložená prázdna pamäťová karta, všetky údaje z internej pamäte sa prenesú na pamäťovú kartu a záznam bude pokračovať, kým sa pamäťová karta nezaplní. Po vybratí pamäťovej karty bude záznam údajov pokračovať do internej pamäte. Ak je do zariadenia vložená čiastočne zaplnená pamäťová karta, záznam sa vykoná do internej pamäte.

Kvôli úspore miesta sa údaje zapisujú v pevnom 24-bitovom formáte s pohyblivou rádovou čiarkou. Hlavička s pevnou dĺžkou sa používa na začiatku každého bloku údajov na identifikáciu dátumu a času záznamu. Pri prenose údajov používateľ používa identifikačnú hlavičku na interpretáciu údajov a dodatočných informácií. Preto nie je možné meniť plány, keď už boli údaje zaznamenané. Použitím kódovaných hlavičiek a údajov s pevnou dĺžkou záznamu sa výrazne zníži množstvo požadovaných údajov.

V samostatných zariadeniach je pamäť pevná a jej veľkosť je nezmenená. Používajú sa dva režimy záznamu dát – režim zastavenia pri zaplnení pamäte a režim prepisovania. To znamená, že zaznamenávanie údajov sa zastaví, akonáhle je pamäť plná. To umožňuje ukladať údaje v poradí, v akom boli zaznamenané, bez zaznamenania najnovších údajov. Ak je prítomná pamäťová karta, interná pamäť sa použije len vtedy, keď je pamäťová karta plná.

A ak si vezmeme režim prepisovania, tak v tomto režime zapisovania údajov je celá pamäť organizovaná vo forme kruhovej vyrovnávacej pamäte. Keď je pamäť plná, najstaršie údaje môžu byť prepísané novými.

Vstavaný operačný systém alebo "pevne pripojený" program samostatného zariadenia je uložený v pamäti iba na čítanie (ROM) alebo v preprogramovateľnej pamäti (PROM). ROM sa bežne používa vo vysokoobjemových systémoch.

PROM sú bežnejšie v nízkoobjemových systémoch, pretože umožňujú výrobcom upravovať pevne pripojený softvér a pridávať nové funkcie alebo upgrady do systému bez toho, aby zasahovali do výrobného procesu. Pre jednoduchú inštaláciu a výmenu ROM a PROM IC počas životnosti zariadenia sa tieto IC zvyčajne montujú na dosku pomocou zásuviek.

Pamäť RAM (Random Access Memory) sa bežne používa v offline systémoch na ukladanie meraní a systémových parametrov. V zásade sú bežné dva typy RAM – statická a dynamická. Dynamická RAM vyžaduje pravidelné obnovovanie alebo prepisovanie obsahu, zatiaľ čo statická RAM nie. Výhodou dynamickej RAM oproti statickej RAM je však to, že statická RAM má oveľa väčšiu kapacitu pre danú oblasť kremíkového substrátu.

DRAM je vhodná pre osobné počítače používané v kancelárii, kde je dôležitou požiadavkou kapacita pamäte. V samostatných systémoch je výhodou statickej pamäte RAM jej schopnosť ukladať dáta pomocou záložného napájania, keď nie je k dispozícii hlavné napájanie. To sa dá získať pomerne jednoducho, keďže statickú RAM nie je potrebné aktualizovať ani v pohotovostnom režime.

Elektricky zapisovateľná ROM (EEPROM) označuje energeticky nezávislú pamäť, ktorá sa zvyčajne používa na ukladanie obmedzeného množstva konfiguračných údajov systému a riadiacich parametrov. Relatívne malá kapacita pamäte a pomalý cyklus zápisu EEPROM (zvyčajne okolo 10 milisekúnd) obmedzujú ich použitie.

Flash pamäť je tiež energeticky nezávislá pamäť a používa sa na ukladanie dát aj programov. Flash pamäť môže mať od 32 KB do 2 MB. Podstatne kratší cyklus zápisu má nevýhodu v tom, že je potrebné vymazávať dáta na IC v blokoch s pevnou veľkosťou a nie po bajtoch.

Hodiny reálneho času sú dôležitým prvkom každého autonómneho systému. Okrem informácií o dátume a čase poskytujú funkciu signalizácie a periodického spúšťania čítania signálov zo snímačov pomocou programu, ako aj ovládanie výstupných signálov.

Hodiny reálneho času sú pripojené k príslušnému obvodu správy napájania, čo umožňuje systému zostať v pohotovostnom režime, kde je spotreba energie nízka, kým sa systém z tohto režimu neprebudí vopred naprogramovanou udalosťou alebo núdzový. Riadiaci program teda dokáže čítať a zapisovať dáta zo snímačov a ovládať výstupné signály, po ktorých sa systém vráti do pohotovostného režimu s nízkou spotrebou energie.

V typickom autonómny systém senzory zberu údajov sú v pravidelných intervaloch dopytované, čo umožňuje systému prejsť do režimu spánku medzi meraniami, čím sa ušetrí elektrická energia počas obdobia nečinnosti. Napríklad čítanie údajov môže prebiehať iba raz za 500 ms. Potom by sa hodiny reálneho času mali naprogramovať tak, aby prebudili systém každých 500 ms, čím sa výrazne zníži spotreba energie, čo je veľmi dôležité pre systémy napájané z batérií.

Štart, stop a paritné bity používané na kontrolu integrity dát asynchrónneho prenosu sú fyzicky generované univerzálnym asynchrónnym vysielačom a prijímačom (UART) umiestneným medzi mikroprocesorovou zbernicou a linkovým ovládačom, ktorý je pripojený k aktuálnemu komunikačnému kanálu.

Hlavným účelom UART je riadiť všetky rutinné operácie spojené s rozhraním medzi paralelnou zbernicou a sériovým komunikačným kanálom hostiteľského počítača.

Počas prenosu vykonáva UART nasledujúce funkcie:

§ Nastaví požadovanú rýchlosť prenosu informácií.

§ Poskytuje rozhranie pre dátovú zbernicu mikroprocesora a prijíma znaky (jeden po druhom).

§ Generuje počiatočný bit pre každý znak.

§ Pridáva dátové bity do sériového dátového toku.

§ Vypočíta a pridá paritný bit do dátového toku.

§ Uzatvorí sekvenčnú skupinu potrebnými stop bitmi.

§ Pripraví mikroprocesor na prenos ďalšieho znaku.

Prijímacia časť obvodu UART vykonáva nasledujúce funkcie:

§ Nastaví požadovanú rýchlosť príjmu dát.

§ Synchronizuje prichádzajúce dáta so štartovacím bitom.

§ Číta dátové bity zo sériového toku.

§ Prečíta paritné bity a skontroluje, či sa zhodujú s prijatými informáciami.

§ Číta stop bity.

§ Odovzdá znak paralelný pohľad na dátovú zbernicu mikroprocesora.

§ Vytvára rozhranie pre linky handshake.

§ Riadi výskyt akýchkoľvek chýb spojených s prijatým znakom.

Typické chyby, ktoré môže obvod UART zistiť, sú:

o Pretečenie prijímača – bity sa prijímajú rýchlejšie, ako sa dajú prečítať.

o Paritné chyby – nesúlad medzi paritnými bitmi a znakovými bitmi.

o Chyba symbolu - všetky bity symbolu sú nula alebo sa vyskytne správa o prerušení.

Stav prerušenia nastane, keď je vysielač, ktorý získal dátovú linku, v stave pauzy (kladné napätie) dlhšie, než trvá dokončenie prenosu znaku. Táto podmienka je spôsob, ako prinútiť prijímací obvod UART okamžite reagovať a prejsť na inú úlohu.

Typicky majú ovládače viacero analógových vstupných kanálov. Vlastnosťou týchto zariadení je, že každý kanál môže byť nakonfigurovaný tak, aby pracoval s rôznymi senzormi a signálmi. Typický zjednodušený diagram vstupného kanála je znázornený na obrázku 6.

Obrázok 6. Zjednodušená schéma analógových vstupných kanálov.

Flexibilita, s ktorou možno každý kanál nakonfigurovať pre rôzne snímače, rôzne režimy budenia a použitie diferenciálneho alebo jednovodičového vstupu, je zabezpečená voličom analógového signálu. Konfigurácia každého kanála sa vykonáva pomocou softvérových príkazov, ktoré interpretuje rekordér/ovládač, ktorý ovláda volič analógového signálu.

Zvyčajne sa vykonáva budenie snímača priamy prúd nízka úroveň pre meranie odporu (250 µA), odporové teplotné detektory (RTD) a merania Wheatstoneovým mostíkom alebo zo zdroja napätia (zvyčajne neregulovaného) cez vnútorný odpor potrebný na napájanie niektorých senzorov.

Aby sa zabezpečila spätná cesta pre predpätie prúdov prístrojového zosilňovača, môžu byť do obvodu zahrnuté vstupné ukončovacie odpory, zvyčajne 1 MΩ.

Žiadny ovládač nie je kompletný bez digitálnych I/O kanálov. Ovládače majú zvyčajne viacero dvojúčelových digitálnych I/O kanálov, ktoré zdieľajú záťaž a fungujú ako digitálne vstupy a výstupy. Schéma digitálneho vstupno/výstupného kanála je znázornená na obrázku 7.

Obrázok 7. Schéma digitálneho vstupno/výstupného kanála.

Digitálne vstupy majú vysokú vstupnú impedanciu, a preto sú vyrovnávacie, aby chránili citlivé obvody digitálneho rozhrania CMOS pred poškodením spôsobeným prúdovými impulzmi. impulzná ochrana vysoké napätie poskytuje 30V zenerovu diódu, ktorá obmedzuje vstupné napätie na úroveň povolenú vstupnou vyrovnávacou pamäťou.

Na samostatných zapisovačoch/ovládačoch sú najčastejšie používané digitálne výstupy vo forme obvodu s otvoreným kolektorom, ktorý je schopný potiahnuť až 200 mA pri 30 V. Pri tejto konfigurácii funguje zenerova dióda aj ako obmedzovač napätia, ak sa používa kanál ako výstup s otvoreným kolektorom.

Vstupné kanály počítadla sú vybavené vstupnou vyrovnávacou pamäťou založenou na Schmidtovom spúšťači, ktorého vstupný prah je nastavený na dva volty. Tým sa zabráni spusteniu počítadla, keď je hladina hluku nižšia ako špecifikovaný limit. Kondenzátor umiestnený na vstupe Schmidtovej spúšte zabezpečuje filtrovanie, ale znižuje rýchlosť na frekvenciu asi 1 kHz (= 1 / RC). Ak je kondenzátor odstránený, počet impulzov môže dosiahnuť 500 kHz.

Je zrejmé, že zavedenie automatizovaného systému riadenia osvetlenia umožňuje vykonávať telekomunikačné monitorovanie stavu sietí a osvetľovacích zariadení, ovládať režimy horenia svietidiel, diaľkovo ovládať osvetlenie podľa vopred stanoveného harmonogramu, ako aj viesť záznamy. spotreby energie a monitorovať efektívne využívanie elektriny, čo určite povedie ku koncepcii ziskovosti.systémových údajov.

Vytvára sa prísne dodržiavaný algoritmus pre prevádzku osvetľovacích sietí, pretože je vylúčený vplyv ľudského faktora. Keďže systém má harmonogram, ktorý musí dodržiavať, nedôjde k plytvaniu elektrickou energiou a zdrojmi elektrických zariadení. Samozrejme, konečná kontrola zostáva na osobe a tá má právo riadiť prevádzku systému podľa vlastného uváženia. Systém však na začiatku vypočíta najoptimálnejší režim prevádzky, ktorý zabezpečí dostatočné množstvo svetla a miernu spotrebu energie.

Existujú prípady, keď osoba, ktorá prešla na manuálne ovládanie obchádzajúc automatické ovládanie, zabudla na ovládanie, ak však osvetlenie nie je vypnuté, nedochádza k výpadku elektriny, pretože dispečer je o tom okamžite informovaný a má možnosť prevziať vhodné opatrenia, inak to urobia automatizačné systémy.

Hovoríme o riadiacich systémoch človek-stroj, dispečerskom riadení založenom na využití systémov automatického zberu informačných dát a moderných počítačových systémoch.

Dispečer vo viacúrovňovom automatizovanom systéme riadenia procesov prijíma informácie z monitora počítača alebo z elektronický systém informačný displej a ovplyvňuje objekty nachádzajúce sa v značnej vzdialenosti od neho pomocou telekomunikačných systémov, ovládačov, inteligentných akčných členov.

Základom, nevyhnutnou podmienkou efektívnej realizácie dispečerského riadenia, ktoré má výrazne dynamický charakter, je práca s informáciami, t.j. procesy zhromažďovania, prenosu, spracovania, zobrazovania, prezentácie informácií.

Od dispečera sa už vyžadujú nielen odborné znalosti technologického procesu, základy jeho riadenia, ale aj prax v informačné systémy, schopnosť rozhodovať sa (v dialógu s počítačom) v núdzových situáciách a mnohé ďalšie.

Preto je potrebný dozorný riadiaci softvér. Zavedenie SCADA technológií bude podľa mňa výborným riešením tejto problematiky.

Koncept SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) je predurčený celým priebehom vývoja riadiacich systémov a výsledkami vedecko-technického pokroku. Použitie SCADA technológií umožňuje dosiahnuť vysokú úroveň automatizácie pri riešení problémov vývoja riadiacich systémov, zberu, spracovania, prenosu, ukladania a zobrazovania informácií.

Prívetivosť rozhrania človek-stroj, ktorú poskytujú SCADA systémy, úplnosť a prehľadnosť informácií prezentovaných na obrazovke, dostupnosť ovládacích „páčok“, jednoduchosť používania výziev a systému pomoci atď. - zvyšuje efektivitu interakcie dispečera so systémom a znižuje jeho kritické chyby v riadení na nulu.

Je potrebné poznamenať, že koncept SCADA, ktorý je založený na automatizovanom vývoji riadiacich systémov, nám umožňuje riešiť množstvo úloh, ktoré boli dlho považované za neriešiteľné: skrátiť čas vývoja automatizačných projektov a priame finančné náklady na ich vývoj. .

V súčasnosti je SCADA hlavnou a najsľubnejšou metódou pre automatizované riadenie dynamických systémov.

V Rusku sa dispečerské riadenie technologických procesov opieralo najmä o skúsenosti operatívneho dispečerského personálu. Preto sa prechod na riadenie na báze SCADA systémov začal realizovať až o niečo neskôr. Ťažkosti so zvládnutím novej informačnej technológie v Rusku, ako sú systémy SCADA, zahŕňajú nedostatok prevádzkových skúseností a nedostatok informácií o rôznych systémoch SCADA. Na svete existuje viac ako tucet spoločností, ktoré sa aktívne podieľajú na vývoji a implementácii SCADA systémov.

Veľká hodnota za implementáciu moderné systémy Dozorná kontrola má tieto úlohy:

1) výber SCADA systému (na základe požiadaviek a vlastností technologického procesu);

2) personálna podpora.

Mnohé projekty automatizovaných riadiacich a riadiacich systémov (ACS) pre široké spektrum aplikácií umožňujú vyčleniť zovšeobecnenú schému ich implementácie, znázornenú na obrázku 8.

Obrázok 8. Zovšeobecnená schéma riadenia a riadenia prostredníctvom systémov SCADA

Spravidla ide o dvojúrovňové systémy, keďže práve na týchto úrovniach sa realizuje priame riadenie technologických procesov. Špecifiká každého konkrétneho riadiaceho systému sú určené softvérovou a hardvérovou platformou používanou na jednotlivých úrovniach.

Nižšia úroveň - úroveň objektu (regulátora) - zahŕňa rôzne snímače na zber informácií o priebehu technologického procesu, elektrické pohony a akčné členy na realizáciu regulačných a riadiacich úkonov. Senzory poskytujú informácie lokálnym programovateľným logickým automatom (PLC - Programming Logical Controller), ktoré môžu vykonávať nasledujúce funkcie:

* zber a spracovanie informácií o parametroch technologického procesu;

* ovládanie elektrických pohonov a iných akčných členov;

* riešenie problémov automatického logického riadenia a pod.

Keďže informácie v ovládačoch sú vopred spracované a čiastočne využívané na mieste, požiadavky na šírku pásma komunikačných kanálov sú výrazne znížené.

Kontroléry domácich aj zahraničných výrobcov sa v súčasnosti využívajú ako lokálne PLC v riadiacich a riadiacich systémoch pre rôzne technologické procesy. Na trhu existuje mnoho desiatok až stoviek typov regulátorov, schopných spracovať od niekoľkých premenných až po niekoľko stoviek premenných.

Na hardvér a softvér riadiacej úrovne sú kladené prísne požiadavky z hľadiska spoľahlivosti, doby odozvy na akčné členy, snímače atď. Programovateľné logické ovládače musia byť zaručené, že budú reagovať na vonkajšie udalosti prichádzajúce z objektu v čase špecifikovanom pre každú udalosť.

Pre objekty, ktoré sú z tohto hľadiska kritické, sa odporúča použiť radiče s operačnými systémami v reálnom čase (RTOS). Ovládače RTOS pracujú v tvrdom reálnom čase.

Vývoj, ladenie a vykonávanie riadiacich programov pre lokálne ovládače prebieha pomocou špecializovaného softvéru, ktorý je na trhu bežne dostupný.

Táto trieda softvérového nástroja zahŕňa balíky ako ISaGRAF (CJ International France), InControl (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), TraceMode (AdAstra Research Group, Rusko), ktoré majú otvorenú architektúru.

Informácie z lokálnych ovládačov je možné posielať do siete riadiaceho centra priamo, ako aj prostredníctvom ovládačov najvyššej úrovne (pozri obr. 8). V závislosti od aktuálnej úlohy implementujú riadiace jednotky najvyššej úrovne (rozbočovače, inteligentné alebo komunikačné riadiace jednotky) rôzne funkcie. Niektoré z nich sú uvedené nižšie:

Ш zber údajov od miestnych prevádzkovateľov;

Ш spracovanie údajov vrátane škálovania;

Ø zachovanie jedného času v systéme;

Ш synchronizácia podsystémov;

Ø organizácia archívov podľa zvolených parametrov;

Ш výmena informácií medzi miestnymi kontrolórmi a vyššou úrovňou;

Ш pracovať offline v prípade narušenia komunikácie s vyššou úrovňou;

Ш redundancia kanálov prenosu údajov atď.

Horná úroveň - riadiace centrum (DP) - zahŕňa predovšetkým jednu alebo viac riadiacich staníc, ktoré sú automatizovanými pracovisko(Pracovisko) dispečera/operátora. Môže tu byť umiestnený aj databázový server, pracoviská (počítače) pre špecialistov a pod. Často sa ako pracovné stanice používajú počítače ako IBM PC rôznych konfigurácií. Riadiace stanice sú určené na zobrazovanie priebehu technologického procesu a prevádzkovú kontrolu. Tieto úlohy sú určené na riešenie SCADA systémov. SCADA je špecializovaný softvér zameraný na poskytovanie rozhrania medzi dispečerom a riadiacim systémom, ako aj komunikáciu s vonkajším svetom.

Rozsah funkčnosti je určený samotnou úlohou SCADA v riadiacich systémoch a je implementovaný takmer vo všetkých balíkoch:

Ø automatizovaný vývoj, ktorý umožňuje vytvárať softvér pre automatizačný systém bez skutočného programovania;

Ш prostriedky vykonávania aplikovaných programov;

Ø zber primárnych informácií zo zariadení nižšej úrovne;

Ш spracovanie primárnych informácií;

Ø registrácia alarmov a historických údajov;

Ш ukladanie informácií s možnosťou ich následného spracovania (zvyčajne realizované cez rozhrania k najobľúbenejším databázam);

Ø vizualizácia informácií vo forme mnemotechnických diagramov, grafov a pod.;

Ø pracovná príležitosť aplikačný systém so súbormi parametrov považovaných za „jednotný celok“ („recept“ alebo „nastavenia“).

Vzhľadom na všeobecnú štruktúru riadiacich systémov je potrebné zaviesť ešte jeden koncept - Micro-SCADA.

Micro-SCADA sú systémy, ktoré implementujú štandardné (základné) funkcie vlastné SCADA - systémy najvyššej úrovne, ale zamerané na riešenie problémov automatizácie v konkrétnom odvetví (vysoko špecializované). Naproti tomu SCADA - systémy najvyššej úrovne sú univerzálne.

Všetky komponenty riadiaceho systému sú vzájomne prepojené komunikačnými kanálmi. Zabezpečovanie interakcie SCADA - systémov s lokálnymi ovládačmi, špičkovými ovládačmi, kancelárskymi a priemyselnými sieťami je priradené komunikačnému softvéru tzv. Ide o pomerne širokú triedu softvéru, ktorého výber pre konkrétny riadiaci systém je určený mnohými faktormi, vrátane typu použitých ovládačov a použitého SCADA systému.

Na výkon kontroly nad komponentmi a parametrami systému je vybavený mechanizmami na prenos informácií o stave. To znamená, že hovoríme o telemetrii používanej v takýchto systémoch. Telemeter poskytuje kompletné údaje o systémových parametroch, umožňuje rýchlo odhaliť neoprávnené pripojenia k sieťam osvetlenia a odhaliť krádeže elektriny a viesť technické účtovníctvo energií. Pomocou telemetrie napätí, prúdov a výkonov je možné vykonávať primárnu diagnostiku osvetľovacej siete v prípade akýchkoľvek havárií, prebieha automatizácia kontroly a údržby elektrických zariadení. Odpadne tak priama účasť človeka na diagnostike a preventívnych kontrolách elektrických zariadení, možný ľudský faktor pri takýchto udalostiach je vylúčený - chyby v nameraných hodnotách, nepozornosť pri diagnostike.

Všetky potrebné údaje sa odosielajú do počítača. Obsluha počítača má plný prístup ku všetkým informáciám prichádzajúcim z telemetrických snímačov – aktuálne napätie a výkon v sieti, prevádzkové prúdy v obvodoch, technický stav sietí a zariadení. Akákoľvek odchýlka od normy sa zobrazí inou farbou a môže spustiť zvukové varovanie, ktoré upúta pozornosť. Obrazovky možno získať v jednej z niekoľkých rôznych foriem. Každý užívateľ si môže podľa vlastného výberu určiť reprodukciu výsledkov konkrétnych meraní v grafickej alebo číselnej forme. Údaje získané z telemetrie sa zvyčajne skopírujú a vložia do databázy, aby bolo možné ich analyzovať, porovnávať alebo skúmať.

Rovnako ako v iných telekomunikačných oblastiach existujú medzinárodné štandardy stanovené organizáciami ako CCSDS a IRIG pre telemetrické zariadenia a softvér. Normy CCSDS sa vzťahujú na systémy prenosu údajov v letectve a kozmickom priestore, zatiaľ čo priemysel používa normy IRIG.

Telemetrický systém prijíma a opakovane prenáša elektrické signály z mnohých snímačov súčasne prostredníctvom procesu kompresie údajov nazývaného multiplexovanie. Podľa štandardu IRIG sa v priemyselných telemetrických systémoch používa metóda pulznej kódovej modulácie (PCM) kompresie údajov. PCM je stále najbežnejší kvôli svojej prirodzenej nízkej chybovosti (zvyčajne menej ako 0,25 % pre akékoľvek meranie). Systém PCM konvertuje výsledok každého merania, vyjadrený ako analógová hodnota napätia, na digitálnu hodnotu prijateľnú pre počítač. V systéme, ktorý používa napríklad 12-bitové binárne čísla, by najmenšie napätie bolo reprezentované kódovým číslom 000 000 000 000 (0) a najväčšie by bolo 111 111 111 111 (2047). Na signalizáciu začiatku každého nového skenovacieho cyklu snímačov a prevodníkov sa vygeneruje špeciálny kódový diagram. V systéme PCM proces demultiplexovania (demultiplexovania) zahŕňa nájdenie vzoru, ktorý sa vloží do dátového toku, aby signalizoval začiatok každého skenovacieho cyklu, po ktorom nasleduje počítanie bitov na identifikáciu každého merania a prípravu jeho výsledku na vstup do počítača. .

Počítač, ktorý prijíma všetky prichádzajúce dáta z telemetrických senzorov a riadi systém, sa nazýva server. Server môže byť akýkoľvek stolný počítač na kancelárske použitie, ktorý bude podporovať bezdrôtové siete. Do počítača si samozrejme musíte nainštalovať špeciálny softvér. Keďže telemetrické údaje prichádzajú na prijímaciu stanicu opakovane a niekedy dokonca nepretržite, hardvér a softvér musia byť navzájom dobre zladené a server musí byť vždy zapnutý. V typických prípadoch hardvér vykonáva relatívne jednoduché a opakujúce sa úlohy (príkladom by bolo vytvorenie synchronizácie a reakcia na alarmovú situáciu); softvérové ​​nástroje vykonávajú primárne spracovanie na zobrazenie údajov na obrazovke.

Úlohy softvéru zahŕňajú nastavenie všetkého hardvéru a softvéru, vysokorýchlostné zadávanie údajov, prípadnú predbežnú kontrolu hardvéru, vysokorýchlostné zobrazenie vybraných výsledkov meraní na monitore, špeciálne spracovanie údajov v súlade s požiadavkami analýzy. Softvérové ​​nástroje sa tiež pomerne často používajú na prípravu pohonu na prácu so všetkými alebo vybranými meraniami, na odber vzoriek na podrobnejšiu analýzu a na vykonávanie vlastnej diagnostiky stavu telemetrického systému pred a počas zberu dát.

Okrem práce s dátami však máme možnosť ovládať prvky osvetľovacej siete cez počítač. Okrem toho, že systém funguje podľa nami nastaveného režimu a princípu, môžeme riadiť autoritatívne, obísť naprogramovaný algoritmus. Veď program vopred vie, kedy a kde má zapnúť svetlo, pre čo a pre koho, to je okrem individuálnych možností jednoduchého ovládania na senzoroch prítomnosti a pohybu, svetelných senzoroch. Keď jednoducho nastavíme systém tak, aby pracoval v režime určenia, koľko svetla je potrebné na osvetlenie danej miestnosti - informácie budú pochádzať zo svetelného senzora - program si sám vypočíta požadované množstvo osvetlenie, alebo režim zapnutia / vypnutia svetla prítomnosťou osoby - informácie budú prichádzať z pohybového alebo prítomnosti senzora - program zapne alebo vypne svetlo v správnom čase. Je možné vytvoriť taký algoritmus, ktorý by zohľadnil pracovný harmonogram objektu riadeného systémom a paralelnú prevádzku systému podľa údajov zo snímačov. Ak máte videokamery, môžete svoje počínanie sledovať nielen prostredníctvom hlavného grafického znázornenia svetelnej schémy, ale aj prostredníctvom video obrazovky.

So zlepšením hardvérovej štruktúry systému zavedením GSM modulu pripojeného k serveru je možné systém ovládať aj cez mobilný telefón. To znamená, že príkaz sa odošle cez telefón prostredníctvom SMS správy na GSM modul pripojený k serveru. Server spracuje príkaz a odošle príkaz do ovládača špičková úroveň osvetľovacie siete. Môže sa stať, že príkaz bude odoslaný cez samotný server, dokonca je možné, že cez káblové pripojenie k ovládaču. PLC po prijatí signálu vydá príkaz relé, aby následne zapol osvetlenie. To je znázornené na obrázku 9.

Obrázok 9 Automatický systém ovládanie pomocou GSM modulu

Je tiež potrebné mať na pamäti, že telefón funguje nielen ako odosielateľ príkazov, ale aj ako príjemca informácií o systémových parametroch alebo akýchkoľvek zmenách v ňom. Takže môžeme na diaľku udržiavať plnú kontrolu nad systémom. Stačí nastaviť server tak, aby každý deň odosielal údaje o systéme do telefónu, aby ste mohli sledovať jeho prácu a v takom prípade poslať SMS príkaz na vykonanie akejkoľvek operácie.

Prečítajte si tiež

Ako oficiálne schudla Ksenia Borodina

Kefírová diéta Druhy kefírovej diéty v závislosti od produktov

Šetrná strava: tabuľky podľa Pevznera - v chorobe aj v zdraví

Egrešový džem - recepty na zimu