Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
Článek pojednává o úspěšném řešení telemetrického systému vodárenských sítí Nikósie a Larnaky na Kypru s využitím českých produktů Tecomat a Reliance, jehož dodavatelem byla pardubická firma Proteco. Obě vodárenské sítě jsou velmi rozlehlé a řešení distribuovaného telemetrického systému bylo náročné – a je úspěšné.
Úvodní konstatování
Před dvěma a půl lety, v posledním únorovém týdnu roku 2011, byla zákazníkovi předána do plného provozu soustava 67 monitorovacích a ovládacích stanic pro vodárenskou správu kyperského hlavního města Nikósie (Water Board of Nicosia,
obr. 1 a
obr. 2) a třetího největšího města tohoto ostrova Larnaky (Larnaca Water Board). Zákazník vypsal tendr v roce 2009, přičemž cílem bylo vybudovat moderní monitorovací síť vodárenské soustavy pro maximální operativnost a komplexní přehled o průtocích. Zakázku v mezinárodním výběrovém řízení získalo konsorcium WaterSCADA. Kolínská firma Teco, a. s. (
www.tecomat.com), člen konsorcia, dodala 67 řídicích systémů (programovatelných automatů) Foxtrot a pardubická firma Geovap, spol. s r. o. (
www.geovap.cz, rovněž člen konsorcia), dodala licence na vizualizační systémy SCADA Reliance 4. Celou zakázku realizovala pardubická firma Proteco, s. r. o. (
www.proteco.cz), společně s kyperskou firmou GM Advantec. Kromě uzlů vodárenské sítě je monitorováno deset rezervoárů v Nikósii a jeden v Larnace s průměry potrubí na výtoku 70 až 80 cm.
Dispečerská úroveň řízení
Každé město má svůj samostatný centrální server, komunikující bezdrátově se všemi stanicemi příslušejícími do jeho správy (obr. 3). Pro spojení je využita síť GSM se službou GPRS. Základ uživatelské aplikace na centrálním serveru tvoří vizualizační systém SCADA Reliance 4 firmy Geovap, včetně několika licencí tzv. tenkého klientu. Registrovaným uživatelům v síti umožňuje nahlížet na informační obrazovky prostřednictvím standardního webového prohlížeče. Takto lze vidět pro každou stanici stav jejích zařízení a všechny aktuální veličiny v tradičních vizualizačních oknech. Podstata této aplikace ale spočívá zejména v generování 105 analytických reportů, generovaných dynamickými dotazy databáze SQL, kam jsou průběžně ukládána data ze všech stanic. Důležitější než vizualizace stavu samotných technologických zařízení jednotlivých stanic jsou zde přehledové tabulky a grafy.
Vodárenská správa tak neprovozuje klasický dispečink s dispečerem, ale soustřeďuje se na získávání krátkodobých a dlouhodobých trendů přítoků, odtoků z rezervoárů a ze stanic na vodovodním řadu. O důležitých nebo mimořádných událostech se pracovníci dozvědí z e-mailů nebo z SMS. Ty rozesílá nejenom dispečerská úroveň Reliance, ale i přímo samotná PLC Foxtrot v terénu. Existují dva typy hlášení:
- Alarmy. Systém spravuje velké množství výstražných hlášení – alarmů, která jsou sdružena do skupin. Každé skupině je možné uživatelsky nastavit pravidla – co, kdy a komu se má poslat.
- Reporty: V projektu Reliance jsou připraveny skripty pro automatické generování 105 sestav hlášení, tzv. reportů, formou dynamických SQL dotazů. Jsou to denní, měsíční a roční výkazy, bilanční výkazy za účetní období a souhrny alarmů. Analýzou sumárních přítoků, odtoků a trendů nočních průtoků lze vyhodnotit úniky ve vodovodním řadu.
Telemetrická stanice
Telemetrickou stanici tvoří základní modul PLC Foxtrot s několika rozšiřovacími moduly (obr. 4, obr. 5, obr. 6). Měří základní vodárenské veličiny – průtok a tlak vody před regulačním ventilem a za ním. Samotná stanice je umístěna v rozváděči nad zemí v blízkosti šachet, kde jsou pod zemí umístěny regulační ventily. V Nikósii je takových stanic 35, v Larnace 32. Dvě třetiny stanic jsou napájeny z rozvodné sítě 230 V. Zbytek tvoří autonomní stanice, které jsou trvale napájeny ze solárních panelů kombinovaných s bateriemi. Programovatelný automat Foxtrot společně se směrovačem (router) GPRS//EDGE ER75i firmy Conel tvoří lokální síť LAN, která je prostřednictvím VPN po síti Internet spojena s centrálním serverem. Pro potřeby servisu jsou pro každou stanici s PLC Foxtrot vytvořeny komfortní individuální webové stránky. Technickým pracovníkům umožňují přístup ke všem parametrům a servisním zprávám prostřednictvím běžného webového prohlížeče. Jsou dostupné nejenom z PC, ale i z libovolného mobilního zařízení.
Přenosová síť, komunikační systém
Vzhledem k rozsáhlému monitorovanému území byla ke komunikaci využita služba GPRS v síti kyperského mobilního operátora GSM. Služba GPRS umožňuje trvalé připojení všech stanic.
Všechny stanice jsou prostřednictvím internetu propojeny do virtuální privátní sítě, která je vytvořena tunelem mezi firemní LAN v centrále a LAN na každé stanici. Přesto je nutné v každém kroku minimalizovat tok dat. Cena za spojení je totiž dána množstvím přenášených dat. Pro minimalizaci toku dat byl využit protokol IEC 870-5-104, implementovaný jak v PLC Foxtrot, tak i ve SCADA Reliance. Protokol přenáší pouze údaje, které se změnily více, než je přednastavená hodnota. Každé PLC Foxtrot data předzpracovává a navíc ukládá do svého zásobníku, který se postupně plní i v případě, že nastane (z jakékoliv příčiny) výpadek komunikace. Po obnovení komunikace se databáze automaticky doplní chybějícími daty. Jsou tak zachyceny všechny změny při minimálním počtu přenášených dat.
Servis, změny parametrů a programu
Každá stanice má vlastní servisní webové stránky, které umožňují nastavit parametry i bez spuštěného vývojového softwaru Mosaic. Stačí se na místě připojit z notebooku a spustit webový prohlížeč. Je také možné kalibrovat analogové vstupy (obr. 7). Do servisní webové stránky lze nahlédnout i z centra přes VPN. V případě potřeby je možné z centra s využitím programu Loader nahrát i novou verzi aplikačního softwaru pro PLC Foxtrot. Není tak nutné objíždět všechny stanice.
Závěr
Po třech letech provozu lze konstatovat, že celá telemetrická soustava plní své poslání přesně podle zadání a přinesla již velké úspory v distribuci vody pro obě velká kyperská města.
Obr. 1. Dominantou nad městem Nikósie je vodojem Strovolos, který je symbolem Water Board Nicosia
Obr. 2. Rovněž vodojem Strovolos je monitorován PLC Foxtrot a měřené veličiny jsou zobrazovány v dispečinku
Obr. 3. Přehledová tabulka stanic v městě Larnaka s mapkou (dvě jsou v blízkosti mezinárodního letiště); modře zvýrazněné stanice jsou trvale napájeny ze solárních panelů
Obr. 4. Sloup solárního napájení autonomní stanice uprostřed křižovatky
Obr. 5. Rozváděč za sloupem solárního napájení skrývá řídicí systém Foxtrot a záložní baterie
Obr. 6. Zprovoznění stanice osazené PLC Foxtrot a směrovačem GPRS, napájené z fotovoltaických panelů – zařízení bylo možné zprovoznit přímo na místě
Obr. 7. Vstupy se kalibrují lineární interpolací prostřednictvím interní webové stránky – lze je kalibrovat přímo v terénu