Vrcholové øídicí systémy ABB

Transkript

1 Vrcholové øídicí systémy ABB Èlánek popisuje vrcholové øídicí systémy ABB pro øízení distribuèních sítí. Tyto systémy jsou obvykle souèástí dispeèerských center a mají vazby na technologické øídicí a obslužné systémy i na informaèní systémy distribuèních spoleèností. Význaèné funkce a dùležité vlastnosti tìchto systémù jsou v èlánku popsány na pøíkladech øídicích systémù S.P.I.D.E.R. pro elektroenergetické spoleènosti a Saturn pro teplárenství. Firma ABB má významnou konkurenèní výhodu v tom, že již realizovala množství aplikací v této oblasti, má mezinárodní tým zkušených odborníkù a dokáže zákazníkovi nejen dodat vlastní øídicí systém, ale i vybavit v podstatì celou technologii a zajistit i potøebné služby. Úvod Hierarchická organizace øízení Spoleènosti, které se zabývají dálkovým pøenosem a distribucí energií, se v souèasné dobì již neobejdou bez podpory mnoha systémù, které jejich pracovníkùm umožòují efektivnì øídit pøenos i distribuci za standardních i nestandardních podmínek. Tyto systémy jsou, stejnì jako systémy technologických prostøedkù, které vlastní pøenos i distribuci zajiš ují, vìtšinou hierarchicky organizovány. Hierarchie odpovídá charakteru pøenášených a distribuovaných energií èi médií, naproti tomu také úrovni pøenosu a distribuce, na které konkrétní spoleènost tuto èinnost uskuteèòuje. Systémy se obvykle èlení na nìkolik zásadních hierarchických úrovní. Napøíklad pro elektroenergetiku mùže èlenìní zaèínat v úrovni distribuèních sítí nn a distribuèních transformoven vn/nn, distribuèních sítí vn, pokraèovat pøes spínací stanice a transformovny vn, transformovny 110 kv/vn, pøenosové sítì 110 kv, transformovny 400/220/110 kv a pøenosové sítì 400 a 220 kv. Ve vybraných úrovních mùže být takovýto systém doplnìn dispeèerskými centry, která zajiš ují øízení provozu odpovídajících oblastí, èlenìných podle napì ových hladin, regionálního uspoøádání, vlastníkù zaøízení nebo jejich dalšího vnitøního uspoøádání. Samostatnou kapitolou v èlenìní struktury jsou energetické zdroje, jejichž struktura mùže být organizována nejen podle jejich vlastníkù, hodnoty instalovaného výkonu èi napì ové hladiny, ale také podle technologického principu výroby elektrické energie, který mùže do znaèné míry ovlivòovat jejich využívání v rámci celého energetického systému. Podobnì složitì strukturované mohou být i ostatní oblasti teplárenství, pøenos a distribuce plynu. Dispeèerská centra U všech typù energií mají z hlediska øízení pøenosové èi distribuèní soustavy nebo jejich èástí rozhodující význam dispeèerská centra. V nich se vìtšinou soustøeïují všechny výkonné pravomoci a odpovìdnosti za operativní øízení odpovídajících úrovní. Velmi èasto tato centra také zajiš ují funkce plánování provozu, popø. jeho krátkodobý rozvoj, nebo alespoò pro tyto funkce poskytují relevantní informace jiným složkám. Požadavky na úroveò øízení, spolu s neustále se zvìtšujícím rozsahem øízených oblastí, kladou na personál dispeèerských center stále vìtší a vìtší nároky, které bez masivního zavedení øídicích a informaèních systémù již nelze jednoduše zvládat. Obr. 1. Zobrazení sí ových schémat a jejich parametrizace Souèasnì s uvedenými procesy se na úrovni obsluhy, správy a údržby vlastní technologie pøenosových a distribuèních sítí, popø. dalších technologií, soustavnì snižují stavy obslužného personálu. Dílem proto, že jsou technologie vybavovány vlastními øídicími a obslužnými systémy, jsou spolehlivìjší a nevyžadují tak èastou a bezprostøední pøítomnost obsluhy, dílem také proto, že je požadována vìtší ekonomická efektivita funkce obsluhy, správy a údržby tìchto zaøízení. V každém pøípadì však nastává situace, kdy se lidé od zaøízení vzdalují a bezprostøední kontakt s ním udržují pouze prostøednictvím technických prostøedkù øídicích systémù. Øídicí systémy Z pohledu vybavování technologie všeobecnì, a technologie pøenosových a distribuèních sítí zvláš, je možné øídicí systémy rozdìlit do dvou základních skupin. První je skupina technologických øídicích systémù, jež v sobì zahrnuje všechny pøímo pùsobící øídicí prostøedky, tedy prostøedky, které pøímo ovládají a øídí pøíslušné technologie, popø. zajiš ují odpovídající pøenos informací o stavu tìchto technologií. Do druhé skupiny lze zaøadit øídicí systémy, které jsou v hierarchii øízení na vyšších úrovních, v dispeèerských centrech, a zajiš ují pøedevším funkce vrcholového øízení (øízení skupin technologií) tedy vrcholové øídicí systémy. Horizontální integrace s informaèními systémy Vrcholové øídicí systémy však zdaleka nejsou posledním stupnìm v procesu øízení. Každá technologie má svého vlastníka a ten pochopitelnì chce, aby fungovala co možná nejefektivnìji. Pro øízení spoleènosti, která pøenosové a distribuèní sítì provozuje nebo vlastní, tedy má øadu dalších informaèních systémù, pro které se vlastní øídicí systémy, a technologické èi vrcholové, mohou stát neocenitelným zdrojem informací. Z tohoto úhlu pohledu se vrcholové øídicí systémy stávají jedním ze základních kamenù informaèních systémù. Na rozdíl od stávajících vazeb v hierarchii vlastních øídicích systémù, které jsou vertikální, je vazba mezi øídicími a informaèními systémy definována jako horizontální. Proces, kterým se hierarchická struktura øídicích systémù propojuje do hierarchické struktury informaèních systémù, se nazývá horizontální integrace. Vrcholové øídicí systémy ABB Spoleènost ABB operuje v celosvìtovém mìøítku, a to nejen z pohledu sídla svých zákazníkù, ale i z pohledu svých producentských center a støedisek, která vyvíjejí produkty i celé systémy. Proto existuje i v oblasti produkce vrcholových øídicích systémù nìkolik øešení, která se mohou do jisté míry i pøekrývat v možnostech aplikací. Z pohledu potenciálních zákazníkù a možnosti aplikací v Èeské republice pøicházejí v úvahu pøedevším produkty a systémy, které jsou primárnì urèeny pro evropský trh. AUTOMA (2001) èíslo 4 21

2 Co se týèe technologií, pro které jsou vrcholové øídicí systémy v Èeské republice žádány, s velkým náskokem pøevažuje oblast elektroenergetiky, hned vzápìtí následovaná oblastí øízení tepelných sítí. Je to možná i logický dùsledek úzké vazby mezi vlastní výrobou elektrické energie a tepla, kde je více než kde jinde zøetelná pøímá souvislost. Elektroenergetika Co se týèe produktù a systémù ABB, je elektroenergetika jedním z klíèových oborù. Nejinak je tomu i v oblasti øídicích systémù všeobecnì a pochopitelnì i v oblasti vrcholových øídicích systémù. Systémy ABB pokrývají v podstatì kompletnì rozsah požadavkù na øízení v elektroenergetice. Aplikace øídicích systémù je možné nalézt jak pøi øízení distribuèních sítí nn i vn, v systémech øízení a pøi chránìní transformoven všech napì ových úrovní, tak i pøi výrobì elektrické energie, ale a to je pro naše téma nejpodstatnìjší i u vrcholových øídicích systémù všech typù elektroenergetických dispeèinkù. ABB nabízí pro èinnost dispeèerských øídicích systémù nìkolik produktù èi celých skupin produktù, které se liší výkonem, charakterem funkcí nebo rozsahem øízených oblastí. Vrcholem systémù ABB je øídicí systém S.P.I.D.E.R., který ètenáøùm v další èásti blíže pøedstavíme. Øídicí systém S.P.I.D.E.R. Øídicí systém S.P.I.D.E.R. je urèen pro realizaci dispeèerských øídicích systémù vyšší a nejvyšší kategorie. Mnoho aplikací tohoto systému je možné najít u regionálních distributorù elektrické energie i na místì národních elektroenergetických dispeèinkù nebo dispeèinkù nezávislých systémových operátorù (ISO), popø. i u velkých výrobcù elektrické energie, jestliže provozují centrální dispeèinky pro øízení skupin energetických zdrojù. Poèet instalací øídicího systému S.P.I.D.E.R. po celém svìtì v souèasné dobì výraznì pøekraèuje èíslo 200. Základní koncept systému je navržen s respektováním maximální variability možných implementací. Na všech úrovních systému a ve všech jeho funkcích je dodržen základní zámìr, který dovoluje optimálnì konfigurovat a pøizpùsobovat strukturu systému požadavkùm provozovatelù i uživatelù. Je to umožnìno nejen otevøenou koncepcí všech èástí systému, ale i dùsledným využíváním všech hardwarových a softwarových systémových i komunikaèních standardù. Systém je koncipován jako hierarchický, s velkou mírou variability hardwarové konfigurace. Mùže být provozován v konfiguraci jednoho výpoèetního systému stejnì jako v široce distribuované konfiguraci hardwarových prostøedkù, s rozdìlením základních funkcí na: n aplikaèní servery, n komunikaèní servery, n komunikaèní a sí ové prvky, n pracovní stanice. databáze Všechny komponenty systému je možné realizovat jako plnì redundantní zálohované. Škála možných variant redundance je velmi široká od možnosti zálohovat pouze kritické èi dùležité èásti systému až po úplnou symetrickou redundanci všech komponent. Redundance mùže být i vícestupòová, kdy kromì klasické horké zálohy mùže být definována ještì další, studená záloha (tato vlastnost se èasto využívá k realizaci tzv. záložních øídicích center). Ve všech pøípadech, kdy je použita metoda horké zálohy, je samozøejmostí, že pøechod na záložní systém neovlivní chod vlastních funkcí. Základem použitého principu redundance je to, že se nezálohuje hardware a s ním funkce, které jsou na nìm provozovány, ale právì jen tyto funkce. Základní funkce SCADA on-line horká záloha studená záloha systém plánování komunikační server BMS Business další systémy watchdog DMS Distribution CIM Customer Information HIS Historical Information Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) komunikace systémy automatizace a ochrana elektráren GIS Geographic Information Obr. 3. Pøíklad integrace øídicího systému EMS Energy systém automatizace přípojek Základní funkce øídicího systému SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) poskytují uživatelùm na jednotlivých pracovních stanicích standardní prostøedí plnì grafického vizualizaèního konceptu se všemi obvyklými funkcemi. Vizualizaèní systém je optimalizován i pro zobrazení velmi rozsáhlých sí ových schémat. Obr. 2. Víceúrovòová redundance systému Databáze systému je plnì distribuovaná. Tato vlastnost umožòuje témìø libovolnou distribuci všech funkcí. V pøípadì, kdy je distribuce databáze problematická vzhledem k požadavkùm na rychlost nebo èetnost pøístupu k pøíslušným datùm, je použita metoda zrcadlení databáze. Systém správy databáze za všech okolností zajiš uje trvalou konzistenci databáze bez ohledu na míru distribuce èi zrcadlení. AMS Asset and Maintenance trenažéry nástroje pro správu dat a systému Vyšší funkce EMS, DMS, BMS Z pohledu jednotlivých aplikací a uživatelù, kteøí prostøednictvím tìchto aplikací k databázi pøistupují, nejsou distribuce ani zrcadlení viditelné. Databáze nemá definována v podstatì žádná omezení týkající se jejího rozsahu. K základním funkcím je možné pøiøadit funkce pro archivaci dat, které vytváøejí základní prostøedí pro cyklickou archivaci všech typù dat z databáze. Rozšíøenou funkcí archivace je tzv. flight recorder (FL), který zaznamenává zmìny vybraných událostí (podobnì jako èerná skøíòka v leteckém provozu). Základní funkce SCADA jsou orientovány pøedevším na požadavky sí ových dispeèinkù a technologií elektroenergetiky. Proto mezi nimi lze nalézt i funkce topologie sítí a rovnìž funkce pro blokování manipulací nebo pro realizaci sekvenèních manipulací. Vyšší funkce systému S.P.I.D.E.R. jsou dodávány jako aplikaèní pakety, které lze samostatnì spravovat, instalovat i inicializovat. Plnì pokrývají rozsah možných aplikací od funkcí EMS (Energy ), které se používají pøedevším v oblasti pøenosových a èásteènì i distribuèních soustav, DMS (Distribution ), øešících problematiku øízení distribuèních sítí, až po BMS (Bussines ), jež poskytují úèinnou podporu øízení sítí s ohledem na jejich hospodárnost. Poslednì jmenovaná oblast má samozøejmì zásadní 22 (2001) èíslo 4 AUTOMA

3 význam pro použití øídicího systému u provozovatele distribuèních èi pøenosových sítí operujícího v prostøedí liberalizovaného trhu. Škála vyšších funkcí je velmi rozsáhlá. Za všechny jsou zde uvedeny alespoò ty nejobvyklejší. V oblasti EMS jsou to pøedevším funkce související s procesy sí ových analýz a vyhodnocení sí ových stavù estimace (State Estimation). Dále jsou to napø. vyhodnocení bezpeènosti provozu sítí kontingenèní analýza (Contingency Analysis), výpoèet zkratových pomìrù (Short-Circuit Calculation) èi výpoèet a kontrola ustáleného chodu (Dispatcher Power Flow). V souvislosti s ekonomikou provozu jsou významné funkce optimalizace øízení sítí (Optimal Power Flow). Vyšší kategorií funkcí z hlediska rozhodování a plánování provozu jsou funkce pøedpovìdi zatížení (Short Term Load Forecasting). Funkce DMS zastupuje napø. funkce lokalizace poruchových oblastí a míst poruchy vyhledávání zemních poruch (Earth Fault Location) èi zkratù (Short Circuit Localization). Velmi aktuální funkcí z hlediska požadavkù na omezení zátìže obsluhy velmi rozsáhlých distribuèních èi pøenosových soustav je tzv. funkce FIND (Fast Inteligent Network Diagnostis), která dùmyslnì sdružuje skupiny poruch a událostí do výsledných alarmù. Funkce aplikuje technologii expertního rozhodování s využitím strategie èasové analýzy, dynamických (plovoucích) èasových oken a definici orientovaných vazeb. Kromì toho systém vyšších funkcí nabízí i další zajímavé prostøedky: pro podporu rozhodování v úrovni zapojování zdrojù a dodavatelù elektrické energie skupinu funkcí pro plánování a øízení produkce. Nabídka funkcí nezapomíná ani na výcvik obslužného personálu dispeèerských center. Pro toto použití je systém vybaven možností kdykoliv a na kterémkoliv pracovišti vytvoøit simulaèní databázi jako kopii okamžitého stavu reálné databáze modelu øízené soustavy. Dále nabízí možnost provozu simulované databáze a pøiøazených pracoviš v režimu uèitel a žák, popø. v režimu dynamického simulátoru. Integrace do ostatních procesù øízení Dispeèerský øídicí systém S.P.I.D.E.R. ve všech svých úrovních respektuje požadavek na komplexní øešení systémù øízení. K tomu poskytuje množství standardních funkcí i prostøedky pro navázání vlastních funkcí do jiného systémového prostøedí. Základním prostøedkem vazby øídicího systému S.P.I.D.E.R. je datové rozhraní databáze systému. To umožòuje pøímý pøístup v režimu klient-server s využitím rozhraní SQL/NET ke všem položkám databáze i pøíslušných archivovaných dat. Tato metoda vyžaduje na stranì klienta odpovídající øešení, které dokáže odpovídajícím zpùsobem data využít. Systém ale také umožòuje realizovat funkce webovského serveru; poté se klientem mùže stát obyèejný webovský prohlížeè. Funkce eb Server vytváøí rozhraní, které dovoluje bez další parametrizace a nákladù zpøístupnit vìtšinu funkcí vizualizaèního systému: n zobrazení procesních dat (obrazù), n zobrazení alarmových výpisù a výpisù událostí, n zobrazení výpisu stavù, n zadání dotazù a zobrazení výsledkù (napø. z archivù). ebovský server zásadnì pracuje na zrcadlené databázi, jeho zátìž se tak nepøenáší na vlastní aplikace øídicího systému S.P.I.D.E.R. Další integrující funkcí je funkce dlouhodobé archivace HIS (Historical Information ), která umožòuje realizovat velmi rozsáhlé archivy dat a integrovat v nich spoleènì s daty z øídicího systému S.P.I.D.E.R. i data z jakéhokoliv jiného systému. Pro to je systém vybaven rozhraním ODBC/JDBC a SQL/NET. Systém HIS podporuje automatickou archivaci dat na velkokapacitních archivních médiích. Kapacita systému mùže být projektována v rozsahu od desítek gigabytù až do stovek terabytù. Implementace systému S.P.I.D.E.R. poskytuje možnost, kromì uvedených metod a prostøedkù integrace, které lze chápat jako standardní, realizovat i další, ménì obvyklé metody. V množinì funkcí systému jsou tyto funkce oznaèovány jako programátorská rozhraní. Poskytují prostøedky API pro navázání aplikací zákazníka pøímo na základní funkce øídicího systému, popø. nástroje pro pøí- Obr. 4. Architektura øídicího systému Saturn AUTOMA (2001) èíslo 4 23

4 padné doplnìní dalších (nových) funkcí, které zákazník požaduje. Jsou k dispozici ètyøi kategorie funkcí: n driver ODBC, n podpora DLL pro aplikace indows, n rozhraní COM, n sdílené knihovny S.P.I.D.E.R. Obr. 5. Pøíklad procesního obrázku Zejména poslední dvì skupiny umožòují skuteènì plnohodnotnou funkèní i systémovou integraci. Souèástí dodávky øídicího systému se popø. mohou stát i prostøedky, které pro øešitele softwaru poskytují komfortní podporu vývoje: n Avanti Preprocesor, který pøekládá symbolické identifikace do interních identifikátorù databáze øídicího systému, n Database Debug Functions pro definici a správu pøístupových front, n Debugger, ladicí a testovací prostøedek vyvíjených aplikací, n Dump Analyzer, analyzátor chybových stavù vyvíjených aplikací, n Resource Utilization Monitors, prostøedek pro optimalizaci zaèlenìní nových aplikací do systému. Správa systému Dodávané funkce øídicího systému S.P.I.D.E.R. jsou urèeny nejen jeho uživatelùm, ale i pøípadným správcùm a všem, kteøí se implementací dané aplikace zabývají. Souèástí funkcí systému je univerzální konfiguraèní nástroj Instalation and Configuration Tool, jenž je urèen pro konfigurování a instalování metodou plug-and-play. Paramterizace jednotlivých funkcí je záležitostí již témìø uživatelskou a mùže jí být s minimálním rozsahem školení povìøen zkušený budoucí uživatel. Úèinný parametrizaèní nástroj respektuje pøevažující kategorii budoucích aplikací v prostøedí distribuèních a pøenosových sítí. Je založen na odvození dat a parametrù databáze ze schémat energetických sítí. Rovnìž je možné využít data z geografických informaèních systémù (GIS), stejnì tak i data z prostøedí informaèních systémù databázového charakteru. Celý proces instalace i parametrizace podporuje týmovou práci, víceuživatelský pøístup, dekompozici projektu a øízení a správu verzí. Samozøejmostí je možnost pøípravy testovacích a zkušebních verzí systému se schopností simulovat a ovìøit maximální množství parametrù. Všechny prostøedky pro uživatelskou parametrizaci jsou integrovány do prostøedí S.P.I.D.E.R. Engineering. Proces parametrizace je optimalizován a urychlen využitím nástroje IRDE (Integrated Restructured Data Engineering). Tento nástroj v sobì sjednocuje pøístup generování z prostorových i tabulkových dat. Dovoluje bez omezení pøecházet z jedné metody na druhou a úèelnì spojovat výhodné vlastnosti obou. V závìru zbývá ještì se zmínit o systému správy verzí všech èástí systému S.P.I.D.E.R. Obr. 6. Pøíklad procesního obrázku s mapou Tento nástroj umožòuje na stranì dodavatele øídicího systému jednoduše a komplexnì evidovat strukturu, rozsah dodávky a konfiguraci konkrétního systému konkrétnímu zákazníkovi. Tento systém zkracuje dobu potøebnou k uskuteènìní pøípadného servisního zásahu. Pomáhá také velmi rychle pøenést napø. poznatek o nalezené chybì i jejím odstranìní do všech odpovídajících instalací, stejnì jako dokáže velmi rychle promítnout novou funkci, rozšíøení èi optimalizaci stávající funkce. Spoleènost ABB nabízí pro všechny své systémy, a tedy i pro systém S.P.I.D.E.R., komplexní servis. Tam je systém správy verzí úèinným a efektivním nástrojem pro realizaci této nabídky. Teplárenství Podobnì jako v elektroenergetice, pokrývá nabídka produktù a systémù ABB i požadavky na øízení procesù v teplárenství. Øízení výroby tepla bývá velmi èasto (u vìtších zdrojù témìø vždy) oddìleno od øízení teplovodné distribuèní sítì (samozøejmì se zachováním nezbytných informaèních vazeb mezi obìma èástmi pro jejich správnou souèinnost pøi logickém i spojitém øízení). K tomu vede mimo jiné fyzické èlenìní procesu, èasto i majetkové vztahy a v neposlední øadì i ponìkud rozdílné požadavky na øízení obou èástí procesu. Pro øízení zdrojù, kde (alespoò u vìtších výkonù) je výroba tepla témìø vždy svázána s výrobou elektøiny, je nabídka øídicích systémù ABB víceménì shodná se systémy pro elektroenergetiku (napø.: systémy DCS ABB Advant 450 v ECKG Kladno a Spalovnì Liberec). Pro øízení teplených distribuèních sítí jsou priority požadavkù na øídicí systém ponìkud jiné. Na rozdíl od výrobních technologií situovaných v jednom pomìrnì malém objektu jsou teplárenské sítì èasto dosti geograficky rozsáhlé. Proto kromì výkonnosti a spolehlivosti samotného øídicího systému, v souèasné dobì samozøejmých, vystupují do popøedí pøedevším jeho komunikaèní možnosti z hlediska výkonu i z hlediska spolehlivosti. Proto také pro øízení teplárenských sítí nabízí ABB speciální koncept Galaxy s vrcholovým øídicím systémem Saturn. Tento koncept a øídicí systém v další èásti pøedstavíme. Øídicí systém Saturn Pro øízení teplárenských sítí nabízí ABB osvìdèený modulární koncept øídicího systému, který díky své modularitì a flexibilní konfigurovatelnosti mùže øídit témìø libovolnou teplárenskou sí. Koncept Galaxy vychází z technologie klient-server a z možnosti vybavit øídicí systém dostateènì mohutným a spolehlivým systémem dálkové komunikace v podstatì po všech nyní bìžných komunikaèních médiích. Proto je koncept Galaxy vhodný právì pro øízení geograficky rozsáhlých nebo èlenìných procesù, jako jsou pøedevším teplovodné sítì, ale také rozsáhlé úpravny odpadních vod, tunelové a mostní dopravní systémy aj. ABB 24 (2001) èíslo 4 AUTOMA

5 implementovalo tento koncept ve více než 100 systémech doslova po celém svìtì, vèetnì dvou nejvìtších a nejvyspìlejších øešení teplárenských sítí ve svìtì. Koncept se skládá z tìchto hlavních softwarových a hardwarových komponent: n procesní stanice, n vrcholový systém Saturn SCADA vèetnì operátorských stanic, n doplòkové produkty vrcholového systému, n standardní pøedem pøipravené softwarové moduly pro procesní stanice i pro vrcholový øídicí systém, n systém komunikace s možností použít rùzná média i rùzné protokoly. Vzhledem k tomu, že hlavním produktem konceptu Galaxy je øídicí systém Saturn a že se pøi jeho dodávce vždy øeší samotný vrcholový systém i navazující programy v procesních stanicích a systém dálkové komunikace, nemá pro úèely tohoto èlánku zásadní smysl rozlišovat mezi konceptem øízení a systémem. Proto termín øídicí systém Saturn mùže v dalším textu znamenat nejen samotný vrcholový systém, ale i jeho související èásti (zejména procesní stanice a komunikace). Systém Saturn je založen na technologii klient-server s vnitøní komunikací Ethernet TCP/IP. Pøi velkých nárocích na spolehlivost systému mohou být sbìrnice i jednotlivé komponenty a funkce (gateway, server) redundantní. Systém sbírá data z podøízených procesních stanic, ukládá je a zpracovává ve své vnitøní databázi. To umožòuje archivovat a statisticky vyhodnocovat všechna získaná data o øízeném procesu a rovnìž je prezentovat na monitorech nebo v podobì nejrùznìjších výpisù a grafù. Na podobném principu funguje i vyspìlá signalizace poruch, s možností èlenit je do nìkolika seznamù, strukturovaných výpisù, pøipojeného návodu pro operátora, co v pøípadì které poruchy dìlat apod. Do signalizace poruch je zahrnuta i diagnostika interních poruch systému, mimo jiné se sledují a statisticky vyhodnocují napø. stavy komunikaèních linek apod. Data mìøená v øízeném procesu, sebraná z procesních stanic a dále statisticky zpracovávaná ve vnitøní databázi nejsou urèena jen pro výpisy a signalizaci poruch, ale pøedevším je na jejich základì øízen proces. Hlavní èást rutinního øízení je uskuteèòována pøímo na úrovni procesních stanic. Jde o regulace, najíždìcí a odstavovací sekvence, nìkteré blokády a ochrany. Tyto algoritmy se realizují v procesních stanicích programem sestaveným ze standardních maker (viz dále). Díky této strategii je možné proces bezpeènì øídit z procesních stanic i pøi výpadku komunikaèní sítì. Pøestože výpadky u správnì navržené komunikaèní sítì v podstatì vùbec nevznikají, musí být s ohledem na bezpeènost a spolehlivost øízení i takové stavy ošetøeny. Nadøazená vrstva øízení se realizuje ve vrcholovém øídicím sytému Saturn. Zde mohou operátoøi vidìt data na monitorech stanic operátora nebo v podobì rùzných výpisù a rovnìž mohou jednotlivá zaøízení z operátorského pracovištì ovládat. K uskuteènìní obou funkcí, vizualizaèní i ovládací, jsou zapotøebí objekty, které jsou znázornìny výstižným symbolem ovládaného zaøízení na procesním obrázku na monitoru operátorské stanice. Každý objekt je pøiøazen urèité èásti øízeného procesu, urèitému zaøízení nebo mìøení (napø. ventil, èerpadlo, mìøení hladiny v tanku, tlak nebo teplota v potrubí apod.). Objekt signalizuje stav zaøízení svým tvarem, barvou, polohou, pøipojeným textem nebo èíslem. Pøi poklepu tlaèítkem myši na objekt inteligenci objektù, trojrozmìrné efekty a zvolit vhodné barvy. ABB mùže pùsobit i jako konzultant pøi tvorbì optimálních pracoviš obsluhy a tím napomoci k plnému uspokojení individuálních požadavkù operátorù. Kromì již uvedených základních funkcí jsou k dispozici i vyspìlé funkce. Napøíklad je možné automaticky, na základì vnitøní statistiky, nebo denním zadáváním pøedpovìdi poèasí do systému pøedem urèit prùbìh venkovních teplot. Údaje o venkovní teplotì tak pøicházejí s pøedstihem oproti skuteèným mìøeným hodnotám. Tím lze ušetøit znaèné množství tepelné energie, protože v èasovém pøedstihu je možné z velké èásti eliminovat stanice operátora G komunikační brána (gateway) S server samostatná stanice velká samostatná stanice vícenásobná pracovní stanice Obr. 7. Snadná rozšíøitelnost systému se mùže uživatel podívat do stavového menu, kde lze o zaøízení najít ještì další údaje. Podobnì se dostane i do ovládacího menu, odkud je možné zaøízení ovládat. Užiteèná je i funkce poznámky, která operátorovi pomáhá zapsat ke každému objektu poznámku o stavu pøíslušného zaøízení. K vyššímu komfortu øízení pøispívá také grafické prostøedí operátora. Jak již bylo zmínìno, je možné øízený proces v podobì procesních obrázkù a objektù na nich umístìných sledovat na monitorech. Objekt lze na obrazovce (obrázku) umístit tam, kam logicky patøí. Objekty jsou srozumitelné, poskytují mnoho užiteèných informací o symbolizovaném zaøízení. Stejnì tak lze snadno intuitivnì pochopit i jejich ovládání pomocí systému rùzných nabídek funkcí. Objekty mohou být logicky propojeny s jejich geografickým umístìním, což systému poskytuje další možnosti, napø. pøi zobrazování map. Ke zøízení správnì fungujícího pracovištì operátora je dùležité, aby všechny informace o øízeném procesu byly snadno dostupné. To znamená vytvoøit výstižné procesní obrázky ve vhodné kombinaci barev, umístit dobøe viditelné potøebné informace a povelový prostor objektù na dosah. K tomu je vhodné využít G velká redundance S S G malá redundance dopravní zpoždìní velkých teplárenských sítí a regulovat dodávku tepelné energie v dobì a místì, kde je to nejefektivnìjší. Další zajímavou funkcí je i možnost dodavatele systému diagnostikovat systém na dálku, napø. po telefonní lince (samozøejmì jen s pøedchozím souhlasem zákazníka), èímž se opìt ušetøí, tentokrát prostøedky na servis systému. Z dalších funkcí jmenujme alespoò správu topologie a monitorování netìsnosti potrubí (resp. únikù teplovodného média). Všechny tyto funkce (a mnoho dalších) jsou dostupné v systému sestaveném na míru podle potøeb a požadavkù zákazníka. Na základì dlouholetých zkušeností v oboru a osvìdèeného konceptu ABB nabízí øešení, které velmi usnadòuje návrh, instalování, testování a oživení systému pøi zajištìní jeho vysoké kvality a spolehlivosti. Témìø celé programové vybavení systému Saturn je složeno ze standardních objektù. Objekty jsou k dispozici v knihovnì standardních objektù, odkud se pøenesou do systému jako jednotlivé parametrizované instance tìchto objektù. Jádro systému Saturn je rovnìž standardní a v podstatì málo závislé na konkrétní konfiguraci systému. Proto je rekonfigurace systému vcelku snadnou záležitostí. AUTOMA (2001) èíslo 4 25

6 Podobnì jako u vlastního systému Saturn, je i software procesních stanic složen ze standardních modulù. Jde o standardní makra, která jsou k dispozici v knihovnì, odkud se kopírují do programù procesních stanic a parametrizují. Jsou to právì standardní makra, která dávají systému potøebnou flexibilitu a usnadòují jeho konfigurování. Ve standardních knihovnách je uložena dlouholetá zkušenost ABB a potøebné know-how pro øízení teplárenských procesù. Systém Saturn mùže pracovat na nìkolika hardwarových platformách, aby tak byla zajištìna nezávislost na jednom dodavateli. V tomto prostøedí pracuje systém v tìsné integraci rùzných, pøesto však standardních platforem. Výsledkem je jednotnost a standardnost funkce systému, napø. jednotné ovládací rozhraní (MMI), jednotná obsluha tiskáren, kontrola pøístupu (tj. pøístupová hesla a rùzné úrovnì oprávnìní), konfiguraèní nástroje atd. Dále platí, že všechny funkce jsou dostupné ze všech stanic operátora v celém systému. Saturn je flexibilní systém SCADA s možností snadného postupného rozšiøování. Dùvody k rozšíøení systému bývají tyto: n pøidání dalších procesních stanic, n pøidání dalších stanic operátorù, n pøidání vzdáleného terminálu operátora, n pøidání dalších tiskáren, n rozšíøení poètu funkcí systému, n rozšíøení komunikaèní sítì LAN, n rozšíøení komunikace s novými podstanicemi. Protože je systém Saturn založen na zaøízení vyhovujícím prùmyslovým standardùm, mùže být rozšiøován o nové funkce nebo nový hardware s minimem vynaložené práce. Základní konfigurace zùstává stejná, jen je rozšíøena o potøebné komponenty. Pùvodní hardware obvykle bývá použit i v novém rozšíøeném systému. Tím se šetøí nejen vynaložená práce, ale i investièní prostøedky na rekonfiguraci. Procesní stanice ABB mohou vykonávat veškeré øídicí a monitorovací funkce potøebné na úrovni podstanic. Procesní stanice ABB mají k dispozici mnoho výkonných funkcí právì pro úèely øízení teplárenských sítí. Zaøízení každé podstanice, vèetnì procesorù, radiomodemu a I/O modulù, je montováno do rozvádìèe pøipraveného k instalování u zákazníka. Tím se opìt zjednodušuje instalace celého systému a jeho uvedení do provozu a šetøí se vynaložené investièní prostøedky. A ještì zmiòme jednu pøíjemnou vlastnost systému: lze jej propojit s vnìjšími informaèními systémy. Systém je v takovém pøípadì tøeba vybavit modulem Saturn OpenDX, který dovoluje pøipojit cizí softwarové produkty k datùm vnitøní systémové databáze. K tomu je zapotøebí, aby externí software splòoval standard ODBC (Open DataBase Connectivity). Tomuto standardu vyhovuje napø. MS Excel, MS Access a mnoho produktù dalších firem. Vyhovuje mu vìtšina seriózních databázových aplikací. Oba jmenované produkty (zejména MS Excel) zde jsou uvedeny proto, že jsou všeobecnì rozšíøeny v èeských zemích a bývají k dispozici v podstatì u všech uživatelù. Pro uživatele je tím zajištìn velmi snadný pøístup k datùm z interní databáze systému Saturn a lze tato data snadno zpracovávat a vytváøet nestandardní sestavy a grafy (napø. pomocí MS Excel) nebo být trvale propojen na firemní informaèní systém, ve kterém obvykle pracuje databázová aplikace s možností vazby na ekonomický software apod. Kromì otevøenosti k vnìjším informaèním systémùm je systém Saturn možné také propojovat i s rùznými dalšími externími zaøízeními, a již na úrovni procesních stanic nebo provozních pøístrojù. K tomu je urèeno množství komunikaèních protokolù, které jsou v systému k dispozici. Ing. Jiøí Roubal, Network Control, ABB, Ing. Aleš Trdý, District heating control systems, ABB 26 (2001) èíslo 4 AUTOMA