Bezdrátový přenos automatizace a měření Wisensys Platforma bezvodičového měření Vydání z března 2015 Przedsiębiorstwo Automatyzacji i Pomiarów Introl Sp. z o.o. 40-519, Katovice, ul. Kościuszki 112 tel.: +420 603 381 153, e-mail introl@introl.cz
Obsah Wisensys platforma bezdrátového měření....................2 Vlastnosti a výhody systému...............................3 Teplotní čidlo...........................................4 Kombinované čidlo T, CO 2 a RGH............................. 5 Čidlo digitální vstup.....................................6 Analogové čidlo......................................... 7 Čidlo energie............................................8 Základní stanice.......................................10 Uživatelské rozhraní.................................... 12 Aplikace..............................................14 Wisensys platforma bezdrátového měření 2 Systém Wisensys je bezdrátová platforma se snadnou instalací, která se skládá z mnoha typů měřicích čidel umožňujících registraci, přesné měření a kódovaný přenos údajů z měření. Systém se skládá z radiových měřicích čidel, základní stanice a bezplatného programového vybavení. Čidla měří takové fyzikální veličiny jako je teplota, vlhkost, spotřeba energie, CO 2, procesní signály napětí a proud, a následně je odesílají prostřednictvím chráněného radiového vedení do přijímací stanice. Přijímací stanice dostává údaje z příslušných čidel a automaticky je předává do počítače třídy PC, registrátoru údajů, systému Scada. Stanice může současně spolupracovat se 100 čidly. Volitelně stanice ukládá údaje na kartě SD. Za účelem prezentace údajů z měření a jejich registrace má uživatel 3 možnosti využívání bezplatného programového vybavení pracujícího na počítači třídy PC Sensorgraph, aplikaci WEB pracující v lokální síti využívající databáze nebo stahování údajů prostřednictvím komunikace Modbus RTU. Údaje se ukládají v databázi typu MySQL nebo podobné, což umožňuje vytvoření uživatelské aplikace. Uživatelská aplikace může být rovněž vytvořená pro komunikaci Modbus RTU. Bezplatné programové vybavení Wisensys umožňuje registraci údajů, alarmů, četnosti vzorkování, kalibrace. Každé čidlo v sobě dokáže uložit až 10 000 vzorků v trvalé paměti. Díky tomu v případě absence spojení nevzniká riziko ztráty údajů z měření. Pokud se čidla dostanou do dosahu přijímací stanice, jsou data přenášena průběžně. Platforma Wisensys nabízí následující možnosti měření: měření teploty, CO 2 a vlhkosti analogové signály (0 25 ma, 0 30 V, 0 4 V, 0 1 V) měření spotřeby energie měření impulsních signálů identifikace zkratu kontaktu.
Vlastnosti a výhody systému Monitoring procesu měření veličin generování alarmů vytváření akcí pro alarmy. Bezdrátový provoz absence nákladů na instalaci přidávání a redukce čidel za provozu systému dočasná snadná změna měřících míst. Samostatnost systém může pracovat bez připojeného registrátoru dat nebo PC záznam dat v základní stanici a jejich pozdější obnovení v programovém vybavení SensorGraph. Zvětšení dosahu systém se může skládat z několika databází možnost použití externí antény. Výhody systému 1 minutová instalace ukládání údajů z měření ve stanici a v čidle dlouhý provoz baterie dlouhý měřící dosah. 3
Snímač teploty Čidla WS-DLT systému Wisensys provádějí měření teploty a zasílají údaje do základní stanice. Měření se provádí prostřednictvím: vnitřního integrovaného teplotního čidla prvek Pt100 nebo Pt1000 termočlánek. Přestávky mezi měřením a přenosem údajů se nastavují při instalaci. Hodnoty lze měnit prostřednictvím SmartGraph pracujícího na počítači PC. Výhody měření teploty paměť 10000 vzorků, přepisování starých dat programovatelná doba měření programovatelná doba přenosu estetický kryt ABS nástěnná montáž dosah 1000 m fos. snadné rozšíření systému o nová čidla programové vybavení pro PC baterie vyměňovaná uživatelem varianta s vnější anténou. Teplota WS-DLTi vnitřní čidlo Měřící rozsah -20 80 C Měřicí prvek Přesnost měření vnitřní ±0/5 C v rozsahu -10 80 C, ±1 C mimo rozsah Rozlišení měření 0,2 C Typ baterie Doba provozu baterie 1 AA 3,6 V lithiová 3-5 let Teplota WS-DLTa vnější čidlo Měřicí rozsah -150 200 C Měřicí prvek Přesnost měření Pt100, Pt1000 ±0,1 C v rozsahu 0 100 C, ±0,3 C mimo rozsah Rozlišení měření 0,1 C Typ baterie Doba provozu baterie 1 AA 3,6 V lithiová 3-5 let Teplota WS-DLTh vnější termočlánek Měřicí rozsah Měřicí prvek V závislosti na druhu připojeného čidla termočlánek K, J nebo S Přesnost měření +/-0,1 % ±0,5 C Rozlišení měření 0,1 C 4 Typ baterie Doba provozu baterie 3-5 let 1 AA 3,6 V lithiová
Kombinované teplotní čidlo T, CO 2, a RH % Mezi čidly WS-DLT rozlišujeme dvě speciální čidla: WS-DLTc čidlo k měření relativní vlhkosti a teploty WS-DLC čidlo k měření hladiny CO 2, relativní vlhkosti a teploty. Čidlo teploty a vlhkosti WS-DLTc Měřicí rozsah RH 10 90 % bez kondenzace T -20 80 C Měřicí prvek Přesnost měření vnitřní RH: T: ±1,8 % v rozsahu 10 90 %, ±4 % mimo rozsah ±0,3 C @25 C; ±0,5 C v rozsahu 0 50 C ±1,2 C od -20 C do +80 C Rozlišení měření 0,1 % RH, 0,1 C Typ baterie Doba provozu baterie 1 AA 3,6 V lithiová 3-5 let Čidlo CO 2 / vlhkost / teplota Měřicí rozsah CO 2 0 ppm 2 000 ppm RH 10 90 % bez kondenzace T -20 80 C Měřicí prvek vnitřní Přesnost měření CO 2 ±30 ppm +3 % odečtu @22 C RH: T: ±1,8 % v rozsahu 10 90 %, ±4 % mimo rozsah ±0,3 C @25 C; ±0,5 C v rozsahu 0 50 C ±1,2 C od -20 80 C Rozlišení měření 1 ppm, 0,1 % RH, 0,1 C Napájení vnější 5
Digitální čidlo * Digitální čidlo WS-DLTX je produktem Wisensys. Měření se provádí pomocí již existujících prvků generujících digitální signál. Dostupná jsou čidla pro signály pocházející z kontaktů nebo generátoru impulzů. Časové odstupy měřících vzorků se nastavují při instalaci. Tyto hodnoty lze změnit s využitím programového vybavení SensorGraph pracujícího na počítači PC. Měření analogových vstupních hodnot paměť 10 000 měření; přepisování starých měření programovatelný interval měření programovatelný interval přenosu dat atraktivní kryt ABS, jiné kryty k dispozici na zvláštní přání klienta nástěnná montáž čidla dosah 1 000 m fos*. Čidlo teploty a vlhkosti WS-DLTc Typ Měřící rozsah Měření kontaktu binární (zavření / otevření) Provozní rozsah -20 80 C Volby napájení vnitřní vnější 1AA 3,6 V lithiová baterie 8 24 V DC Čítač impulzů WS-DLXt Typ Měřící rozsah Měřič impulzního signálu Max. 10 impulzů / sec Provozní rozsah -20 80 C Volby napájení vnitřní vnější 1AA 3,6 V lithiová baterie 8 24 V DC *Dostupné modely fungující okamžitě (okamžitě po přepojení kontaktu) a informující uživatele o uskutečnění impulzů. 6
Analogové čidlo * Analogové čidlo WS-DLX provádí měření procesních signálů a předává je do základní stanice. Měření se provádí pomocí libovolného dostupného zdroje analogového signálu. Takové řešení umožňuje měření širokého rozsahu analogových převodníků. Čidla provádějí měření signálů: 4 20 ma 0 30 V 0 4 V 0 1 V Analogové čidlo WS-DLXa 0 25 ma Typ Měřící rozsah Rozlišení měření Analogový vstup, 1 kanál ±0,25 % rozsahu 25 ua Provozní rozsah -20 80 C Volby napájení vnitřní vnější vnější 1AA 3,6 V lithiová baterie 8 24 V DC Pomocí elektrické sítě nebo soustavy baterií Analogové čidlo WS-DLX Typ Analogový vstup, 1 kanál Měřící rozsah Rozlišení měření WS-DLXv: WS-DLXs: WS-DLXm: WS-DLXv: WS-DLXs: WS-DLXm: 0 30 V 0 4 V 0 1 V 0 30 mv 0 3 mv 0 1 m Přesnost měření ±0,25 % rozsahu Provozní rozsah -20 80 C Volby napájení vnitřní vnější vnější 1AA 3,6 V lithiová baterie 8 24 V DC pomocí elektrické sítě nebo soustavy baterií *Dostupné měřiče napájející měřící zařízení s využitím externího akumulátoru (měření v podmínkách absence napájecího zdroje). 7
Čidlo energie Čidla WSS-DLR systému Wisensys měří spotřebu energie a předávají data do základní stanice. Měření se provádí ve spolupráci se zařízením spojeným s napájecím vstupem čidla. V čidle WS-DLRc se všechna vnější spojení realizují prostřednictvím snadno dostupných měřících konektorů, které se nacházejí vně čidla. Měření se provádí při 230 V s maximálním průchodem proudu 10 A. Čidlo je vybaveno 3 nezávisle fungujícími relé. Relé lze zapínat nebo vypínat pomocí příkazů ze základní stanice. V čidle WS-DLRs se měření provádí prostřednictvím umístění čidla v zásuvce. Měření se provádí v zásuvce s napětím 230 V a proudem max. 10 A. Senzor má integrované relé, které je řízeno ze základní stanice. V čidle WS-DLXp se měření provádí v trojfázové síti s napětím max. 400 V. Měřicí systém se skládá ze 3 měřicích transformátorů proudu, měřiče výkonu s impulzním výstupem a čidla WS-DLXp pro výpočet spotřebované energie. Výhody měření spotřeby energie příkon činný U I cosφ programovatelná doba měření programovatelná doba přenosu dosah 1 000 m fos snadná montáž a přidávání čidel programové vybavení pro PC. Spotřeba elektrické energie WS-DLRs do zásuvky Typ Čidlo Provozní napětí spotřeba elektrické energie Vnitřní odpor 230 V / 50 Hz 10 A Provozní proud Přesnost měření Pozor! Napětí o výkonu 3 KW je pro čidlo destrukční ±1 % rozsahu Provozní teplota 0 60 C IP 40 Spotřeba elektrické energie WS-DLRs do zásuvky Typ Čidlo Provozní napětí Spotřeba elektrické energie Vnitřní odpor 230 V / 50 Hz 10 A Provozní proud Přesnost měření Pozor! Napětí o výkonu 3 KW je pro čidlo destrukční ±1 % rozsahu Provozní teplota 0 60 C 8 IP 40
Spotřeba elektrické energie WS-DLRs do zásuvky Typ Čidlo Provozní frekvence Provozní napětí Spotřeba elektrické energie Vnější; měřič výkonu s impulzním výstupem 10 impulzů / sekunda* V závislosti na měřiči výkonu 1 / 3 fáze 230/400 V V závislosti na měřiči výkonu Provozní proud Přesnost měření Pozor! Napětí o výkonu 3 KW je pro čidlo destrukční V závislosti na měřiči výkonu Provozní teplota -20 80 C IP 40 * existuje verze 100 impulzů / sekunda. L1 L2 L3 N _ + WS DLXp V+Out IN GND Měření energie pro 3fázový systém 400 V využívající měřicí transformátory proudu. Měřič kwh a vysílač systému Wisensys 9
ZÁKLADNÍ STANICE lokální a internetové aplikace Základní stanice přijímá data z čidel Wisensys. Přijatá data jsou dále zasílána do: programového vybavení Wisensys SensorGraph prostřednictvím sériového rozhraní nebo programového vybavení Websensys prostřednictvím TCP/IPC nebo GPRS registrátoru dat, PLC, systému SCADA nebo jiného systému využívajícího přenos dat v protokolu ModbusRTU prostřednictvím konektoru RS485 / RS422 pokud je základna vybavena modulem analogových výstupů mohou být hodnoty retransmitovány do registrátoru dat nebo systému PLC / SCADA Internetová aplikace se vzdáleným serverem nabízí možnost připojení v mnoha místech. Pokud jsou čidla konfigurována na základě poplachových limitů, může základní stanice Wisensys aktivovat poplachová relé. Přesné informace o alarmech lze získat pomocí programového vybavení SensorGraph nebo Websensys. Výhody odběr dat z čidel Wisensys předávání dat do připojeného PC, registrátoru dat nebo na internet volitelná karta SD, přepisování starých dat v případě přeplnění nástěnná montáž možná pomocí obsažených montážních spojů dosah 1 000 m fos digitální/analogové rozhraní spolupráce s max. 100 čidly. Základní stanice WS-BU-RS-232 (lokální) Funkce Základní stanice, výstup RS232 Provozní teplota -20 60 C Napájení Síť Zabezpečení Konfigurace Příjem dat 8 30 V DC 100 čidel uživatel + heslo prostřednictvím programového vybavení SensorGraph PC IP40 Základní stanice WS-BU-RS-485 (lokální) Funkce základní stanice, výstup RS485 Provozní teplota -20 60 C 10 Napájení Síť Zabezpečení Konfigurace Protokol Paměť Datové relé Příjem dat 8 30 V DC 100 čidel uživatel + heslo prostřednictvím programového vybavení SensorGraph Modbus 110bps 230bps volitelná karta SD dostupné 2 A/30 V; 0,5 A/100 V Registrátor dat, programové vybavení Sensorgraph IP40
Základní stanice WS-BU-RS-ana s výstupy I/O (lokální) Funkce základní stanice, analogový výstup Provozní teplota -20 60 C Napájení 8 30 V DC Síť 100 čidel, 4 analogové výstupy Zabezpečení uživatel + heslo Konfigurace prostřednictvím programového vybavení SensorGraph Protokol Modbus 110bps 230bps Paměť volitelná karta SD Datové relé dostupné 2 A/30 V; 0,5 A/100 V Měřící rozsah 0 25 ma nebo 0 10 V (na výběr) Přesnost měření ±0,25 % rozsahu Určení PLC nebo podobné, PC SensorGraph r IP40 Základní stanice WS-BU-RS-ethernet Funkce základní stanice, výstup Ethernet Provozní teplota -20 60 C Napájení 8 30 V DC Síť 100 čidel Zabezpečení uživatel + heslo Konfigurace prostřednictvím programového vybavení vení SensorGraph ra Protokol Modbus 110bps 230bps 0 Paměť volitelná karta SD Datové relé dostupné 2 A/30 V; 0,5 A/100 V Měřící rozsah 0 25 ma nebo 0 10 (na výběr) Určení verze 01 SensorGraph verze 03 Internetová netová adresa Ethernet, et, automatická tick identifikace Spojení 10/100Mbps, 00Mb RJ45 programovatelná ovatel maska sítě, brána a server DNS Konfigurace IP Statická, DHCP IP40 Základní stanice WS-BU-gprs s výstupem GPRS Funkce základní stanice, výstup GPRS Provozní teplota -20 60 C Napájení 8 30 V DC Síť 100 čidel Zabezpečení uživatel + heslo Konfigurace prostřednictvím programového vybavení SensorGraph r Určení internetová adresa Spojení GPRS, programovatelný ramo APN IP40 11
Uživatelské rozhraní K prezentaci, registraci dat a alarmů má uživatel v základní verzi k dispozici programové vybavení SensorGraph. SensorGraph instalované na počítači třídy PC slouží k monitorování parametrů z jedné lokalizace. Přestože může být připojeno více základních stanic, je typickým příkladem jedna základní stanice shromažďující data z mnoha čidel. Programové vybavení WebSensys může být použito v případě shromažďování dat z mnoha lokalizací a mnoha operátorů uživatelů. SensorGraph a WebSensys umožňuje: prezentaci dat v reálném čase prezentaci historických dat a tabulek odesílání informací o alarmech prostřednictvím sms nebo e-mailu získávání dat z paměti čidla a karty SD umístěné v základní stanici tvorbu uživatelské grafiky, tvorbu uživatelských tabulek s využitím databáze MySql nebo PostgreSQL. SensorGraph se využívá k instalaci systému Wisensys na objektu. Instalace je založena na přidání čidel, určení doby samplingu, přidělení názvů prvkům, kalibraci hodnot a jiných specifických vlastností čidel. Pomocí programového vybavení lze rovněž odečíst verzi programového vybavení a hardware. Programové vybavení WebSensys Znázornění registrovaných dat Tvorba zásad dálkového zapínání a vypínání zařízení 12
Programové vybavení SensorGraph Znázornění registrovaných dat Konfigurace sítě Wisensys Hodnoty v reálném čase Přehled čidel 13
Využití Chladicí systémy Monitorování teploty a vlhkosti v chladírnách má zvláštní význam pro kontrolu kvality potravin. V procesu výroby potravin od sklizně po dopravu, u přípravy jídel a konzumace platí požadavky vládní procedury obsažené v HACCP popisující zásady monitorování teploty. Díky využití platformy WiSensys získáte spolehlivý systém bezdrátového měření a poplašných hlášení enviromentálních parametrů okolí. Data jsou snadno dostupná a mohou být využívána jako důkaz v případě kontroly HACCP. Sledovaná návratnost investice je kratší než jeden rok. Monitoring klimatických podmínek ve školách, kancelářích a sklenících Platforma WiSensys nabízí čidlo k měření teploty, vlhkosti a CO2. Tyto tři parametry jsou většinou dostačující k určení kvality klimatických podmínek v místnosti. Holandská vědecká organizace (TNO) prokázala, že enviromentální parametry jsou velmi důležité pro dobrý pocit, zdraví a produktivitu práce zaměstnanců. V pří- 14 14 padě výrobců využívajících skleníky dochází díky použití měřicího systému zajišťujícího určení mikroklimatu ke značnému zvýšení výnosů. Úspora energie Snížení spotřeby energie není důležité jen s ohledem na životní prostředí, ale přináší také značné úspory. Platforma WiSensys nabízí čidla k měření spotřeby elektrické energie, a to jak pro 1fázové systémy (<10 A), tak pro systémy 3fázové (> 10 A). Systém umožňuje dálkové vypínání/zapínání zařízení a díky tomu zvyšuje úsporu energie. Provedená měření v chladírnách a supermarketech prokázala úsporu energie až 30 %. Kontrola procesů V průmyslovém procesu má přímý monitoring prováděných operací velký význam z hlediska efektivity a bezpečnosti. Bezdrátová čidla umožňují velmi rychlou instalaci měřicího systému ke sledování kritických procesních parametrů. Čidla systému WiSensys přenáší data bezdrátově do centrální základní stanice (přijímač). Základní stanice může být připojena do stávající-
ho, zvláštního systému např.: registrátory dat, protokol MODBUS, počítače PC nebo prostřednictvím analogových výstupů základny do systému PLC. Údaje z měření mohou být rovněž uloženy v databázi a díky tomu snadno dostupné prostřednictvím internetu. Laboratoře a získávání dat V laboratořích se provádějí testy k certifikaci daného výrobku v procesu jeho uvádění na spotřebitelský trh. Při provádění zkoušek má velký význam nejen průběžný monitoring, ale také shromažďování údajů z měření. Instalace čidel vyžadujících připojení pomocí vodičů je spojena s časově náročnými přípravnými pracemi, přičemž samotné vodiče mohou být zdrojem poruch pro zkoušenou jednotku. WiSensys umožňuje samostatnou a rychlou instalaci čidel a základních stanic. Instalace je snadná a nevyžaduje velké náklady. Údaje z měření jsou uloženy na kartě SD v základní stanici. Takto shromážděné údaje mohou být následně přeneseny do počítače za účelem pozdější analýzy. Kontrola kvality / ověření provozu zařízení / točivé stroje Kontrolu procesů v průmyslu provádějí vysoce integrované měřicí a kontrolní systémy. Občas je nutné připravit instalaci (dočasnou) za účelem prověření správného fungování těchto systémů. Periodický monitoring stavu strojů a zařízení může předejít nákladným poruchám a přerušením provozu. Instalace bezdrátových čidel WiSensys umožňuje monitorování procesů a shromažďování dat. Nepochybnou výhodou systému je shromažďování dat, která se týkají rovněž provozu točivých strojů. Monitorování procesů na pohyblivých částech strojů Bezdrátová čidla umožňují umístění na pohyblivých částech strojů. Jako příklad lze uvést aplikace k monitorování a kontrole strojů v zemědělství, dynamické vyvažování hřídelí, měření teploty, vibrací a mazání ložisek a rotační pece. 155
Przedsiębiorstwo Automatyzacji i Pomiarów Introl Sp. z o.o. ul. Kościuszki 112 40-519 Katowice tel: + internet: www.introl. e-mail: introl@introl.