Zdalne monitorowanie i sterowanie z wykorzystaniem usługi GPRS

W dzisiejszych czasach coraz częściej sięgamy po zaawansowane technologie w celu usprawnienia pracyoraz automatyzacji pewnych procesów w różnych dziedzinach. Uzyskujemy przez to dodatkowe, wcześniej nieosiągalne w takim stopniu możliwości np. archiwizowania danych procesowych, które możemy później wykorzystać w celach analizy oraz nieograniczony dostęp dla uprawnionego personelu do monitorowania stacji, obiektów w zasadzie z każdego miejsca na ziemi – niejednokrotnie bardzo oddalonego od rzeczywistego obiektu. Jedną z możliwości zdalnego monitorowania i sterowania są aplikacje z wykorzystaniem sterowników PLC firmy Panasonic®.
  Transmisja GPRS
GPRS (General Packet Radio Service), czyli pakietowa transmisja danych umożliwia nam transmisje informacji (wymianę danych) z i do stacji zdalnych ze sterownikami PLC a systemem wizualizacyjnym (serwerem naszej aplikacji) w trybie online z korzyścią ekonomiczną pokrywania kosztów w zależności od ilości przesłanych danych. We wcześniejszych zastosowaniach sieci GSM do zdalnego monitorowania i sterowania, abyśmy mogli mieć ciągły kontakt z naszym obiektem zdalnym, należało podtrzymywać połączenie i bez względu czy przesyłaliśmy dane, czy nie płaciliśmy za połączenie online. Korzystając z transmisji GPRS oraz wykorzystując bibliotekę GPRS dla oprogramowania FP Win 5.2 sterowników Panasonic transmisja danych następuje w chwili jej wywołania poprzez specjalny blok, tzw. blok zdarzeń, który czuwa nad stanami wejść i wyjść binarnych sterownika oraz jego wejść i wyjść analogowych. Na podstawie zmian sygnałów wywoływana jest transmisja danych (wartości i rodzaje zmian na poszczególnych wejściach/wyjściach parametryzowane są przez programistę).
Wykonanie transmisji danych równoznaczne jest z odświeżeniem informacji na serwerze wizualizacyjnym.
Rozwiązania zdalnego nadzorowania
Dostępnych jest kilka rozwiązań technicznych zdalnego sterowania i monitorowania.W zależności od złożoności i wymaganego bezpieczeństwa zmieniają się koszty wykonania aplikacji. Każde z rozwiązań oparte jest na sterowniku PLC firmy Panasonic i modemie GPRS-owym oraz w niektórych z aplikacji na hardware’owm firewallu (mGuard) lub WEB Serwerze Panasonica.
W niniejszym artykule chciałbym opisać jedno z rozwiązań technicznych zdalnego monitoringu i sterowania na przykładzie zrealizowanego projektu.
Obiektem była oczyszczalnia ścieków mieszcząca się w południowej Polsce. W oczyszczalni należało monitorować 85 sygnałów (stany pomp, wartości ciśnienia, poziomy ścieków i wody itp.) oraz sterować pracą pomp i zaworów. Wszystkie sygnały zostały zebrane do trzech stacji GPRS-owych, z których następowała transmisja do serwera wizualizacyjnego, w którym jest możliwość ich wizualizacji, jak i zdalnego sterowania. Serwer wizualizacyjny (oprogramowanie FlowChief®) udostępnia również nadzorowanie oczyszczalni poprzez Internet (wykorzystanie popularnej przeglądarki Internet Explorer) uprawnionym użytkownikom. Każda z trzech stacji oparta jest na sterowniku FP Sigma firmy Panasonic oraz modemie GPRS-owym Dr Neuhaus.
Zbieranie sygnałów do głównych stacji z pozostałych obiektów odbywa się poprzez transmisję z wykorzystaniem portów RS 485 sterowników FP Sigma. W każdej ze stacji GPRS-owej zainstalowany jest zaprogramowany sterownik PLC FP Sigma z wykorzystaniem bloków funkcyjnych z biblioteki GPRS, które poprzez swoją odpowiednią parametryzację przesyłają dane do serwera po wystąpieniu odpowiedniego zdarzenia.
Przykładowo, jeśli ciśnienie wody w obiekcie 3. zmieni swoją wartość o 0,2 bara (>–0,2 bar) lub nastąpi zmiana poziomu ścieków z zerowego na minimalny dane ze stacji, w której nastąpiły te zmiany są przesyłane do serwera. Po przesłaniu danych do serwera w oprogramowaniu wizualizacyjnym następuje zmiana wartości ciśnienia w okienku pokazującym ciśnienie i graficznie obrazowany jest wzrost poziomu ścieków.
W podobny sposób odbywa się wizualizacja innych sygnałów i w zasadzie dowolnie pod względem graficznym możemy konfigurować wizualizację. Wszystkie z 85 monitorowanych sygnałów są archiwizowane w serwerze wizualizacyjnym, co daje nam możliwość sporządzania raportów (tygodniowych, miesięcznych, rocznych) zmian np. ciśnienia, poziomów wody/ścieków, załączeń pomp itp. Sterownik zastosowany do zbierania sygnałów stacji GPRS-owej może również służyć do sterowania załączaniem wyłączaniem np. pomp/zaworów, jak to miało miejsce w jednej z naszych stacji. Mamy również możliwość informowania obsługi oczyszczalni poprzez wiadomości sms lub e-mail o wystąpieniu określonych zdarzeń. Możliwości systemu są bardzo duże, m.in. możemy określać czasowe charakterystyki załączeń/wyłączeń pomp (silników) oraz raportować „kwitowanie” awarii, dzięki czemu, wiemy, który z operatorów wiedział o stanie awaryjnym w danym obiekcie. Jak wspomniałem na wstępie artykułu, mamy możliwość podglądania zdarzeń w naszej oczyszczalni ścieków z każdego miejsca na ziemi, gdzie mamy dostęp do Internetu. Jest to bardzo użyteczne, ponieważ personel nie musi przebywać w miejscu, gdzie zainstalowane jest oprogramowanie wizualizacyjne, a wystarczy, aby miał dostęp do Internetu i odpowiednie uprawnienia dostępowe.
Obecne rozwiązania techniczne dają inżynierom ogromne pole do popisu we wdrażaniu nowych technologii w zakresie zdalnego nadzorowania z wykorzystaniem transmisji pakietowej GPRS. W tej dziedzinie zawód inżyniera automatyka niejednokrotnie „miesza się” z umiejętnościami inżynierów informatyków ze względu na wiedzę z dziedziny obsługi baz SQL-owych oraz zarządzania serwerem HTTP i umiejętnością programowania JAVA, skryptów ASP oraz wielu innych spraw bliżej niezwiązanych z zagadnieniami automatyki.
Miejmy nadzieję, że będzie realizowanych coraz więcej aplikacji zdalnego nadzorowania obiektów z zastosowaniem technik opisanych w tym artykule.
Panasonic Electric Works Europe AGPrzedstawicielstwo w Polsceinfo-pl@eu.pewg.panasonic.comwww.panasonic-electric-works.pl