Модульна промислова система контролю WatchDog pro

Автоматизація промислових підприємств вимагає забезпечення належного рівня функціональності та надійності засобів моніторингу та керування обладнанням окремого цеху чи всього підприємства. Широке використання у всіх галузях промисловості набувають засоби автоматизації, побудовані за модульним принципом. Такий підхід до побудови дозволяє на етапах планування та встановлення оптимально підібрати склад модулів для вирішення конкретного завдання, а згодом модифікувати його при розширенні чи зміні вимог до системи. Очевидно, що не тільки немає необхідності платити за компоненти, що не використовуються, але й з’являється можливість будувати локальні та розподілені системи моніторингу та контролю (наприклад, коли один набір модулів системи контролює технологічне обладнання одного цеху, інший — іншого тощо). >

Наприклад, нова модульна промислово-сумісна система контролю WatchDog pro має класичні функції реле контролю та часу з комунікаційними можливостями мереж передачі даних, SMS та e-mail. Централізоване керування системою одним керівним модулем з інтелектуальними можливостями дозволяє створювати складні рішення щодо контролю та автоматизації. Система вирішує ті завдання, де досі не можна було обійтися без програмовних логічних контролерів.

Завдяки підтримці всіх застосовуваних у промисловості мережевих протоколів (Profibus, Modbus, DeviceNet, CANopen, Interbus, ControlNet та ін.) можна включити WatchDog pro у складнішу систему програмовних логічних контролерів. При необхідності можна розосередити систему WatchDog pro, тобто розмістити її окремі модулі, наприклад, у різних розподільчих шафах.

Ядром системи WatchDog pro (рис. 1), що керує її роботою, є центральний модуль, в якому зберігається і виконується програма, завдана користувачем. Режим роботи центрального модуля визначається за допомогою поворотного перемикача, розташованого безпосередньо на модулі.

Модуль оснащений 4 цифровими входами для сигналів керування (24–230 В AC, 48–63 Гц, 24–100 В DC) та 2 релейними виходами, а також має комунікаційний порт RS232 для зв’язку з персональним комп’ютером.

Інформацію про поточний стан роботи системи (помилки, режим роботи, стан входів/виходів, обмін даними та реєстрація даних), що відбулися, надають розташовані на модулі світлодіоди.

Для керування та налаштування WatchDog pro, з’єднаного з персональним комп’ютером локально або через мережі Internet та Ethernet, призначене спеціальне програмне забезпечення. Робочі параметри та виміряні значення зчитуються в режимі реального часу з центрального модуля та відображаються на екрані монітора. Підтримка середовищем програмування режиму імітації дозволяє задати віртуальні значення вхідних параметрів та промоделювати подальшу реакцію системи на внесені зміни.

Зазначимо, що для випадків, коли немає можливості підтримувати постійний зв’язок між системою та комп’ютером диспетчера, постачається варіант центрального модуля з підтримкою картки пам’яті MultiMediaCard (MMC) для запису контрольованої та системної інформації, ведення журналу подій та підтримкою GSM модема для відправки SMS повідомлень про збої на мобільний телефон.

Для вирішення системою WatchDog pro конкретного завдання, користувач підключає до центрального модуля необхідні вимірювальні модулі, типи та призначення яких розглянемо нижче.

Модуль вимірювання напруги в однофазних колах дозволяє реєструвати напругу постійного або змінного струмів частоти 16,6–400 Гц. Діапазон вимірюваної напруги становить 30, 60, 300 і 60 мВ, 150 мВ, 10, що дозволяє знімати сигнал з вимірювального шунта. У даного модуля, як і у всіх наступних, живлення здійснюється від локального інтерфейсу 24 В DC, а передача значення, що вимірюється, відбувається по стандартній шині RS485.

Модуль вимірювання напруги в трифазних мережах (3- та 4-провідних) дозволяє вимірювати фазну (до 300 В) та лінійну (до 520 В) напругу, а також здійснює контроль за чергуванням фаз , несиметрією трифазної системи напруг та обривом фаз.

За допомогою модулів вимірювання струму в однофазних колах з верхніми межами вимірювання від 20 мА до 10 А реєструється постійний та змінний струм частоти 16,6–400 Гц. Діапазон вимірюваних струмів можна значно розширити, використовуючи трансформатори струму. Модуль вимірювання струму в трифазних мережах зазвичай застосовується з трансформаторами струму з номінальним струмом вторинної обмотки 5 А.

Очевидно, що за допомогою модулів для вимірювання струму та напруги в однофазних ланцюгах можна контролювати практично будь-яку фізичну величину за допомогою відповідних датчиків, що перетворюють вимірювану величину на стандартний сигнал струму або напруги. Всі модулі вимірювання також мають вихід, через який стандартні сигнали можна передавати на сторонні пристрої, наприклад, на щитові аналогові електровимірювальні прилади.

Виконувати облік активної потужності, спожитої однофазними або симетричними трифазними навантаженнями, дозволяє модуль вимірювання активної потужності. Без трансформатора струму можливий прямий вимір активної потужності до 2,4 кВт, верхня межа якої встановлюється на центральному модулі. Використання трансформатора струму дозволяє розширити діапазон вимірів до 4,8 кВт. Паралельно з вимірюванням активної потужності, у першому фазному дроті реєструється значення струму. Вимірювання активної потужності дозволяє робити висновки про робочий режим двигуна від простою до перевантаження.

Для вимірювання температури призначений модуль для підключення датчика РТ100 і модуль з 4 імпульсними виходами для підключення обмоток електродвигунів, що широко застосовуються для контролю нагріву, термісторних датчиків РТС з визначенням короткого замикання в колі терморезистора. З цим модулем WatchDog pro може працювати як термісторне реле захисту двигуна у випадку, якщо його перегрів обумовлений не перевантаженням по струму, а підвищеною температурою навколишнього середовища або недостатнім охолодженням.

Для реалізації складних схем автоматизованого керування технологічними процесами, включаючи пуски, планові та аварійні зупинки електрообладнання, поставляються модулі цифрових входів та релейних виходів з перемикальними контактами.

Оскільки всі функціональні модулі DC-ізольовані один від одного, різні вузли обладнання можна контролювати за допомогою однієї і тієї ж системи.

Корпуси всіх модулів виготовлені з пластику, що не підтримує горіння, і мають ступінь захисту IP20. WatchDog pro працездатна при навколишній температурі -25…+55 С і вологості 85%, а завдяки високій витримуваній імпульсній напрузі (третя категорія перенапруг), великим ізоляційним відстаням, значенням довжини шляху струмів витоку і стійкістю до електромагнітних перешкод , система може функціонувати у жорстких промислових умовах.

Завдяки модульному принципу WatchDog pro може вирішувати безліч завдань у всіляких галузях промисловості, типовими областями застосування є: водопостачання, відведення стічних вод, електропостачання, обігрів, вентиляція та кондиціювання повітря, а також контроль машин та обладнання малої та середньої потужності. Там, де необхідно масштабувати систему для вирішення великої кількості завдань, WatchDog pro поза конкуренцією. Наприклад, універсальні контролери двигунів різних виробників забезпечують повноцінний контроль та керування лише одним двигуном. Але відсутність модульного принципу не допускає подальшого розширення і тому для контролю вже двох або більше двигунів необхідне налаштування та підключення до програмовного логічного контролера безпосередньо силами користувача.

Розглянемо, як практично використовується WatchDog pro на прикладі рефрижераторного контейнера, який використовується для транспортування та зберігання вантажів, що вимагають дотримання певного температурного режиму.

За допомогою WatchDog pro легко забезпечити контроль за роботою контейнера, що розміщується в торці рефрижераторного агрегату, який підтримує в автоматичному режимі всередині контейнера задану температуру. Контролюються характеристики трифазної низьковольтної електричної мережі, від якої він живиться, швидкість обертання вентиляторів примусового охолодження компресорів та випарників, а також стан дверей контейнера (відчинені/зачинені).

За допомогою датчиків температури РТ100 контролюється розподіл за обсягом контейнера температури потоку повітря, що подається всередину контейнера з рефрижераторного агрегату (відповідно до напрямку синіх стрілок на рис. 2). Для повноти даних щодо дотримання необхідних умов зберігання вантажу необхідні показання датчиків вологості.

Модуль вимірювання напруги у трифазних мережах контролює параметри електроживлення рефконтейнера, а вимірювання спожитої активної потужності дозволяє робити висновки про поточний робочий режим рефрижераторного агрегату.

До і після транспортування, рефконтейнер певний час знаходиться на складі, у цьому випадку контроль параметрів та керування системою WatchDog pro здійснюється з персонального комп’ютера, розташованого безпосередньо на території складу. При транспортуванні дорогою, у разі виникнення певних ситуацій, за допомогою GSM-модему оперативно надсилається SMS-повідомлення, наприклад, на стільниковий телефон у кабіну водія.

На закінчення відзначимо, що функціональні можливості нової системи WatchDog pro дозволяють вже в одному розподільчому щиті отримати компактне вирішення тих завдань, для яких можливостей окремих реле контролю та часу недостатньо, а використання програмовних логічних контролерів та дорогих централізованих систем керування процесами невиправдано.

Поєднуючи всі необхідні функції контролю струму, напруги, чергування фаз, обриву фаз, активної потужності і температури, безпосередньо працюючи з фізичними величинами і сигналами від всіляких датчиків, нова модульна система контролю WatchDog pro, представлена австрійською компанією TELE, не має аналогів і повністю відповідає вимогам до систем промислової автоматизації.

Рис. 1. Зібрана модульна система контролю WatchDog pro

Рис. 2. Структурна схема використання WatchDog pro для моніторингу об’єкта