57

Жур

нал

“ИСУ

П” №

4(5

2)_2

014

Тема № 2. Интеллектуальная энергетика

Москва вечером особенно пре­красна – волшебная игра света на фасадах домов завораживает сво­ей красотой. Причудливое сочетание света и теней на Садовом и Бульвар­ном кольце, сменившее обыденную серость девяностых, придает зда­ниям стройность и праздничность. Все это рукотворное волшебство ра­ботает как один слаженный меха­низм, который управляется с помо­щью автоматизированной системы под названием «Архитектурное ос­вещение города Москвы», о техни­ческих аспектах которой и пойдет речь в статье.

Четыре года назад, когда только начиналась работа над проектом, пе­ред специалистами была поставлена задача создать для Садового кольца (одной из самых длинных и краси­вых московских улиц) автоматизиро­ванную систему управления наруж­ным освещением (АСУНО), которая позволяла бы реализовать сложные динамические сцены и при этом от­вечала бы всем современным требо­ваниям по энергосбережению. Такая АСУНО была построена. Ниже мы расскажем о принципах работы дан­ной системы, назовем ее основные особенности, а также дадим характе­ристику оборудованию, на базе кото­рого она была реализована.

Инсталляция оборудования про­изводилась обществом с ограни­ченной ответственностью «Каскад­

Энерго», специализирующемся на производстве и монтаже низковоль­тного электрооборудования для жи­лых, промышленных и администра­тивных помещений, а также индиви­дуального строительства.

Функциональность АСУНОК особенностям автоматизи­

рованной системы, реализованной на Садовом кольце, можно отнести следующие функции:

централизованное управление наружным освещением;

оптимизацию потребления элек­троэнергии;

мониторинг аварийных ситуаций в реальном времени; автономное выполнение заданной

программы освещения с возможно­стью ее корректировки с удаленного диспетчерского пульта.

На рис. 1 отражен принцип ра­боты АСУНО. Управление системой освещения и ее мониторинг осу­ществляются с диспетчерского пунк­та. Сервер АСУНО собирает инфор­мацию об измеренных параметрах электрической сети: качестве под­водимой электроэнергии, потреб­ляемой электрической мощности, искажениях в сетях и т. д. Затем эта

Система управления волшебством.Проект «Архитектурное освещение города Москвы»

В статье подробно описано оборудование и функционирование автомати-зированной системы управления наружным освещением (АСУНО), реали-зованной на Садовом кольце г. Москвы.

Компания «Радиофид Системы», г. Санкт-Петербург

Рис. 1. Структурная схема системы «Архитектурное освещение города Москвы»

58

Жур

нал

“ИСУ

П” №

4(5

2)_2

014

Тема № 2. Интеллектуальная энергетика

информация передается диспетчеру. Обмен данными может происходить как по проводному каналу (Ethernet), так и по беспроводному (сеть GPRS) с помощью GSM­модема АТМ2­485, причем беспроводной канал может быть основным либо резервным.

Шкаф АСУНОВся система автоматики АСУНО

расположена в специализированных шкафах управления (рис. 2) и состоит из нескольких компонентов: защитного навесного шкафа BOX; контроллера и модулей ввода/вы­

вода Beckhoff; переключателей кулачковых 4g; реле времени РЭВ­302; реле контроля EU­300; универсального автоматического

электронного переключателя фаз ПЭФ­301;

блока питания.Управляющим и синхрони­

зирующим устройством является распределенная система на основе оборудования Beckhoff, выполняю­щая следующие функции: связь с диспетчерским пунктом,

синхронизацию внутреннего време­ни с сервером (посредством ВОЛП);

хранение и удаленное измене­ние (редактирование) расписания включения/отключения;

включение управляющих реле в соответствии с этим расписанием;

хранение и воспроизведение DMX­сценариев;

контроль состояния датчиков несанкционированного доступа типа «сухой контакт»;

контроль присутствия напряже­ния на контрольных точках.

Основными модулями системы являются:

контроллер серии Embedded PC – ПК­совместимый контрол­лер, который управляет системой согласно записанной в него про­грамме. За интерпретацию и ис­полнение этих программ отвеча­ет встроенная в контроллер среда выполнения реального времени TwinCAT;

модули ввода/вывода, устанав­ливаемые на DIN­рейку, и интер­фейсный модуль DMX/RDM.

Связь между контроллером и мо­дулями осуществляется через вну­треннюю шину E­bus. Модули запи­тываются с блока питания контрол­лера.

Еще один компонент систе­мы автоматики АСУНО – модуль ПЭФ­301 – представляет собой ми­кропроцессорное цифровое устрой­ство высокой степени надежности и точности. В ПЭФ­301 предусмотре­на внутренняя блокировка от залипа­ния контактов выходных встроенных реле, а также контроль состояния силовых контактов магнитных пуска­телей во внешней цепи. Кроме того, контролируется наличие и величина напряжения на каждой фазе. При до­стижении пороговых значений про­исходит быстрое переключение на ту фазу, где напряжение находится вне порогов срабатывания.

Реле времени РЭВ­302 – это мно­гофункциональное микропроцессор­ное устройство, предназначенное для включения/отключения одной или двух нагрузок в предварительно уста­новленные пользователем моменты времени. Могут выполняться функ­ции годового, месячного, недельного и суточного реле времени. Кроме того, присутствует возможность учета сетевого напряжения и осве­щенности внешнего фотодатчика. В РЭВ­302 предусмотрено 8 неза­висимых программ управления и обеспечена возможность быстро­го переключения между ними для

каждой из групп контактов. Так­же есть независимые списки вре­менных установок (таймеров) для каждой из программ. Общая вну­тренняя память позволяет создать до 5000 событий.

Режимы управления регулиру­ются кулачковым переключателем. Имеется 4 режима: «0» – отключено; «1» – включено; «2» – включение/отключение ос­вещения по расписанию РЭВ­302; «3» – дистанционное управление.

Блок питания DR­3024 предназ­начен для питания модулей и конт­роллера. Блок крепится на DIN­рей­ку и запитывается от сети 220 В через модуль ПЭФ­301. В блок встроен фильтр электромагнитного излуче­ния, за счет чего он не создает помех, способных помешать корректной ра­боте контроллера и других модулей. Блок питания снабжен электриче­ской защитой от короткого замы­кания, перенапряжения на выходе и перегрева. Также в него встроен светодиод, сигнализирующий о на­личии напряжения на входе.

Особенности оборудования, примененного в АСУНО

Как уже упоминалось, при раз­работке проекта стояла цель со­здать систему, которая не просто включала бы статические световые сцены по расписанию, но позво­ляла бы осуществлять управление сложными динамическими сцена­ми из удаленного диспетчерско­го центра. Вот почему в проекте было задействовано оборудование Beckhoff. Эта немецкая фирма про­изводит свободно программируе­мые контроллеры, а широчайший спектр выпускаемых ею модулей ввода/вывода позволяет выполнить на аппаратном уровне прямое под­ключение всех стандартных сигна­лов и типовых шин обмена данны­ми, что дает возможность осуще­ствить практически любую задачу управления технологическим про­цессом, причем решение будет гиб­ким, масштабируемым и оптималь­ным по стоимости.

Именно наличие в линейке мо­дуля Beckhoff для прямого аппа­ратного подключения DMX/RDM позволило организовать не только управление включением и яркостью

Рис. 2. Шкаф управления динамическим освещением

59

Жур

нал

“ИСУ

П” №

4(5

2)_2

014

Тема № 2. Интеллектуальная энергетика

осветительных приборов, но и уда­ленное изменение конфигураций локальных узлов управления по раз­личным протоколам: Modbus RTU, FTP, TwinCAT ADS.

К очевидным преимуществам данного решения хочется отнести и высокую надежность системы управления, поскольку оборудова­ние Beckhoff, на базе которого она была построена (Embedded PC CX9000­0001, Module Compact Flash CX9000­A001, Interface RS­422/RS­485 Module CX9000­N031, I/O EtherCAT Terminal EL6581DMX, EL1859), производится для управ­ления промышленным оборудова­нием и технологическими линиями.

Для осуществления прозрач­ного обмена данными между конт­роллером и диспетчерским центром по сетям сотовой связи был исполь­зован двухдиапазонный GSM­мо­дем АТМ2­485 производства компа­нии iRZ.

Для АСУНО требовалось подо­брать надежное устройство с гибкой настройкой функций, способное обеспечить бесперебойный и эко­номичный об мен данными. Всем этим требованиям пол ностью соот­ветствует GSM­модем АТМ2­485, который предназначен для пере­

дачи данных в сети GPRS по сте­ку протоколов TCP/IP. Главная особенность модема заключается в том, что он автоматически (без ввода AT­команд) подключается к сети GPRS и устанавливает со­единение с заданным сервером. Работа с сервером может осуществ­ляться в различных режимах: по­стоянного соединения, работы по расписанию, а также соединения по запросу (звонку или СМС­сооб­щению на модем). Когда не требу­ется соединения с сервером, модем находится в ждущем режиме, что обеспечивает экономию трафика и потребляемой электроэнергии.

Для подключения внешнего устройства модем оснащен интер­фейсом RS­485/RS­422.

Дополнительно для управле­ния внешним устройством модемы АТМ2­485 имеют три дополнитель­ных вывода GPIO:

GPIO1 и GPIO2 могут работать и как «вход», и как «выход»;

GPIO3 работает как силовой «выход». К силовому выводу может быть напрямую подключено ком­мутационное реле.

Модем может отправлять СМС­сообщения при изменении уровня сигнала на выводе, что позволяет

удаленно контролировать работу осветительных приборов. Состо­яние вывода можно изменить, от­правив СМС­команду на модем, благодаря чему осуществляется удаленное управление осветитель­ными приборами.

Чтобы уменьшить зависимость от качества услуг одного мобильно­го оператора, в модеме предусмо­трены две сим­карты. Вторая сим­карта автоматически включается в случае невозможности установле­ния соединения с помощью первой. Для обеспечения резервирования услуг провайдера, предоставляюще­го серверу доступ в Интернет, воз­можно дублирование подключения сервера ко второму провайдеру.

Переключение на резервный сервер поддерживается как при потере соединения с основным, так и по сигналу с внешних выво­дов модема или по СМС­команде. ATM2­485 автоматически отсле­живает работоспособность GSM­модуля, а два сторожевых таймера обеспечивают защиту от зависания.

В АТМ2­485 реализована повы­шенная защита от нештатных ситу­аций:

защита от ошибок при обнов­лении прошивки путем запрета на

Рис. 3. Архитектурное освещение зданий на Садовом кольце

60

Жур

нал

“ИСУ

П” №

4(5

2)_2

014

Тема № 2. Интеллектуальная энергетика

удаление заводского программного обеспечения;

постоянный контроль работо­способности GSM­модуля;

интервальный таймер перезаг­рузки, позволяющий перезагружать модем через определенное время после его последнего включения;

посуточный таймер перезагрузки с настраиваемым временем.

GSM­модем ATM2­485 поддер­живает следующие стандарты связи:

GPRS; CSD; СМС.

В итоге удалось создать систему обмена данными между диспетчер­ским пунктом и сотнями локаль­ных узлов управления с исполь­зованием различных физических каналов передачи данных – про­водных и радио, что обеспечивает­ся такими технологиями передачи, как GPRS, 3G, Wi­Fi, Ethernet.

На фасадах и под крышами до­мов на Садовом кольце были уста­

новлены светильники для архитек­турного освещения центральной улицы Москвы. В качестве световых приборов были выбраны светильни­ки, управляемые по протоколу DMX (Digital Multiplex) с поддержкой RDM (Remote Device Management), кото­рый является надстройкой к прото­колу DMX и позволяет организовать двунаправленный обмен данными между контроллером и светильником по стандартной DMX­шине. В зави­симости от типа здания и места было установлено от 10 до 400 светиль­ников на дом. На участках, которые невозможно осветить с дома, светиль­ники были расположены на фонар­ных столбах.

Всего на домах было установ­лено 124 комплекта оборудования Beckhoff.

Контроллеры серии Embedded PC: CX9000­0001; CX9000­N031; CX9000­A001.

Модули ввода/вывода:

EL1859; EL6851; EL9011.

На столбах было установлено 237 комплектов оборудования Beckhoff.

Контроллеры серии Embedded PC: CX9000­0001; CX9000­N031.

Модули ввода/вывода: EL6851; EL9011.

Оборудование производства ком­паний Beckhoff и iRZ, использован­ное в рамках проекта «Архитектурное освещение города Москвы», позво­лило создать современное, высоко­технологичное решение – надежную и экономически выгодную автома­тизированную систему управления наружным освещением под единым управлением, которая позволяет работать с различными цветовыми и временными сценариями. Благо­даря успешной реализации проекта Москва еще ярче заиграла красками, радуя москвичей и гостей города!

Компания «Радиофид Системы», г. Санкт-Петербург,тел.: (812) 318-1819,

e-mail: office@radiofid.ru,www.radiofid.ruWW Ночные огни Садового кольца