ПК «Энергия»: использование контроллеров Wiren Board в диспетчеризации промышленных объектов
Контроллеры Wiren Board работают под открытым Debian Linux и предоставляют root-доступ к системе, поэтому нет никаких ограничений в используемом ПО. Хочешь — ставишь открытую и почти бесплатную RapidSCADA, хочешь — платную IntraSCADA или MasterSCADA, а хочешь — пишешь свой софт и используешь.Николай Штремель, главный инженер ПК «Энергия»
О компании
ПК «Энергия» — один из самых известных в России разработчиков и производителей электрощитового оборудования, которому по силам справиться с самыми масштабными промышленными проектами автоматизации. Кроме того, ПК «Энергия» пишет свой софт и создает частные облака.
Второе направление ПК «Энергия» — диспетчеризация объектов. Практически у каждого объекта есть данные, которые нужно собирать и централизованно хранить. Все же информация о техническом состоянии инженерных систем и промышленных объектов имеет жизненно важное значение.
О Wiren Board Николай впервые узнал из статьи на Хабре про пятую версию контроллера. Затем разработали шкаф диспетчеризации для фастфуда на Wiren Board, — и понеслось…
Задачи и проблемы
Самое слабое место любой системы — зависимость от одного вендора. Примеров неудачных проектов, связанных с закрытостью систем, великое множество.
Первый пример: сосисочная линия на оборудовании General Electric, которая была поставлена 30 лет назад у клиента А. Последние годы здесь стали отказывать газоразрядные дисплеи, причем раздельно по сегментам цифр. То есть не угадал с цифрой — и сосиски взрываются в автоклаве. Сотрудникам приходилось угадывать цифры, и нередко все заканчивалось убытками. А ошибка могла быть совсем простой: подача охлаждающей воды не той температуры или не с тем расходом.
Второй пример: у заказчика Б возникли проблемы с заменой оборудования популярного западного вендора. В прошлом году компания буквально «исчезла» на восемь месяцев, а сейчас срок поставки запчастей составляет 50 недель, то есть по сути он запретительный.
Щит управления 4 насосами общей мощностью 2 МВт (станция второго подъема, водопровод)
Третий пример: если HMI «крутится» на отдельном устройстве, его отказ неминуемо приводит к необходимости купить устройство того же типа. И мы опять оказываемся привязаны к связке «ПО и железо от одного вендора» — как это имеет место, например, с панелями Weintek.
Следующая проблема, связанная с зависимостью от одного вендора, — в отсутствии оборудования на рынке. На вход часто поступают проекты, разработанные проектными институтами десяток лет назад. Их приходится переделывать и повторно согласовывать, поскольку оборудование, заложенное в проект, давно нельзя приобрести.
Третья проблема: закрытые протоколы. Например, если котельная работала на автоматике ABB, то что делать, когда контроллеры стали недоступны? Поэтому сейчас идет уход от продуктов Siemens, тяжелых контроллеров Schneider Electric. От закрытой программной экосистемы CODESYS тоже отказываются, как по причине 166 приказа (запрет на использование иностранного ПО на объектах критической инфраструктуры), так и по критерию «железо и софт от разных производителей» (ПЛК должен иметь возможность работать с разным софтом, софт должен иметь возможность работать на разных ПЛК). Конечно, CODESYS — система хорошая, но вот их клоны с «фирменными» библиотеками... Свой CODESYS у Шнайдера, свой у WAGO, свой у «Овна», свой у «Агавы», свой у Fastwel, свой у Berghoff — и у каждого свои особенности. Мало того, что проект получается непереносимым с одного контроллера на другой, так еще и куча времени уходит при таком переносе на анализ того, чем можно пользоваться в конкретной реализации, а что не работает или работает не так, как на прежней платформе.
Решение
В ПК «Энергия» уже несколько лет используется парадигма открытых стандартов и независимости от производителей. Такой подход позволяет заменить продукт одного производителя, который ушел с рынка или недоступен, моделью другого вендора. ПК «Энергия» освоила больше двух десятков программных платформ, у компании хорошие компетенции по интеграции.
Сюда отлично вписывается переход на отечественных производителей там, где это возможно. Если проект не зависит от вендора, то почему бы не выбирать российские компании? Конечно, здесь есть важное условие — отечественные продукты должны быть надлежащего качества.
В примере выше структура проекта заказчика и ПО позволили мигрировать между производителями, поэтому новые решения переведены на контроллеры Wiren Board.
Специалисты ПК «Энергия» считают, что разносить бизнес-логику и визуализацию на разные контроллеры неэффективно, гораздо удобнее использовать одно устройство. И наличие «на борту» контроллера Wiren Board средств визуализации соответствует этой концепции. ПК «Энергия» использует на нем MasterSCADA и IntraSCADA.
Например, в системах электрообогрева на контроллер Wiren Board устанавливается управляющее приложение, разработанное ПК «Энергия». А через IntraSCADA работает визуализация и интерфейс пользователя, причем тоже непосредственно на контроллере.
В проектах клиентов устройства Wiren Board на нижнем уровне собирают данные с оборудования и датчиков, после чего передает их серверу. Также на Wiren Board возложена функция сетевого супервизора — установка и поддержание сетевого соединения с сервером, управление резервным каналом и т.д. Поскольку на Wiren Board установлен Debian, то используются методики, давно наработанные Linux-администраторами — ничего изобретать не надо, всё уже давно разработано и описано. Контроллер используется и как буферное хранилище данных телеметрии — на время отсутствия соединения с сервером.
При необходимости контроллер Wiren Board может управлять оборудованием, то есть решаются задачи не только диспетчеризации, но и автоматизации. Непосредственно на контроллере работают скрипты, написанные ПК «Энергия». Подобные решения используются в популярной сети фастфуда, для мониторинга дизель-генераторных установок, на буровых вышках и т.д.
Преимущества
Ключевых преимуществ диспетчеризации два, причем они напрямую сказываются на экономии. Первое: любые отказы оборудования определяются мгновенно, что позволяет администратору оперативно реагировать. Например, он сразу же узнает, если сотрудник оставил дверцу холодильника открытой. Второе: анализ огромного количества данных дает свою выгоду. Никакой специалист не сможет вручную отслеживать тысячи параметров дизель-генератора, чтобы вовремя определить выход за пределы нормального режима работы. У тех же электродвигателей можно спрогнозировать скорый отказ по гармоникам питающей сети. А простой поплавковый датчик в баке с соляркой сразу же будет сигнализировать об утечке.
Контроллеры Wiren Board прошли входной контроль ПК «Энергия». Изначально они были выбраны для сбора данных с сети ресторанов, причем это был Wiren Board 5. ПК «Энергия» даёт гарантию на свои проекты, при поломках оборудование возвращают и заменяют. По статистике доли выхода оборудования из строя можно делать выводы о его надежности. Если устройство качественное, то процент отказов примерно одинаков у всех производителей. Статистика по отказам Wiren Board удовлетворяет ПК «Энергия».
Размещение логики управления и интерфейса на одном устройстве дает несколько плюсов:
- разрабатывается одна программа, а не две. Не возникает проблема стыковки одного с другим, поэтому снижается стоимость разработки и тестирования;
- нет проблемы с добавлением дополнительных АРМ оператора, так как на них не надо ничего устанавливать. Достаточно прописать домашнюю страничку в браузере — и вот еще одно рабочее место;
- отказ дисплея (а дисплей всегда более уязвим, чем контроллер) приводит к мгновенной замене его на планшет или телефон и не связан с установкой какого-либо специфического ПО;
- в качестве панели оператора может быть использовано устройство любого типа: панель, компьютер, планшет, телефон.
В ассортименте компании Wiren Board есть устройства для решения как простых, так и сложных задач автоматизации и диспетчеризации: программируемые логические контроллеры, датчики климата, счетчики электроэнергии, сетевые карты для холодильников, мощные релейные модули и т.д. Все это позволяет подстроиться под любые требования заказчика и использовать оборудование Wiren Board в его экосистеме. При этом обеспечивается возможность расширения экосистемы в будущем.
Компания Wiren Board даёт на всё оборудование двухлетнюю гарантию с заменой оборудования без предварительной отправки в сервисный центр, а инженеры технической поддержки готовы помочь в решении как типовых, так и нестандартных задач.
Дополнительные материалы
Прочее