Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Реле для автоматического управления освещением, в последнее время приобретают все большую популярность. Ведь они позволяют не только существенно снизить затраты на освещение, но и сделать ваш дом более удобным для проживания. Что уж тут говорить о централизованных системах управления освещением, которые позволят вам вообще не подходить к выключателям.

Но зачастую установка таких систем достаточно дорогостоящая, и по карману далеко не каждому. В то же время, при наличии минимальных познаний в электротехнике, вы вполне можете создать централизованную систему управления, которая по своему функционалу мало в чем будет уступать своим более прогрессивным собратьям. А вот ее стоимость будет на порядок ниже.

Дабы разобраться с вопросом автоматического управления, давайте сначала рассмотрим, а чем отличается централизованная система управления от установки обычных датчиков. И какие, собственно говоря, датчики для этого могут применяться?

Для ответа на этот вопрос давайте возьмем шкаф управления наружным освещением с централизованной системой, и посмотрим, что к нему подключено. Вы удивитесь, но это обычные датчики освещенности, движения, присутствия, таймеры и концевые выключатели открывания дверей.

Сам процесс управления осуществляется только за счет этих датчиков. А централизованная система лишь обеспечивает их координацию, изменение режимов работы и удобный интерфейс пользователя для настройки и управления.

• То есть, мы вполне можем своими руками создать подобную систему управления, которая только что и будет не столь удобна в эксплуатации.
• Но столь ли часто нам необходимо изменять настройки? Может быть раз-два в год – да и то, только на отдельных реле.
• Это вполне можно сделать и вручную, а не через WEB-интерфейс. Зато стоимость такой системы будет в разы ниже.
• Что нам для этого необходимо? В первую очередь сами датчики. Поэтому давайте остановимся на них подробнее.

	– устройство которое срабатывает при наличии в поле его зрения движения. Данный датчик может отстраиваться от незначительно движения – например, движение веток от ветра, движения животных или удаленного движения людей.
	срабатывает при снижении уровня освещенности в месте установки устройства до установленного предела. Предел срабатывания вы будете выставлять самостоятельно, и это может быть как полная темнота, так и незначительное затемнение от тучи. Таймер – это устройство, которое отчитывает время между включениями и отключением света. Таймеры могут быть однозадачные – то есть способные отсчитывать время лишь для одной команды, и многозадачные, способные отчитывать время для большого количества задач одновременно.
	Концевые выключатели открывания и закрывания дверей . По сути это обычные кнопки, которые монтируются в дверь и фиксируют ее положение. Активно применяются не только для управления освещением, но и для интеграции систем управления освещением с охранными системами.
	Датчики присутствия – это устройства, которые фиксируют наличие человека в поле зрения датчика. Они могут быть выполнены по разнообразным технологиям, из-за чего цена на устройство может достаточно сильно отличаться. Например, некоторые датчики фиксируют наличие теплового излучения человека, а некоторые — работают по принципу датчика движения, фиксируя движения человека.

Схемы автоматического управления освещением

Подключение приведенных выше датчиков по схеме «и» или «или», позволяет полностью автоматизировать процесс управления освещением:

• Так называемая логика «и» — это когда включение освещения наступает при срабатывании сразу двух датчиков.
• Например, при снижении освещенности срабатывает датчик освещенности, и падает питание к датчику движения, при срабатывании которого и включается свет. Таким образом, срабатывание одного из этих датчиков не приведет к включению света.
• Логика «или» — это когда свет включится по фактору срабатывания одного из нескольких датчиков. Например: свет включится или по факту снижения освещенности, или по фактору наступления времени срабатывания на таймере.

Схемы подключения с одним датчиком

Чтобы разобраться с этим вопросом более детально, давайте рассмотрим разнообразные схемы подключения датчиков. Начнем с наиболее простых схем с одним датчиком.

В качестве примера возьмем схему подключения датчика освещенности, который при снижении уровня естественной освещенности будет давать импульс на включение искусственного освещения. Принцип подключения других датчиков аналогичен.

• Для этого нам потребуется непосредственно сам датчик освещенности. Он может быть двух типов. В первом случае — это датчик с коммутационным механизмом внутри. Такое устройство способно управлять освещением с токами до 6, 10 или 16А. Более высокие токи приведут к перегоранию контактной части реле.

• Второй тип реле - это автомат управления освещением с выносным датчиком. Автомат и датчик соединяются при помощи провода. В этом случае, датчик подает лишь управляющий импульс на автомат, а коммутация цепи происходит уже непосредственно автоматом. Такие устройства способны включать и отключать освещение с номинальными токами до 32А, а иногда и выше.
• В нашем примере мы рассмотрим подключение датчика освещенности первого типа, как более распространенного. Для его работы, нам потребуется подключить к нему фазный и нулевой провод (см. ).

• Для этого фазный провод подключаем от выключателя сети освещения, которую мы планируем автоматизировать. Причем, подключаем его на приходящий от распределительной коробки или от группового автомата контакт. Нулевой провод подключаем непосредственно в распределительной коробке — или шкафу управления освещением, как на видео.
• Теперь датчик у нас работоспособен, но пока еще нечего не коммутирует. Для этого нам необходимо к третьему выводу датчика подключить еще один провод. Он так же будет фазным, и подключается либо на уходящий контакт выключателя, либо непосредственно к ближайшему светильнику. Нулевой провод для светильника берется отдельно от распределительного щита или коробки.

Обратите внимание! Наша инструкция не даром делает такой акцент на подключение от выключателя. Дело в том, что согласно нормам ПУЭ, любые сети освещения с автоматическим управлением должны быть оборудованы системой ручного управления, которая шунтирует средства автоматизации. Проще говоря, должен стоять выключатель, который позволит включить свет помимо датчика.

Схемы подключения с двумя датчиками

Теперь давайте рассмотрим вопрос подключения сразу нескольких датчиков. При этом у нас будет два варианта: первый подключение по логике «и», а второй по логике «или».

• В качестве примера, давайте рассмотрим вариант, когда нам необходимо, чтобы освещение включалось, когда будет достаточно темно, и когда в определенной зоне есть человек. Для этого нам потребуется датчик освещенности и датчик движения. Вместо датчика движения может быть датчик присутствия.

• Теперь давайте разберем схему подключения – она называется последовательной. Прежде всего, как в варианте с подключением одного датчика, монтируем датчик освещенности. Только провод, который у нас шел к светильникам, подключаем в качестве приходящего фазного к датчику движения. А уже уходящий фазный провод от датчика движения подключаем к светильникам. При этом нулевой провод для датчика движения, мы подключаем в шкаф управления освещением наружным или распределительную коробку. Можно на один контакт с нулевым проводом датчика освещенности.
• При такой схеме, после того как снизится уровень естественного освещения, сработает датчик освещенности. Он подаст фазу на датчик движения, и тот включится в работу. После того, как в зону действия датчика попадет человек, он сработает и включит освещение.
• Теперь давайте рассмотрим вариант, когда у нас имеется длинная дорожка. Нам необходимо, чтобы свет зажегся тогда, когда с одной или со второй стороны дорожки появится человек. Зона действия одного датчика движения недостаточна для охвата всей дорожки. Поэтому нам потребуется два, или даже три датчика.

• Схема такого подключения достаточно проста. Все датчики должны быть включены параллельно. Для этого из одной точки берем нулевой провод, и подключаем его ко всем датчикам. Так же поступаем и с фазным питающим проводом. А вот уходящие от датчиков фазные провода, соединяем между собой и подключаем к нашим светильникам.

Обратите внимание! Если у нас имеется ящик управления освещением 380В, из которого мы подключаем датчики, то крайне важно чтобы все они были запитаны от одного и того же фазного провода. В противном случае, это приведет к короткому замыканию. Поэтому, для исключения ошибок, подключения лучше выполнять в одной точке.

При таком способе подключения, при срабатывании хотя бы одного из датчиков, свет включится вдоль всей дорожки. Комбинируя приведенные выше варианты, можно достичь высочайшей степени автоматизации.

Но для сложных схем, становится достаточно накладно монтировать силовые провода от датчика к датчику. Поэтому в таких случаях, все силовые переключения выполняются в силовом шкафу. А к датчикам подводится только питание, и от них исходят управляющие сигналы.

Вывод

Ящик управления освещением с фотореле — это уже давно не предел автоматизации. Современные технологии позволяют использовать сразу несколько параметров для включения освещения. И далеко не всегда для этого необходима покупка дорогостоящего оборудования.

Вполне возможно создать качественные системы управления и самостоятельно. Для этого достаточно иметь минимальные познания в электротехнике, и правильно продумать условия включения и отключения света.

Управление освещением зданий. На освещение мест общего поль­зования жилых, административных и общественных зданий затра­чивается много электроэнергии. Автоматизация управления освеще­нием позволяет установить оптимальный режим работы осветитель­ной сети, что дает экономию электроэнергии и снижает эксплуатаци­онные расходы.

В настоящее время применяются три основные схемы дистанци­онно-автоматического включения освещения лестничных клеток и этажных коридоров зданий: 1) дистанционное включение освеще­ния с помощью кнопочных автоматов с выдержкой времени на от­ключение; 2) управление с помощью фотовыключателей; 3) управ­ление с помощью фотовыключателей и реле времени.

Первая схема предусматривает диспетчерское дистанционное управление, осуществляемое в директивные сроки. Такая схема, как правило, имеет несколько цепей и соответственно автоматических выключателей. Эта схема - пример децентрализованного управле­ния.

Вторая схема работает в автоматическом режиме. Сигнал на включение осветительной сети вырабатывается фотодатчиками, ко­торые устанавливаются в нескольких контрольных точках. При наступлении темноты во всех точках вырабатывается сигнал на вклю­чение Осветительной сети. При дневном освещении аналогично происходит отключение сети. Эта схема обычно применяется в помещениях с естественным освещением. Управление освещением по данной схеме происходит централизованно.

Третья схема работает так же, как и вторая, но в ней предусмат­ривается возможность с помощью реле времени отключать часть осве­щения в ночное время. Эта схе­ма- пример автоматического про­граммного управления осветитель­ной сетью. Применение каждой из трех схем определяется технической и экономической целесообразностью.

Так, например, применение пер­вой схемы целесообразно в зданиях до пяти этажей. На рис. 19.8 пред­ставлена схема лестничного осве­щения секции четырехэтажного до­ма с чердаком: при нажатии любой из кнопок автоматических выключателей А свет зажигается на всех лестничных площадках на период времени, достаточной для подъема на верхний этаж. В случае необходимости свет может быть включен на любой лестничной площадке по пути следова­ния. Если освещение необходимо на более продолжительное вре­мя, то свет может быть включен выключателемВ, установлен­ным на первом этаже.

В этой схеме применяется автоматический выключатель АВ-2 (рис. 19.9), который устанавливается на лестничных площадках и обеспечивает включение освещения на период от по­лутора до трех минут. Выдержка времени обеспе­чивается специальным пневматическим устройством, представляющим собой резиновую мембрану, кото­рая изгибается при нажатии кнопки и постепенно выпрямляется, продавливая воздух через калибро­ванное отверстие в корпусе. Схема с автоматически­ми выключателями имеет ряд недостатков: 1) необ­ходимость прокладки третьего провода и установки большого количества автоматических выключате­лей; 2) постоянная затемненность лестничной клетки.

Схема централизованного управления с фотовы­ключателями нашла широкое применение для зда­ний в 9-12 этажей. Институт «МосжилНИИпроект» разработал специализированный фотовыключатель для управле­ния освещением. В качестве чувствительного элемента выключа­теля использовано фотосопротивление ФСК, внутреннее сопротив­ление которого находится в обратной зависимости от освещенности. С наступлением темноты величина сопротивления ФСК возрастает и падение напряжения на нем увеличивается. Это на­пряжение оказывается достаточным для зажигания неоновой лампочкиМН (рис. 19.10). В цепи лампы МН - РП - РПТ на­чинает протекать ток, достаточный для срабатывания чувстви­тельного поляризованного реле ОРП-4. Последнее своим переключающим контактом включает катушку реле РПТ-100, реле срабатывает и включает исполнительное реле ИР, которое коммути­рует цепь освещения. Кон­денсатор С предназначен для исключения ложных срабатываний при кратко­временных освещении, или затемнении фотосопротив­ления.

В настоящее время про­мышленностью выпускается большое количество фоторе­ле различных типов и Кон­струкций, пригодных для использования в устройст­вах автоматического управ­ления освещением. В каче­стве примера рассмотрим фотореле типа ФР-1 с чувствительным элементом, реагирующим на естествен­ную освещенность фотосо­противлением ФС-К1Г (рис. 19.11). Последова­тельно с фотосопротивле­нием включена катушка по­ляризованного реле типа РП-7, реагирующая на ток в цепи фотосопротивлейия. Но так как контакты реле РП-7 коммутируют незна­чительный по значению ток и, следовательно, не могут включать осветительную цепь, то в качестве выходное реле типа РПНВ, с более мощными контактами, включенными в цепь осветительной сети. Резистор R 2 , включенный последовательно с катушкой реле РП-7, ограничивает значение тока, протекающего через фотосопротивление, а резистор R 1 служит для настройки тока срабатывания реле. Ре­зистор R 3 , включенный последовательно с катушкой реле РПНВ, является делителем напряжения. Диоды Д 1 , Д 2 , Д 3 и Д 4 служат для получения постоянного тока.

Фотореле работает следующим образом: при достаточной естест­венной освещенности значение фотосопротивления мало и по об­мотке реле РП-17 протекает ток, равный или несколько больший тока срабатывания. Контакт реле РП-7 замкнут и шунтирует ка­тушку реле РПНВ, которое находится в отключенном состоянии.

При уменьшении естественной освещенности увеличивается значение фотосопротивления и ток, протекающий по катушке реле РП-7, постепенно уменьшается. При достижении определенного значения тока магнитный поток катушки перестает удерживать сер­дечник и реле отключается. Размыкается контакт, шунтирующий катушку реле РПВН, оно срабатывает и включает цепь осветитель­ной сети. При увеличении освещенности цикл повторяется.

Для автоматизации управления освещением могут применяться фотореле других типов, имеющие различные электрические схемы, и в качестве чувствительного элемента могут использоваться фото диоды или фототранзисторы, но во всех случаях принцип действия их аналогичен описанному.

В домах свыше 12-16 этажей применяется программное управ­ление освещением, переключающее в ночные часы рабочее освеще­ние на аварийное, что позволяет иметь минимально необходимое освещение и получить значительную экономию электроэнергии. С этой целью в схему управления вводят специальное моторное реле времени с часовым механизмом. Принцип работы реле за­ключается в том, что электродвигатель через редуктор приводит во вращение программный диск с двумя кулачками, которые воз­действуют на выходные контакты.

На рис. 19.12, а приведена кинематическая схема моторного реле времени. Пружинный двигатель 10 часового механизма приводит во вращение оси минутного вращения 4 и суточного 8. Скорость движения осей поддерживается часовым регулятором 1 через зуб­чатый редуктор 2 и 9. На оси 4 фрикционно насажен минутный диск 5, устанавливаемый по указателю 3. На оси 8 фрикционно на­сажен диск 6 с двумя временными, шкалами, устанавливаемый по указателю 7 . Часовой диск имеет отверстия, в которых укрепляются специальные штифты 25. При вращении диска штифты входят в зацепление со звездочкой 26 кулачкового механизма 21-24, управ­ляющего контактными пружинами 19, 20. Кулачковый механизм уст­роен таким образом, что замыкание и размыкание контактных пру­жин 19, 20 происходит скачкообразно. Каждая из временных про­грамм может настраиваться независимо по своей шкале. Автомати­ческий завод пружины часового механизма осуществляется электродвигателем 18 через зубчатую передачу 17, 16. Для управле­ния электродвигателем служит микровыключатель 15, который в свою очередь, приводился в действие дифференциальным механиз­мом 11-14.

На рис. 19.12, б приведена принципиальная электрическая схема моторного реле времени. Внешние цепи подключаются к контактам 1 -2 (первая программа) и 6 -7 (вторая программа). Питание на электродвигатель подается на зажимы 3-5. Для заземления ис­пользуют зажим 4.

На рис. 19.13 приведена схема управления освещением лестнич­ных маршей и коридоров 16-этажного дома. Как видно из схемы, лампы объединены в группы, которые включаются промежуточными реле 2Р и ЗР, причем реле 2Р работает только от фотореле, а реле ЗР соединено с реле времени и отключает часть освещения по за­данной программе. Реле 1 P предназначено для переключения пи­тания фотореле при аварийном отключении одного из вводов в здание, что могло бы привести к выключению как рабочего, так и аварийного освещения.

Существенная экономия электрической энергии может быть по­лучена при автоматизации управления освещением некоторых по­мещений в школах больницах и зданиях другого назначения. Так, например, в школах включают на время уроков часть освещения коридоров и некоторых других помещений.

На рис. 19.14 приведена типовая схема автоматического управления освещением в школьном здании, объединенная с звонковой сигнализации и работающая от электрочасов. Для

установления заданных временных периодов включения и отключения освещения необходимо осуществить первоначальное включение автомата 1АВ в начале периода отключения освещения (во время урока). Вклю­чение автомата 1АВ сформирует первый импульс на включение реле 1Р . В дальнейшем периоды работы будут устанавливаться автома­тически и точность их выполнения будет зависеть от работы электрических часов.

Реле 1Р сработает и своим замыкающим кон­тактом в цепи 1-7 замк­нет цепь питания первой катушки двухкатушечного реле ЗР, оно сработает и разомкнет свой замы­кающий контакт в этой же цепи. Реле ЗР зафиксируется в этом положе­нии специальной пружи­ной и замкнет своим замыкающим контактом цепь 10-11 питания ка­тушки реле времени РВ, если замкнуты контакты программного реле вре­мени РВМ и фотовыклю­чателя ФВК. Настройка реле РВМ производится таким образом, что его контакт замыкается за 30-40 мин до начала за­нятий в школе и размы­кается через некоторое время после окончания всех занятий. Контакт ФВК замкнут при недостаточно наружной освещенности. Реле времени РВ своим замыкающим контактом в цепи 1-12 включает цепь питания катушки магнитного пускателя МП , который включит освещение в цепи А-13 , В-14 , С-15 .

После окончания перемены импульс от звонка поступает уже на катушку реле 2Р , так как в цепи реле 1Р размыкающий контакт реле ЗР разомкнут; а в цепи катушки 2Р замыкающий контакт реле ЗР замкнут; замыкающий контакт реле 2Р в цепи 1-8 замкнется и подаст напряжение на вторую катушку реле 3Р через его замкнутый контакт, реле опять сработает и зафиксируется пружиной в новом положении. Одновременно разомкнется его контакт в цепи катушки реле РВ, которое с выдержкой времени, необходимой для того, чтобы все учащиеся успели войти в классы, обесточит катушку МП и лампы освещения ЛО погаснут.

После очередного звонка на перемену импульс от звонка посту­пит опять на реле IP и процесс повторится. Использование двухкатушечного реле типа РП-12 с пружинными защелками (на схеме реле ЗР) обеспечивает нормальную работу схемы без повторной на­стройки при временном отключении напряжения. При ремонтных работах имеется возможность включить освещение вручную с помо­щью выключателя ВК. Рассмотренная схема предназначена только для управления рабочим освещением. Аварийное освещение на пе­риод проведения уроков не отключается и управляется фотореле.

Управление наружным освещением. Управление наружным ос­вещением-сложная техническая задача, так как в условиях круп­ных городов это десятки тысяч светильников, зажигаемых и отклю­чаемых в определенное время, это большие мощности электроэнер­гии, одновременно подключаемые к энергосистеме и отключаемые от нее, это специальные длинные линии управления.

В настоящее время приняты две системы управления освещени­ем: дистанционное (местное) с ограниченной зоной действия на квартал (улицу, площадь) и централизованная с зоной действия на микрорайон (район, город).

Особую трудность в организации управления наружным освеще­нием представляет устройство электрического соединения аппарату­ры управления и светильников. В качестве линий соединения при­меняются: специально проложенные линии (воздушные или ка­бельные), силовые линии электрических сетей (воздушные или кабельные), кабели городской телефонной сети. Вид соединитель­ных линий определяется условиями монтажа и экономическим

фактором.

Специальные линии управления наиболее просто решают вопрос электрического соединения. Они удобны и надежны в эксплуатации, но их устройство связано с большими затратами.

Силовые линии электрических сетей позволяют передавать по ним одновременно и команды управления. Для устройства такого электрического канала необходима специальная аппаратура. Усло­вия эксплуатации канала требуют особого режима, так как его ра­бота связана с двумя самостоятельными электрическими системами: управлением наружным освещением и силовым электроснабжением.

Городская телефонная сеть имеет наиболее развитые электриче­ские каналы, позволяющие также одновременно использовать их для передачи команд управления. При использовании телефонных линий для управления наружным освещением напряжение команд ограничивается 60 В постоянного тока. Это вызвано тем, что фон переменного тока может мешать телефонным переговорам, а на­пряжение лимитируется изоляционными свойствами телефонного кабеля.

Электрическая схема дистанционного (местного) управления наружным освещением выполняется на тех же аппаратах, какие применяются для освещения внутри зданий, включая и фотовыключатели. Аппараты управ­ления и коммутации устанавливаются на каждом из осве­щаемых участков территории. При этом управление освеще­нием может осуществляться из одного или нескольких мест.

Централизованное управ­ление наружным освещением, как правило, осуществляется из одного пункта (диспетчер­ской) и предусматривает от­ключение части освещения в ночное время, а также получе­ние информации о состоянии освещения. В связи с более широкими задачами централи­зованной системы (управле­ние, контроль и сигнализа­ция) для ее устройства при­меняется более сложная аппа­ратура и требуется квалифи­цированное обслуживание.

Осветительная сеть группи­руется по секциям, каждая из которых подсоединена к опре­деленному контактору, уста­навливаемому.рядом с сек­цией, а катушки контакторов подключаются к. каналу уп­равления. Таким образом, по цепям управления протекают лишь токи, потребляемые ка­тушками контакторов. Однако при большой протяженности цепей управления одновремен­ное включение многих контак­торов становится затрудни­тельным из-за значительного падения напряжения в цепях управления. В этом случае применяют каскадную схему централизованного управле­ния, осуществляющую после­довательное включение секций осветительной сети.

В качестве примера рас­смотрим схему каскадного включения контакторов (рис. 19.15). Каждая секция осветительной сети имеет свой пункт силового электропитания 1ЙП, 2ПП и т.д., на которых также установлена коммутационная аппара­тура управления. Если переключатели 1ИУ, 2ИУ и т. д. (изби­ратели управления) установлены в положение П и на пункте управления ПУ замкнут выключатель 1, то образуется электри­ческая цепь 1П2 (предохранитель), В (выключатель), 1СД 2 (со­противление добавочное), контакт 2 переключателя 1ИУ, 1ЛК (катушка линейного контактора), контакт 4 переключателя 1ИУ. Контактор 1ЛК сработает и своими силовыми контактами вклю­чит освещение своей зоны. При этом по аналогичной цепи полу­чит питание катушка контактора 2ЛК второго силового пункта питания 2ПП, который включит освещение своей зоны и подаст напряжение в цепь управления третьим контактором, и т. д.

Для управления освещением при необходимости с силового пункта питания избиратели управления ИУ устанавливают в положение 1. При этом создается цепь питания катушки контактора, например, 1ЛК - предохранитель 1П, добавочное сопротивление 1СД 1 контакт 1 и контакт ЗИУ. В результате произойдет срабаты­вание контактора 1ЛК и всех последующих, если их ИУ остались в положении П. Следовательно, с любого силового пункта питания можно осуществить управление всеми зонами.

Дополнительные сопротивления СД служат для подбора рабоче­го напряжения катушек контакторов. К недостатку каскадной схе­мы включения следует отнести нарушение всей цепи управления освещением при аварии на одном из силовых питательных пунк­тов.

При современном уровне развития инфраструктур использование лишь одного способа управления осветительными сетями является не рентабельным. Необходима интеграция всех способов управления освещением в общую многоструктурную систему, которая вмещала бы в себя и местное, и дистанционное управление, и при этом была, как на ручном, так и на автоматическом режиме контроля.

Подобное решение вызвано возможностью получить более разумное распоряжение ресурсами осветительных сетей. Подобные системы ценятся за их экономические преимущества. Расход электроэнергии на цели освещения заметно снижается не только благодаря достижению оптимальной работы осветительной установки в каждый момент времени, поскольку соблюдается четкость работы автоматики по расписанию, но благодаря более надежной системе, построенной из современных электронных компонентов, требующих меньше затрат на свое обслуживание. Происходит снижение стоимости монтажных работ, поскольку сокращаются затраты на материал и их установку.

Для построения таких систем понадобятся автономные программируемые контроллеры. Автономные контроллеры являются интеллектуальными устройствами, способными выполнять сложные функции, связанные с управлением и сбором данных, а также способными к принятию решений на основании текущих состояний системы и процессов. Чтобы все это делать, они, во-первых, должны программироваться. Программа интерпретируется и исполняется устройством, так что устройство в каждый момент времени "знает", что ему делать.

Будучи запрограммированным, автономное устройство может продолжать работать, производя измерения сигналов с датчиков, записывая данные в память и выполняя функции контроля и управления, даже если главный компьютер не подключен или не работает.

Возможны два способа программирования автономных контроллеров и передачи на ПК полученных данных, либо с помощью коммуникационного интерфейса связи, будь то RS-232, RS-485, Ethernet и прочие, либо с помощью портативных карт памяти.

Эта гибкость в программировании позволяет автономным контроллерам работать в разных режимах, которые определяются месторасположением устройства и объемом сохраняемых данных, а также наличием питания:

§ Автономная работа, когда с помощью карт памяти или портативных ПК (ноутбуков) производится периодическое обновление данных и программирование (при необходимости);

§ Он-лайновая работа с главным ПК, когда производится передача данных и программирование (при необходимости);

Если приложение требует большее количество датчиков, чем может поддерживать автономный контроллер, причем датчики распределены по большой территории, то может потребоваться сеть распределенных контроллеров. Каждый режим работы, использующий только один контроллер, также должен быть применим, если дополнительные устройства подключены в виде части распределенной сети.

Наиболее распространенной конфигурацией системы, обеспечивающей максимальную надежность системы, является прямое соединение с главным ПК с помощью коммуникационного интерфейса связи.

Эта конфигурация позволяет частую передачу данных на ПК, постоянное отслеживание опасных условий и онлайновый контроль системы. Наиболее часто такая система реализуется в условиях заводов и промышленных предприятий, когда критические процессы должны постоянно отслеживаться и регулироваться. Максимальное расстояние, на котором контроллер может находиться от главного ПК, зависит от скорости передачи информации через коммуникационный интерфейс. Если единственный контроллер подключен непосредственно к главному ПК, то такая система может быть настроена на передачу данных, как только они появятся.

Если приложение требует более одного контроллера и все устройства распределены на большой реальной площади, например на промышленном предприятии или на заводе, то контроллер может быть настроен как часть распределенной многоточечной сети RS-485. Одно единственное устройство, вынужденное быть главным или локальным, может быть подключено непосредственно к главному компьютеру.

Достоинством такого подключения является то, что остальные главные ПК или терминалы могут быть подключены к портам других контроллеров, что еще больше увеличит надежность системы.

Как часто собранные данные будут передаваться на ПК, зависит, во-первых, от важности для управляемой системы или процесса немедленного анализа данных и, во-вторых, от того, сколько памяти имеет устройство и насколько быстро она заполняется.

Быстрое заполнение памяти важно по двум причинам. В случае неисправности главного ПК или коммуникационного интерфейса устройство должно иметь достаточно памяти, чтобы обеспечить запись всех данных и продолжить работу без потери данных. Кроме того, устройство, подключенное к главному ПК через многоточечную сеть, может возвращать данные только по требованию с ПК. Если к главному компьютеру подключено большое количество устройств, то память каждого устройства должна быть достаточно большой, чтобы обеспечить запись данных и продолжать работу без потери данных до тех пор, пока главный компьютер в очередной раз не потребует передать к нему данные.

Не рассматривая специфические ограничения, рекомендуется обновлять данные максимально часто, поскольку любая ошибка датчика, неисправность источника питания или проблема с самим устройством будут сразу обнаружены и тем самым увеличена надежность системы. Кроме того, частое обновление данных поможет минимизировать шанс того, что данные могут быть потеряны вследствие неисправности устройства, например из-за неисправности памяти, питающейся от батарей.

Важной особенностью, которая наделяет автономные программируемые контроллеры производительностью и гибкостью при их использовании в качестве автономных устройств или в качестве распределенной сети, по существу, является их относительная сложность аппаратного обеспечения. Упрощенная блок-схема типичного автономного программируемого контроллера показана на рисунке 5.

Рисунок 5. Упрощенная блок-схема автономного программируемого контроллера.

Сердцем автономной системы является микропроцессор или микроконтроллер. В совокупности со встроенным программным обеспечением (программы, "зашитой" в ПЗУ) он обеспечивает все управление и работу системы. Важно представлять различие между микропроцессорами и микроконтроллерами. Микропроцессор является просто центральной частью компьютера, занимающейся обработкой данных, в которую не входят память, схемы ввода/вывода и периферия, необходимая для образования полной системы. Все остальные интеллектуальные системы (ИС) в ПК предназначены для того, чтобы обеспечить его теми функциями, которые не реализует ИС самого микропроцессора. Однако если микропроцессор дополнен схемой ввода/вывода, памятью и периферией, то эта совокупность уже называется микроконтроллером.

Микроконтроллер, по-видимому, является наиболее распространенным вариантом автономной системы, поскольку он обеспечивает все необходимые функции с помощью ИС. Одним из достоинств микроконтроллеров являются низкая стоимость, уменьшенное количество ИС и, следовательно, небольшие размеры печатной платы.

Долговременная память, используемая для хранения результатов измерений с датчика и параметров контроля, является важным элементом автономной системы. Обычно для хранения данных используется оперативная память с произвольным доступом (ОЗУ), которая требует наличия резервной батареи, необходимой на случай нарушения питания.

Аналогично ОЗУ в автономных системах для хранения результатов измерений и данных, необходимых для управления системой, используются также сменные карты памяти. Хотя имеется большое количество производителей карт, наиболее популярными картами для использования в подобных устройствах стали SD карты.

Важным достоинством карт памяти в автономных системах является возможность извлечения заполненной карты и замены ее пустой в полевых условиях, что обеспечивает очень удобный механизм переноса данных. Впоследствии карту памяти можно вынуть из устройства и перенести данные, находящиеся на ней, на любой компьютер. Кроме того, карты памяти позволяют пользователю покупать и устанавливать карты такой емкости, которая требуется для конкретного применения.

Если пустую карту памяти вставить в автономное устройство, то все данные из внутренней памяти будут перенесены на карту памяти, и запись будет продолжаться до заполнения карты памяти. При удалении карты памяти запись данных продолжится во внутреннюю память. Если же в устройство вставить частично заполненную карту памяти, то запись будет производиться во внутреннюю память.

Для экономии места данные записываются в фиксированном 24-разрядном формате с плавающей запятой. Для идентификации даты и времени записи в начале каждого блока данных используется заголовок фиксированной длины. При передаче данных идентифицирующий заголовок используется пользователем для интерпретации данных и дополнительной информации. Поэтому расписания не могут быть изменены, когда данные уже записаны. При использовании закодированных заголовков и данных фиксированной длины записи объем необходимых данных значительно уменьшается.

В автономных устройствах память фиксирована и ее объем неизменен. Используются два режима записи данных - режим остановки при заполнении памяти и режим перезаписи. То есть запись данных останавливается, как только память будет заполнена. Это позволяет сохранить данные в том порядке, в каком они были записаны, при этом самые последние данные не записываются. Если имеется карта памяти, то внутренняя память используется только после заполнения карты памяти.

А если брать режим перезаписи, то в этом режиме записи данных вся память организована в виде кольцевого буфера. При заполнении памяти самые старые данные могут быть переписаны новыми

Встроенная операционная система, или "зашитая" программа автономного устройства хранится в памяти, предназначенной только для чтения (ПЗУ), или в памяти, которую можно перепрограммировать (ППЗУ). ПЗУ обычно используется в системах, выпускаемых в больших объемах.

ППЗУ больше распространены в системах, выпускаемых небольшими партиями, поскольку они позволяют производителям изменять "зашитое" программное обеспечение и наделять систему новыми функциями или модернизировать ее без вмешательства в процесс производства. Для удобства установки и замены ИС ПЗУ и ППЗУ во время срока службы устройства эти ИС обычно устанавливаются на плате с помощью панелек.

Оперативная память с произвольным доступом (ОЗУ) обычно используется в автономных системах для хранения результатов измерений и системных параметров. В основном распространены два типа ОЗУ - статическое и динамическое. Динамическое ОЗУ требует периодического обновления, или перезаписи содержимого, в то время как статическое ОЗУ обновления не требует. Однако преимуществом динамического ОЗУ над статическим является то, что статическое ОЗУ имеет намного большую емкость для заданной площади кремниевой подложки.

Динамическое ОЗУ подходит для персональных компьютеров, используемых в офисе, где важным требованием является емкость памяти. В автономных системах достоинство статического ОЗУ заключается в его способности сохранять данные с помощью резервного питания при отсутствии основного. Это можно получить относительно легко, поскольку статическое ОЗУ не требует обновления даже в дежурном режиме.

Электрически перезаписываемое ПЗУ (ЭСППЗУ) относится к долговременной памяти, обычно используемой для хранения ограниченного количества данных по конфигурации системы и управляющих параметров. Сравнительно небольшая емкость памяти и медленный цикл записи ЭСППЗУ (обычно около 10 миллисекунд) ограничивают их применение.

Флэш-память также является долговременной памятью и используется для хранения как данных, так и программ. Флэш-память может иметь объем от 32 кбайт до 2 Мбайт. Значительно более короткий цикл записи имеет свой недостаток - необходимость стирать данные на ИС блоками фиксированного размера, а не побайтно.

Часы реального времени являются важным элементом любой автономной системы. Помимо информации о дате и времени, они с помощью программы обеспечивают функцию сигнализации и периодического запуска считывания сигналов с датчиков, а также управляют выходными сигналами.

Часы реального времени подключаются к соответствующей схеме управления питанием, позволяя системе оставаться в дежурном режиме, при котором потребление энергии невелико, до тех пор, пока из этого режима система не будет выведена заранее запрограммированным событием или аварийной ситуацией. Таким образом, управляющая программа может считывать и записывать данные с датчиков и управлять выходными сигналами, после чего система вновь переходит в дежурный режим с низким потреблением энергии.

В типичной автономной системе сбора данных датчики опрашиваются с периодическими интервалами, позволяя системе между измерениями переходить в дежурный режим, экономя электрическую энергию в период неактивности. Например, считывание данных может производиться только один раз в 500 мс. Тогда часы реального времени должны быть запрограммированы на пробуждение системы каждые 500 мс, тем самым обеспечив значительное уменьшение расхода энергии, что очень важно для систем, работающих от батарей.

Стартовый, стоповый биты и бит четности, используемый для проверки целостности данных при асинхронной передаче, физически вырабатываются универсальным асинхронным приемопередатчиком (UART), расположенным между шиной микропроцессора и формирователем линии, который связан с реальным каналом связи.

Основной целью UART является контроль всех рутинных операций, связанных с интерфейсом между параллельной шиной и последовательным коммуникационным каналом главного компьютера.

Во время передачи UART выполняет следующие функции:

§ Устанавливает необходимую скорость передачи информации.

§ Обеспечивает интерфейс с шиной данных микропроцессора и прием символов (по одному).

§ Генерирует стартовый бит для каждого символа.

§ Добавляет биты данных в последовательный поток данных.

§ Вычисляет и добавляет в поток данных бит четности.

§ Заключает последовательную группу необходимым стоповым битом (битами).

§ Подготавливает микропроцессор для передачи следующего символа.

Приемная часть схемы UART выполняет следующие функции:

§ Устанавливает необходимую скорость приема информации.

§ Синхронизирует с помощью стартового бита поступающие данные.

§ Считывает биты данных из последовательного потока.

§ Считывает биты четности и проверяет их соответствие с полученной информацией.

§ Считывает стоповые биты.

§ Передает символ в параллельном виде на шину данных микропроцессора.

§ Образует интерфейс линий квитирования.

§ Контролирует возникновение любых ошибок, связанных с принятым символом.

Типичные ошибки, которые может обнаружить схема UART:

o Переполнение приемника - биты принимаются быстрее, чем они могут считываться.

o Ошибки четности - несоответствие между битами четности и битами символа.

o Ошибка символа - все биты символа являются нулевыми или появление сообщения о разрыве.

Условие разрыва происходит, когда передатчик, захвативший линию данных, находится в состоянии паузы (положительное напряжение) дольше, чем это требуется для завершения передачи символа. Это условие является способом заставить принимающую схему UART немедленно отреагировать и переключиться на другую задачу.

Обычно контроллеры имеют несколько входных аналоговых каналов. Особенностью этих устройств является то, что каждый канал может быть настроен на работу с различными датчиками и сигналами. Типичная упрощенная схема входного канала показана на рисунке 6.

Рисунок 6. Упрощенная схема аналоговых входных каналов.

Гибкость, с которой каждый канал может быть настроен на различные датчики, различные режимы возбуждения, а также использование дифференциального или однопроводного входа обеспечиваются селектором аналогового сигнала. Конфигурация каждого канала производится командами программы, которые интерпретируются регистратором/контроллером, который управляет селектором аналоговых сигналов.

Возбуждение датчиков обычно производится постоянным током низкого уровня, предназначенным для измерения сопротивления (250 мкА), для работы резистивных термодатчиков (RTD) и для измерений с использованием моста Уитстона, или от источника напряжения (обычно нерегулируемого) через внутренний резистор, необходимый для питания некоторых датчиков.

Чтобы обеспечить обратную цепь для токов смещения инструментального усилителя, в цепь можно включить входные ограничительные сопротивления, обычно с номиналом 1 МО м. Если ограничительные резисторы не включены в цепь, то входное сопротивление, на которое нагружен датчик, может быть порядка 100 МОм.

Ни один контроллер не обходится и без цифровых каналов ввода/вывода. Контроллеры обычно имеют несколько цифровых каналов ввода/вывода двойного назначения, которые разделяют нагрузки и действуют как цифровые входы и выходы. Схема цифрового канала ввода/вывода показана на рисунке 7.

Рисунок 7. Схема цифрового канала ввода/вывода.

Цифровые входы имеют высокое входное сопротивление и поэтому буферизуются, чтобы защитить чувствительные КМОП схемы цифрового интерфейса от повреждений, вызываемых импульсами тока. Защиту от импульсов высокого напряжения обеспечивает стабилитрон на 30 В, который ограничивает входное напряжение на уровне, допустимом для входного буфера.

На автономных регистраторах/контроллерах наиболее часто используются цифровые выходы в виде схемы с открытым коллектором, способной на нагрузку до 200 мА при напряжении 30 В. При такой конфигурации стабилитрон действует также в качестве ограничителя напряжения, если канал используется в качестве выхода с открытым коллектором.

Входные каналы счетчика снабжены входным буфером на основе триггера Шмидта, входной порог которого установлен на уровне двух вольт. Это позволяет избежать срабатываний счетчика при уровне помех меньше заданного предела. Конденсатор, установленный на входе триггера Шмидта, обеспечивает фильтрацию, но снижает быстродействие до частоты порядка 1 кГц (= 1 /RC). Если конденсатор удалить, то скорость счета может достигать 500 кГц.

Становится очевидным, что внедрение автоматизированной системы управления освещением позволяет осуществлять телекоммуникационный контроль состояния сетей и приборов освещения, управлять режимами горения светильников, дистанционно управлять освещением по заранее заданному графику, а также вести учет энергопотребления и следить за эффективным использованием электроэнергии, что непременно приводит к понятию выгодности данных систем.

Создается строго соблюдаемый алгоритм работы осветительных сетей, так как исключается влияние человеческого фактора. Поскольку системе задано расписание, которому она должна следовать, не будет происходить нерационального расходования электроэнергии и ресурсов электрооборудования. Разумеется, конечное управление остается за человеком, и он вправе руководить работой системы по своему усмотрению. Однако система изначально просчитывает наиболее оптимальный режим функционирования, при котором будет обеспечиваться достаточное количество света и умеренное энергопотребление.

Бывают случаи, когда человек переходя на ручное управление в обход автоматическому забывал про контроль, тем не менее, в случае не отключения освещения не происходит потерь электроэнергии, так как диспетчер оперативно об этом оповещается и имеет возможность принять соответствующие меры, в ином случае это сделает автоматика системы.

Речь идет о человеко-машинных системах управления, диспетчерском управлении на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора компьютера или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т.е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с компьютером) в нештатных ситуациях и многое другое.

Поэтому требуется программная оболочка диспетчерского управления. На мой взгляд отличным решением данного вопроса станет внедрение SCADA-технологий.

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса, предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т.д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления динамическими системами.

В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем.

Большое значение при внедрении современных систем диспетчерского управления имеет решение следующих задач:

1) выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса);

2) кадрового сопровождения.

Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для большого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рисунке 8.

Рисунок 8. Обобщенная схема контроля и управления посредством SCADA-систем

Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.

Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:

ѕ сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;

ѕ управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;

ѕ решение задач автоматического логического управления и др.

Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.

Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.

Разработка, отладка и исполнение программ управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.

К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), TraceMode (AdAstra Research Group, Россия), имеющие открытую архитектуру.

Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.8). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:

Ш сбор данных с локальных контроллеров;

Ш обработка данных, включая масштабирование;

Ш поддержание единого времени в системе;

Ш синхронизация работы подсистем;

Ш организация архивов по выбранным параметрам;

Ш обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;

Ш работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;

Ш резервирование каналов передачи данных и др.

Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т.д. Зачастую в качестве рабочих станций используются компьютеры типа IBM PC различных конфигураций. Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:

Ш автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

Ш средства исполнения прикладных программ;

Ш сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

Ш обработка первичной информации;

Ш регистрация алармов и исторических данных;

Ш хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

Ш визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;

Ш возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки").

Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA.

Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.

Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на, так называемое, коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой.

Для осуществления контроля над составляющими и параметрами системы, её оборудуют механизмами передачи информации о состоянии. То есть речь идёт о телеметрии, используемой в подобных системах. Телеизмерения предоставляют полные данные по параметрам системы, позволяют оперативно выявлять несанкционированные подключения к сетям освещения и выявлять хищения электроэнергии, ведут технический учёт энергии. С помощью телеизмерений напряжений, токов и мощностей можно осуществить первичную диагностику осветительной сети в случаях каких-либо аварий, происходит автоматизация инспекции и технического обслуживания электрооборудования. Таким образом, отпадет необходимость непосредственного участия человека при диагностике и профилактической проверке электрооборудования, исключается возможный человеческий фактор при подобных мероприятиях - ошибки при измерении величин, невнимательность при диагностике.

Все необходимые данные поступают на компьютер. Оператор компьютера имеет полный доступ ко всей информации, поступающей с датчиков телеметрии - фактическое напряжение и мощность в сети, рабочие токи в цепях, техническое состояние сетей и оборудования. Любое отклонение от нормы отображается другим цветом и может инициировать сигнал звукового предупреждения, чтобы привлечь внимание. Изображения на экране можно получать в одной из нескольких разных форм. Каждый пользователь может назначить по своему выбору воспроизведение результатов конкретных измерений в графическом или числовом виде. Данные, полученные с телеметрии, обычно копируются и заносятся в базу данных, чтоб иметь возможность проанализировать, сравнить или исследовать их.

Как и в других телекоммуникационных областях существуют международные стандарты, установленные такими организациями как CCSDS и IRIG для телеметрического оборудования и программного обеспечения. Стандарты CCSDS относится к авиационным и космическим системам передачи данных, в промышленности же используют стандарты IRIG.

Система телеметрии воспринимает и ретранслирует электрические сигналы от многих датчиков одновременно благодаря процессу уплотнения данных, называемому мультиплексированием. По стандарту IRIG в промышленных системах телеметрии принят способ импульсно-кодовой модуляции (ИКМ) уплотнения данных. ИКМ до сих пор является наиболее распространенной благодаря характерной для нее низкой вероятности ошибок (обычно менее 0,25% для любого измерения). ИКМ-система преобразует результат каждого измерения, выраженный аналоговым значением напряжения, в приемлемое для компьютера цифровое значение. В системе с использованием, например, 12-разрядных двоичных чисел самое малое напряжение будет представлено кодовым числом 000 000 000 000 (0), а самое большое - 111 111 111 111 (2047). Для подачи сигнала о начале каждого нового цикла сканирования датчиков и преобразователей генерируется специальная кодограмма. В ИКМ-системе процесс демультиплексирования (разуплотнения) включает в себя отыскание кодограммы, которая вставляется в поток данных, чтобы сигнализировать о начале каждого цикла сканирования, после чего ведется подсчет битов для идентификации каждого измерения и подготовки его результата для ввода в компьютер.

Компьютер, который принимает все поступившие данные с датчиков телеметрии и производит контроль над системой, именуется сервером. Сервером может выступить любой настольный компьютер офисного пользования, который будет поддерживать работу с беспроводными сетями. Разумеется, необходима установка специального программного обеспечения на компьютер. Поскольку данные телеметрии поступают на приемную станцию многократно и иногда даже непрерывно, аппаратные и программные средства должны быть хорошо согласованы друг с другом, а сервер всегда включенным. В типичных случаях аппаратные средства отрабатывают относительно простые и неоднократно повторяющиеся задания (примером могут служить установление синхронизации и реакция на возникновение тревожной ситуации); программные средства выполняют первичную обработку для воспроизведения данных на экране.

В задачи программного обеспечения входят настройка всех аппаратных и программных средств, высокоскоростной ввод данных, возможная предварительная проверка аппаратных средств, высокоскоростной вывод отобранных результатов измерений на монитор, специальная обработка данных в соответствии с требованиями анализа. Программные средства также довольно часто используют, чтобы подготовить накопитель для работы со всеми или отобранными результатами измерений, для выборки в целях проведения более детального анализа и для выполнения самодиагностики состояния системы телеметрии перед началом и в процессе приема данных.

Однако помимо работы с данными, мы имеем возможность управления элементами осветительной сети через компьютер. Помимо того, что система работает по выставленному нами режиму и принципу, мы можем произвести управление авторитарно в обход запрограммированному алгоритму. Ведь программа заранее знает, когда и где зажечь свет, для чего и для кого, это помимо отдельных возможностей простой работы на датчиках присутствия и движения, датчиков освещенности. Когда нами просто выставляется работа системе на режиме определения сколько света необходимо для освещения данного помещения - информация поступит с датчика освещенности - программа сама просчитает необходимое количество освещенности, или же режим включения/отключения света по наличию человека - информация поступит с датчика движения или присутствия - программа включит или отключит свет в нужный момент. Имеется возможность создать такой алгоритм, в котором учитывалось бы рабочее расписание объекта, контролируемого системой, и параллельная работа системы по показаниям датчиков. При наличии видеокамер можно наблюдать за своими действиями не только по принципиальному графическому представлению схемы освещения, но и посредством видеокартины.

При усовершенствовании структуры аппаратного обеспечения системы благодаря внедрению GSM модуля соединенного с сервером, возникает возможность управления системой даже через мобильный телефон. То есть происходит отправка команды через телефон посредством sms-сообщения на GSM модуль, соединенный с сервером. Сервер обрабатывает команду и отправляет команду контроллеру высшего уровня осветительных сетей. Может быть и такое, что команда будет отправлена через сам сервер, даже возможно, что посредством проводной связи с контроллером. ПЛК, приняв сигнал, отдаст команду реле, чтобы тот, в свою очередь, включил освещение. Это изображено на рисунке 9.

Рисунок 9. Автоматическая система управления с GSM модулем

Также стоит иметь в виду, что телефон выступает не только как отправитель команд, но и как приемник информации о параметрах системы или каких-либо изменениях в ней. Так мы сможем на расстоянии вести полный контроль над системой. Достаточно, выставить на сервере параметр отправки данных о системе на телефон каждые сутки, чтоб можно было отслеживать ее работу и в случае чего отправить sms-команду на выполнение какой-либо операции.

Один из наиболее актуальных вопросов, который волнует как собственников зданий, так и владельцев производственных мощностей различного масштаба, связан с энергоэффективностью.
В среднем, в стандартном офисном здании на освещение расходуется до 30% всей потребляемой офисом электроэнергии.
Существующие российские и европейские законодательные акты предъявляют повышенные требования к энергоэффективности как всего здания, так и к энергоэффективности осветительного оборудования.
Современные автоматизированные системы управления освещением (АСУО) позволяют сделать офисное пространство не только энергоэффективным, но и комфортным благодаря возможности управления каждым отдельным световым прибором по цифровому протоколу DALI (Digital Addressable Lighting Interface).
Сегодня организация энергоэффективного освещения не требует значительных материальных и ресурсных затрат. Облачные системы управления освещением могут быть настроены удаленно посредством сети Интернет. Также удаленно могут обеспечиваться мониторинг и диспетчеризация всей системы управления освещением.
Компания «Световые Технологии» является ведущим разработчиком и производителем автоматизированных систем управления освещением. Внедрение АСУО позволяет добиться рационального использования энергоресурсов, гибкого управления осветительными приборами, организовать продуманные группы и зоны управления под каждое конкретное пространство, а также существенно снизить затраты на электроэнергию.

Основные задачи автоматизированных систем управления освещением

АСУО призваны решать ряд задач, связанных с организацией энергоэффективного освещения в здании. Они не только позволяют включать и выключать освещение согласно установкам по времени, но и реализовать алгоритм Daylight, при котором нормируемый уровень освещенности в помещении поддерживается постоянно, и если датчики освещенности зафиксируют достаточное количество дневного света, то система управления в автоматическом режиме снизит яркость светильников, тем самым экономя электроэнергию.
Помимо управления по времени и использования датчиков освещенности, в рамках системы управления освещением часто применяются датчики движения. Применение датчиков движения позволяет использовать освещение только тогда, когда люди находятся в помещении. При отсутствии людей в помещении система управления освещением в автоматическом режиме снизит яркость светильников до минимума или выключит их, тем самым экономя электроэнергию.

Что представляет собой автоматизированная система управления освещением

По сути АСУО представляют собой программно-аппаратный комплекс, включающий в себя как модули управления светильниками и различным оборудованием, так и программное обеспечение, позволяющее осуществлять настройку, мониторинг и диспетчеризацию всей системы в целом. Основным протоколом управления освещением в офисных и административных зданиях является международный стандарт DALI (Digital Addressable Lighting Interface).

Особенности протокола управления освещением DALI

Разработанный в 2000 году исключительно для использования в осветительных комплексах цифровой адресуемый протокол управления освещением DALI (Digital Addressable Lighting Interface) стал своего рода заменой аналогового протокола 1-10 В и эволюционным шагом развития безадресного цифрового протокола DSI (Digital Serial Interface).
Протокол DALI основан на европейском стандарте IEC 62386.

Коммутация между контроллерами DALI и DALI-устройствами осуществляется по двухпроводной линии. Сигнал DALI передается в обоих направлениях, обеспечивая тем самым не только управления осветительным оборудованием, но и получение обратной связи от DALI-устройств, что необходимо для обеспечения диспетчеризации установки.

Стоит отметить, что комплексные системы, построенные на базе цифрового адресуемого протокола управления освещением DALI, децентрализованы. Это значительно повышает надежность системы в целом, так как при выходе из строя отдельного элемента системы, все остальные модули продолжат работать в штатном режиме.
Отличительной особенностью DALI-устройств является наличие интегрированной энергонезависимой памяти, обеспечивающей возможность хранения различной информации, в частности: сценарии работы, адрес устройства в системе, данные о работе устройства и подключенных к нему модулей и т.п.
В системах DALI широко применяются так называемые световые сценарии. Использование световых сцен позволяет одним действием (нажатием на клавишу, панель управления, сигнал датчика и т.п.) изменять уровень яркости сразу нескольких светильников или нескольких групп светильников. Это позволяет одним касанием создать необходимую комфортную атмосферу в помещении, не прибегая к сложным настройкам и программированию, то есть пользователь получает простой и интуитивно понятный интерфейс для управления освещением.

Для повышения экономической эффективности предприятия компания Эконекс предлагаем вашему вниманию управление освещением на производстве Exonex Smart, работающая совместно с светодиодными светильниками Econex. Посмотрите фактически, что происходит в отрасли светодиодного освещения – имея умный гибкий и управляемый продукт мы используем его по старинке в режиме вкл/выкл.

Рисунок №1.

Пример классического «ручного» у правления освещением на производстве . Выключатели находятся в ЩО1. Электромонтер (или иной специалист) дол-жен отслеживать график работы объекта (начало, конец рабочего дня, обед, технологические перерывы и т.д.) и производить частичное или полное отключение освещения.

При изменении интенсивности солнечного света (разные времена года), а так же при изменении уровня естественной освещенности (облачная погода, тучи), электромонтер должен постоянно включать или выключать полностью или частично освещение в цехе. Это все в идеальном случае. А на практике все происходит далеко от идеала, в лучшем случае освещение включают в начале рабочего дня, а выключают в конце рабочего. а то и вовсе осветительные приборы работаю круглые сутки.

Рисунок №2.

Производство, в котором управление освещением осуществляется от двух и более щитов. На практике цеха могут достигать значительных размеров (сотни метров в длину). Электромонтеру придется большую часть своего времени тратить на «походы» от щита освещения к щиту. Часто освещение нескольких цехов работает постоянно, в не зависимости от потребности освещения на текущий момент.

Автоматизированная система управления освещением Econex Smart для управления освещением цеха позволяет :
- ручное регулирование освещенности на рабочий местах
- автоматический учет присутствие людей в освещаемом помещении (включение в присутствии людей);
- автоматическое обеспечение постоянной освещенности на рабочих местах с учетом интенсивности естественного света.
- управление освещение согласно временным графикам (суточным, недельным и т.д.).
Управление наружными осветительными установками:
- включение и выключение светильников полностью или по группам, дискретное или плавное регулирование их светового потока.

Система управления освещением на производстве решает следующие важнейшие задачи :
- экономия электроэнергии
- улучшение комфортности освещения
- повышение безопасности (снижение травматизма на производствах)
- увеличение сроков службы осветительных приборов и источников света.
- мониторинг и диагностика осветительных установок
- ручное регулирование освещенности на рабочих местах
- автоматический учет присутствие людей в освещаемом помещении (включение в присутствии людей)
- автоматическое обеспечение постоянной освещенности на рабочих местах с учетом интенсивности естественного света
- управление освещение согласно временным графикам (суточным, недельным и т.д.)
- включение и выключение светильников полностью или по группам, дискретное или плавное регулирование их светового потока

Экономия электроэнергии в осветительных установках лри различный варианта к управления:

1 – ручное управление
2 – ручное управление + датчики присутствия

3 – автоматическое регулирование светового потока ламп в зависимости от интенсивности естественного света

4 – комбинация вариантов 2+3+контроллер с часами реального времени

Рисунок № 4.

Пример управления освещением на производстве без окон при помощи светодиодных светильников Econex и автоматической системы управления освещением Econex Smart.
При правильном проектировании и монтаже оборудования система будет автоматически поддерживать необходимую освещенность производственных помещений.

Рисунок № 5.

Пример управления освещением на производстве с окнами при помощи светодиодных светильников Econex и автоматической системы управления освещением Econex Smart.

Помещение имеет одно боковое окно с солнечной стороны. В этом случае система Econex Smart автоматически будет регулировать световой поток светодиодных светильников для достижения необходимых (заданных) показателей освещенности.

Система автоматического управления освещением на производстве Econex Smart может быть выполнена в 3х вариантах комплектации:

- минимальная
- оптимальная
- максимальная

На рисунке №6, представлен самый простой вариант, который состоит из светодиодных светильников Econex с радиомодулями, блока управления и пользовательского устройства (персональный компьютер, планшет и т.п.).
Светильники получают и передают информацию в Блок управления по радиоканалу.
Блок управления подсоединяется к пользовательскому устройству посредством радиоканала (Wi-Fi и др.), через беспроводной интернет (USB-модем) или при помощи проводной линии.
В данном варианте возможно только управление осветительной установкой в ручном или автоматическом режиме (по расписанию).

Рисунок №7.

В оптимальном варианте в систему автоматического управления освещением добавляются различные датчики (освещенности, присутствия)

Так же в систему можно добавить счетчик электроэнергии для учета потребленной электроэнергии осветительной установкой, а так же для контроля качества электроэнергии.

Все дополнительные устройства могут интегрироваться в систему посредством радиоканала.

Рисунок №8.

В максимальном варианте автоматическая система управления освещением имеет многоуровневую структуру, пример которой представлена на слайде.

Возможности системы:
- управление освещением в ручном и автоматическом режиме (по графику, по фактической освещенности, по присутствию людей и т.д.)
- учет электрической энергии и параметров электрической сети
- сохранение и обработка статистических данных (режимов работы системы, аварийных режимов и т.д.)
- синхронизация и управление осветительной установки и технологических процессов.

Рисунок №9.

На рисунке №9 приведен условный пример плана осветительной установки промышленного объекта.

На плане все светильники разбиты на зоны освещения. Каждая зона может управляться вручную или меть индивидуальные настройки автоматического управления, а также может быть согласована с внешними устройствами (датчиками освещенности, присутствия, технологическими датчиками и т.д.)

На рисунке №10 показан пример настройки помещения в ПО Econex Smart.

В данном ПО вводится каждый объект системы (светильники, датчики и т.д.). Каждый объект имеет уникальный индикационный номер.
Светильники могут объединяться в зоны. Для каждой зоной или отдельным светильником можно управлять вручную при помощи кнопок на панели инструментов, а можно назначить автоматических режим работы (по графику с учетом или без учета внешних факторов, таких как освещенность, присутствие персонала, режимов работы оборудования).

Рисунок №11

На слайде показан пример суточных графиков работы осветительной установки (зоны, нескольких или всех зон, отдельный светильник)

На верхнем графике показан режим работы осветительной установки по стандартному 8-ми часовому графику.
В нерабочее время с 17 до 8 часов осветительная установка работает в дежурном режиме на 10% своей мощности.
В 8 часов, в начале работы объекта, и после обеда, с 13 до 17 часов, светильники переключаются на 80% мощность.
В обед, с 12 до 13 часов, светильники переходят в дежурный режим 20%.

На нижнем графике приведен более сложный график работы освети-тельной установки по 2-х сменному рабочему графику и с учетом светового дня с 8 до 18 часов.