CC BY
29
ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «APRЮRI. CЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
УДК 004
№ 2 2016
ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕСПРОВОДНОЙ СЕТИ УПРАВЛЕНИЯ УДАЛЁННЫМИ ОБЪЕКТАМИ
Комарова Ксения Владимировна
магистрант
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва, Саранск
Дннотация. В статье рассматривается проектирование сети сбора данных и управления котельными. Производится анализ и выбор технологической сети, проектирование структуры и подбор оборудования. В результате разработана сеть.
Ключевые слова: GSM/GPRS модем, диспетчеризация, сети сбора данных, удаленные объекты, автоматизация котельных.
DESIGNING A WIRELESS REMOTE FACILITY MANAGEMENT NETWORK
Komarova Ksenia Vladimirovna
undergraduate Mordovian state university of N.P. Ogaryov, Saransk
Abstract. The article discusses the design of the data collection network and boiler control. The analysis and selection processing network engineering structures and equipment selection. As a result, the network is designed.
Key words: GSM/GPRS modem, scheduling, network data collection, remote objects, automation boiler.
Сеть можно принимать как систему массового обслуживания. Система массового обслуживания традиционно решается языками программирования.
Развитие современного общества невозможно без внедрения беспроводных сетей практически во все сферы деятельности [1; 2]. В современной организации они становятся обязательным элементом, возникает очевидная потребность в использовании преимуществ этой системы для надежной безопасной эксплуатации других инженерных объектов, в том числе и котельных, силами минимального штата сотрудников. К тому же снижается риск возникновения аварийных ситуаций [3].
В промышленной автоматизации котельных или других объектов, распределённых на некоторой территории, возникает необходимость дистанционного, автоматического или диспетчерского управления и контроля [4]. При этом решаются задачи:
- анализ и выбор технологической сети;
- проектирование структуры;
- подбор оборудования.
В результате разработана сеть.
Это позволяет производить удаленное управление и диспетчеризацию объектов, усовершенствовать автоматизацию. Проектирование заключается в улучшении эффективности управления удалёнными объектами за счет внедрения беспроводных сетей.
Именно с этой целью было разработано построение системы сбора информации. При уточнении технического задания необходимо построить систему при работе в котельных. Проанализировав имеющуюся систему - делаю вывод, что система может быть построена следующим образом: датчики котельных и органы управления должны подключаться к выбранному мною контроллеру. Сравнивая варианты контроллеров, остановилась на отечественном контроллере. Он по стандартному протоколу может подключаться к GSM модему производства ОВЕН ПМ01.
Таким образом, в каждой котельной стоит 1 контроллер и 1 модем. Аналогично также модем находится в центре сбора и обработки информации. Но подключается к интерфейсу RS232 компьютера. На компьютере должно быть установлено специализированное ПО для сбора данных и возможного управления котельными. На рис. 1 представлена функциональная схема модема ПМ01.
Рис. 1. Модем ПМ01 и его функциональная схема
Конструкция модема предусматривает подключение. Х1 и Х2 -большой интерфейсный разъём и универсальный разъём для 232. Х3 -гнездо для подключения SIM карты и подключение внешней антенны. Х4 - для удобства размещения внешнего помещения антенны, может быть внесено за пределы котельной для уверенного приёма. Имеется индикация работы и крепление для надёжной установки. Блок управления выполняет функции запуска GSM/GPRS модуля, коммутации сигналов последовательных интерфейсов в GSM/GPRS модуль, управления индикацией. Сеть массового обслуживания - это совокупность систем массового обслуживания (СМО). Анализ марковских СМО дан, напри-
мер, в [5]. Соединители XI, Х2 служат для подключения линий последовательных интерфейсов RS-232 и RS-485.
Модем может функционировать в двух режимах: активный (прием/передача данных) и режим настройки таймера автоматической перезагрузки. На передней панели модема находится сдвоенный двухпози-ционный переключатель. С помощью первого переключателя подключается внутреннее сопротивление согласования для линии интерфейса RS-485 с номинальным значением сопротивления 120 Ом. Выбор режима работы модема осуществляется с помощью второго переключателя.
Индикация модема состоит из трех единичных индикаторов красного свечения.
В промышленной автоматизации котельных или других объектов, распределенных на некоторой территории, возникает необходимость дистанционного автоматического или диспетчерского управления и контроля. При этом решаются следующие задачи:
- передача на центральный диспетчерский пункт технологических параметров котельного оборудования;
- передача состояния аварийной, охранной и пожарной сигнализации;
- передача значений расхода электроэнергии, тепла и топлива;
- дистанционное управление технологическим оборудованием;
- опрос и диагностика контроллеров, управляющих узлами объекта диспетчеризации;
- протоколирование всех событий (аварийных, действий диспетчера, включения и выключения исполнительных механизмов, поступления тревожных сигналов и т. д.).
Надежная и безопасная эксплуатация других инженерных объектов, в том числе, и котельных, в современных условиях обеспечивается единым комплексом контроля и управления технологическими процессами -системой диспетчеризации, позволяющей осуществлять контроль оперативно, в режиме реального времени, силами минимального штата со-
трудников. При этом риск возникновения аварийных ситуаций значительно снижается. Возможно возникновение задач управления, например, управление нелинейными объектами. Некоторые вопросы решения подобных задач - задач стабилизации отражены в [6; 7].
Беспроводные компьютерные сети - это технология, позволяющая создавать вычислительные сети, полностью соответствующие стандартам для обычных проводных сетей (например, Ethernet), без использования кабельной проводки. В качестве носителя информации в таких сетях выступают радиоволны СВЧ-диапазона.
Структурированные кабельные сети/системы (СКС) представляют из себя унифицированную кабельную систему для передачи данных, голоса и видео данных в пределах локальной сети или сети предприятия. СКС позволяет объединить множество различных по своему функциональному назначению информационных систем и сервисов от различных производителей, с различными типами передающих сред. Основой построения локальной сети и информационной инфраструктуры любой современной компании являются структурированные кабельные системы. Топология прокладки СКС позволяет при необходимости легко наращивать функциональность и размеры сети. Представляют из себя обычные кабельные системы на основе витой пары проложенные в кабельных каналах. Для передачи данных и офисной телефонии используются разные кабельные системы.
Основными преимуществами использования беспроводных технологий в отличие от кабельных технологий являются:
• Обеспечение мобильностью пользователей сетевой инфраструктуры;
• Гибкость и масштабируемость системы;
• Доступность и высокая производительность 1Т-инфраструктуры;
• Простое централизованное администрирование и удобство в обслуживании;
• Снижение стоимости владения беспроводной сетевой инфраструктурой;
Диспетчеризация - это централизованный оперативный контроль, управление и координация на промышленных предприятиях с использованием современных средств передачи обработки информации. Диспетчеризация обеспечивает согласованную работу отдельных звеньев управляемого объекта в целях повышения технико-экономических показателей, ритмичности работы, оптимального использования производственных мощностей [8].
Система диспетчеризации представляет собой комплекс программных и аппаратных средств, который позволяет осуществлять удаленное управление инженерными системами одного или нескольких объектов.
С применением GSM/GPRS - модемов компании ОВЕН можно создавать технологии в разных отраслях:
- автомобильных: автоматика технологических процессов по переработке шин;
- в ЖКХ: автоматизация котельной школы, системе телеметрии подогревателя ГВС газовой котельной, системе автоматизации канализационной насосной станции;
- электроэнергетике;
- и во многих других отраслях.
Эта система имеет достоинство: надежная и безопасная эксплуатация других инженерных объектов, в том числе котельных, обеспечивается единым комплексом контроля и управления технологическими процессами - системой диспетчеризации, позволяющей осуществлять контроль оперативно силами минимального штата сотрудников. Таким образом, риск возникновения аварийных ситуаций значительно снижается.
Преимущество модема GSM/GPRS:
- защита от зависания - автоматическая перезагрузка модема;
- интерфейс RS-232 и RS-485;
- два варианта напряжения: 24В постоянного и 220В переменного тока;
- широкий диапазон температур -30...+70.
В результате проведенной работы проведен обзор существующих наиболее известных технологий, которые можно применять для управления удаленными объектами; для каждой из рассмотренных беспроводных технологий произведен поиск оборудования различных производителей, приведены технические параметры оборудования; выбраны технологии, которые наилучшим образом подходят для управления удаленным объектом в рамках данного проектирования. Спроектирована сеть сбора данных и управления котельными.
Список использованных источников
1. Симонова Я.Ю., Никулин В.В. Принципы построения и функционирования сети LTE // Проблемы передачи информации в инфокомму-никационных системах. Сб. докл. и тез. VI Всерос. науч.-практ. конф. ФГАОУ ВПО «ВолГУ». Волгоград, 2015. С. 123-127. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=23734778
2. Панькин А.А., Никулин В.В. LTE-ADVANCED: состояние рынка, динамичное развитие технологий // Проблемы передачи информации в инфокоммуникационных системах. Сб. докл. и тез. VI Всерос. науч.-практ. конф. ФГАОУ ВПО «ВолГУ». Волгоград, 2015. С. 94-97. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp ?id=23734772
3. Цыганов Д.О., Косырев В.В., Федосейкин М.И., Дмитриев В.Н., Никулин В.В. Проектирование микропроцессорного терминала сбора телеметрических данных для поста горочной автоматической централизации ОАО «Российские железные дороги» // Проблемы передачи информации в инфокоммуникационных системах. Сб. докл. и тез. VI
Всерос. науч.-практ. конф. ФГАОУ ВПО «ВолГУ». Волгоград, 2015. С. 138-141. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/ item.asp?id=23734781
4. Дмитриев В.Н., Косырев В.В., Никулин В.В., Федосейкин М.И., Цыганов Д.О. Проектирование микропроцессорного терминала для поста ГАЦ РЖД // 0гарëв-0nline. 2015. № 11 (52). С. 9. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=23730560
5. Афонин В.В. Основы анализа систем массового обслуживания. Учеб. пособие / В.В. Афонин, С.М. Мурюмин, С.А. Федосин. Саранск, 2003. С. 236. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/ item.asp?id=19581660
6. Афонин В.В., Мускатиньев А.В., Мурюмин С.М. Вывод нелинейного объекта управления на заданное движение со стабилизацией конечного состояния // Электротехнические комплексы и системы управления. 2015. № 3. С. 5-9. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=25576737
7. Афонин В.В., Мурюмин С.М., Мускатиньев А.В. Моделирование управлением нелинейным объектом 3-го порядка с оптимальной стабилизацией конечного состояния // Журнал Средневолжского математического общества. 2015. Т. 17. № 2. С. 7-14. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item.asp?id=24003195
8. Шишов О.В., Никулин В.В. Основы проектирования автоматизированных информационных систем: учеб. пособие. Саранск, 2004. С. 109. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://elibrary.ru/item. asp?id=19919839
