ISO50001 та SCADA zenon: професійний енергоменеджмент на підприємстві

Питання збільшення енергоефективності виробництва ніколи не втрачали своєї актуальності, а в останні часи набули чітко виражених і системних ознак. Все більше і більше компаній приходять до розуміння неминучості реалізації на своєму підприємстві системи енергоменеджменту — Energy Management System (EnMS). Для прискорення цього процесу, в рамках Міжнародної організації зі стандартизації було розроблено стандарт ISO50001:20011, в якому чітко визначили ті кроки, які необхідно вжити для досягнення вищої енергоефективності та енергобезпеки підприємства. В цій статті ми докладно розглянемо HMI/SCADA систему zenon, як багатофункціональний та високотехнологічний програмний інструмент реалізації EnMS.

Базові принципи ISO50001:2011

Незалежно від галузі в якій працює підприємство, професійне керування та контроль енергоресурсів являються ключовими напрямками модернізації виробничих потужностей. Такий підхід зумовлений набором факторів:

• постійне зростання витрат на енергію
• бізнес-орієнтація на принципах сталого розвитку
• просте бажання поліпшити фінансові показники виробництва
• високі стандарти і правила енергоменеджменту стають обов'язковими та нав’язуються підприємствам на державному рівні

При розгляді будь-якого з цих аспектів, стандарт ISO50001 виступає базою в досягненні поставленої задачі. Він не тільки відповідає на питання, що повинна робити сучасна система керування енергією, але й забезпечує необхідною підтримкою інженерний персонал при її впровадженні на виробництві. Насправді, головною метою при розробці EnMS являється створення організаційних умов для досягнення постійного вдосконалення споживання енергії та ресурсів (води, палива, електроенергії і т.д.). При цьому, обсяг виробництва і якість продукції не повинні мати негативного впливу. Джерела оптимізації визначаються шляхом вимірювання і аналізу даних, широкого залучення виробничого персоналу до встановлення цільових показників енергоспоживання і контролю поетапно отриманих результатів. Стандартом ISO50001 визначено спеціальний алгоритм — "Plan-Do-Check-Act", який описує замкнене коло заходів з реалізації EnMS.

Рис. 1. Модель Plan‐Do‐Check‐Act стандарту ISO50001

Як видно з зазначених кроків, впровадження стандарту ISO50001 на виробництві є кропітким та довготривалим процесом, який включає не тільки застосування новітніх програмних продуктів формування звітів, а й заміну морально застарілого енергонеефективного обладнання і його доповнення інтелектуальними аналізаторами параметрів мережі. Сумарно, зазначені програмні та апаратні засоби утворюють систему енергоменеджменту – EnMS, яка в свою чергу може бути складовою АСУТП чи АСУП. Ця модель найкраще відповідає принципам побудови сучасного виробництва.

Рис. 2. Центральний диспетчерський пункт керування виробничим процесом

Формалізація вимог до програмного забезпечення

Виходячи з поставлених завдань, для реалізації системи енергоменеджменту на підприємстві програмне забезпечення повинне відповідати ряду вимог:

• комплексний збір всіх енергозалежних даних за чітко визначені проміжки часу
• ведення архівів для подальшого аналізу і статистичної оцінки отриманої інформації, та встановлення взаємозв'язку на різних рівнях агрегації
• формування реакції на невідповідні чи небажані ситуації в системі за рахунок генерування тривог та відповідних повідомлень
• автоматичне виконання коригувальних дій і оптимізація діяльності системи відповідно до визначених інструкцій та алгоритмів на основі внутрішніх і допоміжних змінних
• простий і адекватний доступ обслуговуючого персоналу до відповідної виробничої інформації та інструментів контролю

Рис. 3. Ієрархічна структура побудови EnMS

Найважливіше значення серед перелічених вимог має гарантований доступ до інформації і відслідковування в онлайн режимі сформованих тенденцій. Саме на базі цих даних інженерна служба зможе провести оцінку поточної ситуації щодо досягнення поставлених енергетичних цілей.

Реалізація системи енергоменеджменту на базі HMI/SCADA zenon

Перші успішно реалізовані на європейських підприємствах проекти з впровадження системи енергоменеджменту та проходження ними сертифікації TÜV SÜD "Certified Energy Data Management" засвідчили, що сімейство програмних продуктів zenon повністю задовольняє високим критеріям стандарту ISO50001.

Рис. 4. Сертифікат відповідності HMI/SCADA zenon вимогам TÜV SÜD

Далі розглянемо найважливіші функції HMI/SCADA zenon, які допомагають користувачам досягати успіху при побудові EnMS на виробництві.

Доступ до даних в режимі реального часу

В zenon інтегровано понад 300 комунікаційних драйверів для підключення до будь-яких апаратних засобів по найбільш розповсюдженим протоколам зв’язку. Таким чином, це дозволяє отримувати інформацію практично від усіх вимірювальних приладів, компонентів автоматизації, виробничого обладнання чи BMS-систем. Найбільш важливо те, що індивідуально написані драйвери та спеціальні діагностичні механізми забезпечують оперативне та надійне отримання виробничих даних.

Збереження виміряної інформації

Всі виміряні параметри заносяться до вільно конфігурованих архівів та зберігаються у внутрішній чи зовнішній реляційній базі даних (MS SQL Server, Oracle, DB2, Infomix, і т.д.). Ще на початковому етапі зібрана інформація може бути в режимі реального часу відповідним чином відфільтрована чи оброблена. Модуль Historian дозволяє користувачам обирати спосіб реєстрації чи формат збереження даних. Окрім виміряного значення, до бази даних заноситься часова мітка та стан змінної.

Аналітична обробка отриманої інформації

Завдяки сучасним графічним технологіям, zenon надає обслуговуючому персоналу інтуїтивно зрозумілу інформацію, таку як трендові криві, списки аварійних повідомлень та подій, рецептурне керування процесом. Якщо виникає необхідність проаналізувати статистику появи тривог за звітний період, ефективно використовується модуль zenon IPA. За допомогою цього інструменту можуть бути виявлені "слабкі" місця на виробництві, здійснено їх локалізацію та вжиті заходи для їх усунення.

Одна з найважливіших задач системи — обрахунок ключових енергоіндикаторів EnPIs, виконується як з використанням математичних змінних у відповідності до заданих формул, так і за допомогою повнофункціональної підсистеми написання програмної логіки – zenon Logiс.

Зібрана інформація повинна бути представлена у вигляді звітів. Для цього в zenon інтегровано модуль Reporting, який використовуючи функціонал MS Report Builder формує звіти будь-якої складності.

Рис. 5. Приклади звітів, сформованіна базі виміряної інформації

В подальшому, створені звіти можуть бути експортовані в форматах офісних програм, чи інтегровані до існуючих систем ведення звітності підприємства ERP-рівня. За допомогою модуля Message Control існує можливість консолідовану інформацію оперативно передавати до керівного менеджменту підприємства у вигляді E-Mail чи SMS.

Залучення персоналу

Успішна реалізація системи енергоменеджменту тісно пов'язана із залученням якомога більшої кількості виробничого та інженерного персоналу, починаючи від цеху і закінчуючи аналітичними відділами підприємства. Мережеві технології zenon – це необмежені можливості комунікації. До послуг користувачів клієнт-серверні та мульти-серверні топології, класичне та кільцеве резервування, повнофункціональні Web-технології. Незалежно від того, на базі якого обладнання реалізовано інформаційний кругообіг на підприємстві, zenon дає можливість легко розширювати існуючу мережу та забезпечує загальний доступ до відповідних даних. Використання сучасної технології zenon Everywhere дозволяє не прив’язуватись до конкретного робочого місця, а отримувати дані з будь-якої точки на планеті безпосередньо на свій смартфон чи планшет.

Незважаючи на таку відкритість, система, реалізована на zenon, залишається надійно захищеною від несанкціонованого доступу чи дії шкідливого програмного забезпечення. Багаторівневе адміністрування прав доступу, застосування шифрування при мережевому обміні даними, http-тунелювання, повне прослідковування дій користувачів – це далеко не повний перелік інструментів, якими володіє SCADA zenon з точки зору безпеки.

Автоматична оптимізація споживання енергоресурсів

До складу zenon входить спеціальний модуль контролю та оптимізації споживання енергоресурсів на виробництві – EMS. Відповідно до закладеної математичної моделі він здійснює короткочасне прогнозування і залежно від виділених граничних значень виконує автоматичне відключення споживачів чи підключення додаткових джерел енергії.

Рис. 6. Екранна мнемосхема використання модуля EMS

EMS аналізує поточний стан системи і при перевищені допустимої норми пікового навантаження генерує рекомендації щодо недопущення цього, а при відповідному дозволі, виконує керуючі дії в автоматичному режимі. Під час прогнозування zenon використовує різні методи розрахунку тенденцій, при цьому виділені ліміти споживання виступають обмежувальними критеріями.

Залежно від ступеня охоплення та тих завдань, які ставляться перед системою енергоменеджменту, при проектуванні можна задіяти і багато інших функцій та технологій присутніх в сімействі продуктів HMI/SCADA zenon.

Інтегрування в існуючу інфраструктуру

Завдяки відкритій архітектурі, системи енергоменеджменту, реалізовані на SCADA zenon, можуть з легкістю бути інтегровані в існуючу інфраструктуру. Велика кількість комунікаційних драйверів та інтерфейсів дозволяють ефективно проводити збір і аналіз виробничої інформації, а повна підтримка SQL забезпечує зберігання виміряної інформації до реляційних БД. Технологія вертикальної та горизонтальної відкритості гарантує доступ до даних з будь-якої точки на підприємстві.

zenon розроблено таким чином, щоб користувач міг швидко розгорнути розроблену систему в мережі з робочими станціями на Windows XP, 7, 8, Server 2003, 2008 (R2), 2012 включаючи їх 64-бітні версії та WEB-технології. Модульна структура zenon дозволяє інженерному персоналу використовувати лише ті модулі, які потрібні для реалізації поставлених завдань, таким чином значно економлячи вартість впровадження системи.

Рис. 7. Багаторівнева мережева структура zenon

Розробка проекту "з нуля" не складає великих труднощів, оскільки відмітною характеристикою zenon являється параметризація, а не програмування. Навіть людина, яка не має спеціальних навичок, може створювати повноцінні проекти. Високий рівень ергономіки середовища розробки додатків zenon Editor та набір готових до використання модулів і шаблонів дають можливість з легкістю доповнювати створені проекти новим обладнанням, здійснювати математичні розрахунки чи додавати користувачів до системи адміністрування.

Група висококваліфікованих співробітників компанії COPA-DATA – розробника HMI/SCADA zenon, постійно розширює технічні можливості свого програмного продукту. Новітні технології, впроваджені в zenon, дозволяють йому займати лідируючі позиції на ринку систем візуалізації та диспетчерського контролю. Це надає користувачам zenon впевненості в тому, що їх системи енергоменеджменту з плином часу не втратять своєї функціональності та актуальності.

Олександр Голінько, СВ АЛЬТЕРА