Wide Area Automation: Reti di Telecontrollo, sicurezza e adattabilità. Esempio di applicazioni...
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Wide Area Automation: Reti di Telecontrollo, sicurezza e adattabilità. Esempio di applicazioni reali.
Marco Gussoni – Saia Burgess Controls Italia
Sviluppo, produzione e vendita di componenti elettronici e sistemi di controllo di qualità industriale
Controllori di qualità industriale
34 anni di esperienza nei sistemi di controllo
Piena integrazione in tutte le piattaforme delle tecnologie WEB+IT
I mercati principali : Infrastrutture e costruttori di macchine
Una rete di 400 Integratori di Sistema
La casa in Svizzera
70 Mio. Euro fatturato annuo 340 dipendenti, di cui 70 in R&D 2 Mio. Punti I/O per anno 40.000 CPUs per anno 700.000 componenti per anno
Valore e Cultura di un’azienda costruttrice di PLC
Fase di introduzione3-5 anni
Fase Service> 5 anni
Fase di mantenimento del prodotto> 10 anni
Fase di transizione
18 anni < Ciclo di vita di un controllore Saia®PCD < 25 anni
Generazione successiva con compatibilità dei programmi
IEC EN 61131-2
Il consorzio di bonifica della romagna occidentale
Comprensorio: Kmq 2.005Rete canali: Km 962Canali di scolo: Km 486
Impianti idrovori: n° 19Casse d'espansione: n° 2Impianti irrigui: n° 33
Canali promiscui(scolo e irrigazione): Km 476Condotte tubate irrigue: Km 465
Le attività che qualificano particolarmente il Consorzio per l’elevato contenuto tecnico che lo contraddistingue sono la progettazione, esecuzione e direzione di lavori con personale e mezzi propri.
L’attività di irrigazione rappresenta un potente motore di sviluppo dell’economia locale (frutticoltura e orticoltura). L’irrigazione avviene attraverso canali consorziali e condotte in pressione.
Mappa degli impianti di scorrimento
Mappa degli impianti in pressione
Funzioni di scolo e irrigazioneCirca 11.000 ettari e 1.500 aziende agricole
Funzioni di irrigazione, uso industriale e civile al grezzo.Distribuzione ad una pressione non inferiore a 4 atm.
Costituito il 1 Gennaio 1988, ha funzioni operative , in tema di gestione (manutenzione, esercizio e tutela delle opere, degli impianti e delle risorse naturali) e funzione propositiva , in tema di pianificazione .
Situazione esistente e limitazioni
• Sistema dedicato di “telemetria”• Grandi difficoltà nel gestire ampliamenti e modifiche• Totale dipendenza dal fornitore unico sia per l’hardware che
per il software di gestione e analisi• Impossibilità di gestire efficacemente automazioni e logiche di
gestione.• Qualità della visibilità
degli impianti condizionatadall’unico vettore dicomunicazione
Una delle bocche di presa sul CER
Il progetto Telecontrollo:obiettivi
• Più sicurezza: periferiche sempre disponibili con doppio vettore di comunicazione in ogni stazione periferica
• Più indipendenza: Scada commerciale
• Più sicurezza ed efficienza nella gestione degli impianti rendendo il consorzio il più possibile indipendente dai fornitori e dai vettori di comunicazione.
• Più apertura: basato su sistemi commerciali “aperti”: PLC e Scada di mercato.
• Più potenza, espandibilità e flessibilità delle funzionalità con l’automazione e il nuovo paradigma:
Telemetria+RTU+Automazioni = PLC.
Insight:doppio vettore di comunicazione
• Doppio vettore su tutte le periferiche PLC: RF+GSM• Uso di tecnologia innovativa: IP su RF per mantenere i
vantaggi della tecnologia RF (già esistente) e ridurne gli svantaggi (polling).
• Tunnelling PPP sul vettore RF per veicolare protocolli IP (HTTP, SbusUDP, ModbusIP)
• Comunicazioni con il centro di Telecontrollo con protocollo Sbus UDP (IP).
• Comunicazioni intra-stazioni via Sbus UDP (RF) e Sbus (GSM)• Implementazione del vettore GSM di back-up “full”:
interrogazioni via SMS, invio di SMS di allarme, telecontrollo d’emergenza e comunicazione intra-stazioni.
Architettura rete di comunicazione
Centro raccolta datiConsorzi di Bonifica
aria
Nodo di rete dell’infrastruttura
“ERretre”
Rete in fibra ottica Lepida
PLC
Sensori ecomandi
Attuatori(Pompe, etc)
Tunnelling PPP
Modem TETRA
PLC
Tunnelling PPP
aria
ProviderGSM
Rs232
Rs232
Rs232
Rs232
FTP
Server ARPA elaborazione dati meteo
Modem TETRA
Sensori ecomandi
Attuatori(Pompe, etc)
Un sito come esempio
Dati Impianto: 5 elettropompe di distribuzionePotenza 800KwPortata 589 l/sArea servita 1.992 ettariPrevalenza 85 metri
Vista bacino e meteo
Vista bacino
Vista fabbricato
Distribuzione tubata in pressione costituita da una stazione di pompaggio e da una rete di condotte di adduzione e distribuzione, comprensiva di gruppi di consegna - o idranti- collocati ai bordi delle aziende agricole beneficiarie.
Vista interna del sito: quadri e pompe
Dettaglio pompeDettaglio antenna GSMPronti per entrare…
Un sito come esempio
• Alimentazione ridondata UPS
Dettaglio quadro elettrico
Pannello operatore Web locale
• Radio RF• PLC• Modem GSM
• Batterie UPS
Un sito come esempio
Schema progettuale
Pagina Scada dello schema
Esempio di graficoPagina Scada della centrale Santerno-Senio 3
Un sito come esempio
I BENEFICI OTTENUTI
• Maggiore sicurezza e affidabilità grazie al doppio vettore di comunicazione.
• Ottimizzazione dei costi dei vettori di comunicazione• Controllo completo e dedicato ai bisogni del consorzio
(automazione) • Velocità e tranquillità nell’implementare modifiche ed
aggiornamenti• Ottimizzazione delle risorse uomo per la gestione dei bacini• Riduzione delle richieste energetiche
• Ottimizzazione delle risorse idriche
Chi, Cosa, Come, Dove, Quando?
Anno:2011/12
100.000Ab.Equiv.14.000mc/giorno
Cogenerazione da Biogas per 1.3GWh/anno
>2500 I/O fisici
Ammodernamento impianto…
Il valore delle Immagini…
Vecchio pulpito di comando
Vecchio pulpito allarmi
Innovare, Integrando!
Il nuovo pulpito di comando Integrazione: WebOP+sinottico…
I compiti e gli obiettivi
Vista CAD del depuratore
Sistema industriale sicuro ed affidabile
Backup tra le due CPU Master Topologia interamente Ethernet con
protocolli multipli e paralleli Comunicazioni Aperte per:
integrare alcuni dei sistemi esistenti
Integrazione con il sistema di Telecontrollo esistente
Essere aperti a future espansioni
Capacità di gestire migliaia di I/O Prezzo inferiore ai concorrenti
Cogeneratori
Quadri Masters
L’Architettura
Ai RIO Ethernet e alle CPUs in campo
WD<>INB1
WD<>INB1
Patch
Rame/Fibra
Patch
Rame/Fibra
ETH
alle Unità esistenti
Ethernet Rame
Ethernet Fibra Ottica
Master 1 (Main) Master 2
Grigliatura
Sollevamento
Flottazione
Cabina Elettrica
Reagenti
AntincendioHWTurbo Filtrazione
Digestore
Digestore
SollevamentoFanghi
Bottini
Disidratazione
Sala Controllo
Gli Slave (SMART RIO e CPU) scrivono lo statodei loro Ingressi ad entrambi i Master
Il Master scrivele uscite agli Slave
Le CPU Master si sincronizzanoelementi interni di memoria
(R,T,C,F)
Gli SMART RIO e le CPU comunicano tra loro
Il Master configura e carica il codice applicativo locale di tutti gli SmartRIO
Gli elementi chiave
Tecnologia innovativa, semplice e affidabile per la soddisfazione del cliente e degli utenti
Lavagna dell’incontro a Murten (Svizzera)
I/O remoti intelligenti Ethernet per funzionalità estese e semplice manutenzione/gestione. Un unico ambiente di sviluppo con Software applicativo portabile su tutte le piattaforme utilizzate (CPU, RIO)
Partnership concreta: pieno supporto R&D della casa madre anche nella fase di progettazione
Perche Saia Burgess Controls?
Apertura nelle comunicazioni: aperto all’esistente (ProfibusDP, Modbus, ModbusIP) e alle integrazioni future (BacNet)
Un unico ambiente di sviluppo con Softwareportabile su tutte le piattaforme
Prezzo altamente concorrenziale
Catena del valore sicura ed affidabile (tecnologia, integrazione, implementazione)
Ammodernamento mirato e integrato: Integrazione degli apparati esistenti, affiancamento e sostituzione delle sezioni critiche, riutilizzo di gran parte dei cablaggi esistenti: si è sostituito ciò che si è voluto sostituire!
Partnership concreta: pieno supporto anche nella fase di progettazione (p.es: task di comunicazione dedicato) Massima efficienza nell’ Engineering, Installazione e Messa in servizio: 38 giorni
Uscita sul Rio Granarolo
I Benefici
18 anni < Ciclo di vita di un controllore Saia®PCD < 25 anni
Generazione successiva con compatibilità dei programmi
+ Libertà: Prodotti e tecnologie “commerciali” Sistemi aperti, programmabili, flessibili, espandibili e integrabili + Sicurezza: Piattaforme industriali robuste e affidabili con cicli di vita > 15 anni Totale compatibilità del software applicativo tra famiglie di prodotto e tra generazioni di
famiglie
IEC EN 61131-2
+ Apertura: Integrazione sicura, sia verso il centro di Telecontrollo esistente che dei dispositivi di campo presenti e futuri.
Alte prestazioni nelle comunicazioni e supporto a protocolli multipli
Grazie per l’attenzione!