Электротехнические и электромеханические компоненты:  ABB | Allen-Bradley | Autonics | BARTEC | Bimed | Binder | Bopla | Ceag | Cooper Crouse-Hinds | Degson | EAO | Endress+Hauser | Finder | Flexa | Harting | Helukabel | Ifm electronic | Lapp Group | Lovato Electric | Omron | Partex | Pepperl+Fuchs | Pfannenberg | Pflitsch | Phoenix Contact | Pilz | Raychem RPG | Relpol | Rittal | Rose | Schmersal | Schneider Electric | Schrack | Schroff | Siemens | TE Connectivity | Wago | Weidmuller | Werma Signaltechnik | Провенто |
Главная » Phoenix Contact » Компоненты и решения компании Phoenix Contact для построения АИИС КУЭ
Phoenix Contact

Компоненты и решения компании Phoenix Contact для построения АИИС КУЭ

Компоненты и решения компании Phoenix Contact для построения Автоматизированных Информационно-Измерительных Систем Коммерческого Учета Электроэнергии (АИИС КУЭ)

Основные цели и задачи АИИС КУЭ
До недавнего времени существовали два различных названия системы: АСКУЭ Автоматизированная Система Коммерческого Учета Электроэнергии) и АИИС (Автоматизированная Информационно-Измерительная Система). Сегодня практически везде используется название АИИС КУЭ, то есть делается упор на то, что система коммерческого учета электроэнергии является, прежде всего, информационно-измерительной.
Существует несколько основных целей создания систем АИИС КУЭ – это, прежде всего, финансовые расчеты между поставщиками и потребителями электроэнергии, управление экономикой, т.е. достижение наибольшей экономической эффективности деятельности предприятия, и, наконец, использование систем учета для управления технологическим процессом. Для решения всех этих задач проводятся практически одни и те же измерения, но с разной дискретностью.

Основными задачами АИИС КУЭ являются:
коммерческий учет, измерение электроэнергии, газа, тепла, воды, которые служат для финансовых взаиморасчетов между производителями и потребителями энергоресурсов;
мониторинг потребления по технологическим операциям;
прогноз нагрузок;
расчет потерь;
обнаружение сверхнормативных потерь;
построение автоматизированных систем оперативно-диспетчерского управления.

Функции АИИС КУЭ
Основными функциями систем коммерческого учета электроэнергии являются:
Сбор, обработка, хранение и отображение измерительной информации со счетчиков электроэнергии, тепла, газа, воды и др.
Передача информации от счетчиков и устройств передачи данных по физической линии, коммутируемому или выделенному телефонному каналу, волоконно-оптической линии связи или по радиоканалу.
Защита измерительной информации и метрологических характеристик АИИС КУЭ от несанкционированного доступа и изменения.
Защита каналов передачи данных от импульсных перенапряжений и помех.
Обеспечение бесперебойного питания всех систем.
Преобразование интерфейсов передачи данных.
Климатконтроль.

Типовой состав АИИС КУЭ
Типовая система АИИС КУЭ объединяет в себе отдельные компоненты системы учета электроэнергии: счетчики, устройства сбора и передачи данных, преобразователи интерфейсов, средства связи, устройства защиты от перенапряжения, источники питания, сервера, коммутационное и прочее оборудование, а также специальное программное обеспечение и управляющий контроллер.
В зависимости от размеров системы, от количества точек измерения и их пространственной распределенности, а также от других специальных требований, предъявляемых к конкретному проекту, состав и назначение отдельных подсистем (шкафов) может варьироваться в широких пределах. Выделим наиболее распространенные подсистемы АИИС КУЭ и их состав:
Шкаф счетчиков; в состав шкафа в первую очередь входят: счетчики электроэнергии, модемы, устройства бесперебойного питания (UPS), клеммы, защита от перенапряжений.
Шкаф конверторов ВОЛС; туда входят волоконно-оптические конверторы различных интерфейсов, нормирующие преобразователи сигналов, UPS, защита от перенапряжений.
Шкаф связи; в составе: модемы, блоки питания, преобразователи, Ethernet-коммутаторы, UPS, защита от перенапряжений.
Шкаф сбора и передачи данных; в составе: модемы, блоки питания, преобразователи, Ethernet-коммутаторы, UPS, клеммы, защита от перенапряжений.
Шкаф АСКУЭ; шкафы для небольших систем, включающие в себя счетчики, конверторы, устройства передачи данных (модемы, коммутаторы), UPS, клеммы, защита от перенапряжений.
Серверный шкаф (рабочее место администратора АИИС КУЭ); в составе: сервер БД, коммуникационный сервер, модемы, TFT панель, Ethernet-коммутатор, UPS, клеммы, защита от перенапряжений.

Клеммы Phoenix Contact и в особенности концепция CLIPLINE complete предоставляет пользователю свободный выбор типа подключения.
Для подсоединения проводов можно использовать винтовые (UT), пружинные клеммы (с классическими (ST) и изгибными (DT) пружинными зажимами) и клеммы для быстрого подсоединения (QT).
Наличие унифицированных принадлежностей позволяет легко комбинировать различные типы клемм:
унифицированные перемычки,
унифицированные маркировочные принадлежности,
унифицированные переходники для измерительных приборов,
унифицированные функциональные элементы,
унифицированная штекерная система.

Унифицированные принадлежности для клемм
Благодаря использованию одинаковых принадлежностей для всех клеммных модулей сокращается количество отдельных деталей, в несколько раз сокращаются требуемые складские площади и расходы на хранение и доукомплектование. Наличие размыкателей, мостиков и различных тестовых принадлежностей значительно облегчает подключение измерительных приборов
при проверке счетчиков.
Шунтирование различных цепей становится простейшей задачей при использовании вставных перемычек от Phoenix Contact. Наличие двух рядов шунтирования, в которые вставляются перемычки, дает возможность реализовывать различные схемы объединения цепей, в том числе и
соединение несмежных клемм, путем удаления отдельных зубцов мостика.
Специальные переходные перемычки позволяют соединять между собой клеммы различного сечения или клеммы с различными типами подключения.

Импульсные источники питания
Ни один шкаф АИИС КУЭ не может обойтись без стабилизированных источников питания 24 V DC. В большинстве случаев к системе предъявляется требование по обеспечению бесперебойного питания оборудования. Серия продукции Interface Power от Phoenix Contact включает в себя
широкую линейку импульсных источников питания для различных применений.
MINI и STEP POWER – малогабаритные источники питания (до 200 Вт), идеально подходящие для шкафов сбора и передачи данных, шкафов связи и конверторов.
TRIO POWER – серия источников питания для нагрузок до 1000 Вт для установки в шкафах АСКУЭ
и серверных шкафах.
QUINT POWER – универсальные источники питания до 1000 Вт для любых задач, в том числе и с возможностью подключения бесперебойного питания (QUINT DC-UPS), а также для работы во взрывоопасной зоне (QUINT POWER/EX).

Основные особенности источников питания Phoenix Contact:
Высокая надежность работы оборудования гарантируется благодаря компенсации длительных провалов напряжения при полной нагрузке и большой наработке на отказ (MTBF > 500.000 ч).
Параллельное подключение для резервирования и повышения мощности.
Защита выходных цепей источника питания от короткого замыкания благодаря встроенному электронному предохранителю.
Работа 3-х фазного источника питания при обрыве одной из фаз на полную мощность.
Компенсация перебоев в подаче питающего напряжения не менее 20 мс при полной нагрузке.
Надежный пуск тяжелых нагрузок с высоким пусковым током обеспечивается большим запасом мощности (100% MINI и STEP, 50% — QUINT и 10 % TRIO POWER) .
При увеличении выходного тока выше предельно допустимого значения, автоматически снижается выходное напряжение, тем самым, обеспечивается надежная защита подключенных электронных устройств.
В источниках серии QUINT POWER предусмотрены различные функции мониторинга. О снижении напряжения более чем на 10% от номинала сигнализирует мигающий светодиодный индикатор. Для дистанционного контроля предусмотрен активный транзисторный переключающий выход, а также сухой релейный контакт.
Обеспечение бесперебойного питания с возможностью подключения внешнего аккумулятора
большой емкости.

Оборудование шкафов конверторов и связи
Шкафы конверторов и связи систем АИИС КУЭ предназначены для работы в составе
автоматизированной системы учета электроэнергии. Обычно такие шкафы не имеют функций обработки информации. Они предназначены для подключения к ним счетчиков электроэнергии, сопряжения их цифровых интерфейсов с различными линиями передачи данных по физической линии, коммутируемому или выделенному телефонному каналу, волоконно-оптической линии связи или по радиоканалу на верхний уровень систем АИИС КУЭ.
Типы последовательных интерфейсов, применяемые в счетчиках, зачастую не совместимы с интерфейсами модемов и не отвечают возрастающим требованиям в отношении помехозащищенности, дальности и скорости передачи данных.
Модули сопряжения интерфейсов Phoenix Contact серии PSM-ME… были специально разработаны в ответ на существующие требования со стороны систем управления процессами и идеально подходят для применения в шкафах АИИС КУЭ. Основное применение здесь находит преобразователь интерфейсов RS 485/422 в интерфейс RS 232, который затем подключается к модемам.
Узкие (шириной 22,5 мм) модули очень просто закрепляются на DIN-рейке и автоматически устанавливают контакт с экранирующим проводником. Для обеспечения высокой надежности передачи в последовательных интерфейсах предусмотрена высокоэффективная гальваническая развязка трех цепей (вход/выход/питание) с максимальным напряжением изоляции 2 кВ, что обеспечивает высокую надежность и качество передачи информации со счетчиков через последовательный интерфейс. Дополнительным преимуществом является встроенная защита от импульсных перенапряжений, которая эффективно гасит помехи, ответвляя их на монтажную рейку.

Преобразователи для оптоволоконных линий
К системам передачи данных в АИИС КУЭ предъявляются максимально высокие требования по помехозащищенности, постоянной готовности оборудования и встроенной диагностике. В последние годы в АИИС КУЭ передача данных по оптоволоконным кабелям используется все
шире. Одной из причин широкого применения оптики является значительное подорожание меди, в связи с чем стоимость активного оборудования и оптоволоконного кабеля практически сравнялась со стоимостью оборудования, необходимого для реализации медных линий (преобразователи, модемы, кабель).
Немаловажным является и то, что медный кабель значительно тяжелее оптического, что
приводит к увеличению транспортных расходов. Оптоволоконные кабели также имеют ряд технических преимуществ по сравнению с обычными медными. А именно:
максимально высокая помехозащищенность даже в условиях сильного электромагнитного излучения;
высококачественная развязка цепей оконечных устройств;
максимальная дальность передачи с очень высокой скоростью.
Однако при использовании оптоволокна следует иметь в виду некоторые особенности:
сложность и дороговизна монтажа (на сегодняшний момент оборудование для монтажа оптоволоконных линий остается довольно дорогим), и довольно жесткие требования при прокладке кабеля. Это требования к радиусам изгиба, к усилиям натяжения кабеля, температурный диапазон и др.
Модульные волоконно-оптические преобразователи Phoenix Contact серии PSI-MOS имеют следующие особенности:
Горячая замена. “Т-шина” подводит ко всем модулям питающее напряжение и обеспечивает обмен данными между ними. При демонтаже одного из устройств, связь между остальными модулями сохраняется. Соответствующий блок питания серии MINI-SYS-POWER может быть подключен к любому модулю Т-шины. Питание может быть подведено и непосредственно к одному из модулей, при этом “Т-шина” также будет запитана.
Бесперебойная работа благодаря резервированию модулей питания. Несколько блоков питания
допускают параллельное подключение. Таким образом, упрощается резервирование системы питания.
Встроенная диагностика оптических каналов. Уже при проведении пуско-наладочных работ качество сигналов точно определяется с помощью светодиодной гистограммы – поэтому проведение сложной настройки не требуется. Во время работы системы на дисплее непрерывно отображается оставшийся системный ресурс.
При выработке ресурса через специальный контакт дистанционно передается предупредительный сигнал о необходимости замены или ремонта узла, что позволяет предупреждать возникновение неисправностей.
Возможность резервирования преобразователей. Если качество сигнала опускается ниже допустимого уровня (например, из-за перегиба волокна), система автоматически подключает резервный модуль без прерывания работы всей системы.
При этом встроенный диагностический переключающий контакт передает соответствующий сигнал.

Ethernet компоненты
Применение протокола Ethernet в системах АИИС КУЭ обусловлено рядом причин.
Во-первых, Ethernet – это самый распространенный, самый быстрый и практически универсальный международный сетевой стандарт. Используя стандартизованную инфраструктуру с различными средами передачи данных (витая пара, волоконная оптика, радиоканал и др.), сеть Ethernet поддерживает передачу больших объемов данных с высокой скоростью и способна удовлетворить потребности достаточно крупных систем. Во-вторых, Ethernet является стандартной шиной для сопряжения контроллеров и серверов АИИС КУЭ с остальной системой сбора, обработки и передачи данных со счетчиков электроэнергии. И, наконец, в-третьих, для передачи данных
по Ethernet можно использовать существующие ресурсы локальных и глобальных сетей (например, Internet).
Помехоустойчивая связь на большие расстояния обеспечивается за счет использования автономных медиа-конверторов для оптоволоконных систем.

Медиа-конверторы Phoenix Contact серии FL MC преобразуют данные в формате Ethernet 10/100 Base T(X) в формат для передачи по оптоволоконному кабелю. Разные модификации обеспечивают различную дальность передачи – так, конвертор FL MC 10/100 BASE-T/FO G1300 поддерживает расстояние устойчивой передачи до 10 км через многомодовое стекловолокно, расстояние для FL MC 10/100 BASET/FO G1300 SM составляет до 36 км для одномодового стекловолокна. Существуют также версии конверторов FL MC 10/100 BASE-T/FO POF с легко монтируемым полимерным кабелем, который позволяет передать сигнал на расстояние до 70 м.
Такие преобразователи могут запитываться как отдельно (подачей 24 V DC на съемные винтовые клеммы), так и централизованно (через “Т-шину”).
Обеспечивается непрерывный мониторинг медных и волоконно-оптических портов, определяющий состояние кабелей и оконечных устройств.
Использование сервера FL COM SERVER позволяет передавать данные со счетчиков с интерфейсами RS-232 или RS-485 на устройства, включенные в сеть Ethernet, либо организовать обмен данных между устройствами RS-232/485, расположенными на больших расстояниях.

Сервер FL COM SERVER специально разработан для применения в промышленных условиях с установкой в коммутационном шкафу.
Его отличительные особенности:
установка на монтажной рейке;
узкий корпус 22,5 мм;
функция «Autonegotiation» – автовыбор режима 10/100 Base-T(X);
питание от 24 V AC/DC ±20%;
возможность резервирования шины питания через “Т-шину”;
высококачественная гальваническая развязка трех цепей Питание // RS 232/485 //Ethernet;
встроенная защита от импульсных перенапряжений;
подробная диагностическая индикация;
защита от несанкционированного доступа к оборудованию и приложениям;
управление на базе Web — браузера;
поддержка SNMP протокола для визуализации и сетевого управления;
возможность работы в качестве шлюза протоколов Modbus RTU/ASCII и Modbus TCP;
удаленный доступ с помощью модема или Pointto-Point-Protocol.
В комплект поставки входит бесплатное программное обеспечение Com Port Redirector. Программа позволяет настроить пользовательское ПО под Windows, которое предназначено для работы только с последовательным COM-портом, и переориентировать его на работу с сетевой картой и протоколом TCP/IP. Таким образом, доступ к удаленным счетчикам с интерфейсом RS-232 или RS-485 можно получить по сети, словно они подключены через последовательный порт.
Программа Com Port Redirector позволяет создавать до 80 виртуальных COM-портов, что помогает компьютеру одновременно опрашивать большое количество счетчиков электроэнергии, обеспечивая при этом высокую скорость сбора и обработки данных в реальном времени.
Для подключения оборудования к сети Ethernet, в системах АИИС КУЭ применяются неуправляемые коммутаторы серии FL SWITCH SF/SFN.
Основными характеристиками неуправляемых коммутаторов Phoenix Contact являются:
монтаж на DIN-рейку;
множество вариантов на разное количество портов (от 5 до 16);
смешанные версии с одним или двумя волоконно-оптическими портами (ST, SC, F-SMA, POF);
сигнальный релейный выход (серия SF);
резервирование электропитания (серия SF);
автоматическое распознавание типа оборудования (auto-crossing);
автоматическое определение возможной скорости и режима работы подсетей (auto-negotiation);
поддержка скорости 1 Гбит/с (серия SFN);
защита он несанкционированного доступа к портам коммутатора (серия SFN);
версии с широким температурным диапазоном (-25 С +70 С);
прочный корпус.

Коммутаторы FL SWITCH SMCS/MMS/MCS/LM являются управляемыми по протоколу SNMP, который позволяет администратору АИИС КУЭ контролировать и диагностировать работу удаленных узлов сети, имеют встроенный Web-браузер для возможности конфигурации через Internet Explorer, поддерживают протоколы Telnet, FTP/TFTP, протоколы реального времени Profinet, Ethernet IP.
Для уменьшения паразитного трафика в сети в этих устройствах используется протокол управления группами пользователей (IGMP), разграничение доступа осуществляется путем создания виртуальных сетей (VLAN), а также поддерживает протоколы маршрутизации Spanning Tree 802.1d и Rapid Spanning Tree 802.1w для обеспечения резервирования. Функция Fast Ring Detection (быстрое обнаружение кольцевой структуры) обеспечивает быстрое выполнение задач резервирования сети.
Восстановление сети при обрыве связи производится в диапазоне 100…500 мс. Наличие оптических портов позволяет включать эти коммутаторы в общие магистральные сети предприятия.

Промышленные модемы
Очевидно, что прокладка специального кабеля (медного или волоконно-оптического) для сбора данных со счетчиков зачастую требует значительных усилий и финансовых затрат, поэтому более рационально использовать уже существующие сети связи. Это может быть коммутируемая телефонная сеть общего пользования, либо сеть сотовой связи GSM 900/1800, дающая также доступ к глобальной сети Internet посредством GPRS протокола.
Для надежной и быстрой передачи данных со счетчиков электроэнергии по линиям любого качества, а также для обеспечения резервных каналов связи, применяются промышленные
модемы PSI-DATA/FAXMODEM/RS232 и PSI-GSM/GPRS-MODEM/RS232.
Промышленный модем PSIDATA/FAX-MODEM/RS232 устанавливается на монтажную рейку и специально предназначен для проведения дистанционного технического обслуживания в промышленных условиях. Он позволяет подключаться к разнообразным устройствам по стандартному протоколу передачи данных V.34. Широкий набор функций, среди которых регулируемый уровень принимаемого сигнала, соединение с использованием пароля и обратный вызов (Call-Back), обеспечивает защиту от несанкционированного доступа. Для обеспечения
дистанционного контроля оборудования имеется регулируемый вход для сигналов предупреждения или сообщений об ошибке. При активации этого входа модем набирает установленный номер и посылает абоненту заранее записанное текстовое сообщение в виде факса или SMS. Специально для обеспечения устойчивой работы в условиях мощных электромагнитных воздействий модем оснащен высококачественной развязкой трех цепей и встроенной защитой от импульсных перенапряжений.
Функция «Sleep» переключает модем в режим экономии энергии при неактивных входах. Модемы питаются от источника постоянного или переменного тока с выходным напряжением в очень широком диапазоне: 10V — 60V DC или 16V — 40V AC. Использование технологии «Plug n’ Play», а также удобного ПО для настройки модема обеспечивает простоту его установки и включения.
Аналогичные функции безопасности, сигнализации и промышленное исполнение имеет модем PSI-GSM/GPRSMODEM/RS232. Он предназначен для работы в сети GSM 900/1800, а также поддерживает протокол GPRS для доступа в Internet. В модеме реализован режим кодирования PIN кода, который сохраняется в энергонезависимой памяти и автоматически вводится после восстановления питания.

Защита от импульсных перенапряжений
Серия TRABTECH – Transient– Absorption – Technology (технология поглощения перенапряжений вызванных переходными процессами) включает в себя весь спектр устройств для защиты от любых типов и амплитуд перенапряжений. Эффективная защита от перенапряжений должна быть обязательно основана на принципе “защитного контура”. Это означает, что должны быть защищены все цепи, включающие защищаемый прибор. Это важно для источников питания,
счетчиков, оборудования для приема, передачи, обработки и отображения информации.
Эффективная многоступенчатая защита строится на базе таких устройств, как грозозащитные разрядники 1-го класса (FLASHTRAB), разрядники для защиты от импульсных перенапряжений 2-го класса (VALVETRAB), устройств 3-го класса для защиты оборудования (PLUGTRAB) и каналов
связи (D-LAN, MODUTRAB и др.). В защитных устройствах 1-го класса используются мощные компоненты, такие как разрядные камеры с искровым промежутком, мощные газовые разрядники, в устройствах 2-го и 3-го класса – газовые разрядники, варисторы и диоды-супрессоры. Типичные области применения защитных устройств – это главная распределительная сеть,
вторичная распределительная сеть, цепь питания оконечных устройств, входные цепи счетчиков электроэнергии, входные цепи устройств сбора и передачи данных (RS 232/485), защита телефонных и Ethernet каналов.
В любом случае можно сказать с уверенностью: отсутствие эффективных мер по защите от импульсных перенапряжений приводит к огромным расходам на ремонт или замену оборудования.

Разрядники серии PLUGTRAB и TERMITRAB для защиты измерительных цепей
В системах АИИС КУЭ данные со счетчиков обычно поступают на специальные Устройства Сбора и Передачи Данных (УСПД).
Входные цепи УСПД более чувствительны к импульсным перенапряжениям по сравнению с системами питания.
Для защиты применяются разрядники серии PLUGTRAB PT с комбинированной защитной схемой, которые устанавливаются непосредственно во входной сигнальной цепи защищаемого оборудования.
Это позволяет предотвратить образование бросков напряжений в цепи между разрядником и интерфейсом.
Выбор разрядника производится на основе следующих четырех критериев:
способ подключения: двух-, трех- или че-тырехпроводный, максимальное напряжение сигнала, импульсная прочность, частота передачи.

Индивидуальная и групповая защита сетей Ethernet с помощью устройств серии D-LAN
Все большее значение приобретает защищенность IT-систем не только от доступа хакеров и
вирусных атак, но также и стабильность работы аппаратного обеспечения. В частности, от степени готовности сетей передачи данных зависит сохранность данных и целостность данных измерения. Поэтому вопросам обеспечения безопасности доступа по сети, надежности работы удаленных серверов, телефонных линий и компьютерных серверов уделяется повышенное внимание.
Поскольку IT-устройства очень чувствительны к внешним воздействиям, то просто защиты цепей питания не достаточно. Токи, возникающие при переходных процессах, наводят помехи в линиях
передачи данных и приводят к повреждению оконечных устройств. Защитные схемы, адаптированные к типу интерфейса, ограничивают уровень импульсных перенапряжений и обеспечивают нейтрализацию остаточных напряжений.
Заключение
В заключение хотелось бы еще раз перечислить компоненты Phoenix Contact используемые при построении АИИС КУЭ:
Клеммы, DIN – рейки, маркировка, инструмент;
Источники питания;
Модемы:
GSM-модемы;
Аналоговые модемы;
Конверторы интерфейсов:
Конверторы RS 232/RS 485/RS 422;
Волоконно-оптические конверторы;
Ethernet COM-сервера;
Медиа-конверторы Ethernet;
Ethernet коммутаторы и концентраторы;
Защита от перенапряжений:
Защита цепей питания;
Защита цепей передачи данных (RS 485/RS 232, Ethernet);
Защита телефонных линий.
Опыт работы Phoenix Contact на российском рынке показывает, что для производителей,
крупных системных интеграторов и потребителей систем АИИС КУЭ немаловажным является возможность использовать широкую номенклатуру необходимого им оборудования от одного
или от небольшого количества производителей. Использование широкой номенклатуры
Phoenix Contact позволит заказчику не только упростить проектирование и тиражирование своих систем, но и гарантирует совместимость и высокую надежность работы как отдельных компонентов, так и всей системы в целом.

Вся продукция Phoenix Contact



Устройства управления движением Schneider Electric

Schmersal products mini

Контакторы Lovato Electric

Siemens prod-cts