Pienen puhdasvesijärjestelmän ohjaus- ja kaukokäyttöratkaisu

Abstract

Veden- ja sähkönjakelusektorilla ovat yleisiä järjestelmät, jotka koostuvat useista, pitkienkin välimatkojen päässä olevista ala-asemista ja jotka vaativat jatkuvaa tarkkailua ja mahdollisuutta kaukokäyttöön. Usein kustannustehokkain tapa toteuttaa tämä pitkien etäisyyksien välinen tiedonsiirto on käyttää langatonta tiedonsiirtoa, hyödyntäen esimerkiksi radiomodeemeja.

Radiomodeemeilla toteutettu tiedonsiirto on luotettavaa, mutta samalla kuitenkin nykymittapuun mukaan varsin hidasta, ja käytettävyydeltään miellyttävän, vakaan järjestelmän toteuttaminen vaatiikin runsaasti suunnittelutyötä.

Eri laite- ja ohjelmistovalmistajilta löytyy erinomaisia, valmiita ratkaisuja usean alaaseman kattavien kaukokäyttöjärjestelmien toteutukseen, mutta järjestelmien hinnoittelu käytännössä sulkee ne pienten vesi- ja sähkölaitosten ulottumattomiin.

Projektin keskeisin tarkoitus oli luoda käytettävyydeltään korkealuokkainen sekä edullinen, usean ala-aseman ohjaukseen soveltuva ohjaus- ja valvontajärjestelmä. Ratkaisuksi valittiin Modbus-protokollaa sekä radiomodeemiyhteyksiä käyttävä kaukokäyttöjärjestelmä, käyttäen hinta-laatu suhteeltaan edullisia Siemensin valmistamia SIMATIC S7-200 -sarjan logiikoita sekä kustannustehokasta WinCC Flexible -valvomosovellusta.

Tässä opinnäytetyössä käsitellään hieman pintapuolisesti, mutta samalla varsin kokonaisvaltaisesti pienen kaukokäyttöjärjestelmän suunnittelu, sisältäen radiomodeemiverkon suunnittelun ja testauksen, prosessi- valvomo- ja logiikkasuunnittelun, GSMhälytysten jälleenannon sekä raportoinnin. Keskeinen osa työstä liittyy myös valittujen komponenttien, ohjelmistojen sekä protokollien välisen toiminnan optimointiin, käyttäen muun muassa Apex Automation Oy:ssä suunniteltua omaa Modbus ajuria.

In the sector of water and power distribution it is common that the distribution systems are based on several sub-stations which demand continuous monitoring and controlling actions and the distance between these stations is often very long. Often the most costeffective method to carry out the long distance data transfer between these sub-stations is the use of the wireless data transmission and radio modems.

The data transmission by radio modems is very reliable but at the same time it is quite slow according to the present-day criterion and because of that the stabile systems with pleasant usability often requires a lot of planning work.

All-inclusive turn-key solutions for the remote-control systems that consist of several sub-stations can be found from various equipment and software manufacturers but these systems are often out of reach because of the pricing for many of the small water and power plants in practice.

The keystone of this project was to create a cost-effective controlling and monitoring system with high-grade usability and which would be suitable for managing the distribution systems which consist of several sub-stations. The selected solution was a remote-control system which communicates by using the Modbus protocol and radio modems. The system was built by using the cost effective SIMATIC WinCC Flexible HMI software and good price/quality relation possessing SIMATIC S7-200 series logic controllers.

In this engineering thesis the small remote-control system is dealt with somewhat superficially but at the same time comprehensively, including engineering and testing of the radio modem network, process-engineering, engineering of the HMI and logic software, processing of the GSM alarms and functioning of the automated reporting system. An essential part of this project is associated with the optimizing the cooperation of the selected components, software and protocol. This is carried out, for example, by using the self-made Modbus driver which was planned at Apex Automation Inc.