Эволюция систем мониторинга в холодильной технике

Сейчас система мониторинга прочно входит в обиход. Удаленным доступом к объекту уже никого не удивишь. Но необходимость применения подобных решений зависит от различных факторов. В начале 2000-х гг, когда общая стоимость системы была более 5000 евро, а техник на объекте мог получать 5000 руб, необходимость подобной системы была сомнительна, поскольку при такой оплате сотрудника можно держать на объекте непрерывно. При этом он мог выполнять и другую работу, а также ходить и делать записи в журнале температур, списывая показания с дисплеев контроллеров.

Сейчас зарплаты сотрудников поднялись, и постоянное нахождение сотрудника на объекте, с учетом его простоя, становится неэффективным. По этой причине стало выгодно держать одного сервисного инженера на несколько объектов. Но встает вопрос, как уследить за всеми объектами при условии ужесточения контроля за температурными режимами хранения продуктов питания. Вот тут и может свою роль сыграть система мониторинга.

В современных системах мониторинга холодильного оборудования есть четыре составляющие:

1. ежедневная работа на объекте такая, как просмотр измеряемых значений и изменений параметров регулирования;

2. хранение истории параметров во времени;

3. аварийный менеджмент — то есть создание, отправка и маршрутизация аварийных сообщений;

4. координирующие (контрольные) функции — функции координации работы нескольких контроллеров или групп контроллеров такие, как расписание оттаек, функция разрешения впрыска, плавающее давление кипения и т. д.

В данной статье мы рассмотрим, как менялись системы мониторинга во времени.

Разные компании предлагали и предлагают свои решения, но все их можно разделить на несколько типов в зависимости от используемого оборудования, технологии и программного обеспечения.

При зарождении систем мониторинга скорости передачи данных были невысокие, оборудование стоило дорого. Использование аналоговых модемов накладывало на работу системы мониторинга ограничения. На любом клиентском ПК было установлено Программное обеспечение, которое по бинарным протоколам общалось с оборудованием. При этом было разделение на местный и удаленный мониторинг, поскольку ПК местного мониторинга можно было подключить напрямую к системе по COM-порту.

Давайте посмотрим, как была построена система. Основных решений было два.

Первое — на объекте устанавливался блок мониторинга, являющийся интеллектуальным и самостоятельным шлюзом, который собирал данные (историю параметров), организовывал координирующие функции. И уже к блоку мониторинга по СОМ-порту (RS232) подключался ПК (локальная станция), или можно было подключиться удаленно, используя модем или устройство для подключения к Ethernet, к которым и подключались удаленные станции. 

Рис 1. Пример системы на основе блоков мониторинга и программы

Второе — на объекте устанавливался ПК, а контроллеры к нему подключались через Шлюз, что, на самом деле, был простой блок преобразователь интерфейса. Например, преобразователь RS485 в RS232 (COM). На ПК инсталлировалась программа для мониторинга, называемая локальной версией. Удаленные станции подключались к Локальному ПК, используя модем или сетевой интерфейс. История параметров изначально собиралась на Локальный ПК, там же выполнялись контрольные функции.

Рис 2. Пример системы на основе блоков преобразователей на ПК и программы

Второе решение используется до сих пор, в том числе и российскими разработчиками, поскольку не требует производства своего «железа»: к стандартному ПК подключается недорогой преобразователь RS485-USB и разрабатывается программное обеспечение для ПК, или используется уже готовая SKADA-система с готовыми OPC-серверами для подключения оборудования.

Для удаленного доступа используется полноценное программное обеспечение на клиентской машине. Оно настраивалось на каждом клиентском ПК или настройки одной машины копировались на другую при помощи дисков. В итоге многие функции дублировались между локальными и удаленными станциями. История параметров, как и графическое отображение объекта, хранилась на всех станциях. Достоинство этой системы — высокая скорость работы на слабом оборудовании и медленной связи.

С увеличением производительностей систем и пропускной способности каналов связи, а также повсеместного распространения широкополосного интернета, изменился подход к работе системы мониторинга. В ее основе лег WEB-интерфейс. Для работы с оборудованием уже нет необходимости устанавливать специальную клиентскую программу — достаточно открыть браузер и набрать в строке адреса IP-адрес или DNS-имя узла, и доступ к объекту открыт. На серверной части изменения не такие большие. Также теперь это или промышленный компьютер, или просто ПК с внешними или встроенными преобразователями интерфейса и с WEB-сервером. Такую систему достаточно настроить один раз на объекте, а дальше неограниченное количество клиентских станций могут к нему подключаться. И уже нет понятия «система на объекте» или «удаленная», сети TCP/IP размывают эти понятия. В такой системе история параметров и графическое отображение объекта хранятся в одном месте. 

Рис 3. Пример системы на основе блоков мониторинга и WEB-интерфейса

Используя этот подход, разработчики пытаются создать и свои системы мониторинга с WEB-интерфейсом в качестве пользовательского, используя обычный ПК со встроенными или внешне подключаемыми к нему преобразователями интерфейсов. В такой системе есть возможность подключения нескольких преобразователей интерфейсов. Таким образом, есть возможность подключить к одной системе контроллеры изначально несовместимые по протоколу, например, разных производителей. Правда, возникает проблема с настройкой координирующих функций для всех этих контроллеров. Данная конструкция имеет недостатки, такие как надежность обычного ПК в жестких условиях современных объектов. Большинство крупных производителей оборудования отказались от подобной схемы и используют промышленные компьютеры как более надежное «железо» с пассивной схемой охлаждения. Другой недостаток заключается в том, что на каждый котроллер идет свой провод и свой преобразователь, что усложняет монтаж и обслуживание такой системы. Схему с ПК используют небольшие компании, которые сами монтируют объекты и устанавливают на них свои решения. 

Рис 4. Пример системы на основе блоков преобразователей на ПК и WEB-интерфейса

Если у вас один объект, то вы без проблем будете помнить его IP-адрес, характеристики и настройки. А вот если у вас много объектов, возникает вопрос, как за ними всеми следить? В этом случае уже используются системы корпоративного управления. Данная система собирает данные с объектов, получает, обрабатывает, маршрутизирует аварийные сообщения. Также в задачи данной системы входит анализ данных и построение отчетов по одному или множеству объектов. Система корпоративного управления позволит ранжировать объекты по множеству параметров и определять точки приложения усилий.

Системы корпоративного управления устанавливаются или на серверы в корпоративных сетях или в облаке. Слово «облако» обозначает, что Сервер находится в неопределенном месте, где-то на просторах интернета. Облачные системы могут обслуживать не одну сеть магазинов, а множество различных сетей и отдельных магазинов, разграничивая область доступа между ними. Основные сервисы данных систем — это предоставление отчетов.

С появлением быстрого интернета, современной сотовой связи с передачей данных и современных одноплатных компьютеров развилось новое направление систем мониторинга — облачные системы. В этом случае на объект устанавливается «умный модем», который не имеет собственного пользовательского интерфейса, а передает данные на сервер в облако. В этом случае в качестве пользовательского интерфейса используется WEB интерфейс в облаке. В такой системе пользователь никак не может обратиться напрямую к модему. Это позволяет более надежно управлять доступом, избегая несанкционированного входа. 

Рис. 5 Глобальная система

Для примера возьмем сервисную компанию, которая обслуживает 100 объектов. Если ее сотрудник покидает компанию, у него необходимо забрать доступ ко всем обслуживаемым магазинам. В этом случае для облачной системы достаточно отключить его учетную запись в облаке. А вот если это 100 самостоятельных блоков мониторинга, вам необходимо изменить учетные записи во всех блоках отдельно.  Если не изменен пароль, а доступ к этим блокам возможен по WIFI, то бывший сотрудник может подъехать к объекту и подключиться, что может закончиться не очень хорошо. Другим немаловажным положительным свойством является то, что подобная система структурно объединяет и корпоративную систему, и доступ к объекту.

С экономической точки зрения, использование облачных сервисов снижает цену за оборудование и IT-инфраструктуру, поскольку клиент не занимается ее поддержкой, а арендует вычислительные мощности и хранилища. У данной системы при всех достоинствах есть и недостатки. Возникает вопрос доверия владельца данного сервиса, поскольку вы передаете доступ к своим объектам сторонней организации, и данные хранятся на чужих серверах.

Также есть вопрос надежности хранения данных. Насколько масштабируема система, и сможет ли она справляться с необходимым объемом данных? Пока к системе подключено десятки объектов, этот вопрос не возникает, а когда к системе будут подключены сотни и тысячи объектов, станет ли она работать так же быстро и надежно?

Облачная система зависит и от качества и надежности линии связи. 

Рис 6. Облачная система Claud Control от Danfoss.

И тут еще один недостаток: на данный момент каналы связи не очень надежны, а вычислительные мощности недостаточны, чтобы координирующее функции можно было отдавать в облачные системы.

Хотя такие системы только строятся, но за ними будущее, и постепенно будут решаться проблемы с их использованием. Уже сейчас довольно просто подключить оборудование к такой системе. Вам нужен шлюз, подключенный к интернету, и надо прописать данный шлюз в облаке. Как пример система — Cloud Control от Danfoss. Вы приобретаете комплект оборудования, куда входят: контроллеры, сетевые карты, модем с сетевой картой и абонентская плата за первый год. Вы собираете сеть и подключаете ее к модему. В отличие от многих других систем мониторинга, в том числе и облачных, у вас нет необходимости подключать систему к интернету и с публичным, и статическим IP-адресом, платить за него отдельную плату и даже знать, что это такое. Вопросы по организации подключения решаются работой с предоставленной СИМ-картой, куда все эти услуги включены. 

Рис. 7 Процедура подключения оборудования к облаку Cloud Control

В итоге подключение упрощено до предела, вы включаете модем, в браузере заходите на сайт Cloud-Control.ru, регистрируетесь, если необходимо, вносите серийный номер модема, и у вас подключен объект. После этого вы можете пользоваться возможностями удаленного мониторинга, отслеживать работу, перенастраивать контроллеры. Одним из больших плюсов работы с системой Cloud Control то, что система ведет запись изменений во времени всех параметров со всех контроллеров, подключенных к модему. И как итог, в Cloud Control вы имеете полный архив как измеряемых параметров, так и настроек. Вы можете строить отчеты о работе системы.

Дальнейшие тенденции развития подобных облачных систем мониторинга — это упрощение работы с оборудованием на основе «умных функций», упрощающих анализ данных.