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!