Кейс: BMS торгового центра,или как мы 5 лет диспетчеризацию делали

Расскажу длинный кейс, как мы за 5 лет сделали BMS торгового центра, вывели все инженерные системы на 3 монитора и сделали для них красивые интерфейсы.

Сперва расскажу, что это такое и зачем это нужно, особенно торговому центром. Диспетчеризация инженерных систем здания, или BMS (Building Management System) - это "умный дом", но в размерах больших зданий и сооружений. Как и в доме все сводится в одну систему, где можно мониторить и управлять светом, климатом и т.д. BMS на таких больших площадях решает 2 самые главные проблемы. Первая - это мгновенно узнавать и реагировать на неисправности. Если что-то сломалось, протечка, встало отопление зимой, погас свет, персонал должен об этом сразу узнать. Вторя - это сокращение времени на обслуживание. Чтобы выключить свет в торговом центре без диспетчеризации техник должен обойти все щиты и выключить свет, это занимает около 4 часов рабочего дня, можете представить, как они жили и сколько тратили времени без диспетчеризации.

Летом 2017 года мне с сайта позвонил клиент и попросил приехать осмотреть объект. Мы тогда пол дня проходили по крыше и по разным темным местам. Торговый центр, мягко говоря, большой, инженерных систем очень много, подготовка под диспетчеризацию и автоматизация есть, есть локальная технологическая сеть внутренняя, есть диспетчерская, где кто-то на момент строительства уже успел что-то сделать, но это все не работало. Исходников, естественно, у клиента нет, короче, ситуация классическая. Мы походили, посмотрели, поняли, что работы очень много, трудозатраты на все работы определить крайне сложно, нужно было начать хоть с чего-то. Я уехал, составил очень укрупненное КП от ИП и без НДС, чтобы остались хоть какие-то следы, но особо не рассчитывал на работы, хотя объект очень интересный и масштабный.

Прошел ровно год, я уже подзабыл про этого клиента, но летом 2018 года меня пригласили еще раз и попросили обновить КП. Мы взяли пару дней еще раз все обследовать и составили уже более конкретный план работ.

С клиентом мы решили разбить работы на два этапа и первый этап планировали реализовать до конца 2018 года. В этот этап входили основные инженерные системы и сама BMS, установка и настройка сервера, скады и т.д. Напомню, что это действующий торговый центр и в нем действительно много систем. Многие работы можно производить только ночью. На первом этапе нам нужно было вывести в диспетчеризацию 98 вентиляционных установок, 60 вытяжек, 7 индивидуальных тепловых пунктов, 156 фанкойлов и около 30 щитов освещения. Мы подписали договор и приступили к работам.

Я был очень рад, что мне доверили такой объем работы и, определенно, это один из топовых объектов для портфолио. Но это был 2018 год и у нас был ряд вопросов, которые предстояло решить.

Работы очень много, надо с чего-то начинать. Сперва определились со скадой, мы тогда установили несколько триальных версий от разных производителей и остановились на Simple-Scada, на тот момент она больше всех понравилась своим дизайном и документацией. Пришлось посидеть и поразбираться как она работает и как работают скрипты. Кстати, тогда еще не было шаблонов, это сейчас мы потратили время и перевели все на шаблоны, а тогда каждое окно и каждая установка были отдельно сделаны друг от друга.

Клиент попросил нас начать с освещения, так как это было самым больным местом все торгового центра. Всего около 30 щитов и около 270 линий освещения, и эту информацию нужно разместить на одном мониторе, желательно удобно, красиво, информативно и понятно для любого человека. Идей не было, поэтому я стал пробовать разные варианты.

Я засунул автокадовскую планировку в 3D Max, поднял стены и попробовал отобразить свет. Идея, возможно, и рабочая, когда всего пара типов светильников и не такое количество коридоров и помещения. У нас тут есть и "желуди", и "коньки" и много чего еще, которое вообще не понятно, как показать. И еще не понятно как спрятать стены, чтобы были видны дальние коридоры. Короче, идея не очень хорошая.

Попробовал оставить псевдо 3Д и сделать вид сверху. Уже лучше, так можно больше всего показать. На картинке можно увидеть "выключенный желудь" и точечный свет на входной группе. Идея более живая, можно было бы потратить много времени и все это красиво отрисовать, но хорошей информативности добиться было бы сложно, так как линий очень много и искать нужные будет сложно. Ну и надо еще держать в голове, что помимо света будет еще много других окон и нужно стараться поддерживать общую стилистику. Это одна из причин, почему я уже давно перестал использовать 3Д в интерфейсах, сложно масштабировать и поддерживать идентичность.

Идея оставить планировку торгового центра и на ней уже располагать информацию понравилась, тем более она очень хорошо вписывается в размеры экрана. И самое главное, торговый центр одноэтажный, с двумя и более этажами история была бы другой. На скриншоте сверху тестировал как разместить вентиляцию на плане, чтобы все поместилось, пришла идея сделать максимально просто и понятно, сгруппировать установки по венткамерам, а линии освещения по щитам управления. И выводить на основной экран только название установки или линии освещения и подкрашивать название в нужный цвет в зависимости от состояния. Идея отличная, нужно теперь все причесать и выровнять.

Здесь уже полностью рабочий вариант, подобраны цвета, сделаны подписи секций, обозначены галереи, добавлены тени. Каждая голубая плашка - это щит освещения, в нем линии освещения. Белый цвет - выключен, зеленый - включен, красный - линия не исправна. Не исправность линии значит, что она либо не включилась, либо не выключилась. Сделали несколько разных расписаний под разные типы освещения. Все щиты на экране кликабельны, по клику открывается детальное окно.

В дочернем окне больше информации о линии, здесь ее номер, статус, режим работы и комментарий.

Что еще интересного? В щитах установлены контроллеры Segnetics Pixel с модулями расширения, с ними мы прежде не работали, но алгоритм работы простой и сделали мы его быстро. Специфика контроллеров в том, что их нельзя загружать из диспетчерской, необходимо было обойти каждый щит и прогрузить контроллер. А делать это можно только в ночное время, так каждую линию нужно было протестировать. Мы потратили пару ночей, чтобы пройти все щиты, параллельно проверяя физику и связь, устраняя по ходу мелкие неисправности. Занятие не самое веселое, думал я, пока не подошли к вентиляции.

Светом нас просили заняться в первую очередь, так как на обход щитов эксплуатация тратила очень много времени. Когда завели освещение, немного протестировали его, отдали пользоваться инженеру и столкнулись с проблемой, что несколько щитов периодически теряли связь. Мы не могли понять почему. Связь устойчивая, пинг есть, переобжимали несколько раз, кабель проверяли, а замечания от эксплуатации к нам прилетали все чаще и чаще. Примерно неделю мы искали проблему, оказалось, что идет задвоение MAC адреса на сетевом модуле контроллера, из-за этого рушится соединение. Вероятность этого события очень низкая, но нам посчастливилось с ней столкнуться. И, конечно, проблемный шкаф оказался один из двух шкафов, который находился за потолком, на самом верху, куда подлезть можно только ночью.

Сделав освещение, у нас была концепция главного экрана для вентиляции и для других систем, это немного успокаивало, было понятно, с чего начинать. С другой стороны, было 98 вентмашин на кровле с контроллерами, как и на освещение, с которыми мы не работали прежде. К нашему приходу автоматика была полностью готова, вентиляция работала штатно, но нам нужно было в любом случае менять алгоритм, так как нужно было дополнительно добавить в контроллер частотные преобразователи по Modbus RTU. Идея была сделать один полностью отточенный алгоритм, обкатать его и дальше уже размножить его на все установки. У Segnetics есть очень удобный конструктор для вентиляции, я взял его за основу и добавил в алгоритм частотники и что-то еще по мелочи, загрузил в ближайшую установку и оставил ее работать на время.

Чтобы подключить частотники к контроллерам нужно было произвести электромонтажные работы: прокинуть кабель и подключить его, на это ушло две недели работы. Чтобы пройти по кровле 15 венткамер и загрузить первый раз алгоритм в контроллеры потребовалась еще неделя. Естественно, с первого раза нельзя сделать все правильно, нашлись ошибки, пришлось еще раз обходить все установки и перезаливать, а потом еще раз и еще раз. Если бы у контроллеров была возможность загружать алгоритм удаленно из диспетчерской, то за эти 5 лет я бы точно сэкономил себе пару месяцев жизни.

Напомню, что в 2018 году Simple-scada не поддерживала шаблоны, поэтому каждое окно приходилось создавать руками и руками привязывать переменные, аварии, тренды. Этим "безудержным весельем" занимался Максим больше недели, каждое утро приезжал в торговый центр и весь день сидел привязывал переменные. Спасало только то, что всегда можно выйти и купить кофе.

В 2020 году мы перевели вообще все на шаблоны, сейчас у нас шаблоны внутри шаблонов внутри шаблонов, поэтому внести изменения занимает несколько минут. Но самая полезная функция шаблонов - это минимизация ошибок и опечаток. В 2018 году мы создали и привязали больше 10 000 переменных, как бы не старались, но без ошибок обойтись нельзя.

В интерфейсе освещения у нас был один уровень вложенности, но в вентиляции прилично больше информации, поэтому решили сделать два уровня вложенности. По клику на венткамеру открывается окно с важными параметрами всех установок этой венткамеры, а по клику на установку уже откроется мнемосхема самой установки.

Когда делали интерфейс вентиляции произошел забавный (нет) случай, скопировали кнопку с освещения для теста, а к ней был привязан скрипт с освещения, и когда ее нажали, то погасили весь свет в торговом центре. Хорошо, что это были будни и было еще светло на улице и мы его сразу же включили, но от руководства тогда мне прилетело сильно. Я старался объяснить, что мы на действующем объекте, на горячую проводим большой объем работ и такие случаи могут возникать, к сожалению. При этом все работы со светом мы проводили и проводим только ночью, когда ТЦ закрыт, но вот одна кнопка нас подвела. Кажется, это был самый большой косяк на этом объекте.

В торговом центре 7 ИТП, мы их делали параллельно с вентиляцией и с фанкойлами. Это был самый простой этап, так как он здорово ограничен в функционале. За автоматизацию отвечают контроллеры Трансформер, у них есть очень удобный собственный OPC Server, мы купили лицензию на 7 итп на флешке и подключили к нашей диспетчеризации. Разработчики программно ограничивают возможность любого дистанционного управления, поэтому мы сделали только мониторинг с трендами и авариями.

Когда вывели все ИТП на диспетчеризацию, то выявилось сразу много проблем в релейной схеме шкафа управления и в подключениях. То сигнал аварии и работы перепутан, то датчик оборван, то настроен не так. Мы изначально обещали клиенту, что все мелкие проблемы по ходу работ, которые сможем устранить сами, мы устраним. Это как раз тот случай, я потратил пару дней, походил по ИТП со схемами, разобрался и исправил все, что смог найти.

Интерфейс на ИТП сделали быстро, так как уже использовали наработки с вентиляции.

С фанкойлами было больше всего вопросов, и это вообще самая сложная часть. Что было не так?

Ну поехали разбираться. Топология такая: линия фанкойлов связана шлейфом интерфейсом RS485, на конце стоит преобразователь Moxa и дальше уже по Ethernet в локальную сеть диспетчеризации. Автоматика у фанкойла сделана кем-то очень кустарно, контроллер стоит Zentec Z400, который хоть и устарел и не выпускается уже, но вопросов к его работе никаких. Зато его можно прошивать удаленно из диспетчерской, чем мы и занимались. Моксу можно перевести в режим удаленного COM порта и подключиться к контроллеру или всей линии контроллеров сразу. Первым делом мы обновили системное ядро на всех контроллерах, к которым смогли достучаться, так как в старой версии ядра были проблемы с Modbus RTU, которые периодически ломали его работу. Мы написали новый алгоритм, протестировали его на одной линии, потом загрузили во все остальные фанкойлы. Процесс обновления ядра и загрузка довольно медленные, а фанкойлов больше 150 штук, но близость неограниченного кофе опять спасала.

Разбирались мы с фанкойлами долго. Где-то были задвоены сетевые адреса, после смены находились новый фанкойлы, мы их добавляли. Где-то они были поменяны местами, где-то были фанкойлы о которых вообще никто не знал, а где-то, наоборот, фанкойла не было, хотя он там должен был быть. Некоторые контроллеры были "окирпичины" и к ним приходилось лезть с ноутбуком и возвращать к жизни. Целая ночь ушла, чтобы починить линию, которая целиком не отвечала. Мы с техником на "Большом Брате" подбирались к каждому фанкойлу, пока не нашли проблемный, где монтажник промахнулся клеммой и посадил 230В на линию RS485. При этом Мокса сгорела моментально, а контроллеры остались живы. Заменив Моксу, вся линия вернулась в работу как новенькая.

С интерфейсом тут тоже все понятно, универсальный первоначальный вариант очень легко масштабируется под любую систему.

Мы завершили первый этап примерно за 4 месяца, подписали акты, потом еще несколько месяцев занимались постобслуживанием и, в целом, помогали чем могли. Прошел год и в 2020 году нам согласовали второй этап, в который вошли все оставшиеся инженерные системы. Как уже писал, первым делом мы обновили скаду и переделали почти всю работу заново, уже на шаблонах. Это заняло прилично времени, зато сэкономило его очень много впоследствии.

Мы диспетчеризировали 6 ГРЩ и 1 трансформацию подстанцию. Подготовка под диспетчеризацию была, но документации не было и все провода пришлось прозванивать заново и наводить порядок. С каждого ГРЩ мы снимаем положение и сработку автоматических выключателей на вводе и секциях. На обоих вводах стоят цифровые мультиметры, с них мы через интерфейс снимаем текущие значения напряжения, тока и мощности. Сделали несколько отчетов по напряжению и потребляемому току, иногда они бывают полезными. С подстанции нас попросили снимать только МТЗ ячеек.

Тут целая куча разных сигналов, решили все это вывести на один экран, чтобы экранов не было слишком много.

С тепловыми завесами не все просто и однозначно. Завесы чаще всего полностью автономны, со своим пультом и не предусматривают диспетчеризацию без костылей. В нашем случае получилось именно так, диспетчеризировать просто нечего, поэтому решили поступит следующим образом. Мы установили на каждый вход 1 или 2 датчика температуры, к каждой завесе подвели кабель и подключили его вместо пожарного сигнала на отключение завесы. На каждый вход у нас маленький шкаф с контроллером Pixel, который контролирует температуру на входе и выключает или разрешает работать завесе. При этом управление завесами каскадное в зависимости от разницы температур между уставкой и фактической. Это не очень хорошее решение, так как инженер не видит фактического состояния завесы и не может управлять скоростью и нагревом, но другого варианта не было. В 2022 году мы все-таки сделали один вход как нужно, но об этом дальше.

На КНС, ЛНС и ЛОС стоят свои шкафы управления где-то в районе паркинга, там своя автоматика и к ним заведен кабель. Мы где-то доставили реле и допники и вывели все необходимые сигналы. При этом одна из ЛНС находится в центре кругового движения, куда не заведен кабель и нет возможности вообще никак его туда подвести. Мы туда поставили радиомодем Спектр 433, это беспроводной удлинитель Modbus RTU. Были некоторые опасения по устойчивости сигнала, но за все время потери связи не было, правда, и расстояние там небольшое, около 100 метров прямой видимости.

Обогрев кровли и обогрев дренажных воронок. На каждый обогрев стоит свой маленький шкаф с Пикселем и датчиком уличной температуры, программу на управление написали новую.

В торговом центре два холодильных центра с серьезным оборудованием и своей системой автоматизации на контроллерах Carel. Нам удалось связаться с разработчиками этой системы, нам дали таблицу переменных и даже дали откомпилированный под новые версии контроллера программу. Иначе как чудо я это не назову, так как в противном случае нам пришлось бы писать программу на холодильный центр заново, а это очень непростая задача.

В третий этап мы собрали разные доработки и модернизации и провели его в 2022 году.

Больше всего внимания из всех систем требует к себе освещение, для торгового центра эта самая щепетильная часть. Освещения много, оно все разное и должно работать по-разному. Мы добавили еще десяток новых расписаний и установили несколько датчиков освещения на улице и несколько в центральных галереях, чтобы у инженера было больше возможностей для настройки освещения. Сейчас на разный свет можно назначить свое расписание и настроить его работу. Например, чтобы свет включался по внутреннему датчику, а выключался по внешнему или наоборот. Или настроить выключение по датчику, но в заданный промежуток расписания. Или не использовать датчик вообще.

В котельной своя автоматика, она работает штатно и желания лезть в нее не было никакого. Но диспетчеризировать ее как-то надо.

В самой диспетчерской, прям рядом с нашими мониторами висел шкаф с панелью Weintek, которая дублировала основную панель в самой котельной. Это та диспетчеризация, которая была предусмотрена застройщиком. Я выгрузил проект с панельки на компьютер, дальше на одном из форумов мне помогли снять с него пароль, затем я настроил работу панели как сервер Modbus, чтобы она преобразовывала свой протокол общения с контроллером в нужный мне Modbus. Дальше дело техники, нужно составить таблицу переменных и интегрировать панель в нашу скаду.

Интерфейс получился довольно насыщенным, но и данных мы забираем много.

Все-таки один тепловой пункт мы решили полностью модернизировать и заменить целиком шкаф управления. Существующая автоматика не позволяет управлять с диспетчерской, а для эксплуатации это очень важно, они хотят менять уставки, график и управлять приводами и насосами. Мы спроектировали новый шкаф управления на базе Segnetics SMH4, собрали все, установили, подключили и запустили. На скаде переработали интерфейс, добавили управление и расписание.

С завесами нужно было что-то делать, поэтому мы сделали один пилотный вход, чтобы посмотреть на результат. На входе 8 завес, из каждой мы вынули платы управления и пульты, установили внутрь контроллеры Zentec, перекоммутировали все внутри и соединили все в шлейф RS485. Написали новую программу управления для контроллера под каждую завесу. Теперь на диспетчеризации можно задавать режимы работы и контролировать текущий статус. Удобство эксплуатации повышается в разы, при сопоставимых затратах на модернизацию. Следующие завесы у нас на очереди.

Провели большую работу за эти годы. Сейчас у нас в скаде 16 000 переменных, все на шаблонах, окна грузятся и открываются мгновенно, ничего не вылетает и не лагает. Всю работу мы делали командой из 3 человек. За это время мы несколько раз переделывали алгоритмы вентиляции, освещения, фанкойлов, постоянно что-то исправляя и дорабатывая. Объект очень большой поэтому работы нам там еще хватит, это практически бесконечный процесс.

Спасибо, что дочитали до конца, надеюсь информация будет полезной.