Redundantni SINAUT sistem
Nadzorno-upravljački sistem JP “Jedinstvo” Kladovo

Ovaj članak opisuje implementaciju sistema za daljinsko upravljanje i nadzor (telecontrol) jednog distribuiranog postrojenja. Sistem se bazira na Siemens-ovom komunikacionom protokolu Sinaut, koji je razvijen upravo za telecontrol aplikacije.
Razvojem modernih telekomunikacija postalo je moguće upravljati objektima na udaljenim lokacijama. S obzirom na to da je takav vid komunikacije često nepredvidiv u pogledu vremena pristizanja podatka na svoje odredište (zavisnost od komercijalnih provajdera, korišćenje velikog broja posrednika, itd), ukazuje se potreba za korišćenjem namenskog načina komuniciranja, koji obezbeđuje neosetljivost sistema na opisane komunikacione probleme. Neki od komunikacionih protokola koji nude navedenu funkcionalnost su IEC 60870-5 (evropski standard), DNP3 (anglo-američki standard), kao i različiti protokoli samih proizvođača opreme, jedan od kojih je i Siemens-ov Sinaut protokol, koji je predmet ovog članka.

Sinaut protokol

Sistem daljinskog upravljanja i nadzora (telecontrol sistem), kao i svaki komunikacioni sistem, koristi raspoložive medijume za transport informacija (telefonske linije, servise mobilne telefonije, iznajmljene parice, optičke kablove, itd). Ono što ga razlikuje od klasičnih komunikacionih sistema je protokol komunikacije.
Osnovna razlika Sinaut protokola u odnosu na klasične je postojanje vremenske određenosti događaja. Integralni deo svake jedinice informacije koja se prenosi Sinaut protokolom je vremenski pečat – time stamp. On predstavlja trenutak u kome je izvor informacije (npr. neki senzor) generisao podatak koji treba poslati na odredište. Bez obzira na to kada podatak stigne na odredište, Sinaut sistem na odredištu će mu pridružiti ispravno vreme koje se čita iz vremenskog pečata. Time je postignuta invarijantnost rada sistema u odnosu na brzinu komunikacione opreme i medijuma.
Vremensko baferisanje je još jedna karakteristika Sinaut sistema. Svaki učesnik u komunikaciji (čvor) ima svoj bafer u koji se smeštaju poruke namenjene drugim čvorovima. Te poruke se odmah prosleđuju na svoja odredišta, ako je komunikacioni medijum raspoloživ. Ako medijum nije na raspolaganju u datom trenutku (npr. zauzeta telefonska linija, ispad GPRS servisa mobilne telefonije, i slično) poruke se čuvaju u baferu (a svaka poruka ima svoj vremenski pečat), da bi se poslale na svoja odredišta kada medijum postane raspoloživ. Time je postignuta velika robusnost sistema u pogledu raspoloživosti komunikacionog medijuma (podaci ostaju bezbedno sačuvani u baferu).
Sinaut protokol omogućava povećanje raspoloživosti komunikacionog sistema uvođenjem redundantnih komunikacionih puteva. Bilo koji komunikacioni put između dva čvora može se dopuniti dodatnim komunikacionim kanalom (npr. telefonska linija i GRPS veza), tako da, u slučaju otkaza jednog od puteva, dati čvor zadržava mogućnost komunkacije. Nakon podešavanja, postojanje dva komunikaciona puta u potpunosti je transparentno za korisnika – korisnik ne mora voditi računa o tome kojim komunikacionim putem se podaci prenose. Treba napomenuti da postoje prioriteti pri izboru komunikacionog puta – komunikacioni put koji je stalno otvoren (iznajmljena linija, GPRS veza) ima prioritet u odnosu na ostale komunikacione puteve (telefonska linija). To znači da će sistem prvo pokušati da prenese podatke stalno otvorenim putem, a tek ako on nije raspoloživ, prelazi na alternativni komunikacioni put. Komunikacioni putevi istog tipa mogu se koristiti kao redundantni, i tada su ravnopravni u Sinaut sistemu.
Još jedna osobina Sinaut sistema je ravnopravnost čvorova sistema u pogledu iniciranja prenosa komunikacione poruke. Ova osobina podrazumeva da, na primer, udaljeni čvor može inicirati slanje alarmne poruke kontrolnom centru, odmah po njenom nastanku.
Pored svoje osnovne funkcije – prenos podataka između čvorova u sistemu – Sinaut protokol omogućava korisniku programiranje i dijagnostiku celokupnog sistema korišćenjem istih komunikacionih puteva koji se koriste i za prenos podataka. To u praksi znači da je moguće menjati upravljački program na udaljenoj lokaciji iz kontrolnog centra, posredstvom Sinaut sistema.

Sistem pokriva dva dela delatnosti preduzeća. Jedan deo odnosi se na snabdevanje grada vodom i obuhvata objekte crpna stanica (CS) i gradski rezervoar (GR), a drugi na deo kanalizacionog sistema grada i obuhvata objekat čvor 6 (Č6). Sistemom se upravlja centralizovano, sa lokacije kontrolnog centra (KC) u upravnoj zgradi JP “Jedinstvo” Kladovo, putem WinCC SCADA aplikacije. Na svakoj od udaljenih lokacija, upravljački program izvršava se na S7-300 PLC kontroleru. Kompletna implementacija Sinaut sistema ostvaruje se konfigurisanjem i programiranjem TIM modula na svakom od čvorova komunikacije.
Komunikacija između KC i udaljenih objekata (CS, GR i Č6) ostvarena je posredstvom GPRS servisa mobilne telefonije. PC računar u kontrolnom centru ostvaruje izlaz na Internet posredstvom lokalnog internet provajdera. Na svakom od udaljenih objekata nalazi se po jedan GPRS modem sa SIM karticom mobilnog operatera koji ostvaruje izlaz na internet posredstvom korporativnog APN-a. Komunikacija se iniciraod strane udaljenih objekata ka KC po uspostavljanju napajanja. U slučaju gubitka GPRS komunikacije između KC i CS ili između KC i GR, udaljeni objekti CS i GR prelaze na međusobnu komunikaciju posredstvom javne fiksne telefonske mreže. Ta komunikacija se ostvaruje po pozivu, za razliku od GPRS komunikacije koja podrazumeva stalno prisutan komunikacioni kanal po iniciranju i uspostavljanju komunikacije udaljeni objekat – KC. Poziv se generiše u slučaju alarma na GR, u slučaju promene parametara u CS koji su vezani za GR i na zahtev korisnika u CS. Po uspostavljanju veze, vrši se razmena svih podataka, nakon čega se veza prekida, do sledećeg poziva. Kada se GPRS komunikacija ponovo uspostavi, CS i GR razmenjuju podatke posredstvom KC, pa se ne vrši pozivanje putem telefonske mreže. Redundansa je ostvarena i u vezama KC-CS i KC-GR posredstvom javne fiksne telefonske mreže.
Komunikacioni sistem na strani udaljenih objekata CS i GR sastoji se iz po jednog TIM 3V-IE Advanced Sinaut komunikacionog modula, koji je povezan sa modemom MD740-1 unutar koga se nalazi SIM kartica i sa modemom MD3 koji ima izlaz na telefonsku liniju. U slučaju objekta Č6, komunikacioni modul je TIM 3V-IE, a instaliran je GPRS modem MD740-1.
Računarski sistem u KC se sastoji iz Siemens Rack PC 547B računara koji posredstvom integrisane Ethernet kartice, komunikacionog Sinaut TIM 4R-IE modula i bezbednosnog uređaja Scalance S612 izlazi na ruter internet provajdera. Računar i Scalance modul napajaju se preko UPS-a, čime je omogućen rad računarskog sistema po kraćem nestanku napajanja.
Sigurnosni par u sistemu čine, sa KC strane uređaj Scalance S612, a sa strane udaljene periferije, modem MD740-1. Između ovih uređaja formira se VPN tunel koji obezbeđuje enkripciju podataka i time podiže nivo bezbednosti komunikacije.
Na osnovu iskustva stečenog pri realizaciji ovog projekta, može se zaključiti da Sinaut koncept može predstavljati adekvatno rešenje za sve sisteme kod kojih jedini raspoloživi vid komunikacije uključuje komercijalne posrednike (javnu mrežu fiksne i mobilne telefonije, kao i različite internet provajdere). U aplikacijama kod kojih to nije slučaj, prednost bi bila na strani ethernet komunikacije posredstvom optičkog ili wireless medijuma. Sinaut sistem opisan u ovom članku realizovala je firma GREBEN-INŽENJERING, za JP “Jedinstvo” Kladovo, u septembru 2007.

Autori teksta su:
Boban Đačić, dipl.ing.
Mr. Igor Jovandić, dipl.ing.


Više informacija: Greben inženjering d.o.o., 11070 Novi Beograd, Bulevar Arsenija Čarnojevića 136/2, Tel/Fax: +381 11 31-33-072, +381 11 31-33-073, E-mail: gi@greben.rs, http://www.greben.rs

Aleksandar D.
Follow me