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Quello del telecontrollo oggi è un argomento di estrema attualità, molto richiesto dal mercato,grazie alle sue funzionalità e ai benefici offerti, trovando così largo impiego in molteplici settori e in tutti in quei siti tipicamente non presidiati. Alcuni dei principali settori in cui è possibile trovare le principali applicazioni di telecontrollo sono quelli delle MultiUtility (ciclo idrico integrato, ambiente ed energia, produzione e distribuzione energie rinnovabili e stazioni ambientali), delle Infrastrutture (sicurezza stradale, pannelli a messaggio varibile, gallerie), del Building (centrali termiche, caldaie, ecc.), il settore agricolo (irrigazione), quello industriale (monitoraggio consumi, livelli, allarmi, monitoraggio strumentazione di processo) e il settore Oil & Gas (controllo pipeline, monitoraggio stoccaggi, ecc.).

La soluzione di telecontrollo proposta da Schneider Electric descritta in questo articolo è rivolta soprattutto agli impianti per il trattamento delle acque, settore in cui il telecontrollo trova largo impiego e per il quale Schneider Electric si propone come ‘main provider’ sul mercato. Nulla vieta tuttavia di estendere tale soluzione anche ad altri settori, a maggior ragione se si tratta di MultiUtility, in cui i bisogni sono pressoché simili.

Detto questo, vediamo come Schneider Electric ha deciso di investire in soluzioni di telecontrollo mirate al ciclo dell’acqua.

 Il ciclo idrico integrato

Con ‘ciclo dell’acqua’ intendiamo il ciclo idrico integrato, in cui i principali gestori idrici gestiscono, in modo distribuito, tre diversi servizi principali: potabilizzazione, fognatura e depurazione.

La gestione dell'acquedotto comporta la captazione e la distribuzione dell'acqua potabile, compresi gli interventi di sanificazione e potabilizzazione qualora siano necessari.

Il servizio di fognatura consiste nella raccolta e nel collettamento delle acque reflue agli

impianti di depurazione.

Nel depuratore le acque reflue vengono trattate per eliminare le sostanze inquinanti in modo da rendere la qualità compatibile con la salvaguardia dell'ambiente a cui vengono restituite.

Si tratta di impianti tipicamente distribuiti sul territorio, non presidiati, di piccola entità, spesso distanti tra loro e, per quel che riguarda le stazioni di captazione, difficilmente raggiungibili.

Da qui l’esigenza d’avere un unico sistema di telecontrollo centralizzato, un’unica postazione di supervisione per il monitoraggio e controllo a distanza di tutti i siti gestiti; pur mantenendo il funzionamento di ogni sito indipendente ed autonomo, grazie all’utilizzo di apposite Remote Terminal Unit (definite da qui a seguire RTU) che permettono d’avere una logica decentralizzata.

La soluzione di telecontrollo proposta da Schneider Electric è in grado di soddisfare i principali bisogni espressi dal gestore idrico: gestione ottimizzata delle risorse (personale operatore impiegato, spostamenti, infrastrutture informatiche utilizzate, ecc.) e riduzione dei tempi di fermo impianto (intervento tempestivo a fronte di un guasto), garantendo così un grado di servizio efficiente, a beneficio del cliente, e la riduzione dei costi di gestione.

In questo modo Schneider Electric si propone sul mercato dell’acqua come unico partner tecnologico, società in grado di fornire oltre a soluzioni di distribuzione elettrica, efficienza energetica, automazione e controllo, anche soluzioni integrate di telecontrollo.

Di seguito è rappresentata un’illustrazione che schematizza, in modo semplificato, il ciclo idrico integrato, con tutte le principali fasi e i trattamenti coinvolti, in cui il telecontrollo trova un vasto impiego.

Tipica architettura

La soluzione di telecontrollo proposta da Schneider Electric è versatile, modulare e flessibile, adotta tecnologie standard di mercato e viene adattata in funzione dei bisogni espressi dai gestori idrici.

Sono soluzioni che variano in funzione della dimensione e della complessità dell’impianto, in modo da garantire il miglior connubio tra soluzione tecnica e proposta economica.

Per siti di piccole dimensioni, in cui il controllo è limitato al monitoraggio di serbatoi, pozzi, o al massimo due pompe, Schneider Electric propone l’utilizzo in campo di RTU indipendenti ed autonome, in grado di controllare e regolare, in modo automatico ed indipendente, il funzionamento dell’impianto gestito; storicizzare in locale i dati e gli allarmi acquisiti; associare data e ora a tutti gli eventi verificatisi, in modo cronologico; trasmettere informazioni a distanza da e verso un sistema di monitoraggio e controllo remoto (Scada, dispositivi telefonia mobile, ecc.).

Per impianti più complessi, in cui il numero delle utenze da controllare è superiore e il controllo richiede performance più elevate, il controllo e la regolazione del sistema sono subordinati all’utilizzo di PLC Schneider Electric che si interfacciano in modo trasparente e con protocollo Modbus seriale alla RTU, alla quale è delegata la comunicazione a distanza con la piattaforma Scada o altri dispositivi remoti di monitoraggio. Il sistema proposto è in grado di supportare diversi canali di comunicazione: Pstn, Gsm/Gprs, Ethernet, radio, linea seriale, con possibilità di gestione del canale ridondato al fine di garantire un’elevata efficienza di servizio.

A secondo delle esigenze dei gestori idrici e in funzione dei contratti che dispongono con i diversi operatori telefonici, di volta in volta, viene proposta la miglior soluzione tecnico economica che meglio si adatta al sistema in oggetto.

Il flusso delle informazioni può avvenire tra RTU – RTU; RTU – Scada Vijeo Citect; Scada Vijeo Citect – RTU; RTU – dispositivo di telefonia mobile; Scada Vijeo Citect – dispositivo di telefonia mobile.

Il livello alto del sistema di telecontrollo è rappresentato dalla piattaforma Scada Vijeo Citect. E’ una postazione centralizzata di supervisione, attraverso cui l’operatore addetto può esercitare il monitoraggio e il controllo multisito da remoto.

La soluzione adottata permette comunque di accedere alla postazione Scada centralizzata da altre postazioni PC remote, collegate in rete Intranet e/o Internet.

Il sistema di telecontrollo è in grado anche di avvisare gli operatori utilizzando tecnologie differenti, fornendo servizi di notifica allarmistica attraverso l’invio di SMS, Email e messaggi vocali. In questo modo è possibile fornire soluzioni differenti, flessibili e modulari, in funzione dei bisogni espressi dai gestori idrici.

Di seguito è rappresentata una soluzione Schneider Electric per un’architettura completa di telecontrollo dove sono presenti RTU, radio, PLC e Scada.

Analizzeremo ora alcune caratteristiche di questi componenti.

RTU (Remote Terminal Unit)

Scopo principale di questo componente è quello di acquisire e controllare dati a livello locale e poi di trasmetterli a distanza. Oltre ai protocolli standard Modbus seriale e Modbus TCP/IP, la RTU utilizza come standard di trasmissione anche i protocolli DNP3 e IEC60870101 e 104; protocolli di trasmissione internazionali che garantiscono interoperabilità con altri sistemi, longevità e facilmente manutenibili.

L’unità RTU integra al suo interno la CPU e un modem che può essere di tipo Gsm/Gprs o Pstn a seconda del canale di comunicazione che si intende utilizzare, da rilevare il range di temperatura di funzionamento esteso da -40° a +70°.

 PLC

Per tutte le applicazioni più complesse, dove il PLC integrato nella RTU non è più sufficiente a gestire tutta l’automazione, Schneider Electric fornisce un modulo RTU integrato nella piattaforma modulare M340. Si tratta di scheda che si inserisce sul rack di base del PLC.

Questo modulo supporta, oltre al normale Modbus TCP, anche i classici protocolli del telecontrollo: IEC60870 – 5 – 101-104 e DNP3. Tali protocolli permettono un collegamento diretto a livello di telemetria con la stazione Scada, la cosiddetta comunicazione non permanente.

 Radio

Un problema che si può presentare nel momento in cui una stazione RTU deve inviare un sms di allarme o semplicemente l’aggiornamento degli ultimi dati letti, è la mancanza di copertura Gsm-Gprs in quanto le stazioni remote si possono trovare in luoghi più o meno impervi. Per ovviare a questo potenziale problema, Schneider Electric mette a disposizione una gamma di prodotti modem radio che lavorano come un sistema multi-master per consentire la trasmissione simultanea di dati senza interferenze fra Tx e Rx e consente di aumentare notevolmente la capacità del sistema.

Ogni radio con collegamento Ethernet offre dati con velocità maggiore per collegare gli impianti Scada con IP su tecnologia Ethernet. Un web server integrato, basato su un'interfaccia di gestione, offre una completa configurazione remota, gestione e funzionalità di diagnostica.

Scada

E’ il cuore del sistema di telecontrollo. E’ la piattaforma software multiutente per il monitoraggio remoto multisito. La piattaforma proposta si basa su sistema operativo Microsoft Windows e può utilizzare qualsiasi tipo di database per la gestione dei dati.

E’ un sistema aperto, in grado di comunicare con software di terze parti attraverso servizi XML e OPC Server. I dati contenuti all’interno di ciascuna RTU vengono trasmessi e automaticamente acquisiti dallo Scada, che è in grado di aggregare e concatenare in modo cronologico i file ricevuti.

Lo scambio dati tra la RTU e il sistema di telecontrollo avviene nelle seguenti modalità: su richiesta da parte dell’operatore addetto, attraverso l’utilizzo della piattaforma di telecontrollo che instaurerà una connessione con la RTU mediante chiamata; telefonica su rete telefonica con richiesta di trasmissione dati da RTU secondo una frequenza temporale preimpostabile (tipicamente ogni x ore, giorni o settimana).

Gli allarmi invece sono trasmessi automaticamente, in caso di evento, da RTU al sistema Scada o in formato testo SMS ai dispositivi di telefonia mobile.

Una delle funzionalità che contraddistingue la soluzione proposta da Schneider Electric consiste nella possibilità di configurare un planning per la schedulazione pianificata di invio allarmistica, a differenti operatori reperibili, secondo i supporti tecnologici sopra elencati. La messaggistica può essere configurata in funzione della turnazione, semplicemente configurando un canale orario giornaliero personalizzabile per tipologia di giorno, feriale o festivo.

Le principali funzionalità offerte dallo Scada proposto da Schneider Electric per il monitoraggio a distanza e centralizzato del multisito, sono: storicizzare, in modo centralizzato, informazioni, dati, eventi ed allarmi per la ricostruzione storica degli eventi (data logging centralizzato); visualizzare su pagine video sinottiche animate lo stato di funzionamento delle utenze controllate, rappresentando realmente gli impianti controllati; visualizzare le misure acquisite dagli strumenti installati in campo; forzare lo stato di funzionamento delle utenze controllate; modificare le soglie di allarme o d’intervento; visualizzare gli allarmi provenienti dai vari impianti e gli allarmi di sistema; visualizzare le principali grandezze analogiche e digitali in formato trends (esportabili in formato xls, txt o pdf).

E’ inoltre possibile avvisare gli operatori addetti, attraverso servizio SMS, in base alla tipologia dell’evento segnalato (funzionalità di ‘routing’); avvisare gli operatori reperibili, attraverso servizi di notifica, in base alla turnazione (funzionalità di ‘scheduling’); analizzare il numero degli eventi accaduti e definire eventuali tassi di servizio, consumi energetici, contabilizzazioni attraverso una serie di template predefiniti; effettuare la diagnostica automatica delle apparecchiature, della comunicazione e di sistema.

Conclusioni

Schneider Electric si propone come fornitore di una soluzione completa per tutto il ciclo di vita dell’acqua, da una semplice stazione di pompaggio a un grande impianto di trattamento, fornendo al cliente tutta una serie di prodotti che inseriti in un’unica soluzione rispondono a tutte le esigenze.