SIMATIC RTU 3030C – самодостаточное и автономное

1. RTU 3030C

Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
siemens.com/answers

2. SIMATIC RTU 3030C – самодостаточное и автономное

Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 2
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

3. Знакомьтесь – SIMATIC RTU3030C

Сети сотовых
операторов 2G/3G
Центр управления
VPN туннель
Центр управления
TeleControl Server Basic
Метки времени
Сельское
хозяйство
Водопровод и
сточные воды
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 3
20.10.2018
Распределение
электроэнергии
Добыча
полезных
ископаемых
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

4. Позиционирование SIMATIC RTU3030C

Компактные
RTU
Модульные RTU
Модульные RTU на базе
S7-400
Модульные RTU на базе
S7-300 / S7-1500 / ET 200SP
Для сложных приложений
с высокими требованиями
к производительности
Для средних приложений
с потребностями в гибкой
конфигурации
Для небольших
приложений с
ограничениями по
стоимости
Модульные RTU на базе
S7-1200
Для небольших
приложений с
ограничениями по
потреблению энергии
RTU с малым
энергопотреблением
Расширение функциональности
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 4
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

5. SIMATIC RTU3030C Структура

8 DI (2 из которых настраиваются
как счётчики)
Соединение 1 или
2х аккумуляторных
модулей
(каждый на 16 А-ч /
125 Wh)
Антенный разъем
SMA
4 DO (релейные)
Слот платы для
SD Card
Кнопка
Сброс / Wake-up /
Service
RJ45 Разъем (Ethernet
порт)
Клеммная колодка
для источника питания
12-24 В DC
Слот для SIM карты
4 AI (12 Bit, 0-5 / 0-10 V,
0-20 / 4-20 mA, PT-1000)
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 5
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

6. SIMATIC RTU3030C Подключения и принадлежности

Аккумуляторные модули
(каждый на 16 А-ч / 125 Wh)
Антенный разъем
SMA
•8 DI (2 из которых настраиваются как счётчики)
•4 DO (релейные)
Ethernet порт
Слот для SIM карты
Слот платы для SD Card
4 AI (12 Bit, 0-5 / 0-10 V,
0-20 / 4-20 mA, PT-1000)
Принадлежности SC CI
Батареи
Антенны и кабели
Подключение питания 12-24 В
Сторонние принадлежности
Влаго-пыле-защитные кожухи
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 6
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

7. SIMATIC RTU3030C Опции питания

12-24 В DC
Акк-р
Батарея + работа от
аккумулятора
или
Акк-р
Работа от
аккумулятора с
солнечной панелью
или
Акк-р
Батарея 2 Батарея 1
Работа только с
батарейным
питанием с 1 или 2
батареями
Работа от
стандартного ИП
DC 12-24V
Работа от
стандартного ИП +
работа с батарейным
питанием как
резервным
или
DC 12-24V
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 7
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

8. SIMATIC RTU3030C Возможности по передачи данных

Можно использовать
в качестве RTU
для подключения к SCADA
используя следующие
протоколы:
• TCSB – TeleControl Server Basic
• IEC 60870-5-104
• DNP3
Можно использовать
просто для сохранения
журнала событий
с передачей по:
• SMS
• E-mail
SMS
E-mail
Центр управления
TeleControl Server Basic
Центр управления
VPN туннель
Сети сотовых
операторов 2G/3G
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 8
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

9. Вариант использования – RTU3030C как регистратор данных

RTU3030C как регистратор данных:
• RTU записывает данные на карту
памяти SD
• Пользователь может скачать файл
с накопленными данными через
WEB интерфейс
• Для скачивания данных может
использоваться OpenVPN туннель
• RTU может посылать файлы с
накопленными данными в формате
CSV по электронной почте
• Тревожные оповещения могут
посылаться RTU по электронной
почте или в виде SMS
VPN – туннель
Регистрация данных
на SD карте памяти
Модули
батарей
Датчики
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 9
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

10. Вариант использования – RTU3030C как клиент TeleControl Basic

RTU3030C соединяется с сервером
TeleControl Basic:
• Соединение устанавливается по
необходимости, это снижает
потребление энергии RTU3030C
• RTU наблюдает за состоянием
своих входов и записывает
значения в локальный буфер
• RTU циклически (каждые X часов)
соединяется с TCSB и передаёт
архив из локального буфера через
TCSB к SCADA или АРМ
• Для передачи тревожных
оповещений соединение может
быть установлено немедленно
VPN – туннель
Самодостаточная
измерительная
станция
Industrial Ethernet
Самодостаточная
измерительная
станция
Модули
батарей
Аккумуляторные
батареи с зарядкой от
солнечных панелей
Датчики
Датчики
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 10
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

11. Соединения с системой управления

Варианты соединений
Система
управления
Соединение только в
заранее определённые
промежутки времени
WinCC
PCS7
3rd-Party
WinCC TC
PCS7 TC
3rd-Party
WinCC TC
PCS7 TC
3rd-Party
WinCC/
ST7cc
PCS7 TC
Соединение по SMS
Постоянное соединение
OPC UA
Соединение по событию
или по расписанию
МЭК
DNP3
Proxy TCSB
OpenVPN тунель
DNP3
ST7
Node TIM DNP3
Node TIM ST7
Telecontrol Basic
Internet
1
2
3
4
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 11
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

12. SIMATIC RTU3030C Преимущества (1)

Функционал
RTU3030C
• Работа с очень низким
потреблением мощности
• Предупреждение, о
напряжение низкого
уровня заряда
• Оптимальное
отображение режима
ожидания в TeleControl
Server Basic
• Загружаемые протоколы
телеуправления
TeleControl Basic, DNP3, и
IEC60870-5-104
• Веб-управление /
удаленный доступ к RTU
• Удаленное обновление
прошивок
• Сохранение конфигурации
на SD-карта
• OpenVPN
• Шифрованные e-mail
Преимущество
• Высокая степень гибкости относительно
расположения оборудования благодаря работе
с батареями или с солнечной панелью без
подключения к электросети.
• Замена батареи, предсказуемая без прерывания
работы
• Оптимальная диагностика через дисплей
состояния устройства в центре управления
• Всевозможные применения через соединение с
различными центрами управления посредством
различных протоколов телеуправления
• Простой ввод в действие и параметризация без
дополнительного программного обеспечения
• Сокращение временных затрат на
конфигурирование
• Безопасная передача данных
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 12
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

13. SIMATIC RTU 3030C – Технические детели

Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 13
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

14. LP RTU3030C – внешний вид похож на S7-1200 PLC, но на самом деле общего ничего нет

Единственная общее это корпус
SIMATIC RTU3030C:
• простое RTU
• не поддерживается в TIA Portal
• очень малое энергопотребление
• основное время в спящем режиме
• обычно считывает состояние
входов раз в 10 секунд
• не расширяется, нет модулей с
дополнительными входами
• …
• …
• …
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 14
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

15. LP RTU3030C – входы и выходы

Дискретные входы:
• 8 DI – Дискретные входы
- DI0/DI1 можно настроить как
счётчиками, частота до 2 кГц
Дискретные выходы:
• 4 DO – Дискретных входы
- реле (реле с фиксацией)
Аналоговые входы :
• 4 AI – Аналоговые входы
- 0… 5 / 0 … 10 В
- 0 … 20 / 4 … 20 мА
- температура, PT1000
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 15
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

16. RTU3030C – дискретные входы

8 дискретных входов X20 ... X23
Конфигурируемый тип входа:
Двоичные входы (X20 ... X23)
• Минимальная длительность
импульса для двоичного
входа: 0,5 мс
Счётчик (только X20)
• Минимальная длительность
импульса для входа счётчик: 0,1 мс
• Диапазон частот 1 … 2000 Гц
• Как входы счётчиков
конфигурируются DI 0 и DI1
Питание для
датчиков
M 0 1
M 2 3
M 4 5
M 6 7
X20
X21
X22
X23
Подключение дискретных входов DI 0 … DI7
(X20…X23)
Для питания датчиков можно использовать
клеммы X10 или X11 на RTU
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 16
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

17. RTU3030C – дискретные выходы

4 дискретных выходов X30, X31
• реле с фиксацией
-> сохраняют состояние даже в
спящем режиме!
• максимальная частота
переключения 1 Гц
• Максимальна коммутируемая
мощность 18 Вт
(при 60В пост. тока)
Актуатор или вход
реле
0L 0 1L 1
2L 2 3L 3
X30
X31
X10, X11 или
внешний источник
Подключение дискретных выходов DO 0 … DO3
(X30, X31)
X20
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 17
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

18. RTU3030C – аналоговые входы

4 аналоговых входа X41, X42
• 2-х/ 3-х /4-х проводные технологии
Настраиваемые типы:
• Ток 0 … 20 или 4 … 20 мА
• Напряжение 0 … 5 или 0 … 10 В
• Температура (Pt1000) -80 … +140ºC
24 В
пост. тока
+ Аналог.
- входы
+ - + -
+
-
Аналог.
входы
+ - + -
L+ M 0+0- 1+1- L+ M 2+2- 3+3-
X40
• Точность 1%
• Разрешение 12 бит (0 … 4095)
• Напряжение питания
для датчиков 12 или 24 В
24 В
пост. тока
X41
X42
X43
Подключение аналоговых входов AI0 … AI3 (X41, X43)
Для питания датчиков можно использовать клеммы
X40, X42
X20
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 18
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

19. RTU3030C – аналоговые входы

2-х проводное подключение
измерительного преобразователя
3-х проводное подключение
измерительного
преобразователя с внешним
источником питания
3-х проводное подключение
измерительного преобразователя
4-х проводное подключение
измерительного преобразователя
Подключение датчика температуры
(Pt1000)
4-х проводное подключение
измерительного преобразователя с
внешним источником питания
X20
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 19
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

20. RTU 3030C со степенью защиты IP68

• RTU 3030C само по себе имеет
степень защиты IP20
• Для увеличения степени защиты до
IP68 поставляются
дополнительные кожухи
• Кроме кожухов есть ещё несколько
дополнительных аксесуаров IP68
Алюминиевый защитный
кожух IP68
Защитный кожух IP68 из
нержавеющей стали
Уплотнительная заглушки
и кабельные уплотнители
Грозозащита
Антенна ANT896-4ME
IP66
Антенные кабели
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 20
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

21. Режимы работы

Режимы работы TU3030C
• Sleep mode
• Update mode
• Communication mode
• Service mode
Sleep mode
В стандартном рабочем режиме с
энергосбережением отключено:
• обработка входов и выходов
• коммуникационные функции
• индикаторные светодиоды
~2мВт
• самодиагностика RTU
Update mode
В этом режиме RTU выполняет
следующие шаги:
• чтение входов (для этого цикла)
• обработка программных блоков
• переключение выходов
• сохранение данных на SD карту
(если Logging включено)
~450 мВт
~450 мВт
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 21
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

22. Режимы работы

Режимы работы RTU3030C
• Sleep mode
• Update mode
• Communication mode
• Service mode
Communication mode
В этом режиме RTU делает
следующее
:
• посылает данные в сообщениях к
преднастроенному партнёру на
ведущей (master) станции
~2,5 Вт
• посылает сохранённые
данные (SMS, e-mails,
протокол TC)
• синхронизирует время (если это
настроенно)
Service mode
Этом режим для пусконаладочных
работ и сервисного обслуживания:
• Светодиоды работают
• Активизировано Ethernet
подключение
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 22
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

23. update mode – чтение запись IOs, обработка программы

Update mode:
В этом режиме RTU следующие шаги:
I. Чтение состояний входов настроенных для данного шага
II. Выполнение программных блоков
III. Запись состояний выходов
IV. Запись данных на SD карточку (если это настроено)
V. Возврат в спящий режим!
Условия срабатывания для перехода в Update mode:
Преднастроенное циклическое прерывание (основной цикл)
Срабатывание по событию
Изменение состояния DI
Изменение величины на AI
Срабатывание по времени заданному в программных блоках
(т.е. по тактовому генератору)
Sleep mode
Чтение входов
Обработка
программных блоков
Переключение
выходов
Замечание :
В режиме Update mode переход в который был вызван изменениями
DI будут считаны и обработаны только эти дискретные входы но не
аналоговые входы
Запись данных на
SD карту
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 23
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

24. Доступ к данным сохранённым на SD как Log

Данные сохранённые в Log можно
получить:
• Через временно поднимаемое
соединению TCSB
• В WEB интерфейсе через
соединение TCSB
• Через временно поднимаемое
соединению OpenVPN SINEMA RC
• В WEB интерфейсе через
соединение OpenVPN SINEMA RC
SINEMA RC
Инженерная станция
TeleControl
Server Basic
Proxy TCSB
Инженерная
станция с
SR-C Client
Internet
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 24
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

25. Доступ к данным сохранённым на SD как Log

Назначение сессии передачи данных
при помощи Wake-up SMS
Проблема:
• RTU в спящем режиме и
коммуникационные функции
выключены. Как RTU получит
Wake-up SMS?
Решение:
• RTU периодически переходит в
Communication mode по
настроенному циклу
• После регистрации в сотовой сети
RTU может принять Wake-up SMS
• После получения Wake-up SMS
RTU подтверждает это отсылкой
SMS обратно уведомляя
пользователя о готовности
Wake-up
SMS
1
2
Установление
соединения
3
Готов к
передаче
Internet
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 25
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

26. Запись данных в Log RTU3030C

Запись данных в Log RTU3030C
• Данные могут быть записаны в
файл на SD карте в формате CSV
• Log файл может быть отправлен
по электронной почте
• Log файл может быть скачен через
WEB интерфейс
Log файл в формате CSV
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 26
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

27. Log файл в формате CSV

Изменения значений всех переменных могут сохраняться в LOG файле формата CSV
Отметки времени
Отметки по событиям
(event logging)
Циклические отметки
(cyclic logging)
Отметки
изменений
внутренней
температуры
Отметки изменений
состояний дискретных
входов
Отметки изменений
счётчика
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 27
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

28. Потребление электроэнергии

Status
Current
consumption
(mA)
Capacity used
per minute
(Ah / min) *
0.25
0.00000417
Update mode
(assumption 0.5
minutes per
cycle)
65
0.00108
Communication
mode
(assumption 1.5
minutes per
cycle)
192
0.00320
Reserve (e.g. for
service mode or
events)
100
0.00167
Sleep mode
(basic
consumption)
Number of
cycles per day
Status duration
(minutes per
day)
Ampere hours
per day
(Ah / d)**
1421
0.0059
24
12
0.0130
2
3
0.0096
4
0.0067
Sum of the
capacity used
per day (Ah / d)
1
0.035
2
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 28
20.10.2018
3
4
5
6
* Value column 2 divided by (1000 times 60)
** Value column 3 times value column 5 - rounded
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

29. Потребление электроэнергии

Status
Value
Assumed capacity of the battery on
starting (Ah)
Sum of the capacity used per day
(Ah/d)
(Value from the table above)
Estimated working life in days
(Value row 1 / Value row 2)
16
0.035
455
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 29
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

30. Диагностика RTU при помощи SMS

From: simatic.rtu
SIMATIC RTU3030C
V1.0.33
GSM registered
Attached for
(ddd:hh:mm:ss)
1
000:01:28:06
DIAG ?
DIAG? Response
UMTS: registered for
(ddd:hh:mm:ss)
2
000:01:28:00
Network: Vodafone.de
IP: 2.205.67.79
Signal strength: good
(CSQ20/-73dBm)
Next comm cycle: always
Диагностика RTU при помощи
диагностических SMS:
• На номер RTU посылается SMS с
текстом ‘DIAG?’ и RTU отвечает
SMS с диагностической
информацией
• Диагностическая информация
содержит:
- Версию прошивки
- Информацию о сотоовм
операторе
- Время с подключения к сотовой
сети
- Качество сигнала
- Назначенный IP адрес
- …
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 30
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

31. Функции безопасности RTU3030C

• Шифрованные OpenVPN туннели
до SINEMA-RC или иного OpenVPN
сервера
• Шифрованные VPN туннели до
TCSB с секретным ключом
• Проверка телефонного номера
входящего сообщения (CLIP) по
списку разрешённых для Wake-up
или Diag SMS
Open VPN
CLIP function
TCSB preshard key
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 31
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

32. RTU3030C не является контроллером, однако возможны простые программы с логическими операциями

Возможны небольшие программы с логическими блоками, блоками вычислений, блоками отсылки
SMS/электронной почты
Пример логического блока
логическое «И» управляющего
состоянием дискретного выхода
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 32
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

33. RTU3030C не является контроллером, однако возможны простые программы с логическими операциями

Возможны небольшие программы с логическими блоками, блоками вычислений, блоками отсылки
SMS/электронной почты
Пример логического блока
отсылающего e-mail
Пример логического
блока отсылающего
SMS
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 33
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

34. Программные блоки в RTU3030C

Блоки функций
времени
• Задержка вкл.
• Задержка выкл.
• Задержка вкл./ выкл.
• Задержка вкл. с
сохранением
• Генератор импульсов
• Случайная задержка
вкл./ выкл.
• Случайная задержка
вкл./ выкл.
• Календарный таймер
• Недельный таймер
• Суточный таймер
Программа может
включать до 8 звеньев
(networks)
Блоки функций
аналоговых значений
• Запись значения по
событию
• Переключение по
уставке
• Сравнение аналоговых
значений
• Наблюдение за
изменением
• Мин./макс./среднее
значение
• Сложение
• Вычитание
• Умножение
• Деление
Блоки лог. функций
• Логическое «И»
• Логическое «ИЛИ»
• Исключающее «ИЛИ»
• Логическое «НЕ»
Блоки Счётчиков
• Счётчик
• Счётчик времени
• Счётчик частоты
• Импульсы в единицу
времени
Блоки сообщений
• Отсылка SMS
• Отсылка e-mail
Блоки реле
• Реле с запоминанием
• Импульсное реле
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 34
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI

35. Заключение

Применяёте RTU3030C там
где:
• Нужно автономно
собирать данные
• Нужно передавать данные
через сотовые сети
• Нужно выполнять
простейшее управление
• Где электропитание
ограничено
• Где электропитания нет
Unrestricted © Siemens AG 2016 All rights reserved.
Page 35
20.10.2018
Борис Федосеев / RC-RU PD PA CI