Дистанційне керування та моніторинг асинхронного електропривода серії Altivar 610 з використанням мережевих технологій

Abstract

Для підвищення ефективності систем електроприводу в промислових системах необхідно впроваджувати інтелектуальні методи дистанційного керування та моніторингу на основі сучасних інформаційно-комунікаційних технологій. В умовах зростаючих вимог до енергоефективності, надійності та адаптивності виробничих процесів традиційні методи керування приводом втрачають свій потенціал. Актуальність цього дослідження полягає в необхідності переходу до мережевих архітектур, які дозволяють централізовано контролювати стан дисків, швидко змінювати параметри та запобігати відмовам за допомогою аналізу даних телеметрії в режимі реального часу. У цій роботі представлено комплекс технічних та програмних рішень для реалізації системи дистанційного моніторингу та керування асинхронним електроприводом Altivar 610 з використанням промислових мереж передачі даних. Було проведено порівняльний аналіз поширених комунікаційних протоколів, таких як Modbus TCP, Ethernet/IP, з точки зору сумісності, швидкості, масштабованості та безпеки. Були розроблені функціональні та нефункціональні вимоги до системи, охарактеризована топологія мережевої інфраструктури та обґрунтовано вибір апаратного забезпечення для інтеграції перетворювача частоти в загальну систему керування процесами. В рамках практичної частини проекту було розроблено архітектуру системи віддаленого доступу та розроблено модель взаємодії компонентів з урахуванням принципів розділення прав доступу, кібербезпеки та безперервності зв'язку. У середовищі SoMachine було реалізовано прототип засобу візуалізації даних, налаштовано запис та архівування робочих параметрів перетворювача, а також проведено валідацію алгоритмів зворотного зв'язку на основі сигналів, отриманих через цифровий канал. Проведені випробування підтвердили стабільність роботи системи та її здатність швидко реагувати на зміни зовнішніх умов або відмови виконавчих механізмів. Предметом дослідження є автоматизована система керування асинхронним електроприводом. Дослідження зосереджено на мережевих пристроях та програмно-апаратних рішеннях для дистанційного моніторингу та керування електроприводом Altivar 610. Метою роботи є розробка функціональної системи на основі сучасних мережевих технологій з урахуванням вимог безпеки, надійності та масштабованості, яка може забезпечити належну роботу диска. Суть цієї роботи полягає в практичній інтеграції інтелектуальних пристроїв керування та промислових інформаційних мереж для моніторингу приводу з мінімальним втручанням оператора. Запропоновані підходи значно зменшують витрати на обслуговування, а також покращують загальну продуктивність системи. Отримані результати мають практичне значення при розробці модульного рішення для дистанційного керування електричними приводами, яке легко адаптується до різних виробничих умов. Запропонована система підходить для впровадження в сферах, де необхідна безперервність процесів: водопостачання, енергетика, системи вентиляції, насосні станції тощо.To increase the efficiency of electric drive systems in industrial systems, it is necessary to implement intelligent methods of remote control and monitoring based on modern information and communication technologies. In the context of growing requirements for energy efficiency, reliability and adaptability of production processes, traditional drive control methods are losing their potential. The relevance of this research lies in the need to transition to network architectures that allow centralized control of the state of disks, quickly change parameters and prevent failures using real-time telemetry data analysis. This article presents a set of technical and software solutions for implementing a system of remote monitoring and control of an asynchronous electric drive Altivar 610 using industrial data transmission networks. A comparative analysis of common communication protocols, such as Modbus TCP, Ethernet/IP and OPC UA, was conducted in terms of compatibility, speed, scalability and security. Functional and non-functional requirements for the system were developed, the topology of the network infrastructure was characterized and the choice of hardware for integrating the frequency converter into the overall process control system was justified. As part of the practical part of the project, the architecture of the remote access system was developed and a model of component interaction was developed taking into account the principles of access rights separation, cybersecurity and continuity of communication. A prototype of a data visualization tool was implemented in the SCADA environment, recording and archiving of the converter's operating parameters were configured, and feedback algorithms were validated based on signals received via a digital channel. The tests conducted confirmed the stability of the system and its ability to quickly respond to changes in external conditions or failures of actuators. The subject of the study is an automated control system for an asynchronous power converter. The research focuses on network devices and software and hardware solutions for remote monitoring and control of the Altivar 610 electric drive. The aim of the work is to develop a functional system based on modern network technologies, taking into account the requirements of safety, reliability and scalability, which can ensure proper operation of the drive. The scientific novelty of this work lies in the practical integration of intelligent control devices and Industrial Internet of Things (IIoT) protocols to ensure autonomous operation of the drive with minimal operator intervention. The proposed approaches contribute to the transition from a reactive to a predictive maintenance model, significantly reducing downtime and maintenance costs, as well as improving the overall performance of the system. The results obtained are of practical importance in the development of a modular solution for remote control of electric drives, which is easily adaptable to various production conditions. The proposed system is suitable for implementation in areas where process continuity is required: water supply, energy, ventilation systems, pumping stations, etc.