ลักษณะของการใช้พลังงานไฟฟ้าของรถไฟ

ใช้ SCADA ควบคุม Demand ไฟฟ้า

เราสามารถใช้ SCADA ควบคุมการใช้พลังงานไฟฟ้าเพื่อควบคุมค่าไฟฟ้าได้ โดยใช้ SCADA ตรวจสอบระดับ Demand หากเพิ่มสูงจนถึงระดับที่กำหนดก็สั่งตัดการจ่ายไฟให้แก่พื้นที่หรือเครื่อง จักรที่มีความจำเป็นน้อ ยกว่า เมื่อระดับ Demand ลดลงจนเข้าสู่ภาะวะปกติจึงค่อยสั่งจ่ายไฟอีกครั้ง โดยมีการป้องกันผลกระทบกรณีสัญญาณ Demand เพิ่ม/ลดกลับไปมา(กระเพื่อม)ผ่านระดับ Limit ได้ด้วย Deadband และ Delay ซึ่งพิเศษกว่า Software และ Controller ทั่วไป Introduction ค่า Demand ทางไฟฟ้าหากไม่ควบคุมให้มีประสิทธิภาพ จะทำให้ค่าไฟฟ้าแพงเกินความจำเป็น การคอยควบคุมโดยใช้คนบางครั้งไม่เท่าทันเหตุการณ์ และไม่สะดวก เราสามารถใช้ SCADA ในการควบคุมอย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้หลักการการตัดไฟฟ้าส่วนที่ไม่จำเป็นเมื่อค่า Demand เกินระดับที่กำหนด การใช้ GENESIS32 จะสามารถดำเนินการควบคุม Demand ให่้โรงงานหรือหน่วยงานโดยอัตโนมัติได้ หลักการ - ใช้ AlarmWorX ตรวจสอบระดับ Demand จาก Power Meter ว่าสูงกว่า Limit ที่กำหนดไว้หรือไม่ โดยกำหนด Delay time และค่า Deadband ด้วยเพื่อป้องกันกรณีสัญญาณ ที่ได้รับมีการปรับเปลี่ยนขึ้นลงอย่างรวดเร็วผ่นจุด Limit เพื่อให้มั่นใจว่า Demand สูงเกินกำหนดจริงไม่กระเพื่อมกลับไปกลับมาระหว่าง Limit (Setpoint) - เมื่อ Alarm เปลี่ยนสถานะเป็น Active เราจะเอาสัญญาณนี้ไปสั่งตัดไฟฟ้า จุดเดียวหรือหลายจุดแล้วแต่การวางแผน โดยสั่งงานไปที่ DO ของ PLC หรือ Remote IO ที่กระจายอยู่ ณ ที่ต่าง ๆ ของโรงงาน และที่ควบคุมการทำงานอุปกรณ์ไฟฟ้าส่วนต่าง ๆ ให้เปิดวงจรหรือหยุดทำงานของอุปกรณ์ โครงสร้างของ SCADA System เป็นดังนี้ จากรูป GENESIS32 รับสัญญาณ Demand จาก Power Meter หลัก จากนั้นจะควบคุม PLC, Remote IO หรืออุปกรณ์อื่น ๆ ในระบบเครือข่าย Deadband เพื่ออะไร ใช้อย่างไร ในระบบ Alarm เมื่อสัญญาณถึงระดับลิมิตที่กำหนดเช่น Hi และกรณีที่สัญญาณมีการกระเพื่อมเพิ่ม ๆ ลดๆ กลับไปกลับมาผ่านจุด Limit (Setpoint) ก็จะเกิด Alarm ถี่ ซึ่งอาจรบกวนการทำงานได้ และในกรณีนำไปใช้ตัดไฟฟ้าก็อาจจะทำให้อายุการใช้งานอุปกรณ์ลดลง ในกรณีเช่นนี้เราสามารถใช้ Deadband กำจัดผลของการกระเพื่อมของสัญญาณได้ หลักการของ Deadband ยกตัวอย่างดังนี้ หากสัญญาณ Alarm Hi ถูกกำหนดไว้ที่ 10 และสัญญาณในระดับ Alarm มีการกระเพื่อมตั้งแต่ 9.95 ถึง 10.05 แบบนี้จะทำให้เกิด Alarm ดับ ๆ ติด ๆ หรือกระเพื่อมขึ้น แต่เมื่อเรากำหนด Deadband ของ Alarm เป็น 0.1เข้าไป เมื่อสัญญาณ > 10 Alarm ก็จะเกิดและเมื่อสัญาณลดเป็น 9.95 Alarm ก็ยังคงอยู่เพราะความแตกต่างระหว่าง Limit กับสัญญาณยังไม่เกิน 0.1 ดังนั้นจึงสามารถป้องกันผลของการกระเพื่อมของสัญญาณได้ เมื่อสัญญาณลดลงไปถึง 9.9 Alarm จึงจะหายไป และเมื่อสัญญาณ > 10 อีกครั้งก็จะเกิด Alarm ขึ้น ทั้งนี้ Deadband จะเป็นประโยชน์มากในงานควบคุมเพื่อให้แน่ใจว่า Alarm นั้นได้หายไปแล้วจริง ๆ ไม่มีการกลับไปกลับมา ใน GENESIS3จะมีฟีเจอร์แบบ Deadband นี้อยู่ใน AlarmWorX32 การเปลี่ยนแปลง Demand Limit ตามช่วงเวลา เช่นกรณีการคิดค่าไฟฟ้าแบบ TOU/TOD เราจำเป็นต้องกำหนด Demand Limit ตามช่วงเวลานั้น ๆ ตามที่วางแผนไว้เนื่องจาก บางช่วงไม่คิดค่า Demand บางช่วงคิดถูก บางช่วงคิดแพง เช่น TOD ช่วง Off-Peak ไม่มีการคิดค่า Demand สูงสุด เป็นต้น เช่นนี้แล้ว เราก็สามารถใช้ Genesis32 เปลี่ยน Demand Limit โดยอัตโนมัติตามช่วงเวลาได้ ข้อดีของการใช้ SCADA ควบคุมค่า Demand ควบคุม Demand ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และควบคุมการตัดการทำงานของอุปกรณ์หรือไฟฟ้าได้อย่างทั่วถึงผ่าน โดยอัตโนมัติ ระบบเครือข่ายไปยัง PLC, Remote IO, Device ณ จุดต่าง ๆ ของโรงงาน ต่างจาก Demand Controller เดี่ยว ๆ ที่ไม่สามารถทำงานแบบ Network และต้องต่อพ่วงหรือรับ Pulse จาก Power Meter โดยตรง ขยาย IO เพิ่มได้ตามต้องการแล้วต่อเข้ากับ SCADA ผ่าน Network (RS485, Ehernet, WiFi, ฯลฯ) แก้ไขและจัดการง่าย ที่เดียวที่ Control Room เช่นแก้ไข Demand Limit, Delay Time สามารถดูการรายงานแจ้งเตือนย้อนหลังว่ามีการตัดไฟ ณ เวลาใด ๆ บ้าง สามารถดูปริมาณการใช้ไฟฟ้าแบบ Real time และย้อนหลังได้ ลดต้นทุนในการพัฒนาในกรณีที่มีการใช้หรือต้องการใช้ SCADA เพื่องานส่วนอื่นอยู่แล้ว สามารถเปลี่ยน Schedule การกำหนดค่า Limit Setpoint ได้ ตั้ง Step การตัดไฟฟ้าได้ตามต้องการ ทั้งจำนวน Step และ Delay ระหว่าง Step (ดูตัวอย่าง VDO ด้านล่าง) การตั้งค่า Limit และ Delay time ใน AlarmWorX32 ใน AlarmWorX32 ของ GENESIS32 นี้ก็เพื่อตรวจสอบ Demand อย่างมีประสิทธิภาพและจะนำไปใช้ตัดไฟฟ้าในส่วนที่มีความสำคัญน้อยกว่าเพื่อลดค่า Demand ในบิลค่าไฟฟ้าได้ รูปที่ 1 สร้าง Alarm Tag สำหรับตรวจสอบ Demand จากรูปที่ 1 เป็นตัวอย่างการสร้าง Alarm Tag สำหรับตรวจสอบค่า Demand ที่ได้จาก Power Meter เช่น 500 kW และมี Deadband อยู่ที่ 10 kW รูปที่ 2 จากรูปที่ 2 Delay Time ในตัวอย่างนี้ใช้ 30 วินาที เมื่อ Demand สูงกว่า 500 kW เป็นระยะเวลา 30 วินาทีขึ้นไปจะทำให้ Alarm ตัวนี้ Active และสามารถนำไปสั่งตัดไฟบางส่วนได้ เมื่อ Demand ลดลงเป็น 495 kW Alarm ตัวนี้จะยัง Active อยู่ เพราะเรากำหนด Deadband ไว้ที่ 10 จนกว่าเมื่อลดลงถึง 490 Alarm ก็จะหายไป จนกว่าเมื่อ Demand สูงถึง 500 ในรอบต่อไปอีกครั้ง การกำหนด Deadband และ Delay นี้เพื่อให้มั่นใจว่าไม่มีการกระเพื่อมของสัญญาณเพราะมันจะทำให้มีการตัดต่อ Load กลับไปกลับมาในเวลาอันสั้น ซึ่ งไม่เป็นที่ต้องการเพราะทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าอาจเสียหายได้ การตั้งค่าใน DataWorX32 ให้ตัดไฟ สร้าง Register ขึ้นมาใน DataWorX ให้ Input เป็นแบบ Expression รูปที่ 3 จากรูปที่ 3 คลิ้กปุ่ม Edit เข้าไปสร้าง Expression คลิ้กปุ่ม Tag เพื่อไปเอา Alarm Tag มาเป็นเงื่อนไข คลิ้ก OK รูปที่ 4 ใน Expression เราใส่เครื่องหมาย Not (!) เพื่อกลับสถานะ Active หรือ 1 ให้กลายเป็น 0 เพื่อเอาไปสั่ง DO ซึ่งจะทำการเปิดวงจร หรือหยุดการทำงานอุปกรณ์ที่ใช้ไฟฟ้าอยู่ ! {{ICONICS.AlarmServer_.1\Demand.Active}} คลิ้ก OK ออกจาก Expression Editor นำเข้า OPC Outputs ที่ต้องการสั่ง On/Off ดังรูปที่ 5 โดยสามารถนำเข้าหลาย Output ได้ เช่นถ้าต้องการตัดต่อไฟ 10 จัดก็ใช้ 10 Output เป็นต้น ซึ่ง Output แต่ละตัวก็คือ IO ของ PLC, Remote IO หรืออุปกรณ์ที่กระจายอยู่ ณ จุดต่าง ๆ นั่นเอง ซึ่งจ่ายไฟให้ระบบแสงสว่าง และอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีสำคัญน้อยกว่า รูปที่ 5 Apply สั่ง Start DataWorX32 หรือให้เริ่มทำงานพร้อม Windows เท่านี้เมื่อเกิด Alarm ที่ Demand tag ที่เราสร้างขึ้นก็จะมีการตัดไฟจุดนั้น ๆ ที่เอาได้เพิ่มเข้ามาในรายการ OPC Output การตั้งค่า ScheduleWorX32 ให้ปรับ Limit Setpoint ของ Demand ตามช่วงเวลา ScheduleWorX32 โมดูลย่อยใน GENESIS32 ที่สามารถทำงานได้อิสระเช่นเดียวกับโมดูลย่อยอื่น ๆ ของ GENESIS32 ใช้เพื่อประโยชน์ในการควบคุมแบบตารางเวลา เช่นประจำวัน หรือตามช่วงเวลาที่กำหนด มีเครื่องมือที่ใช้งานง่ายแบบ Calendar สามารถเลือกช่วงเวลาที่ต้องการเพื่อใส่การควบคุมไปยัง OPC Server ที่ควบคุม PLC, DCS, Controller หรือ RTU ต่าง ๆ สามารถควบคุม SNMP Device ต่าง ๆ รวมทั้ง Database สามารถนำไปใช้ในงานที่ต้องการกำหนด Flow การควบคุมอัตโนมัติ งานเพื่อการควบคุมโหลดและจัดการพลังงาน งานที่ต้องการวางแผนการควบคุมแบบตารางเวลา การควบคุุมแบบ Batch และอื่น ๆ อีกมากมาย เราจะใช้ ScheduleWorX Configurator เพื่อกำหนดการเปลี่ยนแปลงค่า Limit ของ Demand โดยสามารถกำหนดในรูปแบบวันจันทร์ – อาทิตย์ วันหยุด และกำหนดวันที่โดยตรงก็ได้ รูปที่ 6 ยกตัวอย่างเช่น กรณี TOU เรากำหนดให้ช่วง 9:00 – 22:00 มีการกำหนด Limit ของ Alarm ที่ชื่อ Demand ที่เราสร้างขึ้นในรูปที่ 1 (HiHi) ให้เป็น 500 ส่วนในช่วงเวลาหลัง 22:00 เป็นต้นไปถึง 9:00 ของอีกวันก็ให้เป็น 1000 เป็นต้น รูปที่ 7 ตัวอย่างการสร้าง ValueSet ใน ScheduleWorX รูปที่ 8 ตัวอย่างนำเข้า Alarm Limit ที่ต้องการควบคุมจาก AlarmWorX จากรูปที่ 8 จะเห็นว่าเราพบกิ่ง Demand ขณะที่จะนำเข้า ValueSet Tag ใน ICONICS.AlarmServer_.1 เมื่อเราเลือก Demand ก็จะพบ tag ชื่อ LIM_HIHI_Limit ซึ่งเป็น Limit HIHIในรูปที่ 1 ของ AlarmWorXนั้นเอง ะบบสกาดา คืออะไร    สกาดา (SCADA    Supervisory Control and Data Acquisition)      คือระบบเครื่องมืออัตโนมัติสำหรับตรวจสอบเก็บรวบรวมข้อมูลและบริหารระบบควบคุมของกระบวนการผลิตภายในโรงงานอุตสาหกรรม สกาดาประกอบด้วยส่วนประกอบหลักคือ หน่วยติดต่อและปฏิบัติการของผู้ใช้ระดับบน หน่วยควบคุมระยะไกล และหน่วยติดต่อระยะไกล (ดังรูปที่1) รูปที่ 1 องค์ประกอบของระบบสกาดา           ผู้ใช้สามารถตรวจสอบและควบคุมกระบวนการผลิตภายในโรงงานอุตสาหกรรมเป็นระยะทางไกลได้โดย หน่วยติดต่อและปฏิบัติการของผู้ใช้ระดับบนเป็นเครื่องมือปฏิบัติการของผู้ใช้สำหรับตรวจสอบและควบคุม กระบวนการผลิตเชื่อมต่อกับหน่วยควบคุมระยะไกล หน่วยควบคุมระยะไกลติดต่อกับหน่วยติดต่อระยะไกลโดยการสื่อสารข้อมูลแบบดิจิตอลทางระบบเครือข่ายคมนาคม และหน่วยติดต่อระยะไกลเป็นเครื่องมือเชื่อมต่อกับกระบวนการผลิต ประกอบด้วย หน่วยรับสัญญาณ และส่งสัญญาณของสัญญาณชนิดแอนะล็อก และสัญญาณชนิดดิจิตอล       สกาดาเหมาะสมกับงานประเภทใด                  สกาดาเหมาะสำหรับการตรวจสอบ และเก็บรวบรวมข้อมูลของกระบวนการผลิต และการบริหารระบบควบคุมของกลุ่มโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่บริเวณกระบวนการผลิตครอบคลุมพื้นที่กว้าง หรือโรงงานอุตสาหกรรมมีกระบวนการผลิตอิสระติดตั้งกระจัดกระจายทั่วบริเวณพื้นที่การผลิต รวมถึงระบบสาธารณุประโภคต่าง ๆ เช่น  ระบบจ่ายไฟฟ้าและน้ำประปา ระบบท่อส่งก๊าซและน้ำมัน สกาดาไม่เหมาะสำหรับการควบคุมกระบวนการชนิดสัญญาณต่อเนื่องและการควบคุมกระบวนการแบบติดและดับของกระบวนการผลิตทั่วไป เนื่องจากสกาดาสามารถคำนวณและประวลผลข้อมูลโดยหน่วยประมวลผลภายในหน่วยติดต่อและปฏิบัติการของผู้ใช้ระดับบนซึ่งไม่มีหน้าท ี่สำหรับการควบคุมกระบวนการผลิตโดยตรงการรับสัญญาณวัดและส่งสัญญาณควบคุมระหว่างสกาดากับกระบวนการผลิตต้องผ่านการเชื่อมต่อ ของระบบเครือข่ายทำให้การควบคุมกระบวนการผลิตของสกาดาไม่มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับระบบควบคุมแบบอื่น