В отраслевом научно-техническом журнале «ИСУП» была размещена статья о проекте «Архитектурное освещение города Москвы». В материале подробно описываются технические аспекты автоматизированной системы управления наружным освещением, размещенной на Садовом кольце – круговой магистральной улице в центре Москвы. Данная система управления была построена на базе современного оборудования компании Beckhoff. Обмен данными между контроллером и диспетчерским центром системы по сетям сотовой связи осуществляется с помощью двухдиапазонного GSM-модема ATM2-485 производства iRZ, предоставленного компанией Радиофид Системы. Установка оборудования производилась ООО «Каскад-Энерго» – производителем низковольтного электрооборудования для помещений различного назначения.

2. Журнал “ИСУП” № 4(52)_2014
57
Тема № 2. Интеллектуальная энергетика
Система управления волшебством.
Проект «Архитектурное освещение
города Москвы»
Москва вечером особенно пре­красна
– волшебная игра света
на фасадах домов завораживает сво­ей
красотой. Причудливое сочетание
света и теней на Садовом и Бульвар­ном
кольце, сменившее обыденную
серость девяностых, придает зда­ниям
стройность и праздничность.
Все это рукотворное волшебство ра­ботает
как один слаженный меха­низм,
который управляется с помо­щью
автоматизированной системы
под названием «Архитектурное ос­вещение
города Москвы», о техни­ческих
аспектах которой и пойдет
речь в статье.
Четыре года назад, когда только
начиналась работа над проектом, пе­ред
специалистами была поставлена
задача создать для Садового кольца
(одной из самых длинных и краси­вых
московских улиц) автоматизиро­ванную
систему управления наруж­ным
освещением (АСУНО), которая
позволяла бы реализовать сложные
динамические сцены и при этом от­вечала
бы всем современным требо­ваниям
по энергосбережению. Такая
АСУНО была построена. Ниже мы
расскажем о принципах работы дан­ной
системы, назовем ее основные
особенности, а также дадим характе­ристику
оборудованию, на базе кото­рого
она была реализована.
Инсталляция оборудования про­изводилась
обществом с ограни­ченной
ответственностью «Каскад-
В статье подробно описано оборудование и функционирование автомати-
зированной системы управления наружным освещением (АСУНО), реали-
зованной на Садовом кольце г. Москвы.
Компания «Радиофид Системы», г. Санкт-Петербург
Энерго», специализирующемся на
производстве и монтаже низковоль­тного
электрооборудования для жи­лых,
промышленных и администра­тивных
помещений, а также индиви­дуального
строительства.
Функциональность АСУНО
К особенностям автоматизи­рованной
системы, реализованной
на Садовом кольце, можно отнести
следующие функции:
централизованное управление
наружным освещением;
оптимизацию потребления элек­троэнергии;
мониторинг аварийных ситуаций
в реальном времени;
автономное выполнение заданной
программы освещения с возможно­стью
ее корректировки с удаленного
диспетчерского пульта.
На рис. 1 отражен принцип ра­боты
АСУНО. Управление системой
освещения и ее мониторинг осу­ществляются
с диспетчерского пунк­та.
Сервер АСУНО собирает инфор­мацию
об измеренных параметрах
электрической сети: качестве под­водимой
электроэнергии, потреб­ляемой
электрической мощности,
искажениях в сетях и т. д. Затем эта
Рис. 1. Структурная схема системы «Архитектурное освещение города Москвы»

3. Журнал “ИСУП” № 4(52)_2014
58
Тема № 2. Интеллектуальная энергетика
информация передается диспетчеру.
Обмен данными может происходить
как по проводному каналу (Ethernet),
так и по беспроводному (сеть GPRS)
с помощью GSM-модема АТМ2-485,
причем беспроводной канал может
быть основным либо резервным.
Шкаф АСУНО
Вся система автоматики ­АСУНО
расположена в специализированных
шкафах управления (рис. 2) и состоит
из нескольких компонентов:
защитного навесного шкафа BOX;
контроллера и модулей ввода/вы­вода
Beckhoff;
переключателей кулачковых 4g;
реле времени РЭВ‑302;
реле контроля EU‑300;
универсального автоматического
электронного переключателя фаз
ПЭФ‑301;
блока питания.
Управляющим и синхрони­зирующим
устройством является
распределенная система на основе
оборудования Beckhoff, выполняю­щая
следующие функции:
связь с диспетчерским пунктом,
синхронизацию внутреннего време­ни
с сервером (посредством ВОЛП);
хранение и удаленное измене­ние
(редактирование) расписания
включения/отключения;
включение управляющих реле
в соответствии с этим расписанием;
хранение и воспроизведение
DMX-сценариев;
контроль состояния датчиков
несанкционированного доступа
типа «сухой контакт»;
контроль присутствия напряже­ния
на контрольных точках.
Основными модулями системы
являются:
контроллер серии Embedded
PC – ПК-совместимый контрол­лер,
который управляет системой
согласно записанной в него про­грамме.
За интерпретацию и ис­полнение
этих программ отвеча­ет
встроенная в контроллер среда
выполнения реального времени
TwinCAT;
модули ввода/вывода, устанав­ливаемые
на DIN-рейку, и интер­фейсный
модуль DMX/RDM.
Связь между контроллером и мо­дулями
осуществляется через вну­треннюю
шину E‑bus. Модули запи­тываются
с блока питания контрол­лера.
Еще один компонент систе­мы
автоматики АСУНО – модуль
ПЭФ‑301 – представляет собой ми­кропроцессорное
цифровое устрой­ство
высокой степени надежности
и точности. В ПЭФ‑301 предусмотре­на
внутренняя блокировка от залипа­ния
контактов выходных встроенных
реле, а также контроль состояния
силовых контактов магнитных пуска­телей
во внешней цепи. Кроме того,
контролируется наличие и величина
напряжения на каждой фазе. При до­стижении
пороговых значений про­исходит
быстрое переключение на ту
фазу, где напряжение находится вне
порогов срабатывания.
Реле времени РЭВ‑302 – это мно­гофункциональное
микропроцессор­ное
устройство, предназначенное для
включения/отключения одной или
двух нагрузок в предварительно уста­новленные
пользователем моменты
времени. Могут выполняться функ­ции
годового, месячного, недельного
и суточного реле времени. Кроме
того, присутствует возможность
учета сетевого напряжения и осве­щенности
внешнего фотодатчика.
В РЭВ‑302 предусмотрено 8 неза­висимых
программ управления
и обеспечена возможность быстро­го
переключения между ними для
каждой из групп контактов. Так­же
есть независимые списки вре­менных
установок (таймеров) для
каждой из программ. Общая вну­тренняя
память позволяет создать
до 5000 событий.
Режимы управления регулиру­ются
кулачковым переключателем.
Имеется 4 режима:
«0» – отключено;
«1» – включено;
«2» – включение/отключение ос­вещения
по расписанию РЭВ‑302;
«3» – дистанционное управление.
Блок питания DR‑3024 предназ­начен
для питания модулей и конт­роллера.
Блок крепится на DIN-рей­ку
и запитывается от сети 220 В через
модуль ПЭФ‑301. В блок встроен
фильтр электромагнитного излуче­ния,
за счет чего он не создает помех,
способных помешать корректной ра­боте
контроллера и других модулей.
Блок питания снабжен электриче­ской
защитой от короткого замы­кания,
перенапряжения на выходе
и перегрева. Также в него встроен
светодиод, сигнализирующий о на­личии
напряжения на входе.
Особенности оборудования,
примененного в АСУНО
Как уже упоминалось, при раз­работке
проекта стояла цель со­здать
систему, которая не просто
включала бы статические световые
сцены по расписанию, но позво­ляла
бы осуществлять управление
сложными динамическими сцена­ми
из удаленного диспетчерско­го
центра. Вот почему в проекте
было задействовано оборудование
Beckhoff. Эта немецкая фирма про­изводит
свободно программируе­мые
контроллеры, а широчайший
спектр выпускаемых ею модулей
ввода/вывода позволяет выполнить
на аппаратном уровне прямое под­ключение
всех стандартных сигна­лов
и типовых шин обмена данны­ми,
что дает возможность осуще­ствить
практически любую задачу
управления технологическим про­цессом,
причем решение будет гиб­ким,
масштабируемым и оптималь­ным
по стоимости.
Именно наличие в линейке мо­дуля
Beckhoff для прямого аппа­ратного
подключения DMX/RDM
позволило организовать не только
управление включением и яркостью
Рис. 2. Шкаф управления динамическим
освещением

4. Журнал “ИСУП” № 4(52)_2014
59
Тема № 2. Интеллектуальная энергетика
осветительных приборов, но и уда­ленное
изменение конфигураций
локальных узлов управления по раз­личным
протоколам: Modbus RTU,
FTP, TwinCAT ADS.
К очевидным преимуществам
данного решения хочется отнести
и высокую надежность системы
управления, поскольку оборудова­ние
Beckhoff, на базе которого она
была построена (Embedded PC
CX9000-0001, Module Compact Flash
CX9000‑A001, Interface RS-422/
RS-485 Module CX9000-N031, I/O
EtherCAT Terminal EL6581DMX,
EL1859), производится для управ­ления
промышленным оборудова­нием
и технологическими линиями.
Для осуществления прозрач­ного
обмена данными между конт­роллером
и диспетчерским центром
по сетям сотовой связи был исполь­зован
двухдиапазонный GSM-мо­дем
АТМ2-485 производства компа­нии
iRZ.
Для АСУНО требовалось подо­брать
надежное устройство с гибкой
настройкой функций, способное
обеспечить бесперебойный и эко­номичный
об­мен
данными. Всем
этим требованиям пол­ностью
соот­ветствует
GSM-модем АТМ2-485,
который предназначен для пере­дачи
Рис. 3. Архитектурное освещение зданий на Садовом кольце
данных в сети GPRS по сте­ку
протоколов TCP/IP. Главная
особенность модема заключается
в том, что он автоматически (без
ввода AT-команд) подключается
к сети GPRS и устанавливает со­единение
с заданным сервером.
Работа с сервером может осуществ­ляться
в различных режимах: по­стоянного
соединения, работы по
расписанию, а также соединения
по запросу (звонку или СМС-сооб­щению
на модем). Когда не требу­ется
соединения с сервером, модем
находится в ждущем режиме, что
обеспечивает экономию трафика
и потребляемой электроэнергии.
Для подключения внешнего
устройства модем оснащен интер­фейсом
RS-485/RS-422.
Дополнительно для управле­ния
внешним устройством модемы
АТМ2-485 имеют три дополнитель­ных
вывода GPIO:
GPIO1 и GPIO2 могут работать и
как «вход», и как «выход»;
GPIO3 работает как силовой
«выход». К силовому выводу может
быть напрямую подключено ком­мутационное
реле.
Модем может отправлять СМС-
сообщения при изменении уровня
сигнала на выводе, что позволяет
удаленно контролировать работу
осветительных приборов. Состо­яние
вывода можно изменить, от­правив
СМС-команду на модем,
благодаря чему осуществляется
удаленное управление осветитель­ными
приборами.
Чтобы уменьшить зависимость
от качества услуг одного мобильно­го
оператора, в модеме предусмо­трены
две сим-карты. Вторая сим-
карта автоматически включается
в случае невозможности установле­ния
соединения с помощью первой.
Для обеспечения резервирования
услуг провайдера, предоставляюще­го
серверу доступ в Интернет, воз­можно
дублирование подключения
сервера ко второму провайдеру.
Переключение на резервный
сервер поддерживается как при
потере соединения с основным,
так и по сигналу с внешних выво­дов
модема или по СМС-команде.
ATM2-485 автоматически отсле­живает
работоспособность GSM-
модуля, а два сторожевых таймера
обеспечивают защиту от зависания.
В АТМ2-485 реализована повы­шенная
защита от нештатных ситу­аций:
защита от ошибок при обнов­лении
прошивки путем запрета на

5. Журнал “ИСУП” № 4(52)_2014
60
Тема № 2. Интеллектуальная энергетика
удаление заводского программного
обеспечения;
постоянный контроль работо­способности
GSM-модуля;
интервальный таймер перезаг­рузки,
позволяющий перезагружать
модем через определенное время
после его последнего включения;
посуточный таймер перезагрузки
с настраиваемым временем.
GSM-модем ATM2-485 поддер­живает
следующие стандарты связи:
GPRS;
CSD;
СМС.
В итоге удалось создать систему
обмена данными между диспетчер­ским
пунктом и сотнями локаль­ных
узлов управления с исполь­зованием
различных физических
каналов передачи данных – про­водных
и радио, что обеспечивает­ся
такими технологиями передачи,
как GPRS, 3G, Wi-Fi, Ethernet.
На фасадах и под крышами до­мов
на Садовом кольце были уста­новлены
светильники для архитек­турного
освещения центральной
улицы Москвы. В качестве световых
приборов были выбраны светильни­ки,
управляемые по протоколу DMX
(Digital Multiplex) с поддержкой RDM
(Remote Device Management), кото­рый
является надстройкой к прото­колу
DMX и позволяет организовать
двунаправленный обмен данными
между контроллером и светильником
по стандартной DMX-шине. В зави­симости
от типа здания и места было
установлено от 10 до 400 светиль­ников
на дом. На участках, которые
невозможно осветить с дома, светиль­ники
были расположены на фонар­ных
столбах.
Всего на домах было установ­лено
124 комплекта оборудования
Beckhoff.
Контроллеры серии Embedded PC:
CX9000-0001;
CX9000‑N031;
CX9000‑A001.
Модули ввода/вывода:
EL1859;
EL6851;
EL9011.
На столбах было установлено
237 комплектов оборудования Beckhoff.
Контроллеры серии Embedded PC:
CX9000-0001;
CX9000‑N031.
Модули ввода/вывода:
EL6851;
EL9011.
Оборудование производства ком­паний
Beckhoff и iRZ, использован­ное
в рамках проекта «Архитектурное
освещение города Москвы», позво­лило
создать современное, высоко­технологичное
решение – надежную
и экономически выгодную автома­тизированную
систему управления
наружным освещением под единым
управлением, которая позволяет
работать с различными цветовыми
и временными сценариями. Благо­даря
успешной реализации проекта
Москва еще ярче заиграла красками,
радуя москвичей и гостей города!
Компания «Радиофид Системы», г. Санкт-Петербург,
тел.: (812) 318-1819,
e‑mail: office@radiofid.ru,
WWНочные огни Садового кольца www.radiofid.ru