Оранизация работ по модернизации САУ котельной в рамках политики импортозамещения

Энергонезависимые счетчики времени наработки котлов (в часах).Автоматическое управление насосами рециркуляции котлов, режим разогрев котлов. Возможность ручного блокирования работы любого из котлов или вторых ступеней горелок. Защитное отключение котлов и насосов по предельным температурам, давлениям и аварийным сигналам. Чередование ролей основного и дополнительных котлов через заданное время, индикация времени оставшегося до смены ролей котлов (в часах).Контроль давления прямых и обратных трубопроводов потребителей, а также наличия потока теплоносителя на стороне нагнетания циркуляционных насосов, автоматическая подпитка контуров. Автоматический ввод резерва (АВР) всех насосов котельной. Фиксация времени, даты и количества аварийных состояний котельной. Диспетчер аварийных состояний — меню контроллера позволяющее определить перечень включаемого и отключаемого оборудования, при возникновении той или иной аварийной ситуации в котельной. Фиксация времени и даты последнего отключения электропитания контроллера.

5.2 Входная и выходная информация технологической функции дистанционного управления.

К входной информации относятся команды:

алгоритмов выходных команд защит;

алгоритмов выходных команд блокировок и АВР;алгоритмов функциональных блоков управления ИУ. В алгоритмах могут формироваться также запреты на изменение состояния арматуры и механизмов или на вывод их в ремонт (запрет управления), которые также относятся к входной информации технологической функции дистанционного управления. Кроме того, к входной информации ТФ ДУ относятся дискретные сигналы, характеризующие состояние арматуры и механизмов, получаемые от концевых выключателей, других контактов. К выходной информации относится:

формируемые в функциональных блоках управления (ФБУ) команды на изменение состояния арматуры и механизмов;

формируемые в функциональных блоках управления дискретные сигналы состояния арматуры и механизмов.

5.3 Выбор режима работы: «Зима» — «Лето"На панели визуализации формируется мнемосхема переключателей режимов. Создаются глобальные переменные «zima», «leto».Режим «Лето» активизируется при ручном выборе с панели оператора. Выбор режима «Лето» подтверждается блоком сравнения со значениями среднесуточной температуры за неделю (больше 8°С) (переменная «leto_podtv»).Предусмотрена ротация по времени, настраивается с панели визуализации оператором. Котловые насосы выключаются после отключения горелок. Время выбега насоса можно задавать от 1 до 10 мин.

5.4 Запуск котлов в режиме «Разогрев"Рассмотрим последовательность действий для котла К1.1 в режиме разогрев. Опрос значения переменной «0_block_kot». При состоянии переменной «1» опрос состояния задвижки YA5 (переменная «YA5»).Если состояние переменной «0» (задвижка открыта), то задвижку закрыть (присвоить значение «1» выходной переменной «YA22»).Если состояние переменной «1» (задвижка закрыта), то переходим к пункту 4. Формируется сигналы управления двумя ступенями горелки Г1.1 и насосом котловым рециркуляционным К2.1 «pusk_G1» (присваиваем переменным G11a, G11b, K21KM значение «1»).Производится опрос значения переменной «G111» с выдержкой времени (5 секунд, или устанавливается в процессе пуско-наладки с панели оператора). Если ее значение «1», то переходим к п. 6. Иначе — формируется ошибка с выводом на панель оператора. Квитирование ошибки только вручную с панели СПК 110. Работа двух ступеней горелок продолжается, пока значение «ТЕ1» не достигнет заданного (устанавливается с панели оператора в процессе пуско-наладки), после достижения выдерживается задержка по времени (устанавливается с панели оператора), и задвижка YA2 приоткрывается. По сформированному сигналу «pusk_G1» производится запуск в работу насосных групп K10, K13, K15, K16 в режиме «Зима» либо K7, K10 в режиме «Лето».Для котлов К1.2, К2 переход в режим «Разогрев» происходит аналогично К1.1 с соответствующими переменными.

5.5 Режим «Разогрев общий"Рассмотрим последовательность действий в режиме «разогрев общий».Контроллер переходит в этот режим после отработки модуля «Разогрев котла К1.1», «Разогрев котла К1.2», «Разогрев котла К2».Производится опрос датчика TE4. Время опроса t_opr = const, устанавливается с панели оператора наладчиком. Рекомендуемое время опроса — 10 с. Скорость повышения температуры dt устанавливается с панели оператора. Если dt меньше минимального, то производится запуск второго котла по описанному выше алгоритму. Иначе производится разогрев греющего контура до установленной температуры, после чего котельная переходит в рабочий каскадный режим.

5.6 Модуль управления каскадированием двух котлов.

Рассмотрим принцип работы данного модуля. С помощью датчика температуры модуль определяет значение температуры нагнетательной части коллектора (T_Koll). Если это значение опускается ниже вычисленной в соответствии с уставками текущего режима необходимой температуры (T_n-dT_osn.), выдается сигнал разрешения работы котла «Мастер» (в соответствии с режимом переключения и режимом работы). Если температура продолжает снижаться и достигает значения (Т_n-dT_dop.), включается дополнительный котел. Модуль каскадирования имеет два режима работы, которые отличаются лишь способом вы-численияуставки.

Т_koll_n:фиксированный;

скользящий.При работе котлов в фиксированном режиме значение.

Т_koll_n соответствует значению, заданному оператором в параметре Т_fix, оно остается постоянным на протяжении всего времени работы, т. е. это значение температуры используется модулем каскадирования в качестве уставки. При скользящем режим значение температуры.

Т_koll_n вычисляется алгоритмом модуля в процессе работы на основе температур, требуемых остальными функциональными модулями контроллера (фактически потребителями тепла). Таким образом, температура котлового коллектора будет подстраиваться, в зависимости от потребностей всей системы в целом. Значение T_s. (может быть задано равном"0″) в этом режиме прибавляется к вычисленной уставке.

Т_koll_n, и носит смысл компенсации различных тепловых потерь в системе. Устанавливается максимальная и минимальная границы температуры котла (Tmax, Tmin), в пределах которых будет меняться вычисляемая температура.

5.7 Время задержки включения/выключения горелок.

Физический смысл параметра «время задержки включения/выключения горелок» схож со смыслом параметра Dz — мертвой зоны регулятора отопления. Ниже приводится график гипотетического изменения температуры коллектора (см. рис. 5.1). В точке «1» модуль управления каскадированием начинает отсчет времени заданного с панели оператора — «пауза включения/отключения». На рисунке5.

1 ему соответствует интервал dt. Как только это время истечет, модуль выключит основной котел — момент времени «1+dt». После чего начинается естественное падение температуры теплоносителя в коллекторе. В момент времени обозначенный точкой «2» значение температуры снизится до уставкиdT_osn, модуль управления котлами запустит таймер на интервал времени dt. Но к концу этого интервала значение температуры успевает вернуться в зону выше порогового значения (например, резко снизилось потребление тепла в контуре отопления). В этом случае включение котла не произойдет, ведь в нем уже нет смысла. Продолжая свои колебания, кривая температуры вновь пересекает порог dT_osn, но уже на время большее dt; основной котел включатся в момент времени 3+ dt. Рисунок 5.1 — График гипотетического изменения температуры коллектора5.

8 Графики работы двухступенчатых горелок котлов.

На рисунке5.

2 показаны графики работы двух ступенчатых горелок котлов. Данные графики могут быть положены в основу алгоритмов системы автоматического управления. Рисунок 5.2 — График работы двухступенчатых горелок.

При выключении второй ступени основного котла из работы (запрет на включение при задании dTs2_osn=0) за значение температуры включения первой ступени на нисходящей кривой будет принята величина равная (Т_koll_n-d_osn)/2.При выключении второй ступени дополнительного котла (dTs2_dop=0) включение первой ступени на нисходящей кривой будет происходить при значении температуры равной (Т_dop -dТ_osn)/2.

5.9 Модуль управления контуром отопления и контуром ГВСВходными сигналами для данного модуля служат: температура наружного воздуха (ТЕ8), температура воды в подающем трубопроводе контура отопления (ТЕ5), температура воды в обратном трубопроводе (ТE6). По результатам обработки входных сигналов на основе конфигурационных параметров модуль формирует сигналы управления запорно-регулирующим клапаном (КЗР), который служит для поддержания заданной температуры в контуре отопления. Регулирование температуры осуществляется по необходимой температуре Тn, вычисляемой в зависимости от текущего режима работы. Модуль управления контуром ГВС поддерживает температуру подачи ГВС ТЕ7 в заданных пределах.

5.10 Модуль управления блоком двигателей.

Данный модуль управления может находиться в следующих режимах работы: рабочий, резервный. Режим «рабочий». Основной режим управления двигателем, в этом режиме функциональный блок исполняет команды от оператора и алгоритмов автоматического управления. При наличии сигнала «Управление по месту» блокируются кнопки оператора на панели управления, блокируются все входы функционального блока, устанавливаются в состояние логического нуля все сигналы (команды) подаваемые в электрическую схему исполнительного механизма. Режим «резервный». Включение и выключение режима Ремонт осуществляет оператор. Режим управления двигателем в ожидании команды на включение от алгоритма АВР. В этом режиме функциональный блок исполняет команды от оператора и алгоритмов автоматического управления. При включении двигателя ФБУ автоматически переводится в режим «рабочий». При наличии сигнала «Управление по месту» блокируются кнопки оператора на панели управления, блокируются все входы функционального блока, устанавливаются в состояние логического нуля все сигналы (команды) подаваемые в электрическую схему исполнительного механизма. По результатам анализа входных сигналов модулем управления двигателем формируется информация о состоянии двигателя:

включен, отключен, авария. Из состояния «Отключен» двигатель может быть включен по команде оператора или алгоритмов, при условии, что нет запретов включения от алгоритмов. В этом случае на выходе алгоритма формируются выходные сигналы на включение. В состоянии «Включен» при наличии признака «Номинальное значение параметра» формируется состояние «Работа на номинале». Из состояния «Включен» двигатель может быть отключен по команде оператора или алгоритмов, при условии, что нет запретов отключения от алгоритмов. В этом случае на выходе алгоритма формируются выходные сигналы на отключение. В состоянии «Авария» управление двигателями заблокировано. В случае, если после выдачи команд на включение (или отключение) двигатель не изменил своего состояния в течении заданного времени, формируется ошибка «превышено время переключения».В случае, если двигатель изменил свое состояние без предварительной команды оператора или алгоритмов формируется состояние «несанкционированное переключение».При формировании ошибок управления, до их исчезновения управление двигателями заблокировано. Данные ошибки должны быть сброшены командой оператора. Команды оператора и алгоритмов по управлению двигателями отрабатываются с приоритетом. Наивысшим приоритетом обладают команды от защит, а так же блокировок, запрещающих включение механизма. Команды оператора и алгоритмов (блокировок) по управлению механизмом имеют равный приоритет и отрабатываются в порядке их поступления. Насосы подпитки включаются по соответствующим сигналам, в случае падения давления в контурах греющем и подающем ГВС.

5.11 Алгоритмы технологических защит.

При реализации алгоритма технологических защит должны быть соблюдены следующие принципы и требования:

должен быть обеспечен приоритет действия технологических защит перед всеми остальными управляющими алгоритмами;

должна быть исключена возможность вмешательства оператора в работу защит до окончания всех операций по отключению (включению) оборудования;

алгоритм технологических защит должен быть «жестким», т. е. должна безусловно формироваться заданная последовательность управляющих воздействий при обнаружении аварийной ситуации до выполнения самой длительной операции по отключению оборудования;

алгоритмы технологических защит должны, по возможности, обеспечивать максимальную независимость функций защиты от других подсистем;

в качестве входной информации для алгоритмов технологических защит используются сигналы от аналоговых и дискретных датчиков. Аналоговые датчики применяются с выходным сигналом на 4−20 мА, с использованием контроля исправности сигнала по диапазону;

входные аналоговые сигналы технологических защит должны проверяться на достоверность;

информация о недостоверности должна сигнализироваться и документироваться;

контроль достоверности сигнала каждого датчика и сравнение сигналов датчиков между собой осуществляется до их сравнения с уставками защиты;

недостоверные параметры должны исключаться из обработки в схемах защит и не должны приводить к ложному их (защит) срабатыванию;

при недостоверности всех датчиков информация от датчиков в схемы защит не поступает, и технологические защиты не срабатывают. В данном случае выводится информация «Отказ датчиков защиты». Если какой-либо из датчиков защиты становится достоверным, защита автоматически вводится в работу;

для всех датчиков, участвующих в защитах, предусматривается сигнализация по недостоверности датчиков защиты;

электропитание разных датчиков одного параметра, участвующих в защите, должно быть максимально независимым;

для защит работающих с выдержкой времени, должна быть предусмотрена сигнализация о начале отсчета выдержки;

на отдельных видеокадрах должно отображаться состояние технологических защит (положение накладок, состояние автоматического ввода-вывода и прочее);должна быть предусмотрена санкционированная корректировка уставок и выдержек времени ТЗ с отображением и документированием. Диапазон уставок срабатывания должен составлять 5 — 95% диапазона измерений параметра;

срабатывание защит должно сопровождаться сигнализацией с фиксацией первопричины их работы. При этом функции определения первопричины должны решаться в алгоритмах защит;

схемы защит должны предусматривать возможность санкционированного программного вывода из работы любой отдельной защиты, возможность замены входящих в ее состав узлов (датчиков, преобразователей), и последующего «безударного» включения ее в систему без выдачи ложных сигналов;

после срабатывания технологических защит выполнение алгоритма защит не может быть остановлено действиями оператора. Возврат к исходному состоянию технологического оборудования может быть осуществлен только после полной отработки алгоритма защит и устранения причин, вызвавших срабатывание защит;

действие защит должно сохранятся на время, достаточное для выполнения наиболее длительной операции по отключению оборудования.

Заключение

.

При выполнении данной работы были рассмотрены вопросы, связанные с модернизацией САУ блочно-модульной котельной. Целью модернизации является замена оборудования иностранного производства на оборудование отечественного производства. При модернизации было предложено использование продукции российской компании ОВЕН, в частности, программируемого логического контроллера, совмещенного с панелью человеко-машинного интерфейса ОВЕН СПК 110. Для организации полноценной системы автоматического управления также необходимы модули ввода/вывода дискретных и аналоговых сигналов, которые также есть в номенклатуре выпускаемых изделий компании ОВЕН. В результате выполнения данной работы была составлена спецификация изделий для модернизации САУ. В спецификацию входят изделия марок ОВЕН, IEC (российская компания), DEKraft (производство в России), Schneider (производство в России) Росма. Список сокращений.

АРМ — автоматизированное рабочее место;

АВР — автоматический ввод резерва;

ООО — общество с ограниченной ответственностью;

ПЛК — программируемый логический контроллер;

САУ — система автоматического управления;

ТФ ДУ — технологические функции дистанционного управления;

ФБУ — функциональные блоки управления;

ЩУКА — щит управления котловым агрегатом;CFC — ContinuousFunctionChart (язык непрерывных функциональных блоков);FBD — FunctionalBlockDiagram (язык функциональных блоковых схем);IL — Instruction List (языкспискаинструкций);POU — Program Organization Unit;SFC — SequentialFunctionChart (язык последовательных функциональных блоков);ST — StructuredText (язык структурированного текста).

Список использованных источников

.

Сайт компании ОВЕН -.

http://www.owen.ru/Основы автоматизации технологических процессов и производств: учеб.

пособие для студ. высш. учеб. заведений / Соснин О. М. — М.: Издательский центр «Академия», 2007. — 240 с. Минаев А. Г. Программируемые логические контроллеры: практическое руководство для начинающего инженера / И. Г. Минаев, В. В. Самойленко. -.

Ставрополь: АГРУС, 2009. — 100 с. Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / Под ред. проф. В. П. Дьяконова.

— М.: СОЛОН-Пресс, 2004. — 256 с. Парр Э.

Программируемые контроллеры: руководство для инженера/ пер. 3-го англ. издания — М.: БИНОМ.

Лаборатория знаний, 2007. — 516 с. Приложение 1. Спецификация комплектующих для системы автоматического управления блочно-модульной котельной.

Поз.Наименование и техническая характеристика.

Тип, марка.

Код оборудования.

Количество, шт.

Завод-изготовитель.

Шкаф управления ШУ в составе:

Корпус металлический.

ЩМП-18.

6.4−0 74 У21IEKУголок вертикальный 1760 (оцинк.), для ЩМП-18.Х.Х1760×35×30YKM40-U-1560X1IEKПанель монтажная 300×545 (оцинк.), для ЩМП-16.

6.4300×545YKM40-PM-300X5452IEKПанель монтажная 500×545 (оцинк), для ЩМП-16.

6.4500×545YKM40-PM-500X5453IEKКнопка управления «I-O» сдвоенная с подсветкой РРВВПЕ-22-РРВВ-NEO11DEKraftКнопка «Пуск» ABLF черный.

ВК-30-ABLF-BLK2DEKraftКнопка «Сброс» ABLF красный.

ВК-30-ABLF-RED1DEKraftКнопка «Стоп» аварийная с фиксациейBK-22-AEAL (NEO)1DEKraftРеле для цепей управления, 220B ACRXM4AB1P742SchneiderРеле для цепей управления, 12B DCRXM4AB1JD3SchneiderРозетка для релеRXZE2S114M45SchneiderПереключатель на положения «I-0-II» стандартная ручка.

ПЕ22-АС-BLK16DEKraftДополнительный контакты, 1НОДК22−1048DEKraftПанельный программируемый логический контроллер

СПК1101ОВЕНМодуль ввода аналоговых сигналов 8 аналоговых вводов.

МВ110−8АМВ110−224.

8А1ОВЕНМодуль дискретного вывода 16 выходов-реле.

МУ110−16РМУ110−224.

16Р3ОВЕНМодуль ввода дискретных сигналов 16 входов.

МВ110−16ДМВ110−224.

16Д2ОВЕНИсточник бесперебойного питания.

ИБП60Б-Д9−241ОВЕНАвтоматический выключатель 4А 1 п. ВА103−1P-004-C1DEKraftАвтоматический выключатель 6А 1 п. ВА103−1P-006-C3DEKraftАвтоматический выключатель 10А 1 п. ВА103−1P-010-C1DEKraftКонтакт дополнительный.

ДК1011DEKraftШина «N» нулевая на DIN-рейку в корпусе 2Х7 групп IEKYND10−2-07−1001IEKРозетка с заземлением на DIN-рейку.

РАр10−3-ОПMRD10−161IEKКлеммный зажим 2,5 мм.

ЗНИ-2,5 серыйYZN10−002-K036IEKКлеммный зажим с заземлением 4 мм.

ЗНИ-4 PENYZN20−004-K522IEKТорцевой изолятор 4 мм.

ЗНИ-4 серыйYZN10D-ZGL-006-K032IEKПерфорированный кабель-канал серии «Импакт"60×60CKM50−060- 060−1-K032IEK40×60CKM50−040−060−1-K038IEK25×40CKM50−025−040−1-K036IEKРезисторы постоянные непроволочные С2−33НС2−33Н-0,5−4,7 кОм ±5%5TIТермометр биметаллический.

БТ-7.

1.2.

1.1(0…120°С).G½.

150.

1,52"Росма"TIТермометр биметаллический.

БТ-7.

1.2.

1.1(0…120°С).G½.

100.

1,56"Росма"TPIТермоманометр

ТМТБ-41Т.3(0−120˚С) (0−0,6МПа)G½.

2.512"Росма"TPIТермоманометр

ТМТБ-41Т.2(0−120˚С) (0−0,6МПа)G½.

2.512"Росма"TPIТермоманометр

ТМТБ-41Т.1(0−120˚С) (0−0,6МПа)G½.

2.512"Росма"PIМанометр

ТМ-610Р.00(0−0,6МПа)G½.

2.58"Росма"PIМанометр

ТМ-510T.00(0−0,6МПа)G½.

2.532"Росма"Кран 3-хходовой G1/260бобышка приварная G1/230Прибор приемно-контрольный (адресный расширитель шлейфов) охранно-пожарный.

СИГНАЛ- 10П исп.

01DIN-рейка 35 мм10Приборы и средства автоматизации котлов.

Термопреобразователь сопротивления.

ДТС094-Pt100-В2.1203ОВЕНТермопреобразователь сопротивления.

ДТС145- Pt100-В2.1204ОВЕНТермопреобразователь сопротивления.

ДТС3005-РТ100.В21ОВЕН.