El artículo está dedicado al uso del sistema Trace Mode SCADA para el control remoto operativo de las instalaciones de calefacción urbana en la ciudad. La instalación donde se implementó el proyecto descrito se encuentra en el sur de la región de Arkhangelsk (la ciudad de Velsk). El proyecto prevé el control operativo y la gestión del proceso de preparación y distribución de calor para calefacción y suministro de agua caliente a las instalaciones vitales de la ciudad.
CJSC SpetsTeploStroy, Yaroslavl
Planteado del problema y las funciones necesarias del sistema
El objetivo al que se enfrentó nuestra empresa fue construir una red principal para calentar una gran parte de la ciudad, utilizando métodos de construcción avanzados, donde se utilizaron tuberías preaisladas para construir la red. Para ello, se construyeron quince kilómetros de redes principales de calefacción y siete puntos de calefacción central (CHP). Propósito de la estación de calefacción central: utilizando agua sobrecalentada de GT-CHP (según el programa 130/70 °С), prepara el portador de calor para las redes de calefacción internas (según el programa 95/70 °С) y calienta el agua hasta 60 °С para las necesidades de suministro de agua caliente sanitaria (suministro de agua caliente). El TsTP funciona en un esquema cerrado e independiente.
Al establecer la tarea, se tuvieron en cuenta muchos requisitos que garantizan el principio de funcionamiento de ahorro de energía del CHP. Estos son algunos de los más importantes:
Para llevar a cabo el control dependiente del clima del sistema de calefacción;
Mantener los parámetros del ACS en un nivel determinado (temperatura t, presión P, caudal G);
Mantener en un nivel dado los parámetros del refrigerante para calefacción (temperatura t, presión P, flujo G);
Organizar la contabilidad comercial de energía térmica y portadora de calor de acuerdo con los documentos reglamentarios (RD) vigentes;
Proporcionar bombas ATS (transferencia automática de reserva) (red y suministro de agua caliente) con compensación de recursos del motor;
Realice la corrección de los principales parámetros de acuerdo con el calendario y el reloj en tiempo real;
Realizar la transmisión periódica de datos a la sala de control;
Realizar diagnósticos de instrumentos de medición y equipos operativos;
Falta de personal de turno en la estación de calefacción central;
Supervisar e informar oportunamente al personal de mantenimiento sobre la ocurrencia de situaciones de emergencia.
Como resultado de estos requerimientos, se determinaron las funciones del sistema operativo-remoto que se está creando. Se seleccionaron los medios principales y auxiliares de automatización y transmisión de datos. Se eligió el sistema SCADA para garantizar la operatividad del sistema en su conjunto.
Funciones necesarias y suficientes del sistema:
1_Funciones de información:
Medición y control de parámetros tecnológicos;
Señalización y registro de desviaciones de parámetros de los límites establecidos;
Formación y emisión de datos operativos al personal;
Archivar y visualizar el historial de parámetros.
2_Funciones de control:
Regulación automática de importantes parámetros de proceso;
Control remoto de dispositivos periféricos (bombas);
Protección y bloqueo tecnológico.
3_Funciones de servicio:
Autodiagnóstico del complejo de software y hardware en tiempo real;
Transmisión de datos a la sala de control a tiempo, previa solicitud y en caso de emergencia;
Pruebas de operatividad y correcto funcionamiento de dispositivos informáticos y canales de entrada/salida.
Qué influyó en la elección de las herramientas de automatización
y software?
La elección de las herramientas básicas de automatización se basó principalmente en tres factores: el precio, la confiabilidad y la versatilidad de la configuración y la programación. Así, se eligieron controladores programables libres de la serie PCD2-PCD3 de Saia-Burgess para el trabajo independiente en la estación de calefacción central y para la transmisión de datos. Para crear una sala de control se eligió el sistema SCADA doméstico Trace Mode 6. Para la transmisión de datos, se decidió utilizar la comunicación celular convencional: utilizar un canal de voz convencional para la transmisión de datos y mensajes SMS para notificar rápidamente al personal sobre situaciones de emergencia.
¿Cuál es el principio de funcionamiento del sistema?
y características de la implementación del control en Modo Trace?
Como en muchos sistemas similares, las funciones de gestión para el impacto directo en los mecanismos de regulación se dan al nivel inferior, y ya la gestión de todo el sistema en su conjunto se transfiere al nivel superior. Omito deliberadamente la descripción del trabajo del nivel inferior (controladores) y el proceso de transferencia de datos e iré directamente a la descripción del nivel superior.
Para facilitar su uso, la sala de control está equipada con una computadora personal (PC) con dos monitores. Los datos de todos los puntos se recopilan en el controlador de despacho y se transmiten a través de la interfaz RS-232 al servidor OPC que se ejecuta en una PC. El proyecto se implementa en Trace Mode versión 6 y está diseñado para 2048 canales. Esta es la primera etapa de la implementación del sistema descrito.
Una característica de la implementación de la tarea en Modo de seguimiento es un intento de crear una interfaz de múltiples ventanas con la capacidad de monitorear el proceso de suministro de calor en modo en línea, tanto en el diagrama de la ciudad como en los diagramas mnemotécnicos de los puntos de calor. . El uso de una interfaz de múltiples ventanas permite resolver los problemas de mostrar una gran cantidad de información en la pantalla del despachador, que debería ser suficiente y al mismo tiempo no redundante. El principio de una interfaz de múltiples ventanas permite el acceso a cualquier parámetro de proceso de acuerdo con la estructura jerárquica de las ventanas. También simplifica la implementación del sistema en la instalación, ya que dicha interfaz es muy similar en apariencia a los productos generalizados de la familia Microsoft y tiene un equipo de menús y barras de herramientas similares a los familiares para cualquier usuario de una computadora personal.
En la fig. 1 muestra la pantalla principal del sistema. Muestra esquemáticamente la red de calefacción principal con una indicación de la fuente de calor (CHP) y los puntos de calefacción central (del primero al séptimo). La pantalla muestra información sobre la ocurrencia de situaciones de emergencia en las instalaciones, la temperatura actual del aire exterior, la fecha y hora de la última transferencia de datos de cada punto. Los objetos de suministro de calor cuentan con sugerencias emergentes. Cuando ocurre una situación anormal, el objeto en el diagrama comienza a “parpadear”, y aparece un registro de evento y un indicador rojo parpadeante en el informe de alarma junto a la fecha y hora de transmisión de datos. Es posible ver los parámetros térmicos agregados para la estación de calefacción central y para toda la red de calefacción en su conjunto. Para ello, deshabilite la visualización de la lista del informe de alarmas y avisos (botón "OTIP").
Arroz. uno. Pantalla principal del sistema. Esquema de ubicación de las instalaciones de suministro de calor en la ciudad de Velsk
Hay dos formas de cambiar al diagrama mnemotécnico de un punto de calor: debe hacer clic en el icono en el mapa de la ciudad o en el botón con el nombre del punto de calor.
El diagrama mnemotécnico de la subestación se abre en la segunda pantalla. Esto se hace tanto por la conveniencia de monitorear una situación específica en la estación de calefacción central como para monitorear el estado general del sistema. En estas pantallas se visualizan en tiempo real todos los parámetros controlados y ajustables, incluidos los parámetros que se leen de los contadores de calor. Todos los equipos tecnológicos e instrumentos de medición cuentan con sugerencias emergentes de acuerdo con la documentación técnica.
La imagen de los equipos y medios de automatización en el diagrama mnemotécnico es lo más cercana posible a la vista real.
En el siguiente nivel de la interfaz de múltiples ventanas, puede controlar directamente el proceso de transferencia de calor, cambiar la configuración, ver las características del equipo operativo y monitorear los parámetros en tiempo real con un historial de cambios.
En la fig. 2 muestra una interfaz de pantalla para la visualización y gestión de las principales herramientas de automatización (controlador y contador de calor). En la pantalla de gestión del controlador, es posible cambiar los números de teléfono para el envío de mensajes SMS, prohibir o permitir la transmisión de mensajes de emergencia e información, controlar la frecuencia y la cantidad de transmisión de datos y establecer parámetros para el autodiagnóstico de los instrumentos de medición. En la pantalla del medidor de calor, puede ver todas las configuraciones, cambiar las configuraciones disponibles y controlar el modo de intercambio de datos con el controlador.
Arroz. 2. Pantallas de control para la calculadora de calor Vzlet TSRV y el controlador PCD253
En la fig. 3 muestra paneles emergentes para equipos de control (válvula de control y grupos de bombas). Muestra el estado actual de este equipo, detalles de errores y algunos parámetros necesarios para el autodiagnóstico y verificación. Por lo tanto, para las bombas, la presión de funcionamiento en seco, el MTBF y el retraso en el arranque son parámetros muy importantes.
Arroz. 3. Panel de control para grupos de bombas y válvula de control
En la fig. 4 muestra pantallas para monitorear parámetros y lazos de control en forma gráfica con la capacidad de ver el historial de cambios. Todos los parámetros controlados de la subestación de calor se muestran en la pantalla de parámetros. Se agrupan según su significado físico (temperatura, presión, flujo, cantidad de calor, salida de calor, iluminación). Todos los lazos de control de parámetros se muestran en la pantalla de lazos de control y se muestra el valor actual del parámetro, dada la zona muerta, la posición de la válvula y la ley de control seleccionada. Todos estos datos en las pantallas se dividen en páginas, similar al diseño generalmente aceptado en las aplicaciones de Windows.
Arroz. 4. Pantallas para visualización gráfica de parámetros y lazos de control
Todas las pantallas se pueden mover a través del espacio de doble monitor mientras se realizan múltiples tareas. Todos los parámetros necesarios para un funcionamiento sin problemas del sistema de distribución de calor están disponibles en tiempo real.
¿Cuánto tiempo ha estado en desarrollo el sistema?¿Cuántos desarrolladores había?
La parte básica del sistema de despacho y control en Trace Mode fue desarrollada en un mes por el autor de este artículo y lanzada en la ciudad de Velsk. En la fig. se presenta una fotografía de la sala de control temporal, donde está instalado el sistema y se encuentra en operación de prueba. En estos momentos, nuestra organización está poniendo en funcionamiento un punto de calefacción más y una fuente de calor de emergencia. Es en estas instalaciones donde se está diseñando una sala de control especial. Después de su puesta en marcha, los ocho puntos de calor se incluirán en el sistema.
Arroz. 5. Lugar de trabajo del despachador temporal
Durante la operación del sistema de control de procesos automatizado, surgen varios comentarios y deseos del servicio de despacho. Por lo tanto, el proceso de actualización del sistema está constantemente en marcha para mejorar las propiedades operativas y la comodidad del despachador.
¿Cuál es el efecto de introducir un sistema de gestión de este tipo?
Ventajas y desventajas
En este artículo, el autor no establece la tarea de evaluar el efecto económico de la introducción de un sistema de gestión en números. Sin embargo, los ahorros son evidentes debido a la reducción de personal involucrado en el mantenimiento del sistema, una reducción significativa en el número de accidentes. Además, el impacto ambiental es evidente. También se debe tener en cuenta que la introducción de dicho sistema le permite responder rápidamente y eliminar situaciones que pueden tener consecuencias imprevistas. El período de amortización de todo el complejo de obras (construcción de una tubería principal de calefacción y puntos de calefacción, instalación y puesta en marcha, automatización y envío) para el cliente será de 5 a 6 años.
Las ventajas de un sistema de control de trabajo se pueden dar:
Presentación visual de información sobre la imagen gráfica del objeto;
En cuanto a los elementos de animación, se agregaron al proyecto de manera especial para mejorar el efecto visual de visualización del programa.
Perspectivas para el desarrollo del sistema.
Modernización y Automatización del Sistema de Suministro de Calor Experiencia de Minsk
VIRGINIA. Sednín, Consultor Científico, Doctor en Ingeniería, Profesor,
AUTOMÓVIL CLUB BRITÁNICO. Gutkovskiy, Ingeniero jefe, Universidad Técnica Nacional de Bielorrusia, Centro de Innovación e Investigación Científica de Sistemas de Control Automatizados en la industria de la energía térmica
palabras clave: sistema de suministro de calor, sistemas de control automatizado, mejora de la calidad y la fiabilidad, regulación del suministro de calor, archivo de datos
El suministro de calor de las grandes ciudades de Bielorrusia, como en Rusia, se realiza mediante sistemas de suministro de calor distrital y cogeneración (en adelante, DHSS), donde las instalaciones se combinan en un solo sistema. Sin embargo, a menudo las decisiones que se toman sobre elementos individuales de sistemas complejos de suministro de calor no cumplen los criterios sistemáticos, la confiabilidad, la capacidad de control y los requisitos de protección ambiental. Por lo tanto, la modernización de los sistemas de suministro de calor y la creación de sistemas de control de procesos automatizados es la tarea más importante.
Descripción:
VA Sednin, A.A. Gutkovsky
El suministro de calor de las grandes ciudades de Bielorrusia, como en Rusia, lo proporcionan los sistemas de calefacción y calefacción urbana (en lo sucesivo, DH), cuyas instalaciones están vinculadas en un solo esquema. Sin embargo, las decisiones tomadas sobre elementos individuales de sistemas complejos de suministro de calor a menudo no cumplen con los requisitos de criterios, confiabilidad, manejabilidad y respeto al medio ambiente del sistema. Por lo tanto, la modernización de los sistemas de suministro de calor y la creación de sistemas de control de procesos automatizados es la tarea más urgente.
V. A. Sednin, consultor científico, doctor en tecnología. ciencias, profesor
A. A. Gutkovski, ingeniero jefe, Universidad Técnica Nacional de Bielorrusia, Centro de Investigación e Innovación para Sistemas de Control Automatizados en Energía Térmica e Industria
El suministro de calor a las grandes ciudades de Bielorrusia, como en Rusia, lo proporciona la calefacción urbana y los sistemas de calefacción urbana (DH), cuyas instalaciones están vinculadas en un solo esquema. Sin embargo, las decisiones tomadas sobre elementos individuales de sistemas complejos de suministro de calor a menudo no cumplen con los requisitos de criterios, confiabilidad, manejabilidad y respeto al medio ambiente del sistema. Por lo tanto, la modernización de los sistemas de suministro de calor y la creación de sistemas de control de procesos automatizados es la tarea más urgente.
Características de los sistemas de calefacción urbana.
Teniendo en cuenta las características principales del SDT de Bielorrusia, se puede señalar que se caracterizan por:
- continuidad e inercia de su desarrollo;
- distribución territorial, jerarquía, variedad de medios técnicos utilizados;
- procesos productivos dinámicos y consumo energético estocástico;
- incompletitud y bajo grado de confiabilidad de la información sobre los parámetros y modos de su funcionamiento.
Es importante señalar que en la red de calefacción urbana, a diferencia de otros sistemas de tuberías, sirven para transportar no el producto, sino la energía del refrigerante, cuyos parámetros deben cumplir con los requisitos de varios sistemas de consumo.
Estas características enfatizan la necesidad esencial de la creación de sistemas de control de procesos automatizados (en adelante, APCS), cuya implementación permite aumentar la eficiencia energética y ambiental, la confiabilidad y la calidad de funcionamiento de los sistemas de suministro de calor. La introducción de sistemas de control de procesos automatizados en la actualidad no es un tributo a la moda, sino que se deriva de las leyes básicas del desarrollo de la tecnología y se justifica económicamente en la etapa actual de desarrollo de la tecnosfera.
| REFERENCIA |
El sistema de calefacción urbana de Minsk es un complejo estructuralmente complejo. En términos de producción y transporte de energía térmica, incluye las instalaciones de Minskenergo RUE (Minsk Heat Networks, complejos de calefacción de CHPP-3 y CHPP-4) y las instalaciones de Minskkommunteploset Unitary Enterprise: salas de calderas, redes de calor y puntos de calefacción central. . La creación de APCS UE "Minskkommunteploset" se inició en 1999 y ahora está funcionando, cubriendo casi todas las fuentes de calor (más de 20) y varios distritos de redes de calor. El desarrollo del proyecto APCS para Minsk Heat Networks se lanzó en 2010, la implementación del proyecto comenzó en 2012 y actualmente está en curso. |
Desarrollo de un sistema de control de procesos automatizado para el sistema de suministro de calor en Minsk
En el ejemplo de Minsk, presentamos los principales enfoques que se han implementado en varias ciudades de Bielorrusia y Rusia en el diseño y desarrollo de sistemas de control de procesos para sistemas de suministro de calor.
Teniendo en cuenta la gran cantidad de problemas que cubren el tema del suministro de calor y la experiencia acumulada en el campo de la automatización de los sistemas de suministro de calor en la etapa previa al proyecto de creación de un sistema de control automatizado para las redes de calor de Minsk, se creó un concepto. desarrollado. El concepto define los fundamentos fundamentales de la organización de los sistemas de control de procesos automatizados para el suministro de calor en Minsk (ver referencia) como un proceso de creación de una red informática (sistema) centrado en la automatización de procesos tecnológicos de una empresa de calefacción urbana distribuida topológicamente.
Tareas de información tecnológica de los sistemas de control de procesos.
El sistema de control automatizado implementado prevé principalmente aumentar la confiabilidad y la calidad del control operativo de los modos de operación de los elementos individuales y el sistema de suministro de calor en su conjunto. Por lo tanto, este sistema de control de procesos está diseñado para resolver los siguientes problemas tecnológicos de información:
- suministro de control centralizado de grupos funcionales de regímenes hidráulicos de fuentes de calor, redes principales de calor y estaciones de bombeo, teniendo en cuenta los cambios diarios y estacionales en los costos de circulación con ajuste (retroalimentación) de acuerdo con los regímenes hidráulicos reales en las redes de distribución de calor de la ciudad;
- implementación del método de control central dinámico del suministro de calor con optimización de las temperaturas del portador de calor en las tuberías de suministro y retorno de la red de calefacción;
- garantizar la recopilación y el archivo de datos sobre los modos de funcionamiento térmico e hidráulico de las fuentes de calor, las redes principales de calefacción, una estación de bombeo y las redes de distribución de calefacción de la ciudad para el seguimiento, la gestión operativa y el análisis del funcionamiento de las redes de calefacción central de Minsk sistema de calefacción;
- creación de un sistema efectivo para proteger equipos de fuentes de calor y redes de calefacción en situaciones de emergencia;
creación de una base de información para resolver los problemas de optimización que surgen en el curso de la operación y modernización de los objetos del sistema de suministro de calor de Minsk.
| REFERENCIA 1 |
La estructura de las redes térmicas de Minsk incluye 8 distritos de red (RTS), 1 central térmica, 9 salas de calderas con una capacidad de varios cientos a mil megavatios. Además, Minsk Heat Networks atiende 12 estaciones de bombeo reductoras y 209 estaciones de calefacción central. Estructura organizativa y de producción de las redes de calor de Minsk según el esquema "de abajo hacia arriba":
|
La estructura del sistema de control de procesos automatizado de las redes de calefacción de Minsk.
De acuerdo con la producción y la estructura organizativa de Minsk Heat Networks (ver Referencia 1), se eligió una estructura de cuatro niveles del APCS de Minsk Heat Networks:
- el primer nivel (superior) es la sala de control central de la empresa;
- el segundo nivel - estaciones de operador de distritos de redes térmicas;
- tercer nivel: estaciones de operador de fuentes de calor (estaciones de operador de secciones de taller de redes de calefacción);
- cuarto nivel (inferior): estaciones para el control automático de instalaciones (unidades de caldera) y procesos de transporte y distribución de energía térmica (esquema tecnológico de una fuente de calor, puntos de calefacción, redes de calefacción, etc.).
El desarrollo (creación de un sistema de control de procesos automatizado para el suministro de calor de toda la ciudad de Minsk) implica la inclusión en el sistema en el segundo nivel estructural de estaciones de operador de complejos de calefacción de Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 y una estación de operador (sala de despacho central) de UE "Minskkommunteploset". Está previsto que todos los niveles de gestión se combinen en una única red informática.
La arquitectura del sistema de control de procesos para el sistema de suministro de calor de Minsk
El análisis del objeto de control en su conjunto y el estado de sus elementos individuales, así como las perspectivas para el desarrollo del sistema de control, permitieron proponer la arquitectura de un sistema de control de procesos automatizado distribuido para el sistema de suministro de calor de Minsk. dentro de las instalaciones de RUE "Minskenergo". La red corporativa integra los recursos informáticos de la oficina central y las subdivisiones estructurales remotas, incluidas las estaciones de control automático (ACS) de objetos en las áreas de la red. Todos los ACS (TsTP, ITP, PNS) y las estaciones de escaneo están conectados directamente a las estaciones del operador de las áreas de red respectivas, presumiblemente instaladas en los sitios maestros.
Las siguientes estaciones se instalan en una subdivisión estructural remota (por ejemplo, RTS-6) (Fig. 1): Estación de operador RTS-6 (RTS-6 OPS): es el centro de control del área de la red y está instalada en el Sitio maestro RTS-6. Para el personal operativo, RTS-6 brinda acceso a todos los recursos de información y control de ACS de todo tipo sin excepción, así como acceso a los recursos de información autorizados de la oficina central. OpS RTS-6 proporciona un escaneo regular de todas las estaciones de control esclavas.
La información operativa y comercial recopilada de todos los centros de calefacción central se envía para su almacenamiento a un servidor de base de datos dedicado (instalado en las inmediaciones del RTS-6 OpS).
Por lo tanto, teniendo en cuenta la escala y la topología del objeto de control y la estructura organizativa y de producción existente de la empresa, el APCS de Minsk Heat Networks se construye de acuerdo con un esquema de enlaces múltiples utilizando una estructura jerárquica de software y hardware y computadora. redes que resuelven diversas tareas de control en cada nivel.
Niveles del sistema de gestión
En el nivel inferior, el sistema de control realiza:
- procesamiento preliminar y transmisión de información;
- regulación de los principales parámetros tecnológicos, funciones de optimización de control, protección de equipos tecnológicos.
Se imponen mayores requisitos de confiabilidad al hardware de nivel inferior, incluida la posibilidad de funcionamiento autónomo en caso de pérdida de conexión con la red informática de nivel superior.
Los niveles posteriores del sistema de control se construyen de acuerdo con la jerarquía del sistema de suministro de calor y resuelven las tareas del nivel correspondiente, además de proporcionar una interfaz de operador.
Los dispositivos de control instalados en las instalaciones, además de sus funciones directas, también deben prever la posibilidad de agregarlos a sistemas de control distribuido. El dispositivo de control debe garantizar la operatividad y seguridad de la información de contabilidad primaria objetiva durante interrupciones prolongadas en la comunicación.
Los elementos principales de dicho esquema son las estaciones tecnológicas y de operador interconectadas por canales de comunicación. El núcleo de la estación tecnológica debe ser una computadora industrial equipada con medios de comunicación con el objeto de control y adaptadores de canal para organizar la comunicación entre procesadores. El objetivo principal de la estación tecnológica es la implementación de algoritmos de control digital directo. En casos técnicamente justificados, algunas funciones se pueden realizar en modo de supervisión: el procesador de la estación de proceso puede controlar controladores inteligentes remotos o módulos lógicos de software utilizando protocolos de interfaz de campo modernos.
Aspecto informativo de la construcción de un sistema de control de procesos automatizado para el suministro de calor
Se prestó especial atención durante el desarrollo al aspecto informativo de la construcción de un sistema de control de procesos automatizado para el suministro de calor. La descripción completa de la tecnología de producción y la perfección de los algoritmos de conversión de información son la parte más importante del soporte de información del APCS, construido sobre la tecnología de control digital directo. Las capacidades de información del sistema de control de procesos automatizado para el suministro de calor brindan la capacidad de resolver un conjunto de problemas de ingeniería que clasifican:
- por etapas de la tecnología principal (producción, transporte y consumo de energía térmica);
- por finalidad (identificación, previsión y diagnóstico, optimización y gestión).
Al crear un sistema de control de procesos automatizado para las redes de calor de Minsk, se planea formar un campo de información que le permita resolver rápidamente todo el complejo de las tareas anteriores de identificación, previsión, diagnóstico, optimización y gestión. Al mismo tiempo, la información brinda la posibilidad de resolver problemas del sistema del nivel superior de gestión con el mayor desarrollo y expansión del sistema de control de procesos automatizados ya que se incluyen los servicios técnicos relevantes para el proceso tecnológico principal.
En particular, esto se aplica a tareas de optimización, es decir, optimización de la producción de energía térmica y eléctrica, modos de suministro de energía térmica, distribución de flujo en redes térmicas, modos de operación de los principales equipos tecnológicos de fuentes de calor, así como cálculo de la racionamiento de recursos de combustible y energía, contabilidad y operación de energía, planificación y previsión del desarrollo del sistema de suministro de calor. En la práctica, la solución de algunos problemas de este tipo se lleva a cabo en el marco del sistema de control automatizado empresarial. En cualquier caso, deben tener en cuenta la información obtenida en el curso de la resolución de los problemas de gestión directa del proceso, y la información creada por el sistema de control de procesos debe integrarse con otros sistemas de información de la empresa.
Metodología de programación de objetos de software
La construcción del software del sistema de control, que es un desarrollo original del equipo del centro, se basa en la metodología de programación programa-objeto: se crean objetos de software en la memoria de las estaciones de control y operador que muestran procesos reales, unidades y canales de medición. de un objeto tecnológico automatizado. La interacción de estos objetos de software (procesos, agregados y canales) entre sí, así como con el personal operativo y con equipos tecnológicos, de hecho, asegura el funcionamiento de los elementos de las redes de calor de acuerdo con reglas o algoritmos predefinidos. Así, la descripción de los algoritmos se reduce a la descripción de las propiedades más esenciales de estos objetos de programa y las formas de su interacción.
La síntesis de la estructura del sistema de control de objetos técnicos se basa en el análisis del esquema tecnológico del objeto de control y una descripción detallada de la tecnología de los principales procesos y funcionamiento inherentes a este objeto en su conjunto.
Una herramienta conveniente para compilar este tipo de descripción para las instalaciones de suministro de calor es la metodología de modelado matemático a nivel macro. En el curso de compilar una descripción de procesos tecnológicos, se compila un modelo matemático, se realiza un análisis paramétrico y se determina una lista de parámetros ajustables y controlados y organismos reguladores.
Se especifican los requisitos del régimen de los procesos tecnológicos, sobre la base de los cuales se determinan los límites de los rangos permisibles de cambio de parámetros regulados y controlados y los requisitos para la elección de actuadores y organismos reguladores. A partir de la información generalizada se realiza la síntesis de un sistema de control automatizado de objetos, el cual, al utilizar el método de control digital directo, se construye según un principio jerárquico de acuerdo con la jerarquía del objeto de control.
ACS de la sala de calderas de distrito
Entonces, para una sala de calderas de distrito (Fig. 2), se construye un sistema de control automatizado sobre la base de dos clases.
El nivel superior es la estación del operador "Caldera" (OPS "Caldera"): la estación principal que coordina y controla las estaciones subordinadas. La estación de bomberos "Reserva de calderas" es una estación de reserva en caliente, que está constantemente en el modo de escuchar y registrar el tráfico de la estación de bomberos principal y su ACS subordinado. Su base de datos contiene parámetros actualizados y datos históricos completos sobre el funcionamiento del sistema de control de trabajo. En cualquier momento, se puede asignar una estación de respaldo como estación principal con transferencia total de tráfico y el permiso de las funciones de control de supervisión.
El nivel inferior es un complejo de estaciones de control automático unidas junto con la estación del operador en una red informática:
- ACS "Unidad de caldera" proporciona el control de la unidad de caldera. Como regla general, no está reservado, ya que la reserva de la potencia térmica de la sala de calderas se realiza a nivel de las unidades de caldera.
- ACS "Grupo de red" es responsable del modo de funcionamiento termohidráulico de la sala de calderas (control de un grupo de bombas de red, línea de derivación a la salida de la sala de calderas, línea de derivación, válvulas de entrada y salida de calderas, caldera individual bombas de recirculación, etc.).
- SAU "Vodopodgotovka" proporciona el control de todos los equipos auxiliares de la sala de calderas, necesarios para alimentar la red.
Para objetos más simples del sistema de suministro de calor, por ejemplo, puntos de calor y salas de calderas de bloque, el sistema de control se construye como uno de un solo nivel basado en una estación de control automática (SAU TsTP, SAU BMK). De acuerdo con la estructura de las redes de calor, las estaciones de control de los puntos de calor se combinan en una red de área local del área de la red de calor y están conectadas a la estación del operador del área de la red de calor, que, a su vez, tiene una conexión de información con la estación del operador de un mayor nivel de integración.
Estaciones de operador
El software de la estación del operador proporciona una interfaz amigable para el personal operativo que controla la operación del complejo tecnológico automatizado. Las estaciones de operador tienen medios avanzados de control de despacho operativo, así como dispositivos de memoria masiva para organizar archivos a corto y largo plazo del estado de los parámetros del objeto de control tecnológico y las acciones del personal operativo.
En casos de grandes flujos de información que están cerrados al personal operativo, es recomendable organizar varias estaciones de operador con la asignación de un servidor de base de datos separado y, posiblemente, un servidor de comunicaciones.
La estación del operador, por regla general, no afecta directamente al objeto de control en sí: recibe información de las estaciones tecnológicas y también transmite instrucciones al personal operativo o tareas (configuraciones) de control de supervisión, generadas de forma automática o semiautomática. Forma el lugar de trabajo del operador de un objeto complejo, como una sala de calderas.
El sistema de control automatizado que se está creando prevé la construcción de una superestructura inteligente, que no solo debe rastrear las perturbaciones que ocurren en el sistema y responder a ellas, sino también predecir la ocurrencia de situaciones de emergencia y bloquear su ocurrencia. Al cambiar la topología de la red de suministro de calor y la dinámica de sus procesos, es posible cambiar adecuadamente la estructura del sistema de control distribuido agregando nuevas estaciones de control y (o) cambiando los objetos de software sin cambiar la configuración del equipo de las estaciones existentes.
Eficiencia de APCS del sistema de suministro de calor.
Un análisis de la experiencia operativa de los sistemas de control de procesos automatizados para empresas de suministro de calor 1 en varias ciudades de Bielorrusia y Rusia, realizado durante los últimos veinte años, ha demostrado su eficiencia económica y ha confirmado la viabilidad de las decisiones tomadas sobre arquitectura, software y ferretería.
En cuanto a sus propiedades y características, estos sistemas cumplen con los requisitos de la ideología de las redes inteligentes. Sin embargo, se trabaja constantemente para mejorar y desarrollar los sistemas de control automatizado desarrollados. La introducción de sistemas de control de procesos automatizados para el suministro de calor aumenta la confiabilidad y la eficiencia de la operación de DH. El principal ahorro de combustible y recursos energéticos está determinado por la optimización de los modos termohidráulicos de las redes de calefacción, los modos de funcionamiento de los equipos principales y auxiliares de las fuentes de calor, las estaciones de bombeo y los puntos de calefacción.
Literatura
- Gromov N.K. Sistemas de calefacción urbana. M. : Energía, 1974. 256 p.
- Popyrin L. S. Investigación de sistemas de suministro de calor. M.: Nauka, 1989. 215 p.
- Ionin A. A. Fiabilidad de sistemas de redes térmicas. Moscú: Stroyizdat, 1989. 302 p.
- Monakhov G. V. Modelado de modos de control de redes de calor M.: Energoatomizdat, 1995. 224 p.
- Sednin VA Teoría y práctica de la creación de sistemas automatizados de control de suministro de calor. Minsk: BNTU, 2005. 192 págs.
- Sednin V. A. Implementación de sistemas de control de procesos automatizados como factor fundamental para mejorar la confiabilidad y eficiencia de los sistemas de suministro de calor // Tecnología, equipos, calidad. Senté. mater Foro Industrial de Bielorrusia 2007, Minsk, 15–18 de mayo de 2007 / Expoforum – Minsk, 2007, pp. 121–122.
- Sednin V. A. Optimización de los parámetros del gráfico de temperatura del suministro de calor en sistemas de calefacción // Energetika. Noticias de instituciones de educación superior y asociaciones de energía de la CEI. 2009. Nº 4. Art. 55–61.
- Sednin V. A. El concepto de creación de un sistema de control de procesos automatizado para las redes de calor de Minsk / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Mejora de la eficiencia de los equipos de energía: Actas de la conferencia científica y práctica, en 2 v. T. 2. 2012. Art. 481–500.
1 Creado por el equipo del Centro de Investigación e Innovación para Sistemas de Control Automatizado en Energía Térmica e Industria de la Universidad Técnica Nacional de Bielorrusia.
Las peculiaridades del suministro de calor son la rígida influencia mutua de los modos de suministro y consumo de calor, así como la multiplicidad de puntos de suministro para varios bienes (energía térmica, energía, refrigerante, agua caliente). El propósito del suministro de calor no es proporcionar generación y transporte, sino mantener la calidad de estos bienes para cada consumidor.
Este objetivo se logró de manera relativamente efectiva con caudales de refrigerante estables en todos los elementos del sistema. La regulación de “calidad” que utilizamos, por su propia naturaleza, implica cambiar solo la temperatura del refrigerante. El surgimiento de edificios controlados por demanda aseguró la imprevisibilidad de los regímenes hidráulicos en las redes manteniendo la constancia de costos en los propios edificios. Las quejas en las casas vecinas tuvieron que ser eliminadas por circulación excesiva y los correspondientes desbordamientos masivos.
Los modelos de cálculo hidráulico que se utilizan hoy en día, a pesar de su calibración periódica, no pueden permitir la contabilización de las desviaciones en los costos de los insumos del edificio debido a los cambios en la generación de calor interno y el consumo de agua caliente, así como la influencia del sol, el viento y la lluvia. Con la regulación cualitativa-cuantitativa actual, es necesario “ver” el sistema en tiempo real y proporcionar:
- control del número máximo de puntos de entrega;
- conciliación de saldos corrientes de suministro, pérdidas y consumo;
- acción de control en caso de violación inaceptable de modos.
La gestión debe ser lo más automatizada posible, de lo contrario es simplemente imposible implementarla. El desafío era lograr esto sin gastos indebidos de establecimiento de puntos de control.
Hoy en día, cuando en una gran cantidad de edificios existen sistemas de medición con medidores de flujo, sensores de temperatura y presión, no es razonable usarlos solo para cálculos financieros. ACS "Teplo" se basa principalmente en la generalización y análisis de la información "del consumidor".
Al crear el sistema de control automatizado, se superaron los problemas típicos de los sistemas obsoletos:
- dependencia de la exactitud de los cálculos de los dispositivos de medición y la confiabilidad de los datos en archivos no verificables;
- la imposibilidad de reunir balances operativos por inconsistencias en el tiempo de las mediciones;
- incapacidad para controlar procesos que cambian rápidamente;
- incumplimiento de los nuevos requisitos de seguridad de la información de la ley federal "Sobre la seguridad de la infraestructura de información crítica de la Federación Rusa".
Efectos de la implementación del sistema:
Servicio al consumidor:
- determinación de saldos reales para todo tipo de mercancías y pérdidas comerciales:
- determinación de posibles ingresos fuera de balance;
- control del consumo de energía real y su cumplimiento de las especificaciones técnicas de conexión;
- introducción de restricciones correspondientes al nivel de pagos;
- transición a una tarifa de dos partes;
- monitorear los KPI para todos los servicios que trabajan con los consumidores y evaluar la calidad de su trabajo.
Explotación:
- determinación de pérdidas tecnológicas y saldos en redes de calor;
- despacho y control de emergencia según modos reales;
- mantener horarios de temperatura óptimos;
- monitorear el estado de las redes;
- ajuste de los modos de suministro de calor;
- control de paradas y violaciones de modos.
Desarrollo e inversión:
- evaluación confiable de los resultados de la implementación de proyectos de mejora;
- evaluación de los efectos de los costos de inversión;
- desarrollo de esquemas de suministro de calor en modelos electrónicos reales;
- optimización de diámetros y configuración de redes;
- reducción de costos de conexión, teniendo en cuenta las reservas reales de ancho de banda y ahorro de energía para los consumidores;
- planificación de la renovación
- organización del trabajo conjunto de CHP y salas de calderas.
V. G. Semenov, redactor jefe, Heat Supply News
El concepto de un sistema.
Todo el mundo está acostumbrado a las expresiones "sistema de suministro de calor", "sistema de control", "sistemas de control automatizados". Una de las definiciones más simples de cualquier sistema: un conjunto de elementos operativos relacionados. El académico P. K. Anokhin da una definición más compleja: "Un sistema solo puede llamarse un complejo de componentes involucrados selectivamente, en el que la interacción adquiere el carácter de asistencia mutua para obtener un resultado útil enfocado". Obtener tal resultado es el objetivo del sistema, y el objetivo se forma sobre la base de la necesidad. En una economía de mercado, los sistemas técnicos, así como sus sistemas de gestión, se forman sobre la base de la demanda, es decir, una necesidad por la que alguien está dispuesto a pagar.
Los sistemas técnicos de suministro de calor consisten en elementos (CHP, salas de calderas, redes, servicios de emergencia, etc.) que tienen conexiones tecnológicas muy rígidas. El "ambiente externo" para el sistema de suministro de calor técnico son consumidores de diferentes tipos; redes de gas, electricidad, agua; tiempo; nuevos desarrolladores, etc. Intercambian energía, materia e información.
Cualquier sistema existe dentro de unos límites impuestos, por regla general, por los compradores o los organismos autorizados. Estos son los requisitos para la calidad del suministro de calor, ecología, seguridad laboral, restricciones de precios.
Hay sistemas activos que pueden soportar impactos ambientales negativos (actuaciones no cualificadas de administraciones de distintos niveles, competencia de otros proyectos...), y sistemas pasivos que no tienen esta propiedad.
Los sistemas de control técnico operativo para el suministro de calor son sistemas hombre-máquina típicos, no son muy complejos y son bastante fáciles de automatizar. De hecho, son subsistemas de un sistema de nivel superior: gestión del suministro de calor en un área limitada.
Sistemas de control
La gestión es el proceso de influencia intencional en el sistema, que asegura un aumento en su organización, el logro de uno u otro efecto útil. Cualquier sistema de control se divide en control y subsistemas controlados. La conexión del subsistema de control al controlado se denomina conexión directa. Tal conexión siempre existe. La dirección opuesta de la comunicación se llama retroalimentación. El concepto de retroalimentación es fundamental en la tecnología, la naturaleza y la sociedad. Se cree que el control sin una fuerte retroalimentación no es efectivo, porque no tiene la capacidad de autodetectar errores, formular problemas, no permite el uso de las capacidades de autorregulación del sistema, así como la experiencia y conocimiento de especialistas. .
SA Optner incluso cree que el control es el objetivo de la retroalimentación. “La retroalimentación afecta al sistema. El impacto es un medio de cambiar el estado existente del sistema mediante la excitación de una fuerza que permite que esto se haga.
En un sistema debidamente organizado, la desviación de sus parámetros de la norma o la desviación de la dirección correcta de desarrollo se convierte en retroalimentación e inicia el proceso de gestión. “La misma desviación de la norma sirve como incentivo para volver a la norma” (P.K. Anokhin). También es muy importante que la finalidad propia del sistema de control no contradiga la finalidad del sistema controlado, es decir, la finalidad para la que fue creado. Generalmente se acepta que el requisito de una organización "superior" es incondicional para una organización "inferior" y se transforma automáticamente en una meta para ella. Esto a veces puede conducir a una sustitución del objetivo.
El objetivo correcto del sistema de control es el desarrollo de acciones de control basadas en el análisis de información sobre desviaciones, o en otras palabras, la resolución de problemas.
Un problema es una situación de discrepancia entre lo deseado y lo existente. El cerebro humano está organizado de tal manera que una persona comienza a pensar en alguna dirección solo cuando se revela un problema. Por lo tanto, la definición correcta del problema predetermina la decisión gerencial correcta. Hay dos categorías de problemas: estabilización y desarrollo.
Se denominan problemas de estabilización a aquellos cuya solución está encaminada a prevenir, eliminar o compensar las perturbaciones que interrumpen el funcionamiento corriente del sistema. A nivel de empresa, región o industria, la solución a estos problemas se denomina gestión de la producción.
Los problemas de desarrollo y mejora de los sistemas se denominan aquellos cuya solución tiene como objetivo mejorar la eficiencia del funcionamiento cambiando las características del objeto de control o sistema de control.
Desde una perspectiva de sistemas, un problema es la diferencia entre el sistema existente y el sistema deseado. El sistema que llena el espacio entre ellos es el objeto de construcción y se llama la solución al problema.
Análisis de los sistemas de gestión del suministro de calor existentes
Un enfoque sistemático es un enfoque para el estudio de un objeto (problema, proceso) como un sistema en el que se identifican los elementos, las conexiones internas y las conexiones con el entorno que afectan los resultados del funcionamiento y se determinan las metas de cada uno de los elementos. basado en el propósito general del sistema.
El propósito de crear cualquier sistema de suministro de calor centralizado es proporcionar un suministro de calor confiable y de alta calidad al precio más bajo. Este objetivo conviene a los consumidores, los ciudadanos, la administración y los políticos. El mismo objetivo debería ser para el sistema de gestión del calor.
hoy hay 2 tipos principales de sistemas de gestión del suministro de calor:
1) la administración de la formación municipal o región y los jefes de empresas estatales de suministro de calor subordinadas a ella;
2) órganos rectores de empresas de suministro de calor no municipales.
Arroz. 1. Esquema generalizado del sistema de gestión del suministro de calor existente.
Un diagrama generalizado del sistema de control del suministro de calor se muestra en la fig. 1. Presenta solo aquellas estructuras (entorno) que realmente pueden influir en los sistemas de control:
Aumentar o disminuir los ingresos;
Fuerza para ir a gastos adicionales;
Cambiar la gestión de las empresas.
Para un análisis real, debemos partir de la premisa de que sólo se realiza lo que se paga o se puede despedir, y no lo que se declara. Expresar
Prácticamente no existe legislación que regule las actividades de las empresas de suministro de calor. Ni siquiera se detallan los procedimientos para la regulación estatal de los monopolios naturales locales en el suministro de calor.
El suministro de calor es el principal problema en las reformas de vivienda y servicios comunales y RAO "UES de Rusia", no se puede resolver por separado en uno u otro, por lo que prácticamente no se considera, aunque estas reformas deben estar interconectadas precisamente a través del calor. suministro. Ni siquiera existe un concepto aprobado por el gobierno para el desarrollo del suministro de calor del país, y mucho menos un programa de acción real.
Las autoridades federales no regulan la calidad del suministro de calor de ninguna manera, ni siquiera existen documentos normativos que definan los criterios de calidad. La confiabilidad del suministro de calor está regulada solo por las autoridades técnicas de supervisión. Pero dado que la interacción entre ellos y las autoridades tarifarias no se detalla en ningún documento normativo, a menudo está ausente. Las empresas, por otro lado, tienen la oportunidad de no cumplir con ninguna instrucción, justificando esto con la falta de financiación.
La supervisión técnica según los documentos reglamentarios existentes se reduce al control de las unidades técnicas individuales, y de aquellas para las que existan más normas. No se considera el sistema en la interacción de todos sus elementos, no se identifican las medidas que dan el mayor efecto sistémico.
El costo del suministro de calor está regulado solo formalmente. La legislación tarifaria es tan general que casi todo queda a discreción de las comisiones de energía federales y, en mayor medida, regionales. Los estándares de consumo de calor están regulados solo para edificios nuevos. Prácticamente no existe un apartado sobre suministro de calor en los programas estatales de ahorro energético.
Como resultado, el papel del estado quedó relegado a la recaudación de impuestos y, a través de las autoridades de control, la información a las autoridades locales sobre las deficiencias en el suministro de calor.
Del trabajo de los monopolios naturales, del funcionamiento de las industrias que aseguran la posibilidad de la existencia de la nación, el poder ejecutivo responde ante el parlamento. El problema no es que los órganos federales estén funcionando de manera insatisfactoria, sino que en realidad no hay una estructura en la estructura de los órganos federales, desde
El sistema de control automático del suministro de calor consta de los siguientes módulos, cada uno de los cuales realiza su propia tarea:
- Controlador de control principal. La parte principal del controlador es un microprocesador con posibilidad de programación. En otras palabras, puede ingresar datos de acuerdo con los cuales operará el sistema automático. La temperatura puede cambiar de acuerdo con la hora del día, por ejemplo, al final de la jornada laboral, los dispositivos pasarán a la mínima potencia, y antes de que comience, por el contrario, pasarán a la máxima para poder calentar las instalaciones antes de que llegue el turno. El controlador también puede realizar el ajuste de las instalaciones térmicas en modo automático, en función de los datos recopilados por otros módulos;
- Sensores térmicos. Los sensores perciben la temperatura del refrigerante del sistema, así como el entorno, envían los comandos apropiados al controlador. Los modelos más modernos de esta automatización envían señales a través de canales de comunicación inalámbricos, por lo que no es necesario tender sistemas complejos de cables y alambres, lo que simplifica y agiliza la instalación;
- Panel de control manual. Las teclas e interruptores principales se concentran aquí, lo que le permite controlar manualmente el SART. La intervención humana es necesaria cuando se realizan pruebas, se conectan nuevos módulos y se actualiza el sistema. Para lograr la máxima comodidad, el panel proporciona una pantalla de cristal líquido que le permite monitorear todos los indicadores en tiempo real, monitorear su cumplimiento con los estándares, tomar acciones oportunas si superan los límites establecidos;
- reguladores de temperatura Estos son dispositivos ejecutivos que determinan el desempeño actual del SART. Los reguladores pueden ser mecánicos o electrónicos, pero su tarea es la misma: ajustar la sección transversal de las tuberías de acuerdo con las condiciones y necesidades externas actuales. Cambiar el rendimiento de los canales permite reducir o, por el contrario, aumentar el volumen de refrigerante suministrado a los radiadores, por lo que la temperatura aumentará o disminuirá;
- Equipo de bombeo. SART con automatización asume que la circulación del refrigerante es proporcionada por bombas que crean la presión necesaria, necesaria para un determinado caudal de agua. El esquema natural limita significativamente las posibilidades de ajuste.
