Članak je posvećen korištenju Trace Mode SCADA sustava za operativno daljinsko upravljanje toplinskim objektima u gradu. Objekt u kojem je implementiran opisani projekt nalazi se na jugu regije Arhangelsk (grad Velsk). Projektom je predviđeno operativno praćenje i upravljanje procesom pripreme i distribucije toplinske energije za grijanje i opskrbu toplom vodom vitalnih objekata grada.
CJSC SpetsTeploStroy, Yaroslavl
Prikaz problema i potrebne funkcije sustava
Cilj pred kojim je naša tvrtka stajala bila je izgradnja magistralne mreže za grijanje velikog dijela grada, naprednim metodama gradnje, gdje su za izgradnju mreže korištene predizolirane cijevi. Za to je izgrađeno petnaest kilometara magistralnih toplinskih mreža i sedam centralnih toplinskih točaka (CHP). Namjena centralne toplinske stanice - koristeći pregrijanu vodu iz GT-CHP (prema rasporedu 130/70 °S), priprema nosač topline za intra-kvartalne toplinske mreže (prema rasporedu 95/70 °S) i zagrijava vodu do 60 °S za potrebe opskrbe potrošnom toplom vodom (opskrba toplom vodom), TsTP radi po neovisnoj, zatvorenoj shemi.
Prilikom postavljanja zadatka uzeti su u obzir mnogi zahtjevi koji osiguravaju princip uštede energije u radu CHP. Evo nekih od najvažnijih:
Provođenje kontrole sustava grijanja ovisno o vremenskim prilikama;
Održavajte parametre PTV-a na zadanoj razini (temperatura t, tlak P, protok G);
Održavajte na zadanoj razini parametre rashladne tekućine za grijanje (temperatura t, tlak P, protok G);
Organizirati komercijalno računovodstvo toplinske energije i nositelja topline u skladu s važećim regulatornim dokumentima (RD);
Osigurati ATS (automatski prijenos rezerve) pumpe (mreža i opskrba toplom vodom) s izjednačavanjem resursa motora;
Izvršiti korekciju glavnih parametara prema kalendaru i satu stvarnog vremena;
Izvršiti periodični prijenos podataka u kontrolnu sobu;
Obavljati dijagnostiku mjernih instrumenata i pogonske opreme;
Nedostatak dežurnog osoblja na centralnoj toplinskoj stanici;
Pratiti i pravodobno izvještavati osoblje održavanja o nastanku izvanrednih situacija.
Kao rezultat ovih zahtjeva određene su funkcije sustava operativno-daljinskog upravljanja koji se stvara. Odabrana su glavna i pomoćna sredstva automatizacije i prijenosa podataka. Odabir SCADA-sustava napravljen je kako bi se osigurala operativnost sustava u cjelini.
Potrebne i dovoljne funkcije sustava:
1_Informacijske funkcije:
Mjerenje i kontrola tehnoloških parametara;
Signalizacija i registracija odstupanja parametara od utvrđenih granica;
Formiranje i izdavanje operativnih podataka osoblju;
Arhiviranje i pregled povijesti parametara.
2_Kontrolne funkcije:
Automatska regulacija važnih procesnih parametara;
Daljinsko upravljanje perifernim uređajima (pumpe);
Tehnološka zaštita i blokada.
3_Uslužne funkcije:
Samodijagnostika softverskog i hardverskog kompleksa u stvarnom vremenu;
Prijenos podataka u kontrolnu sobu prema rasporedu, na zahtjev iu slučaju nužde;
Ispitivanje operativnosti i ispravnosti rada računalnih uređaja i ulazno/izlaznih kanala.
Što je utjecalo na izbor alata za automatizaciju
i softver?
Izbor osnovnih alata za automatizaciju uglavnom se temeljio na tri faktora - to je cijena, pouzdanost i svestranost postavki i programiranja. Tako su odabrani besplatni programabilni regulatori serije PCD2-PCD3 tvrtke Saia-Burgess za samostalan rad u centralnoj toplinskoj stanici i prijenos podataka. Za stvaranje kontrolne sobe odabran je domaći SCADA sustav Trace Mode 6. Za prijenos podataka odlučeno je koristiti konvencionalnu mobilnu komunikaciju: koristiti konvencionalni govorni kanal za prijenos podataka i SMS poruke za brzo obavještavanje osoblja o hitnim situacijama.
Koji je princip rada sustava
i značajke implementacije kontrole u načinu praćenja?
Kao iu mnogim sličnim sustavima, funkcije upravljanja za izravan utjecaj na regulatorne mehanizme daju se nižoj razini, a upravljanje cijelim sustavom u cjelini prenosi se na gornju. Namjerno sam izostavio opis rada donje razine (kontroleri) i proces prijenosa podataka i prijeći ću odmah na opis gornje.
Radi lakšeg korištenja upravljačka soba opremljena je osobnim računalom (PC) s dva monitora. Podaci sa svih točaka prikupljaju se na dispečerskom kontroleru i prenose preko RS-232 sučelja na OPC server koji radi na osobnom računalu. Projekt je implementiran u Trace Mode verziji 6 i dizajniran je za 2048 kanala. Ovo je prva faza implementacije opisanog sustava.
Značajka implementacije zadatka u načinu praćenja je pokušaj stvaranja sučelja s više prozora s mogućnošću praćenja procesa opskrbe toplinom u on-line načinu rada, kako na dijagramu grada tako i na mnemoničkim dijagramima toplinskih točaka . Korištenje sučelja s više prozora omogućuje rješavanje problema prikazivanja velike količine informacija na dispečerovom displeju, koje bi trebale biti dovoljne, a istovremeno nesuvišne. Načelo sučelja s više prozora omogućuje pristup bilo kojim procesnim parametrima u skladu s hijerarhijskom strukturom prozora. Također pojednostavljuje implementaciju sustava u objektu, budući da je takvo sučelje izgledom vrlo slično raširenim proizvodima obitelji Microsoft te ima sličnu opremu izbornika i alatne trake koje su poznate svakom korisniku osobnog računala.
Na sl. 1 prikazuje glavni zaslon sustava. Shematski prikazuje glavnu toplinsku mrežu s naznakom izvora topline (CHP) i centralnih toplinskih točaka (od prve do sedme). Na ekranu se prikazuju informacije o pojavi izvanrednih situacija na objektima, trenutna vanjska temperatura zraka, datum i vrijeme zadnjeg prijenosa podataka sa svake točke. Objekti opskrbe toplinom opremljeni su skočnim savjetima. Kada se dogodi nenormalna situacija, objekt na dijagramu počinje “treperiti”, a u izvješću alarma uz datum i vrijeme prijenosa podataka pojavljuje se zapis događaja i crveni trepćući indikator. Moguće je vidjeti uvećane toplinske parametre za CHP i za cijelu toplinsku mrežu u cjelini. Da biste to učinili, onemogućite prikaz popisa izvješća o alarmima i upozorenjima (gumb "OTiP").
Riža. jedan. Glavni zaslon sustava. Shema lokacije objekata za opskrbu toplinom u gradu Velsk
Postoje dva načina za prebacivanje na mnemotehničku shemu toplinske točke - potrebno je kliknuti na ikonu na karti grada ili na gumb s natpisom toplinske točke.
Mnemotehnički dijagram trafostanice otvara se na drugom ekranu. To se radi kako zbog praktičnosti praćenja specifične situacije na centralnoj toplinskoj stanici, tako i zbog praćenja općeg stanja sustava. Na ovim ekranima se u stvarnom vremenu vizualiziraju svi kontrolirani i podesivi parametri, uključujući parametre koji se očitavaju s mjerila toplinske energije. Sva tehnološka oprema i mjerni instrumenti opremljeni su pop-up savjetima u skladu s tehničkom dokumentacijom.
Slika opreme i sredstava automatizacije na mnemotehničkom dijagramu je što bliža stvarnom prikazu.
Na sljedećoj razini sučelja s više prozora možete izravno kontrolirati proces prijenosa topline, mijenjati postavke, pregledavati karakteristike radne opreme i pratiti parametre u stvarnom vremenu s poviješću promjena.
Na sl. Slika 2 prikazuje sučelje zaslona za pregled i upravljanje glavnim alatima za automatizaciju (regulacijski regulator i mjerilo topline). Na ekranu za upravljanje kontrolerom moguće je promijeniti telefonske brojeve za slanje SMS poruka, zabraniti ili dopustiti slanje hitnih i informativnih poruka, kontrolirati učestalost i količinu prijenosa podataka te postaviti parametre za samodijagnostiku mjernih instrumenata. Na ekranu mjerača toplinske energije možete vidjeti sve postavke, promijeniti dostupne postavke i kontrolirati način razmjene podataka s regulatorom.
Riža. 2. Kontrolni zasloni za Vzlet TSRV kalkulator topline i PCD253 kontroler
Na sl. Slika 3 prikazuje skočne ploče za upravljačku opremu (skupine upravljačkih ventila i pumpi). Prikazuje trenutni status ove opreme, pojedinosti o pogrešci i neke parametre potrebne za samodijagnozu i provjeru. Dakle, za pumpe, tlak rada na suho, MTBF i odgoda pokretanja vrlo su važni parametri.
Riža. 3. Upravljačka ploča za grupe pumpi i regulacijski ventil
Na sl. Slika 4 prikazuje ekrane za praćenje parametara i regulacijske petlje u grafičkom obliku s mogućnošću pregleda povijesti promjena. Svi kontrolirani parametri toplinske podstanice prikazani su na ekranu parametara. Grupiraju se prema svom fizičkom značenju (temperatura, tlak, protok, količina topline, toplinska snaga, osvjetljenje). Sve regulacijske petlje parametara prikazuju se na ekranu regulacijskih petlji i prikazuje se trenutna vrijednost parametra, s obzirom na mrtvu zonu, položaj ventila i odabrani zakon regulacije. Svi ti podaci na zaslonima podijeljeni su na stranice, slično općeprihvaćenom dizajnu u Windows aplikacijama.
Riža. četiri. Ekrani za grafički prikaz parametara i regulacijskih petlji
Svi zasloni mogu se pomicati preko prostora dva monitora dok obavljaju više zadataka u isto vrijeme. Svi potrebni parametri za nesmetan rad sustava za distribuciju topline dostupni su u realnom vremenu.
Koliko je dugo sustav bio u razvoju?koliko je bilo programera?
Osnovni dio dispečerskog i kontrolnog sustava u Trace Modeu autor ovog članka razvio je u roku od mjesec dana i pokrenuo ga je u gradu Velsku. Na sl. prikazana je fotografija iz privremene upravljačke sobe, gdje je sustav instaliran iu probnom je radu. Trenutno naša organizacija pušta u rad još jedno toplinsko mjesto i interventni izvor topline. Upravo na tim objektima projektira se posebna upravljačka soba. Nakon puštanja u pogon svih osam toplinskih točaka bit će uključeno u sustav.
Riža. 5. Privremeno radno mjesto dispečera
Tijekom rada automatiziranog sustava upravljanja procesima javljaju se različiti komentari i želje dispečerske službe. Stoga je proces ažuriranja sustava stalno u tijeku kako bi se poboljšala operativna svojstva i praktičnost dispečera.
Kakav je učinak uvođenja ovakvog sustava upravljanja?
Prednosti i nedostatci
U ovom članku autor ne postavlja zadatak procijeniti ekonomski učinak uvođenja sustava upravljanja u brojkama. Međutim, uštede su očite zbog smanjenja osoblja uključenog u održavanje sustava, značajnog smanjenja broja nesreća. Osim toga, utjecaj na okoliš je očit. Također treba napomenuti da uvođenje takvog sustava omogućuje brzo reagiranje i uklanjanje situacija koje mogu dovesti do nepredviđenih posljedica. Razdoblje povrata cjelokupnog kompleksa radova (izgradnja toplinske mreže i toplinskih točaka, montaža i puštanje u rad, automatizacija i dispečiranje) za kupca bit će 5-6 godina.
Prednosti radnog sustava upravljanja mogu se navesti:
Vizualni prikaz informacija na grafičkoj slici predmeta;
Što se tiče elemenata animacije, oni su dodani projektu na poseban način kako bi se poboljšao vizualni učinak gledanja programa.
Izgledi za razvoj sustava
Modernizacija i automatizacija sustava opskrbe toplinom, iskustvo Minska
V.A. Sednin, znanstveni savjetnik, doktor tehničkih znanosti, prof.
A.A. Gutkovskiy, Glavni inženjer, Bjelorusko nacionalno tehničko sveučilište, Centar za znanstvena istraživanja i inovacije automatiziranih sustava upravljanja u industriji toplinske energije
ključne riječi: sustav opskrbe toplinom, automatizirani sustavi upravljanja, poboljšanje pouzdanosti i kvalitete, regulacija isporuke topline, arhiviranje podataka
Opskrba toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, osigurava se kogeneracijskim sustavima i sustavima daljinske toplinske opskrbe (u daljnjem tekstu - DHSS), gdje su objekti spojeni u jedinstveni sustav. Međutim, često odluke donesene na pojedinim elementima složenih toplinskih sustava ne zadovoljavaju sustavne kriterije, pouzdanost, upravljivost i zahtjeve zaštite okoliša. Stoga je modernizacija sustava opskrbe toplinom i stvaranje automatiziranih sustava upravljanja procesima najvažniji zadatak.
Opis:
V.A.Sednin, A.A. Gutkovskog
Opskrba toplinom velikih gradova Bjelorusije, kao iu Rusiji, osiguravaju sustavi grijanja i daljinskog grijanja (u daljnjem tekstu: DH), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, odluke donesene na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom često ne zadovoljavaju kriterije sustava, pouzdanosti, upravljivosti i ekološke prihvatljivosti. Stoga je modernizacija sustava opskrbe toplinom i stvaranje automatiziranih sustava upravljanja procesima najhitniji zadatak.
V. A. Sednin, znanstveni savjetnik, doktor tehn. znanosti, profesor
A. A. Gutkovskog, glavni inženjer, Bjelorusko nacionalno tehničko sveučilište, Centar za istraživanje i inovacije za automatizirane sustave upravljanja u toplinskoj energiji i industriji
Opskrba toplinom velikih gradova Bjelorusije, kao iu Rusiji, osigurava se sustavima centralnog grijanja i daljinskog grijanja (DG) čiji su objekti povezani u jedinstvenu shemu. Međutim, odluke donesene na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom često ne zadovoljavaju kriterije sustava, pouzdanosti, upravljivosti i ekološke prihvatljivosti. Stoga je modernizacija sustava opskrbe toplinom i stvaranje automatiziranih sustava upravljanja procesima najhitniji zadatak.
Značajke sustava daljinskog grijanja
Uzimajući u obzir glavne značajke SDT-a Bjelorusije, može se primijetiti da ih karakteriziraju:
- kontinuitet i inertnost njegovog razvoja;
- teritorijalni raspored, hijerarhija, raznolikost korištenih tehničkih sredstava;
- dinamički proizvodni procesi i stohastička potrošnja energije;
- nepotpunost i nizak stupanj pouzdanosti informacija o parametrima i načinima njihova funkcioniranja.
Važno je napomenuti da u mreži daljinskog grijanja, za razliku od drugih cjevovodnih sustava, oni služe za transport ne proizvoda, već energije rashladne tekućine, čiji parametri moraju zadovoljiti zahtjeve različitih potrošačkih sustava.
Ove značajke naglašavaju bitnu potrebu za stvaranjem automatiziranih sustava upravljanja procesima (u daljnjem tekstu APCS), čijim uvođenjem je moguće povećati energetsku i ekološku učinkovitost, pouzdanost i kvalitetu funkcioniranja toplinskih sustava. Uvođenje automatiziranih sustava upravljanja procesima danas nije danak modi, već proizlazi iz osnovnih zakona razvoja tehnologije i ekonomski je opravdano u sadašnjoj fazi razvoja tehnosfere.
| REFERENCA |
Sustav daljinskog grijanja u Minsku je strukturno složen kompleks. Što se tiče proizvodnje i transporta toplinske energije, uključuje objekte Minskenergo RUE (Mreže topline Minsk, toplinski kompleksi CHPP-3 i CHPP-4) i objekte Jedinstvenog poduzeća Minskkommunteploset - kotlovnice, toplinske mreže i centralne toplinske točke . Stvaranje APCS UE "Minskkommunteploset" započelo je 1999. godine, a sada funkcionira, pokrivajući gotovo sve izvore topline (preko 20) i niz područja toplinskih mreža. Razvoj projekta APCS za Minske toplinske mreže pokrenut je 2010., implementacija projekta započela je 2012. i trenutno je u tijeku. |
Razvoj automatiziranog sustava upravljanja procesima za sustav opskrbe toplinom u Minsku
Na primjeru Minska predstavljamo glavne pristupe koji su implementirani u nizu gradova Bjelorusije i Rusije u projektiranju i razvoju sustava upravljanja procesima za sustave opskrbe toplinom.
Uzimajući u obzir opsežnost pitanja koja pokrivaju predmetno područje opskrbe toplinom i akumulirano iskustvo u području automatizacije sustava opskrbe toplinom u fazi pred-projekta stvaranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za toplinske mreže u Minsku, koncept je razvijen. Koncept definira temeljne temelje organizacije automatiziranih sustava za upravljanje procesima za opskrbu toplinom u Minsku (vidi referencu) kao proces stvaranja računalne mreže (sustava) usmjerene na automatizaciju tehnoloških procesa topološki distribuiranog poduzeća daljinskog grijanja.
Tehnološke informacijske zadaće sustava upravljanja procesima
Implementirani automatizirani sustav upravljanja prvenstveno osigurava povećanje pouzdanosti i kvalitete operativnog upravljanja režimima rada pojedinih elemenata i sustava opskrbe toplinom u cjelini. Stoga je ovaj sustav upravljanja procesom dizajniran za rješavanje sljedećih tehnoloških informacijskih problema:
- osiguranje centralizirane funkcionalno-grupne kontrole hidrauličkih režima izvora topline, glavnih toplinskih mreža i crpnih stanica, uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene cirkulacijskih troškova uz prilagodbu (povratne informacije) prema stvarnim hidrauličkim režimima u distribucijskim toplinskim mrežama grada;
- implementacija metode dinamičkog centralnog upravljanja opskrbom toplinom s optimizacijom temperatura nosača topline u dovodnim i povratnim cjevovodima toplinskih vodova;
- osiguravanje prikupljanja i arhiviranja podataka o toplinskim i hidrauličkim načinima rada izvora topline, glavnih toplinskih mreža, crpne stanice i distribucijskih toplinskih mreža grada za praćenje, operativno upravljanje i analizu funkcioniranja središnjice Minskih toplinskih mreža sistem grijanja;
- stvaranje učinkovitog sustava za zaštitu opreme izvora topline i toplinskih mreža u izvanrednim situacijama;
stvaranje informacijske baze za rješavanje problema optimizacije koji nastaju tijekom rada i modernizacije objekata sustava opskrbe toplinom u Minsku.
| REFERENCA 1 |
Struktura Minske toplinske mreže uključuje 8 mrežnih okruga (RTS), 1 termoelektranu, 9 kotlovnica kapaciteta od nekoliko stotina do tisuću megavata. Uz to, Minske toplinske mreže servisiraju 12 crpnih stanica s niskim stupnjem i 209 centralnih toplinskih stanica. Organizacijska i proizvodna struktura Minskih toplinskih mreža prema shemi "odozdo prema gore":
|
Struktura automatiziranog sustava upravljanja procesima mreža grijanja u Minsku
U skladu s proizvodnom i organizacijskom strukturom Minskih toplinskih mreža (vidi referencu 1), odabrana je struktura od četiri razine APCS-a Minskih toplinskih mreža:
- prva (gornja) razina je središnja kontrolna soba poduzeća;
- druga razina - operaterske stanice okruga toplinskih mreža;
- treća razina - operaterske stanice izvora topline (operatorske stanice radioničkih dijelova toplinskih mreža);
- četvrta (niža) razina - stanice za automatsko upravljanje instalacijama (kotlovskim jedinicama) i procesima transporta i distribucije toplinske energije (tehnološka shema izvora topline, toplinske točke, toplinske mreže i dr.).
Razvoj (stvaranje automatiziranog sustava upravljanja procesom za opskrbu toplinom cijelog grada Minska) uključuje uključivanje u sustav na drugoj strukturnoj razini operaterskih stanica toplinskih kompleksa Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 i operaterska stanica (centralna dispečerska soba) UE "Minskkommunteploset". Sve razine upravljanja planira se objediniti u jedinstvenu računalnu mrežu.
Arhitektura sustava upravljanja procesom za sustav opskrbe toplinom u Minsku
Analiza upravljačkog objekta u cjelini i stanja njegovih pojedinačnih elemenata, kao i izgledi za razvoj upravljačkog sustava, omogućili su predlaganje arhitekture distribuiranog automatiziranog upravljačkog sustava za tehnološke procese Minske topline. sustav opskrbe unutar objekata RUE "Minskenergo". Korporativna mreža integrira računalne resurse središnjeg ureda i udaljenih strukturnih pododjela, uključujući automatske upravljačke stanice (ACS) objekata u mrežnim područjima. Sve ACS (TsTP, ITP, PNS) i stanice za skeniranje povezane su izravno na operaterske stanice odgovarajućih mrežnih područja, vjerojatno instalirane na glavnim mjestima.
Sljedeće stanice instalirane su na udaljenoj strukturnoj podjedinici (na primjer, RTS-6) (Sl. 1): Operaterska stanica RTS-6 (RTS-6 OPS) - to je središte upravljanja mrežnim područjem i instalirano je na Glavno mjesto RTS-6. Operativnom osoblju RTS-6 omogućuje pristup svim, bez iznimke, informacijskim i upravljačkim resursima ACS svih vrsta, kao i pristup ovlaštenim informacijskim resursima središnjeg ureda. OpS RTS-6 omogućuje redovito skeniranje svih slave kontrolnih stanica.
Operativne i komercijalne informacije prikupljene iz svih centara centralnog grijanja šalju se na pohranu u namjenski poslužitelj baze podataka (instaliran u neposrednoj blizini RTS-6 OpS).
Stoga, uzimajući u obzir razmjer i topologiju kontrolnog objekta i postojeću organizacijsku i proizvodnu strukturu poduzeća, APCS Minske toplinske mreže izgrađen je prema shemi s više veza koristeći hijerarhijsku strukturu softvera i hardvera i računala mreže koje rješavaju različite zadatke upravljanja na svakoj razini.
Razine sustava upravljanja
Na nižoj razini sustav upravljanja obavlja:
- prethodna obrada i prijenos informacija;
- regulacija glavnih tehnoloških parametara, funkcije optimizacije upravljanja, zaštita tehnološke opreme.
Na hardver niže razine postavljaju se viši zahtjevi pouzdanosti, uključujući mogućnost autonomnog rada u slučaju gubitka veze s računalnom mrežom više razine.
Naredne razine sustava upravljanja izgrađene su prema hijerarhiji sustava opskrbe toplinom i rješavaju zadatke odgovarajuće razine, kao i osiguravaju operatersko sučelje.
Upravljački uređaji ugrađeni u objekte, osim svoje izravne zadaće, trebaju predvidjeti i mogućnost njihovog objedinjavanja u distribuirane sustave upravljanja. Kontrolni uređaj mora osigurati operativnost i sigurnost informacija objektivnog primarnog računovodstva tijekom dugih prekida komunikacije.
Glavni elementi takve sheme su tehnološke i operaterske stanice međusobno povezane komunikacijskim kanalima. Jezgru tehnološke stanice treba činiti industrijsko računalo opremljeno komunikacijskim sredstvima s objektom upravljanja i kanalskim adapterima za organiziranje međuprocesorske komunikacije. Osnovna namjena tehnološke stanice je implementacija izravnih digitalnih algoritama upravljanja. U tehnički opravdanim slučajevima, neke se funkcije mogu izvoditi u nadzornom načinu rada: procesor procesne stanice može upravljati daljinskim inteligentnim kontrolerima ili softverskim logičkim modulima koristeći suvremene protokole terenskog sučelja.
Informacijski aspekt izgradnje automatiziranog sustava upravljanja procesima opskrbe toplinskom energijom
Posebna pažnja pri razvoju posvećena je informacijskom aspektu izgradnje automatiziranog sustava upravljanja procesima opskrbe toplinskom energijom. Cjelovitost opisa proizvodne tehnologije i savršenstvo algoritama za pretvorbu informacija najvažniji su dio informacijske potpore APCS-a, izgrađenog na tehnologiji izravnog digitalnog upravljanja. Informacijske mogućnosti automatiziranog sustava upravljanja procesima za opskrbu toplinom pružaju mogućnost rješavanja niza inženjerskih problema koji klasificiraju:
- po fazama glavne tehnologije (proizvodnja, transport i potrošnja toplinske energije);
- prema namjeni (identifikacija, prognoza i dijagnostika, optimizacija i upravljanje).
Prilikom izrade automatiziranog sustava upravljanja procesima za toplinske mreže u Minsku, planira se formirati informacijsko polje koje vam omogućuje brzo rješavanje cijelog kompleksa gore navedenih zadataka identifikacije, predviđanja, dijagnostike, optimizacije i upravljanja. Istodobno, informacija pruža mogućnost rješavanja sistemskih problema više razine upravljanja daljnjim razvojem i širenjem automatiziranih sustava upravljanja procesima u koje su uključene relevantne tehničke službe za glavni tehnološki proces.
Posebno se to odnosi na zadatke optimizacije, tj. optimizaciju proizvodnje toplinske i električne energije, načine opskrbe toplinskom energijom, raspodjelu protoka u toplinskim mrežama, načine rada glavne tehnološke opreme izvora topline, kao i proračun racionalizacije goriva i energije, energetsko knjigovodstvo i pogon, planiranje i predviđanje razvoja sustava opskrbe toplinskom energijom. U praksi se rješavanje nekih problema ove vrste provodi u okviru automatiziranog upravljačkog sustava poduzeća. U svakom slučaju, oni bi trebali uzeti u obzir informacije dobivene tijekom rješavanja problema neposrednog upravljanja procesom, a informacije koje stvara sustav upravljanja procesom treba integrirati s drugim informacijskim sustavima poduzeća.
Metodologija softversko-objektnog programiranja
Konstrukcija softvera sustava upravljanja, koji je izvorni razvoj tima centra, temelji se na metodologiji programsko-objektnog programiranja: u memoriji upravljačkih i operaterskih stanica kreiraju se softverski objekti koji prikazuju stvarne procese, jedinice i mjerne kanale. automatiziranog tehnološkog objekta. Interakcija ovih softverskih objekata (procesa, agregata i kanala) međusobno, kao i s operativnim osobljem i tehnološkom opremom, zapravo osigurava funkcioniranje elemenata toplinske mreže prema unaprijed definiranim pravilima ili algoritmima. Tako se opis algoritama svodi na opis najbitnijih svojstava tih programskih objekata i načina njihove interakcije.
Sinteza strukture upravljačkog sustava tehničkih objekata temelji se na analizi tehnološke sheme upravljačkog objekta i detaljnom opisu tehnologije glavnih procesa i funkcioniranja svojstvenih ovom objektu kao cjelini.
Prikladan alat za sastavljanje ove vrste opisa objekata za opskrbu toplinom je metodologija matematičkog modeliranja na makro razini. U tijeku izrade opisa tehnoloških procesa izrađuje se matematički model, provodi parametarska analiza i utvrđuje lista podesivih i kontroliranih parametara i regulacijskih tijela.
Specificirani su režimski zahtjevi tehnoloških procesa na temelju kojih su određene granice dopuštenih područja promjene reguliranih i kontroliranih parametara te zahtjevi za izbor pogona i regulacijskih tijela. Na temelju generaliziranih informacija provodi se sinteza automatiziranog sustava upravljanja objektom, koji se pri korištenju metode izravnog digitalnog upravljanja gradi prema hijerarhijskom principu u skladu s hijerarhijom objekta upravljanja.
ACS područne kotlovnice
Dakle, za područnu kotlovnicu (slika 2), automatizirani sustav upravljanja izgrađen je na temelju dvije klase.
Gornja razina je operaterska stanica "Kotao" (OPS "Kotao") - glavna stanica koja koordinira i upravlja podređenim stanicama. Vatrogasna postaja “Rezerva kotla” je vruća pripravna stanica, koja je stalno u režimu prisluškivanja i registracije prometa glavne vatrogasne postaje i njoj podređene ACS. Njegova baza podataka sadrži ažurne parametre i kompletne povijesne podatke o funkcioniranju sustava kontrole rada. U svakom trenutku se rezervna stanica može dodijeliti kao glavna stanica s punim prijenosom prometa na nju i dozvolom nadzorno-kontrolnih funkcija.
Donja razina je kompleks automatskih upravljačkih stanica ujedinjenih zajedno sa stanicom operatera u računalnu mrežu:
- ACS "Kotlovska jedinica" omogućuje upravljanje kotlovskom jedinicom. U pravilu nije rezervirana, jer se rezervacija toplinske snage kotlovnice provodi na razini kotlovskih jedinica.
- ACS "Grid Group" je odgovoran za termohidraulički način rada kotlovnice (upravljanje grupom mrežnih crpki, obilaznim vodom na izlazu iz kotlovnice, obilaznim vodom, ulaznim i izlaznim ventilima kotlova, pojedinačnim kotlovnikom. recirkulacijske pumpe itd.).
- SAU "Vodopodgotovka" osigurava kontrolu nad svom pomoćnom opremom kotlovnice, potrebnom za napajanje mreže.
Za jednostavnije objekte sustava opskrbe toplinom, na primjer, toplinske točke i blok kotlovnice, sustav upravljanja izgrađen je kao jednorazinski na temelju automatske upravljačke stanice (SAU TsTP, SAU BMK). Sukladno strukturi toplinskih mreža, regulacijske stanice toplinskih točaka objedinjuju se u lokalnu mrežu toplinsko-mrežnog područja i povezuju s operatorskom stanicom toplinsko-mrežnog područja, koja pak ima informacijsku vezu s operatorska stanica više razine integracije.
Stanice operatera
Softver operaterske stanice pruža prijateljsko sučelje za operativno osoblje koje kontrolira rad automatiziranog tehnološkog kompleksa. Operatorske stanice imaju napredna sredstva operativnog dispečerskog upravljanja, kao i uređaje masovne memorije za organiziranje kratkoročnih i dugoročnih arhiva stanja parametara tehnološkog objekta upravljanja i radnji operativnog osoblja.
U slučajevima velikih protoka informacija koji su zatvoreni za operativno osoblje, preporučljivo je organizirati nekoliko operaterskih stanica uz dodjelu zasebnog poslužitelja baze podataka i, eventualno, komunikacijskog poslužitelja.
Operaterska stanica, u pravilu, ne utječe izravno na sam objekt upravljanja - ona prima informacije od tehnoloških stanica i prenosi upute operativnom osoblju ili zadatke (postavke) nadzornog upravljanja, generirane automatski ili poluautomatski. Formira radno mjesto operatera složenog objekta, kao što je kotlovnica.
Automatizirani sustav upravljanja koji se stvara predviđa izgradnju inteligentne nadgradnje, koja bi trebala ne samo pratiti poremećaje koji se javljaju u sustavu i reagirati na njih, već i predvidjeti pojavu izvanrednih situacija i blokirati njihovu pojavu. Pri promjeni topologije mreže za opskrbu toplinom i dinamike njenih procesa, moguće je adekvatno promijeniti strukturu distribuiranog sustava upravljanja dodavanjem novih upravljačkih stanica i (ili) promjenom softverskih objekata bez promjene konfiguracije opreme postojećih stanica.
Učinkovitost APCS sustava opskrbe toplinom
Analiza iskustva rada automatiziranih sustava upravljanja procesima za poduzeća za opskrbu toplinom 1 u brojnim gradovima Bjelorusije i Rusije, provedena u posljednjih dvadeset godina, pokazala je njihovu ekonomsku učinkovitost i potvrdila održivost odluka donesenih o arhitekturi, softveru i hardver.
Ovi sustavi po svojim svojstvima i karakteristikama zadovoljavaju zahtjeve ideologije pametnih mreža. Ipak, stalno se radi na poboljšanju i razvoju razvijenih automatiziranih sustava upravljanja. Uvođenjem automatiziranih sustava upravljanja procesima opskrbe toplinskom energijom povećava se pouzdanost i učinkovitost rada CG-a. Glavna ušteda goriva i energetskih resursa određena je optimizacijom toplinsko-hidrauličkih načina toplinskih mreža, načina rada glavne i pomoćne opreme izvora topline, crpnih stanica i toplinskih točaka.
Književnost
- Gromov N.K. Urbani sustavi grijanja. M. : Energy, 1974. 256 str.
- Popyrin L. S. Istraživanje sustava opskrbe toplinom. M. : Nauka, 1989. 215 str.
- Ionin A. A. Pouzdanost sustava toplinskih mreža. Moskva: Strojizdat, 1989. 302 str.
- Monakhov G. V. Modeliranje načina upravljanja toplinskim mrežama M.: Energoatomizdat, 1995. 224 str.
- Sednin VA Teorija i praksa stvaranja automatiziranih sustava upravljanja opskrbom toplinom. Minsk: BNTU, 2005. 192 str.
- Sednin V. A. Implementacija automatiziranih sustava upravljanja procesima kao temeljni čimbenik u poboljšanju pouzdanosti i učinkovitosti sustava opskrbe toplinom // Tehnologija, oprema, kvaliteta. sub. mater. Bjeloruski industrijski forum 2007., Minsk, 15.–18. svibnja 2007. / Expoforum – Minsk, 2007., str. 121–122.
- Sednin V. A. Optimizacija parametara temperaturnog grafikona opskrbe toplinom u sustavima grijanja // Energetika. Vijesti o visokoškolskim ustanovama i energetskim udrugama CIS-a. 2009. br. 4. S. 55–61.
- Sednin V. A. Koncept stvaranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za Minske toplinske mreže / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Poboljšanje učinkovitosti energetske opreme: Zbornik radova znanstvene i praktične konferencije, u 2 v. T. 2. 2012. S. 481–500.
1 Kreirao tim Centra za istraživanje i inovacije za automatizirane upravljačke sustave u toplinskoj energiji i industriji bjeloruskog Nacionalnog tehničkog sveučilišta.
Značajke opskrbe toplinom su kruti međusobni utjecaj načina opskrbe toplinom i potrošnje topline, kao i mnoštvo točaka opskrbe za nekoliko dobara (toplinska energija, snaga, rashladna tekućina, topla voda). Svrha opskrbe toplinskom energijom nije osigurati proizvodnju i transport, već održati kvalitetu te robe za svakog potrošača.
Ovaj cilj postignut je relativno učinkovito sa stabilnim protokom rashladne tekućine u svim elementima sustava. Regulacija “kvalitete” koju koristimo po svojoj prirodi podrazumijeva promjenu samo temperature rashladne tekućine. Pojava zgrada s kontrolom potražnje osigurala je nepredvidivost hidrauličkih režima u mrežama uz održavanje konstantnosti troškova u samim zgradama. Pritužbe u susjednim kućama morale su se eliminirati prekomjernom cirkulacijom i odgovarajućim masovnim preljevima.
Hidraulički proračunski modeli koji se danas koriste, unatoč njihovoj periodičnoj kalibraciji, ne mogu omogućiti obračun odstupanja u troškovima na ulazima u zgradu zbog promjena u unutarnjem stvaranju topline i potrošnji tople vode, kao i utjecaja sunca, vjetra i kiše. Sa stvarnom kvalitativno-kvantitativnom regulacijom, potrebno je „vidjeti“ sustav u realnom vremenu i osigurati:
- kontrola maksimalnog broja točaka isporuke;
- usklađivanje tekućih bilanci ponude, gubitaka i potrošnje;
- kontrolno djelovanje u slučaju neprihvatljivog kršenja načina rada.
Upravljanje bi trebalo biti što je više moguće automatizirano, inače ga je jednostavno nemoguće implementirati. Izazov je bio postići to bez nepotrebnih troškova postavljanja kontrolnih točaka.
Danas, kada u velikom broju zgrada postoje mjerni sustavi s mjeračima protoka, senzorima temperature i tlaka, nerazumno ih je koristiti samo za financijske izračune. ACS "Teplo" izgrađen je uglavnom na generalizaciji i analizi informacija "od potrošača".
Prilikom izrade automatiziranog sustava upravljanja prevladani su tipični problemi zastarjelih sustava:
- ovisnost o ispravnosti obračuna mjernih uređaja i pouzdanosti podataka u neprovjerljivim arhivama;
- nemogućnost objedinjavanja radnih bilanci zbog nedosljednosti u vremenu mjerenja;
- nemogućnost kontrole procesa koji se brzo mijenjaju;
- nepoštivanje novih zahtjeva za informacijsku sigurnost saveznog zakona "O sigurnosti kritične informacijske infrastrukture Ruske Federacije".
Učinci implementacije sustava:
Usluge za korisnike:
- određivanje stvarnih bilanci za sve vrste roba i komercijalnih gubitaka:
- utvrđivanje mogućih izvanbilančnih prihoda;
- kontrola stvarne potrošnje električne energije i njezine usklađenosti s tehničkim specifikacijama za priključak;
- uvođenje ograničenja koja odgovaraju razini plaćanja;
- prelazak na dvodijelnu tarifu;
- praćenje KPI za sve službe koje rade s potrošačima i procjena kvalitete njihovog rada.
Iskorištavanje:
- određivanje tehnoloških gubitaka i bilanci u toplinskim mrežama;
- dispečerska i hitna kontrola prema stvarnim režimima;
- održavanje optimalnih rasporeda temperature;
- praćenje stanja mreža;
- podešavanje načina opskrbe toplinom;
- kontrola isključenja i kršenja načina rada.
Razvoj i investicije:
- pouzdana procjena rezultata provedbe projekata poboljšanja;
- procjena učinaka investicijskih troškova;
- razvoj shema opskrbe toplinom u stvarnim elektroničkim modelima;
- optimizacija promjera i konfiguracije mreže;
- smanjenje troškova priključka, uzimajući u obzir stvarne rezerve propusnosti i uštede energije za potrošače;
- planiranje obnove
- organizacija zajedničkog rada CHP i kotlovnica.
V. G. Semenov, glavni urednik, Vijesti o opskrbi toplinom
Pojam sustava
Svi su navikli na izraze "sustav opskrbe toplinom", "sustav upravljanja", "automatizirani sustavi upravljanja". Jedna od najjednostavnijih definicija bilo kojeg sustava: skup povezanih operativnih elemenata. Složeniju definiciju daje akademik P. K. Anokhin: "Sustavom se može nazvati samo takav kompleks selektivno uključenih komponenti, u kojem interakcija poprima karakter uzajamne pomoći kako bi se dobio usmjereni korisni rezultat." Postizanje takvog rezultata cilj je sustava, a cilj se formira na temelju potrebe. U tržišnom gospodarstvu tehnički sustavi, kao i sustavi upravljanja njima, formiraju se na temelju potražnje, odnosno potrebe koju je netko spreman platiti.
Tehnički sustavi opskrbe toplinom sastoje se od elemenata (CHP, kotlovnice, mreže, hitne službe, itd.) koji imaju vrlo krute tehnološke veze. "Vanjsko okruženje" za tehnički sustav opskrbe toplinom su potrošači različitih vrsta; plinske, električne, vodovodne mreže; vrijeme; novi programeri itd. Razmjenjuju energiju, materiju i informacije.
Svaki sustav postoji unutar nekih granica koje, u pravilu, nameću kupci ili ovlaštena tijela. To su zahtjevi za kvalitetu opskrbe toplinom, ekologiju, sigurnost rada, ograničenja cijena.
Postoje aktivni sustavi koji mogu podnijeti negativne utjecaje okoline (nestručne radnje uprava na različitim razinama, konkurencija drugih projekata...), te pasivni sustavi koji to svojstvo nemaju.
Sustavi operativnog tehničkog upravljanja opskrbom toplinom tipični su sustavi čovjek-stroj, nisu jako složeni i vrlo ih je lako automatizirati. Oni su zapravo podsustavi sustava više razine - upravljanja opskrbom toplinskom energijom na ograničenom području.
Kontrolni sustavi
Upravljanje je proces svrhovitog utjecaja na sustav, osiguravajući povećanje njegove organizacije, postizanje jednog ili drugog korisnog učinka. Svaki sustav upravljanja dijeli se na upravljačke i upravljane podsustave. Veza upravljačkog podsustava s upravljanim naziva se izravna veza. Takva veza uvijek postoji. Suprotan smjer komunikacije naziva se povratna informacija. Koncept povratne informacije temeljan je u tehnologiji, prirodi i društvu. Vjeruje se da kontrola bez jake povratne sprege nije učinkovita, jer nema sposobnost samootkrivanja pogrešaka, formuliranja problema, ne dopušta korištenje sposobnosti samoregulacije sustava, kao i iskustva i znanja stručnjaka. .
SA Optner čak vjeruje da je kontrola cilj povratne informacije. “Povratne informacije utječu na sustav. Udar je sredstvo mijenjanja postojećeg stanja sustava pobuđivanjem sile koja to omogućuje.
U ispravno organiziranom sustavu odstupanje njegovih parametara od norme ili odstupanje od ispravnog smjera razvoja razvija se u povratnu spregu i pokreće proces upravljanja. "Samo odstupanje od norme služi kao poticaj za povratak na normu" (P.K. Anokhin). Također je vrlo važno da vlastita svrha upravljačkog sustava nije u suprotnosti sa svrhom upravljanog sustava, odnosno svrhom za koju je kreiran. Općenito je prihvaćeno da je zahtjev "nadređene" organizacije bezuvjetan za "nižu" organizaciju i da se za nju automatski pretvara u cilj. To ponekad može dovesti do zamjene cilja.
Ispravan cilj sustava upravljanja je razvoj upravljačkih djelovanja na temelju analize informacija o odstupanjima, odnosno, drugim riječima, rješavanje problema.
Problem je situacija nesklada između željenog i postojećeg. Ljudski mozak je tako uređen da čovjek počinje razmišljati u nekom smjeru tek kada se otkrije problem. Dakle, ispravna definicija problema predodređuje ispravnu menadžersku odluku. Dvije su kategorije problema: stabilizacijski i razvojni.
Stabilizacijskim problemima nazivaju se oni čije je rješavanje usmjereno na sprječavanje, otklanjanje ili kompenziranje poremećaja koji remete tekuću aktivnost sustava. Na razini poduzeća, regije ili industrije rješenje ovih problema naziva se upravljanje proizvodnjom.
Problemi razvoja i poboljšanja sustava nazivaju se oni čije je rješenje usmjereno na poboljšanje učinkovitosti funkcioniranja promjenom karakteristika upravljačkog objekta ili upravljačkog sustava.
Iz perspektive sustava, problem je razlika između postojećeg i željenog sustava. Sustav koji popunjava prazninu između njih je objekt izgradnje i naziva se rješenje problema.
Analiza postojećih sustava upravljanja opskrbom toplinskom energijom
Sustavni pristup je pristup proučavanju objekta (problema, procesa) kao sustava u kojem se identificiraju elementi, unutarnje veze i veze s okolinom koji utječu na rezultate funkcioniranja, te se utvrđuju ciljevi svakog od elemenata. na temelju opće namjene sustava.
Svrha stvaranja bilo kojeg centraliziranog sustava opskrbe toplinom je osigurati visokokvalitetnu, pouzdanu opskrbu toplinom po najnižoj cijeni. Ovaj cilj odgovara potrošačima, građanima, upravi i političarima. Isti bi cilj trebao biti i za sustav upravljanja toplinom.
Danas postoji 2 glavne vrste sustava upravljanja opskrbom toplinom:
1) uprava općinske formacije ili regije i čelnici državnih poduzeća za opskrbu toplinom koja su joj podređena;
2) upravna tijela neopćinskih poduzeća za opskrbu toplinom.
Riža. 1. Generalizirana shema postojećeg sustava upravljanja opskrbom toplinom.
Generalizirani dijagram sustava upravljanja opskrbom toplinom prikazan je na sl. 1. Predstavlja samo one strukture (okruženje) koje stvarno mogu utjecati na upravljačke sustave:
Povećanje ili smanjenje prihoda;
Prisiliti ići na dodatne troškove;
Promijeniti upravljanje poduzećima.
Za pravu analizu moramo krenuti od toga da se radi samo ono što se plaća ili može otpustiti, a ne ono što se deklarira. država
Praktično nema zakona koji reguliraju aktivnosti poduzeća za opskrbu toplinom. Čak ni procedure za državnu regulaciju lokalnih prirodnih monopola u opskrbi toplinom nisu propisane.
Opskrba toplinom je glavni problem u reformama stambenih i komunalnih usluga i RAO "UES of Russia", ne može se riješiti odvojeno ni u jednom ni u drugom, stoga se praktički ne razmatra, iako su te reforme kroz opskrbu toplinom trebala biti međusobno povezana. Ne postoji čak ni koncepcija razvoja toplinske opskrbe zemlje koju je odobrila Vlada, a kamoli pravi program djelovanja.
Federalne vlasti ni na koji način ne reguliraju kvalitetu opskrbe toplinskom energijom, čak ne postoje ni regulatorni dokumenti koji definiraju kriterije kvalitete. Pouzdanost opskrbe toplinskom energijom regulirana je samo preko tehničkih nadzornih tijela. Ali budući da interakcija između njih i tarifnih tijela nije navedena ni u jednom regulatornom dokumentu, često je nema. S druge strane, poduzeća imaju priliku ne pridržavati se bilo kakvih uputa, pravdajući to nedostatkom sredstava.
Tehnički nadzor prema postojećim regulatornim dokumentima svodi se na kontrolu pojedinih tehničkih jedinica, i to onih za koje postoji više pravila. Ne razmatra se sustav u interakciji svih njegovih elemenata, ne identificiraju se mjere koje daju najveći učinak na razini cijelog sustava.
Troškovi opskrbe toplinskom energijom regulirani su samo formalno. Tarifni zakoni su toliko općeniti da je gotovo sve prepušteno diskreciji saveznih i, u većoj mjeri, regionalnih energetskih komisija. Norme potrošnje toplinske energije regulirane su samo za nove zgrade. U državnim programima uštede energije praktički nema odjeljka o opskrbi toplinom.
Time je uloga države svedena na naplatu poreza i putem nadzornih tijela informiranje lokalnih vlasti o nedostacima u opskrbi toplinskom energijom.
Za rad prirodnih monopola, za funkcioniranje gospodarskih grana koje osiguravaju mogućnost opstanka nacije, izvršna vlast je odgovorna parlamentu. Problem nije u tome što savezna tijela funkcioniraju nezadovoljavajuće, nego što zapravo ne postoji nikakva struktura u strukturi federalnih tijela, od
Sustav automatske regulacije opskrbe toplinom sastoji se od sljedećih modula, od kojih svaki obavlja svoju zadaću:
- Glavni upravljački regulator. Glavni dio regulatora je mikroprocesor s mogućnošću programiranja. Drugim riječima, možete unijeti podatke u skladu s kojima će automatski sustav raditi. Temperatura se može mijenjati u skladu s dobom dana, primjerice, na kraju radnog dana uređaji će se prebaciti na minimalnu snagu, a prije nego što počne, naprotiv, ići će na maksimalnu kako bi zagrijati prostorije prije dolaska smjene. Regulator može izvršiti podešavanje toplinskih instalacija u automatskom načinu rada, na temelju podataka prikupljenih od drugih modula;
- Toplinski senzori. Senzori percipiraju temperaturu rashladne tekućine sustava, kao i okolinu, šalju odgovarajuće naredbe regulatoru. Najsuvremeniji modeli ove automatizacije šalju signale putem bežičnih komunikacijskih kanala, tako da nije potrebno polaganje složenih sustava žica i kabela, što pojednostavljuje i ubrzava instalaciju;
- Ručna upravljačka ploča. Ovdje su koncentrirane glavne tipke i prekidači koji vam omogućuju ručno upravljanje SART-om. Potrebna je ljudska intervencija prilikom provođenja testnih pokretanja, povezivanja novih modula i nadogradnje sustava. Kako bi se postigla maksimalna pogodnost, ploča nudi zaslon s tekućim kristalima koji vam omogućuje praćenje svih pokazatelja u stvarnom vremenu, praćenje njihove usklađenosti sa standardima, poduzimanje pravovremenih radnji ako prelaze utvrđena ograničenja;
- regulatori temperature. To su izvršni uređaji koji određuju trenutnu izvedbu SART-a. Regulatori mogu biti mehanički ili elektronički, ali njihova je zadaća ista - podešavanje presjeka cijevi prema trenutnim vanjskim uvjetima i potrebama. Promjena kapaciteta kanala omogućuje smanjenje ili, obrnuto, povećanje volumena rashladne tekućine koja se dovodi u radijatore, zbog čega će se temperatura povećati ili smanjiti;
- Pumpna oprema. SART s automatizacijom pretpostavlja da cirkulaciju rashladne tekućine osiguravaju crpke koje stvaraju potreban tlak, što je potrebno za određenu brzinu protoka vode. Prirodna shema značajno ograničava mogućnosti prilagodbe.
