Автоматизированная система управления технологическими процессами центрального теплового пункта АСУ

АСУ ТП ЦТП "Геолог" является составной частью распределенной АСУ ТП теплоэнергетическими объектами города Белоярского (ХМНАО, Тюменская обл.). АСУ ТП объединяет пять локальных АСУ ТП (котельных, бойлерных и ЦТП). Связь удаленных АСУ ТП с центральной диспетчерской обеспечивается через единую информационную сеть Ethernet с УКВ-радиоудлинителями. Централизованная АСУ ТП работает с 2007 года (посмотреть отзыв Заказчика).

Реализация проекта автоматизации ЦТП позволяет решить следующие важнейшие задачи:

обеспечить автоматическое поддержание графика температуры теплоносителя при изменении температуры наружного воздуха.

повысить надежность, экономичность и долговечность работы оборудования за счет оптимизации режимов и точного регулирования параметров технологического процесса, снизить эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и ремонт;

повысить оперативность работы обслуживающего персонала за счет получения своевременной и достоверной информации о протекании технологического процесса и режимах работы оборудования;

обеспечить работу ЦТП без постоянного присутствия оператора, за счет контроля и управления от центрального АРМ диспетчера.

Автоматизированная система управления выполняет следующие функции:

сбор и отображение информации о технологических параметрах и режимах работы оборудования ЦТП при оперативном управлении;

обеспечение персонала ретроспективной технологической информацией для анализа, оптимизации и планирования работ по эксплуатации оборудования и его ремонту;

автоматическое, ручное и дистанционное управления технологическим оборудованием в штатном и аварийном режимах;

регулирование технологических параметров по заданию, выданному с пульта оператора;

регистрация аварийных ситуаций и изменений режимов работы оборудования в журналах событий с возможностью распечатки на принтере;

технологический и коммерческий учет тепловой энергии;

передача значений контролируемых параметров и информации о состоянии оборудования, как на локальный АРМ, так и на удаленный АРМ диспетчера котельной, управление ЦТП от локального АРМа и от АРМа диспетчера;

наблюдение за помещениями ЦТП с помощью видеокамер.

Состав АСУ ТП

Программно-технический комплекс представляет собой трехуровневую систему, предназначенную для контроля и управления работой ЦТП в различных режимах. Кроме этого, в состав АСУ ТП входит оборудование обмена данными с диспетчерским пунктом, а также WEB-камеры наблюдения.

Нижний уровень ПТК представляет собой совокупность датчиков аналоговых и дискретных сигналов для контроля технологических параметров и состояния исполнительных механизмов.

В системе предусмотрено измерение следующих параметров:

- расход, давление, температура теплоносителя на входных и выходных линиях ЦТП;

- расход, давление, температура подпиточной воды;

- давление, температура в распределительных гребенках;

- давление до и после каждого насоса (сетевого, подпиточного и ГВС);

- температура наружного воздуха;

- состояние исполнительных механизмов и пускателей.

Критерии выбора датчиков- надежность, унификация и достаточная точность.

Значения параметров, измеряемых в системе, используются как для выработки управляющих воздействий на исполнительные механизмы, так и для задач телеизмерения и телесигнализации, т.е. для отображения на дисплее АРМ оператора.

Средний уровень ПТК составляют технические и программные средства реализации функций контроля и управления работой ЦТП. Конструктивно приборы размещены в шкафах с габаритами (ВхШхГ) 1200х750х300 мм (за исключением станции управления насосами).

Состав оборудования.

- два шкафа программируемых контроллеров;

- четыре шкафа задвижек;

- шкаф насосов и регуляторов;

- шкаф расходомеров;

- шкаф тепловычислителей;

- станция управления насосами.

Шкафы контроллеров собраны на базе программируемых контроллеров семейства «Микроконт-Р2» производства ЗАО НПО «Системотехника». Они предназначены для реализации следующих функций:

- контроль параметров технологического процесса;

- управление всей электрифицированной запорной арматурой;

- управление работой насосов подпитки, насосов горячего водоснабжения и станции управления сетевыми насосами;

- автоматическое регулирование расхода перегретой воды на подогреватели и поддержание давления в коллекторе обратной сетевой воды.

Шкафы задвижек идентичны и предназначены для управления и контроля состояния задвижек (24 шт.). Управление задвижками реализовано на магнитных пускателях и промежуточных реле. Управление регулирующими клапанами (заслонками) реализовано на бесконтактных реверсивных пускателях SGR. Управление задвижками может производиться с АРМ оператора через контроллер или кнопками на лицевой панели шкафа задвижек. Выбор режима управления производится переключателем «местный/дистанционный».

Шкаф насосов и регуляторов предназначен для управления и контроля работы насосов подпитки системы горячего водоснабжения, а также регулирующих заслонок расхода перегретой воды и давления в коллекторе обратной сетевой воды.

Шкафы расходомеров и тепловычислителей предназначены для измерения, регистрации, вычисления и архивирования значений расходов и тепловой энергии в контурах перегретой воды, ГВС, прямой и обратной сетевой воды на все направления. В системе используются тепловычислители НС-200W и ультразвуковые расходомеры US-800.

Станция управления насосами выполняет автоматическое и дистанционное частотное управление сетевыми насосами. Алгоритм работы станции базируется на поддержании постоянного давления в линии обратной теплосети.

Оборудование беспроводной сети передачи данных и видеонаблюдения.

Для организации обмена данными между АСУ ТП ЦТП «Геолог» и диспетчерского пункта, расположенного в помещении общегородской котельной, в проекте используется беспроводная сеть. В качестве базовой станции применен модуль R2-AP1-F2325-PA400-Arctic, в качестве клиентской станции - R2-CPE-F2325-PA400-Arctic. Данное оборудование совместно с антеннами установлено на телескопических мачтах высотой 12 м.

Для организации внутреннего наблюдения применены четыре IP – видеокамеры AXIS-206. Данные с видеокамер (через коммутатор, установленный в шкафу компьютера) передаются по беспроводной сети в помещение общегородской котельной на АРМ диспетчера.

Верхний уровень ПТК составляет автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора ЦТП.

В состав АРМа оператора входит следующее оборудование:

- промышленный персональный компьютер;

- монитор LCD 19’’;

- клавиатура и манипулятор типа «мышь»;

- коммутатор сети Ethernet;

- источник бесперебойного питания (ИБП).

Промышленный компьютер, коммутатор сети и ИБП смонтированы в шкафу с габаритами (ВхШхГ) 960х600х800 мм.

В качестве базового программного обеспечения для работы АРМа оператора применена SCADA-система «Сталкер» производства ЗАО НПО «Системотехника», обеспечивающая реализацию следующих основных функций:

- графическое представление технологического процесса (мнемосхемы и пр.);

- архивирование значений технологических параметров;

- сбор и архивирование сообщений;

- оперативное управление и отображение информации;

- представление сохраняемых данных в графическом или табличном виде;

- подготовка отчетов;

- обеспечение прав пользователей различного уровня;

- обмен данными с оборудованием нижнего и верхнего уровней.

Оператор получает информацию на экране компьютера в виде динамических мнемосхем, графиков, таблиц состояния, тенденций, профилей, окон регистрации аварийных состояний, панелей сопровождения пуска-останова и т.д. Панели отображения данных оформлены в виде стандартных окон операционной системы Windows.

Основной способ отображения информации - это динамические мнемосхемы, на которых в графическом и символьном виде представлены данные о состоянии контролируемого оборудования и численных значениях измеряемых параметров (точек).

Контроль состояния основного технологического оборудования ЦТП осуществляется с главной панели «ЦТП Геолог». Панель содержит обобщенную информацию о работе ЦТП и занимает всю область рабочего окна.

Главная панель предоставляет возможность управления технологическим процессом посредством подачи команд с управляющих панелей задвижек, регуляторов, насосов.

Управляющие панели содержат подробную информацию о положении, режиме работы и авариях для данного насоса, задвижки и т.д. Управляющие панели - плавающие, их можно передвигать, настраивать по размеру, как обычные окна Windows. Открытых плавающих панелей может быть несколько.

Перечень всех включенных панелей представлен в строке закладок.

Для быстрого перехода к требуемому узлу в системе используется дерево панелей, имеющее понятную и удобную структуру.

Контроль состояния и управление сетевыми насосами осуществляется с панели «Станция управления сетевыми насосами». Панель содержит информацию о состоянии насосов, режиме работы и авариях станции сетевых насосов. Панель состоит из отдельных панелей, содержащих информацию по станции в целом и по отдельным насосам . Панель предоставляет возможность, как контроля, так и управления станцией.

Список аварийных сообщений и тревожных событий выдается в Окне сообщений и пополняется циклически – при переполнении списка новые события вытесняют самые старые. Количество неподтвержденных сообщений в списке и фильтрация по уровню тревоги задаются при настройке. После подтверждения просмотра сообщение снимается.

Звуковая сигнализация сообщает о наличии неподтвержденных событий. Каждый уровень тревоги сопровождается своим звуковым сигналом. Сигнал тревоги низкого приоритета поглощается сигналом высокого приоритета.

Система СТАЛКЕР производит архивацию и регистрацию параметров технологического процесса. Результаты архивации и регистрации отображаются в виде Тенденций изменения значений или Последовательности событий.

Тенденции изменения значений представлены на отдельных однотипных панелях по группам точек в виде графиков или таблиц. Панели позволяют выбирать информацию из регистратора и архива, настраивать ее обработку, представлять ее пользователю на экране дисплея и распечатывать.

Панель Последовательности событий позволяет выбирать информацию из регистратора и архива по установленным фильтрам, начиная с указанного времени и представлять ее пользователю на экране дисплея и распечатывать.

Программное обеспечение снабжено удобной встроенной справочной системой. Справочная информация размещена в «Руководстве оперативного персонала», представленного в виде справочного файла Windows.

SCADA-программа «Сталкер» представляет собой удобный и эффективный инструмент создания программного обеспечение верхнего уровня АСУ ТП, она объединяет в себе как среду разработки, так и среду исполнения (run-time). Пользователь, эксплуатируя систему, имеет возможность не только современного контроля и управления технологическим процессом, но получает инструмент развития системы в соответствии с уровнем доступа. Специалисты пользователя, работая в действующей АСУ ТП без останова оборудования, имеют возможность корректировки и создания новых мнемосхем, отчетных форм представления данных и другие возможности, доступные разработчику программы.

Как показал опыт эксплуатации АСУ ТП ЦТП, система имеет ряд преимуществ перед аналогичными проектами:

удобство и простота наблюдения за режимами работы ЦТП и работой оборудования;

оперативная настройка и изменение режимов работы отдельного оборудования и ЦТП в целом;

снижение затрат на обслуживание за счет исключения из состава КИП самописцев;

повышение надежности и ремонтопригодности работы оборудования путем минимизации номенклатуры применяемого оборудования, использования бесконтактных пускателей;

автоматизированный учет наработки основных механизмов (двигателей насосов) для своевременного проведения планово-профилактических ремонтов;

автоматическая обработка результатов при вычислении удельных и суммарных расходов теплоносителя, оперативная распечатка отчетных ведомостей;

возможность анализа причин аварийных ситуаций благодаря ведению журнала событий;

долговременное хранение архивов параметров, возможность просмотра и распечатки тенденций изменения параметров в табличном и графическом виде.