В статье изложен один из путей повышения эффективности и надёжности работы основного оборудования, отработавшего значительный срок без реконструкции. Описываются технические решения и программные подходы по автоматизации котлоагрегата ТП-35 в условиях ограниченного финансирования. Показано, что реализация многих решений стала возможной благодаря использованию контроллера фирмы Omron серии CJ1G.
Могилёвская ТЭЦ-1 оснащена восемью паровыми котлоагрегатами типа ТП-35, двумя паровыми котлами ТП-33 и двумя водогрейными котлами ПТВМ-100. Учитывая значительный износ традиционного оборудования КИПиА систем управления котлами, а также затруднительное финансовое состояние предприятия, филиалу РУП «Могилёвэнерго» – Инженерному центру была поставлена задача начать плановое обновление систем управления котлоагрегатами без привлечения сторонних организаций. В силу таких обстоятельств основными постулатами при разработке АСУ ТП котлоагрегата ТП-35 стали:
В соответствии с поставленной задачей был разработан программно-технический комплекс автоматизированной измерительной системы (ПТК АИС) котлоагрегата ТП-35 ст. № 5 на базе программируемого логического контроллера фирмы Omron серии CJ1G. На рис. 1 показан контроллер CJ1G, размещённый в шкафу на ТЭЦ.
Основными компонентами контроллера являются:
Блоки питания CJ1W-PA205R размещены на каждой установочной панели. На базовой панели установлены центральный процессор типа CJ1G-CPU45H и коммуникационный модуль ЦПУ CJ1W-IC101, управляющий вводом/выводом, а на панели расширения – коммуникационный модуль CJ1W-II101, обеспечивающий интерфейс с входами/выходами.
Аналоговые сигналы подключаются к модулям аналоговых входов CJ1W-AD081-V1 NL (8 входов) со строгим соблюдением полярности. Ввод в систему сигналов температурных датчиков (термопар) осуществляется посредством модулей CJ1W-PTS51.
Дискретные сигналы вводятся в систему через модуль дискретных входов CJ1W-ID261 (64 входа). Релейные терминалы дискретных входов G7TC-IA16 AC 220/240V (~220 В), непосредственно на которые подаются входные дискретные сигналы, подключены к модулю специальными кабелями G79-I200C-175.
Для связи с верхним уровнем системы применён модуль сети Ethernet CJ1W-ETN21.
На контроллере установлено прикладное программное обеспечение (ПО), выполненное разработчиком.
Питание микропроцессорных устройств осуществляется от источника бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторной поддержкой компании APC. ИБП размещён в шкафу контроллера, установленном в непосредственной близости от объекта управления. Такие же источники задействованы и для обеспечения бесперебойного питания устройств верхнего уровня.
Система реализует следующие функции:
Конфигурация ПТК АИС представлена на рис. 2.
Техническую структуру нижнего уровня АИС составляют:
При построении нижнего уровня были заменены первичные измерительные преобразователи (датчики) температуры, давления и расхода на современные преобразователи с унифицированным выходным сигналом 4…20 мА.
Техническая структура среднего уровня АИС представлена:
Структура управления котлоагрегатом осталась без изменения, так как заказчик на данном этапе не планировал модернизировать её и систему автоматического регулирования.
Дискретные сигналы технологических защит поступают со вторичных приборов. Вторичные приборы, находившиеся в щите КИПиА, были демонтированы, и взамен был установлен минимальный набор многоканальных регистраторов типа VR1 и показывающих приборов типа PMS1. Внешний вид панели котлоагрегата до и после реконструкции щита представлен на рис. 3.
Верхний уровень АИС состоит из комплекса технических и программных средств:
На АРМ оператора возложены функции сбора, обработки, представления и архивирования информации. Основным средством отображения информации для оператора является цветной графический дисплей высокого разрешения с диагональю 19". А основными средствами формирования экранных форм выступают соответствующие приложения SCADA-системы InTouch Runtime 9.5.
В целом SCADA-система выполняет следующие функции:
В ПТК АИС по функциональному признаку можно выделить следующие подсистемы:
Сбор информации реализуется двумя способами:
Реализация второго способа позволяет в зависимости от типа информации выделить следующие подсистемы:
Диагностика источника аналоговой информации осуществляется по соответствию входного сигнала ПТК рабочему диапазону выходного сигнала первичного датчика.
Неисправность канала определяется по выходу значения сигнала за верхние или нижние предельно допустимые уставки изменения сигнала. Для датчиков давления, перепада давления и указателей положения регулирующих клапанов, имеющих токовый выход с уровнем сигнала 4…20 мА, эти уставки соответственно равны –5 и 105%, для остальных датчиков они составляют 0 и 100%.
Отказ измерительного канала и обрыв линии связи с датчиком контролируется по отсутствию сигнала, то есть по его значению ниже предельно допустимой уставки изменения сигнала.
При выходе значения сигнала за допустимые границы или при возникновении отказа измерительного канала формируется признак ошибки или отказа с выдачей соответствующих сообщений, срабатыванием звуковой и световой сигнализации (появления значка в виде мигающей звездочки на видеограммах). Также подсистемой предусмотрен контроль срабатывания защит, блокировок и сигнализаций без вмешательства в существующий алгоритм.
Обработка аналоговой и дискретной информации выполняется в программируемом логическом контроллере CJ1G. Посредством управляющей программы обеспечивается подготовка информации для основных функциональных задач системы, которая включает в себя:
Для исключения появления ложных значений дискретных сигналов программно реализована процедура защиты от дребезга контактов.
Аналоговые значения расходов сред вычисляются по аналоговым сигналам перепада давления. Блок извлечения корня реализован программно.
Представление информации реализуется двумя путями:
Подсистема представления информации обеспечивает отображение информации на мониторе АРМ оператора в форме мнемосхем (рис. 4) и на дисплеях цифровых регистраторов, установленных на панели щита КИПиА.
Подсистема информационно-технологических функций реализует совокупность действий по
Подсистема обеспечивает запись в архив всех значений параметров с минимальным интервалом 1,0 с и событий – по изменению или с таким же интервалом.
Архив организован в виде массива заданного размера по кольцевому принципу, то есть при переполнении следующее значение записывается на место первого. Регистрация данных выполняется при всех режимах работы оборудования, начиная с первой операции по подготовке оборудования к пуску, заканчивая последней операцией по выводу его в резерв или ремонт.
Перечислим по пунктам самые главные особенности реализации описываемой системы.
Конфигурация приборов. Учитывая требования заказчика по применению в системе минимального количества традиционных приборов на панели щита КИПиА, были использованы электронные приборы с цифровой индикацией типа VR1 и PMS1. Для упрощения работы с данными приборами на АРМ оператора предусмотрено окно конфигурации приборов (рис. 5), благодаря которому оператор имеет возможность проверить состояние выходных реле приборов, измеренные значения на приборе, величины заданных уставок, а при необходимости можно изменить заданные настройки всех приборов.
Контроль состояния технологических защит. Системой предусмотрена возможность оперативного контроля состояния технологических защит (ТЗ) и технологической сигнализации. Экран контроля состояния ТЗ представлен на рис. 6. Для проверки технологических защит необходимо войти в систему с правами пользователя «Наладчик», навести курсор мыши на кнопку «ТЗ» в функциональном поле «Проверка», нажать на левую клавишу мыши, и откроется окно с перечнем технологических защит, работоспособность которых можно проконтролировать посредством проверки алгоритма их срабатывания на АРМ оператора.
Диагностика. В специально созданном окне «Диагностика» оператор может просмотреть состояние всех задвижек, регулирующих органов и горелок на котле.
Протокол испытаний. По просьбе заказчика реализована функция формирования протокола испытаний регулятора горения. Экранная форма протокола показана на рис. 7.
Поставленная перед нашей организацией задача была успешно выполнена. Внедрённая система отработала 6 месяцев в состоянии опытной эксплуатации и практически без замечаний была принята в промышленную эксплуатацию. Весь отопительный сезон 2011–2012 годов котёл находился в работе, замечаний по работе его автоматизированной измерительной системы не было, эксплуатационный персонал получил навыки работы с ней и высказывает пожелания расширить данную систему до полномасштабной АСУ ТП.
Особо стоит отметить безотказность работы контроллера CJ1G фирмы Omron. Неоднократно используя контроллеры этой фирмы, мы убедились в надёжности их работы в жёстких условиях эксплуатации. И в представленной в данной статье системе за всё время её работы (а это 2 года) не было ни одного сбоя в работе контроллера CJ1G. ●
E-mail: vshman@mail.ru
Экономика профилактики: использование Интернета вещей для планирования профилактического обслуживания оборудования
Машины, а точнее, сложные высокотехнологичные установки – станки или другое технологическое оборудование для любой промышленной отрасли представляют собой ценные активы, которые необходимо защищать от повреждений, неисправностей и отказов с помощью надлежащих мер по техническому обслуживанию. В этой статье будет рассмотрен один из примеров создания системы, автоматически контролирующей состояние и время работы машин с последующей отправкой уведомлений о графике профилактического технического обслуживания (ПТО). 23.04.2024 СТА №2/2024 431 0 0Блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы
В статье представлен блок управления для исполнительных устройств в оптическом тракте лазерной системы. Приведены решения на аппаратном и программном уровнях, обоснован выбор средств автоматизации. 23.04.2024 СТА №2/2024 340 0 0Построение цифрового двойника склада металлопроката с использованием искусственной нейронной сети
Изложены методика и результаты эксперимента по применению искусственной нейронной сети для отслеживания перемещений продукции металлопроката на территории цеха. Приведены преимущества такого способа организации цифрового двойника склада. 23.04.2024 СТА №2/2024 314 0 0Горячее резервирование с MasterSCADA 4D и ПЛК Regul R500 на примере АСУ ТП для авиатопливных комплексов
В статье представлено решение для автоматизированного контроля и управления технологическими объектами склада одного из технологических лидеров российской авиатопливной отрасли. Система построена на базе ПЛК REGUL500 с поддержкой горячего резервирования центральных процессоров и программной платформе MasterSCADA 4D с поддержкой резервирования серверов, работы рантайм на операционной системе Astra Linux и синхронизацией данных на программном уровне. Эти составляющие, а также опыт сертифицированного интегратора ООО «ЛИТЭК», позволили создать отказоустойчивую систему управления повышенной надёжности в полном соответствии с современными требованиями стратегии цифровой трансформации. 23.04.2024 СТА №2/2024 448 0 0