Članak je posvećen korišćenju Trace Mode SCADA sistema za onlajn i daljinsko upravljanje gradskim centralizovanim grejnim objektima. Objekat u kojem je realizovan opisani projekat nalazi se na jugu Arhangelske oblasti (grad Velsk). Projektom je predviđeno operativno praćenje i upravljanje procesom pripreme i distribucije toplotne energije za grijanje i snabdijevanje toplom vodom objekata gradskog života.

CJSC "SpetsTeploStroy", Yaroslavl

Izjava o problemu i potrebnim funkcijama sistema

Cilj sa kojim se naša kompanija suočila je izgradnja okosne mreže za snabdevanje toplotom većeg dela grada, primenom naprednih metoda gradnje, gde su za izgradnju mreže korišćene predizolovane cevi. U tu svrhu izgrađeno je petnaestak kilometara magistralnih toplovodnih mreža i sedam centralnih toplotnih tačaka (CTS). Namjena stanice za centralno grijanje je korištenje pregrijane vode iz GT-CHP (prema rasporedu 130/70 °C), priprema rashladne tekućine za unutarblokovske toplinske mreže (prema rasporedu 95/70 °C) i zagrijati vodu na 60°C za potrebe sanitarne tople vode (topla voda). Centralna toplinska stanica radi po nezavisnoj, zatvorenoj shemi.

Prilikom postavljanja problema uzeto je u obzir mnogo zahtjeva kako bi se osigurao štedljivi princip rada stanice za centralno grijanje. Evo nekih posebno važnih:

Sprovesti kontrolu sistema grijanja ovisno o vremenskim prilikama;

Održavati parametre PTV na datom nivou (temperatura t, pritisak P, protok G);

Održavati parametre tečnosti za grijanje na datom nivou (temperatura t, pritisak P, protok G);

Organizovati komercijalni obračun toplotne energije i rashladne tečnosti u skladu sa važećim regulatornim dokumentima (ND);

Obezbediti ATS (automatski unos rezerve) pumpi (mreža i snabdevanje toplom vodom) sa izjednačavanjem veka trajanja motora;

Ispravite osnovne parametre koristeći kalendar i sat realnog vremena;

Vršiti periodični prijenos podataka u kontrolni centar;

Vršiti dijagnostiku mjernih instrumenata i pogonske opreme;

Nedostatak dežurnog osoblja na centralnom grijanju;

Pratiti i pravovremeno obavještavati servisno osoblje o nastanku vanrednih situacija.

Kao rezultat ovih zahtjeva, određene su funkcije kreiranog operativnog sistema daljinskog upravljanja. Odabrani su osnovni i pomoćni alati za automatizaciju i prijenos podataka. SCADA sistem je odabran kako bi se osigurala operativnost sistema u cjelini.

Potrebne i dovoljne sistemske funkcije:

1_Informacijske funkcije:

Mjerenje i kontrola tehnoloških parametara;

Alarm i registracija odstupanja parametara od utvrđenih granica;

Formiranje i distribucija operativnih podataka osoblju;

Arhiviranje i pregled istorije parametara.

2_Kontrolne funkcije:

Automatska regulacija važnih parametara procesa;

Daljinsko upravljanje perifernim uređajima (pumpe);

Tehnološka zaštita i blokada.

3_Servisne funkcije:

Samodijagnostika softverskog i hardverskog kompleksa u realnom vremenu;

Prijenos podataka u kontrolni centar prema rasporedu, na zahtjev i u slučaju vanredne situacije;

Testiranje performansi i ispravnog funkcionisanja računarskih uređaja i ulazno/izlaznih kanala.

Šta je uticalo na izbor alata za automatizaciju

i softver?

Izbor glavnih alata za automatizaciju uglavnom se zasnivao na tri faktora - cijeni, pouzdanosti i svestranosti konfiguracije i programiranja. Tako su za samostalan rad u centru centralnog grijanja i za prijenos podataka odabrani slobodno programabilni kontroleri serije PCD2-PCD3 kompanije Saia-Burgess. Za kreiranje kontrolne sobe odabran je domaći SCADA sistem Trace Mode 6. Za prijenos podataka odlučeno je da se koristi redovna mobilna komunikacija: korištenje redovnog govornog kanala za prijenos podataka i SMS poruka za brzo obavještavanje osoblja o nastanku vanrednih situacija. .

Koji je princip rada sistema

i karakteristike implementacije kontrole u Trace Mode?

Kao iu mnogim sličnim sistemima, upravljačke funkcije za direktan uticaj na regulatorne mehanizme date su donjem nivou, a upravljanje čitavim sistemom u cjelini je dato na viši nivo. Namerno izostavljam opis rada donjeg nivoa (kontrolera) i procesa prenosa podataka i prelazim direktno na opis gornjeg.

Radi lakšeg korišćenja, kontrolna soba je opremljena personalnim računarom (PC) sa dva monitora. Podaci sa svih tačaka teku do dispečerskog kontrolora i prenose se preko RS-232 interfejsa do OPC servera koji radi na računaru. Projekat je implementiran u Trace Mode verziji 6 i dizajniran je za 2048 kanala. Ovo je prva faza implementacije opisanog sistema.

Posebna karakteristika implementacije zadatka u Trace Mode-u je pokušaj kreiranja interfejsa sa više prozora sa mogućnošću praćenja procesa snabdevanja toplotom on-line, kako na mapi grada, tako i na mnemodijagramima grejnih mesta. Upotreba interfejsa sa više prozora omogućava nam da rešimo probleme prikazivanja velike količine informacija na dispečeru, koji moraju biti dovoljni i istovremeno nesuvišni. Princip interfejsa sa više prozora omogućava vam pristup svim parametrima procesa u skladu sa hijerarhijskom strukturom prozora. Takođe pojednostavljuje implementaciju sistema na licu mesta, jer je takav interfejs po izgledu veoma sličan široko rasprostranjenim proizvodima iz porodice Microsoft i ima sličnu opremu menija i trake sa alatkama koje su poznate svakom korisniku personalnog računara.

Na sl. 1 prikazuje glavni ekran sistema. Na njemu je shematski prikazana glavna toplinska mreža s naznakom izvora topline (CHP) i centralnog grijanja (od prvog do sedmog). Na ekranu se prikazuju informacije o nastanku vanrednih situacija u objektima, trenutnoj temperaturi vanjskog zraka, datumu i vremenu posljednjeg prijenosa podataka sa svake tačke. Objekti za opskrbu toplinom opremljeni su iskačućim vrhovima. Kada dođe do nenormalne situacije, objekat na dijagramu počinje da „treperi“, a u izveštaju o alarmu pored datuma i vremena prenosa podataka pojavljuje se zapis događaja i crveni indikator koji treperi. Moguć je pregled uvećanih termičkih parametara za stanice za centralno grijanje i za cijelu toplinsku mrežu u cjelini. Da biste to učinili, morate onemogućiti prikaz liste izvještaja o alarmima i upozorenjima (dugme “OT&P”).

Rice. 1. Glavni ekran sistema. Raspored objekata za opskrbu toplinom u Velsku

Prebacivanje na imidž dijagram grijanja moguće je na dva načina - potrebno je kliknuti na ikonu na karti grada ili na dugme sa natpisom toplane.

Na drugom ekranu se otvara dijagram grijanja. Ovo se radi kako zbog pogodnosti praćenja specifične situacije na stanici za centralno grijanje, tako i radi praćenja općeg stanja sistema. Na ovim ekranima se u realnom vremenu vizualiziraju svi kontrolirani i podesivi parametri, uključujući parametre koji se očitavaju sa mjerača topline. Sva tehnološka oprema i mjerni instrumenti opremljeni su pop-up vrhovima u skladu sa tehničkom dokumentacijom.

Slika opreme i opreme za automatizaciju na mnemotehničkom dijagramu je što je moguće bliža stvarnom izgledu.

Na sledećem nivou interfejsa sa više prozora, možete direktno kontrolisati proces prenosa toplote, menjati podešavanja, pregledati karakteristike radne opreme i pratiti parametre u realnom vremenu sa istorijom promena.

Na sl. Slika 2 prikazuje ekranski interfejs za pregled i upravljanje glavnom opremom za automatizaciju (kontroler i kalkulator toplote). Na kontrolnom ekranu kontrolera moguće je promijeniti telefonske brojeve za slanje SMS poruka, zabraniti ili dozvoliti prijenos hitnih i informativnih poruka, kontrolisati učestalost i količinu prijenosa podataka, te podesiti parametre za samodijagnostiku mjernih instrumenata. Na ekranu merača toplote možete videti sva podešavanja, promeniti dostupna podešavanja i kontrolisati način razmene podataka sa kontrolerom.

Rice. 2. Kontrolni ekrani za merač toplote „Vzlyot TSriv” i kontroler PCD253

Na sl. Slika 3 prikazuje iskačuće ploče za kontrolnu opremu (kontrolni ventil i pumpne grupe). Ovo prikazuje trenutni status ove opreme, informacije o grešci i neke parametre potrebne za samodijagnozu i verifikaciju. Dakle, za pumpe su veoma važni parametri pritisak rada na suvo, vreme između kvarova i kašnjenje pokretanja.

Rice. 3. Upravljačka ploča za pumpne grupe i kontrolni ventil

Na sl. Slika 4 prikazuje ekrane za praćenje parametara i kontrolne petlje u grafičkom obliku sa mogućnošću pregleda istorije promjena. Svi kontrolisani parametri grejne tačke su prikazani na ekranu parametara. Grupirani su prema svom fizičkom značenju (temperatura, pritisak, protok, količina toplote, toplotna snaga, osvetljenje). Zaslon regulacijskih petlji prikazuje sve kontrolne petlje parametara i prikazuje trenutnu postavljenu vrijednost parametra uzimajući u obzir mrtvu zonu, položaj ventila i odabrani zakon upravljanja. Svi ovi podaci na ekranima podijeljeni su na stranice, slično općeprihvaćenom dizajnu u Windows aplikacijama.

Rice. 4. Ekrani za grafički prikaz parametara i upravljačkih kola

Svi ekrani se mogu pomerati kroz prostor dva monitora, obavljajući više zadataka istovremeno. Svi potrebni parametri za nesmetan rad sistema za distribuciju toplote dostupni su u realnom vremenu.

Koliko je vremena bilo potrebno za razvoj sistema?koliko je bilo programera?

Osnovni dio dispečerskog i kontrolnog sistema u Trace Modeu je autor ovog članka razvio u roku od mjesec dana i pokrenuo ga u gradu Velsku. Na sl. Prikazana je fotografija iz privremene kontrolne sobe u kojoj je sistem instaliran i u probnom radu. U ovom trenutku naša organizacija pušta u rad još jedno grijanje i hitni izvor topline. Na tim objektima se projektuje posebna kontrolna soba. Nakon njegovog puštanja u rad, svih osam grejnih mesta biće uključeno u sistem.

Rice. 5. Privremeno radno mjesto dispečera

U toku rada automatizovanog sistema upravljanja procesima javljaju se različiti komentari i sugestije dispečerske službe. Dakle, sistem se stalno ažurira kako bi se poboljšala operativna svojstva i udobnost dispečera.

Kakav je efekat implementacije ovakvog sistema upravljanja?

Prednosti i nedostaci

U ovom članku autor nema namjeru da procjenjuje ekonomski efekat implementacije sistema menadžmenta u brojkama. Međutim, uštede su očigledne zbog smanjenja osoblja uključenog u servisiranje sistema i značajnog smanjenja broja nezgoda. Pored toga, uticaj na životnu sredinu je očigledan. Također treba napomenuti da implementacija ovakvog sistema omogućava brzo reagovanje i otklanjanje situacija koje mogu dovesti do nepredviđenih posljedica. Rok otplate cjelokupnog kompleksa radova (izgradnja toplovoda i toplotnih mjesta, montaža i puštanje u rad, automatizacija i dispečiranje) za kupca će biti 5-6 godina.

Prednosti funkcionalnog sistema upravljanja mogu se navesti:

Vizualni prikaz informacija na grafičkoj slici objekta;

Što se tiče elemenata animacije, oni su posebno dodani u projekat kako bi se poboljšao vizuelni efekat gledanja programa.

Izgledi za razvoj sistema

Modernizacija i automatizacija sistema za snabdevanje toplotom Minsk iskustvo

V.A. Sednin, naučni konsultant, doktor tehničkih nauka, prof.
AA. Gutkovskiy, Glavni inženjer, Bjeloruski nacionalni tehnički univerzitet, Centar za naučna istraživanja i inovacije za automatizirane upravljačke sisteme u industriji toplotne energije

Ključne riječi: sistem snabdevanja toplotom, automatizovani sistemi upravljanja, poboljšanje pouzdanosti i kvaliteta, regulacija isporuke toplote, arhiviranje podataka

Snabdijevanje toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, obezbjeđuje se kogeneracijskim i daljinskim sistemima za opskrbu toplinom (u daljem tekstu - DHSS), gdje su objekti kombinovani u jedan sistem. Međutim, često odluke koje se donose o pojedinim elementima složenih sistema za snabdevanje toplotom ne zadovoljavaju sistemske kriterijume, pouzdanost, upravljivost i zahteve zaštite životne sredine. Stoga je modernizacija sistema za opskrbu toplinom i stvaranje automatiziranih sistema upravljanja procesima najrelevantniji zadatak.

Opis:

V. A. Sednin, A. A. Gutkovsky

Snabdijevanje toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, obezbjeđuje se sistemima grijanja i centraliziranog grijanja (u daljem tekstu DHS), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, često odluke koje se donose o pojedinačnim elementima složenih sistema za opskrbu toplinom ne zadovoljavaju zahtjeve sistema, pouzdanosti, upravljivosti i ekološke prihvatljivosti. Stoga je modernizacija sistema za opskrbu toplinom i stvaranje automatiziranih sistema upravljanja procesima najhitniji zadatak.

V. A. Sednin, naučni konsultant, doktor tehničkih nauka. nauka, profesor

A. A. Gutkovsky, glavni inženjer, Bjeloruski nacionalni tehnički univerzitet, Centar za istraživanje i inovacije za automatizirane upravljačke sisteme u termoenergetici i industriji

Snabdijevanje toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, obezbjeđuje se sistemima grijanja i centraliziranog grijanja (u daljem tekstu DHS), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, često odluke koje se donose o pojedinačnim elementima složenih sistema za opskrbu toplinom ne zadovoljavaju zahtjeve sistema, pouzdanosti, upravljivosti i ekološke prihvatljivosti. Stoga je modernizacija sistema za opskrbu toplinom i stvaranje automatiziranih sistema upravljanja procesima najhitniji zadatak.

Karakteristike sistema daljinskog grejanja

Uzimajući u obzir glavne karakteristike DHS-a u Bjelorusiji, može se primijetiti da ih karakteriziraju:

• kontinuitet i inertnost njegovog razvoja;
• teritorijalna distribucija, hijerarhija, raznovrsnost korišćenih tehničkih sredstava;
• dinamizam proizvodnih procesa i stohastičnost potrošnje energije;
• nepotpunost i nizak stepen pouzdanosti informacija o parametrima i načinima njihovog rada.

Važno je napomenuti da u mrežama centralnog grijanja, mreže grijanja, za razliku od drugih cjevovodnih sistema, služe za transport ne proizvoda, već energije rashladnog sredstva, čiji parametri moraju zadovoljiti zahtjeve različitih potrošačkih sustava.

Ove karakteristike naglašavaju suštinsku potrebu za stvaranjem automatizovanih sistema upravljanja procesima (u daljem tekstu: automatizovani sistemi upravljanja procesima), čija implementacija može poboljšati energetsku i ekološku efikasnost, pouzdanost i kvalitet rada sistema za snabdevanje toplotom. Uvođenje automatizovanih sistema upravljanja procesima danas nije danak modi, već proizilazi iz osnovnih zakonitosti razvoja tehnologije i ekonomski je opravdano u sadašnjoj fazi razvoja tehnosfere.

Razvoj automatizovanog sistema upravljanja procesom za sistem snabdevanja toplotom u Minsku

Na primjeru Minska predstavljamo glavne pristupe koji su implementirani u nizu gradova u Bjelorusiji i Rusiji pri projektovanju i razvoju automatiziranih sistema upravljanja procesima za sisteme opskrbe toplinom.

Uzimajući u obzir obim pitanja koja pokrivaju predmetnu oblast snabdijevanja toplinom, i akumulirano iskustvo u oblasti automatizacije sistema za opskrbu toplinom, u fazi prije projektovanja razvijen je koncept stvaranja automatiziranog sistema upravljanja procesom za Minsk. mreže grijanja. Koncept definiše osnovne principe organizacije automatizovanog sistema upravljanja procesom za snabdevanje toplotom u Minsku (vidi referencu) kao procesa stvaranja računarske mreže (sistema) čiji je cilj automatizacija tehnoloških procesa topološki distribuiranog centralizovanog preduzeća za snabdevanje toplotom.

Tehnološki informacioni zadaci automatizovanih sistema upravljanja procesima

Automatizirani sistem upravljanja koji se uvodi prvenstveno obezbjeđuje poboljšanje pouzdanosti i kvaliteta upravljanja radom režima rada pojedinih elemenata i sistema za opskrbu toplinom u cjelini. Stoga je ovaj automatizirani sistem upravljanja procesom dizajniran za rješavanje sljedećih tehnoloških informacionih problema:

• obezbjeđivanje centralizirane funkcionalne grupne kontrole hidrauličkih režima izvora topline, glavnih toplovodnih mreža i crpnih crpnih stanica, uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene protoka cirkulacije uz prilagođavanje (povratne informacije) prema aktuelnim hidrauličkim režimima u distributivnim toplinskim mrežama grada;
• implementacija metode dinamičke centralne regulacije opskrbe toplinom uz optimizaciju temperatura rashladnog sredstva u dovodnim i povratnim cjevovodima toplovoda;
• osiguravanje prikupljanja i arhiviranja podataka o termičkim i hidrauličkim uvjetima rada izvora topline, glavnih toplinskih mreža, prijenosnih crpnih stanica i distributivnih toplotnih mreža grada za praćenje, operativno upravljanje i analizu funkcionisanja mreža centralnog grijanja Minska toplotnih mreža ;
• stvaranje efikasnog sistema za zaštitu opreme izvora toplote i toplotnih mreža u vanrednim situacijama;

stvaranje informacione baze za rešavanje problema optimizacije koji nastaju tokom rada i modernizacije objekata sistema za snabdevanje toplotom u Minsku.

Struktura automatizovanih sistema upravljanja procesima Minsk toplotnih mreža

U skladu sa proizvodnom i organizacionom strukturom Minskih toplotnih mreža (vidi referencu 1), odabrana je četvorostepena struktura industrijskog kontrolnog sistema Minsk toplotnih mreža:

• prvi (gornji) nivo je centralna kontrolna soba preduzeća;
• drugi nivo – operaterske stanice mreža daljinskog grijanja;
• treći nivo – operaterske stanice toplotnih izvora (operaterske stanice radionica dionica toplinske mreže);
• četvrti (niži) nivo – stanice za automatsko upravljanje instalacijama (kotlovskim jedinicama) i procesima transporta i distribucije toplotne energije (tehnološki dijagram izvora toplote, toplotnih mesta, toplovodnih mreža i dr.).

Razvoj (kreiranje automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom celog grada Minska) podrazumeva uključivanje u sistem na drugom strukturnom nivou operaterskih stanica grejnih kompleksa Minsk CHPP-2, CHPP-3, CHPP-4 i operaterska stanica (centralna kontrolna soba) Unitarnog preduzeća Minskkommunteploset. Planirano je da se svi nivoi upravljanja objedine u jedinstvenu računarsku mrežu.

Arhitektura automatizovanog sistema upravljanja procesom za sistem snabdevanja toplotom u Minsku

Analiza kontrolnog objekta u cjelini i stanja njegovih pojedinačnih elemenata, kao i izgledi za razvoj kontrolnog sistema, omogućili su da se predloži arhitektura distribuiranog automatiziranog sistema za upravljanje tehnološkim procesima Minskog sistema za opskrbu toplinom. u okviru objekata RUE Minskenergo. Korporativna mreža integriše računarske resurse centralnog ureda i udaljenih strukturnih jedinica, uključujući automatske upravljačke stanice (ACS) objekata u mrežnim područjima. Sve samohodne topove (TsTP, ITP, PNS) i stanice za skeniranje su direktno povezane sa operaterskim stanicama odgovarajućih mrežnih područja, po svoj prilici instalirane u prostorima radionica.

Na udaljenoj strukturnoj jedinici (na primjer, RTS-6) instalirane su sljedeće stanice (slika 1): operaterska stanica „RTS-6“ (OPS RTS-6) - to je kontrolni centar mrežnog područja i instalirana je na master sajtu RTS-6. Operativnom osoblju OpS RTS-6 omogućava pristup svim informacionim i kontrolnim resursima sistema automatskog upravljanja svih vrsta, bez izuzetka, kao i pristup ovlašćenim informacionim resursima centrale. OpS RTS-6 omogućava redovno skeniranje svih slave kontrolnih stanica.

Operativne i komercijalne informacije prikupljene iz svih centralnih procesnih centara šalju se za skladištenje na namenski server baze podataka (instaliran u neposrednoj blizini operativnog sistema RTS-6).

Dakle, uzimajući u obzir obim i topologiju kontrolnog objekta i postojeću organizacionu i proizvodnu strukturu preduzeća, industrijski upravljački sistem Minsk toplotnih mreža izgrađen je prema šemi sa više veza koristeći hijerarhijsku strukturu softvera i hardvera i kompjuterske mreže koje rješavaju različite probleme upravljanja na svakom nivou.

Nivoi sistema upravljanja

Na nižem nivou, kontrolni sistem obavlja:

• preliminarna obrada i prijenos informacija;
• regulacija osnovnih tehnoloških parametara, funkcije optimizacije upravljanja, zaštita tehnološke opreme.

Tehnička sredstva nižeg nivoa podliježu povećanim zahtjevima pouzdanosti, uključujući mogućnost autonomnog rada u slučaju gubitka veze sa računarskom mrežom višeg nivoa.

Naredni nivoi regulacionog sistema se grade prema hijerarhiji sistema za snabdevanje toplotom i rešavaju probleme na odgovarajućem nivou, a takođe obezbeđuju interfejs za operatera.

Kontrolni uređaji instalirani na lokacijama, pored svojih direktnih odgovornosti, moraju da obezbede i mogućnost njihove agregacije u distribuirane sisteme upravljanja. Kontrolni uređaj mora osigurati operativnost i sigurnost objektivnih primarnih računovodstvenih informacija tokom dugih prekida komunikacije.

Glavni elementi takve sheme su tehnološke i operaterske stanice međusobno povezane komunikacijskim kanalima. Jezgro tehnološke stanice treba da bude industrijski računar opremljen sredstvima komunikacije sa kontrolnim objektom i kanalnim adapterima za organizaciju međuprocesorske komunikacije. Osnovna namjena tehnološke stanice je implementacija algoritama direktnog digitalnog upravljanja. U tehnički opravdanim slučajevima, neke funkcije se mogu izvoditi u nadzornom modu: procesor procesne stanice može kontrolirati udaljene inteligentne kontrolere ili programske logičke module koristeći moderne protokole terenskog interfejsa.

Informacioni aspekt izgradnje automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom

Prilikom razvoja posebna pažnja je posvećena informacionom aspektu izgradnje automatizovanog sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom. Potpunost opisa proizvodne tehnologije i savršenstvo algoritama konverzije informacija najvažniji su dio informatičke podrške automatizovanih sistema upravljanja procesima, izgrađenih na tehnologiji direktnog digitalnog upravljanja. Informacione mogućnosti automatizovanih sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom pružaju mogućnost rešavanja niza inženjerskih problema, koji se klasifikuju kao:

• po fazama glavne tehnologije (proizvodnja, transport i potrošnja toplotne energije);
• za njegovu namjenu (identifikacija, predviđanje i dijagnostika, optimizacija i upravljanje).

Prilikom kreiranja automatiziranog sistema upravljanja procesom za mreže grijanja Minska, planira se formiranje informacijskog polja koje će omogućiti brzo rješavanje cijelog kompleksa gore navedenih problema identifikacije, predviđanja, dijagnostike, optimizacije i upravljanja. Istovremeno, informacije pružaju mogućnost rješavanja sistemskih problema višeg upravljačkog nivoa uz dalji razvoj i proširenje sistema upravljanja procesima jer su uključene odgovarajuće tehničke službe za podršku glavnog tehnološkog procesa.

To se posebno odnosi na probleme optimizacije, odnosno optimizacije proizvodnje toplotne i električne energije, načina snabdevanja toplotnom energijom, distribucije protoka u toplotnim mrežama, načina rada glavne tehnološke opreme izvora toplote, kao i proračuna racionalizacija goriva i energetskih resursa, energetski obračun i rad, planiranje i predviđanje razvoja sistema za snabdevanje toplotom. U praksi se rješavanje nekih problema ove vrste provodi u okviru automatizovanog sistema upravljanja preduzeća. U svakom slučaju, moraju uzeti u obzir informacije dobijene tokom rješavanja direktnih problema upravljanja tehnološkim procesima, a kreirani sistem upravljanja procesima mora biti informaciono integrisan sa drugim informacionim sistemima preduzeća.

Metodologija programiranja softverskih objekata

Konstrukcija softvera upravljačkog sistema, koji je originalni razvoj tima centra, zasniva se na metodologiji softversko-objektnog programiranja: softverski objekti se kreiraju u memoriji upravljačkih i operaterskih stanica koje prikazuju stvarne procese, jedinice i mjerne kanale. automatizovani tehnološki objekat. Interakcija ovih softverskih objekata (procesa, jedinica i kanala) međusobno, kao i sa operativnim osobljem i tehnološkom opremom, u stvari, osigurava funkcionisanje elemenata toplotne mreže prema unapred definisanim pravilima ili algoritmima. Dakle, opis algoritama se svodi na opis najbitnijih svojstava ovih softverskih objekata i metoda njihove interakcije.

Sinteza strukture sistema upravljanja tehničkim objektima zasniva se na analizi tehnološkog dijagrama upravljačkog objekta i detaljnom opisu tehnologije glavnih procesa i funkcionisanja svojstvenog ovom objektu u cjelini.

Zgodan alat za sastavljanje ove vrste opisa za objekte za opskrbu toplinom je metodologija matematičkog modeliranja na makro nivou. U toku sastavljanja opisa tehnoloških procesa sastavlja se matematički model, vrši parametarska analiza i utvrđuje lista regulisanih i praćenih parametara i regulatornih tijela.

Preciziraju se režimski zahtjevi tehnoloških procesa, na osnovu kojih se utvrđuju granice dozvoljenih opsega promjena regulisanih i kontrolisanih parametara i zahtjevi za izbor aktuatora i regulatornih tijela. Na osnovu generalizovanih informacija sintetizuje se automatizovani sistem upravljanja objektom, koji se pri upotrebi metode direktnog digitalnog upravljanja gradi na hijerarhijskom principu u skladu sa hijerarhijom objekta upravljanja.

ACS područne kotlarnice

Tako je za kotlarnicu okruga (slika 2) automatizovani sistem upravljanja izgrađen na osnovu dve klase.

Gornji nivo je operaterska stanica “Kotelnaya” (OPS “Kotelnaya”) - glavna stanica koja koordinira i kontroliše podređene stanice. OPS “Bekap kotla” je hot standby stanica, koja je stalno u režimu prisluškivanja i snimanja saobraćaja iz glavnog OPS-a i njemu podređenog ACS-a. Njegova baza podataka sadrži trenutne parametre i kompletne istorijske podatke o funkcionisanju sistema upravljanja radom. U svakom trenutku, rezervna stanica se može dodijeliti kao primarna stanica sa punim prijenosom prometa na nju i dozvolom nadzornih kontrolnih funkcija.

Niži nivo je kompleks automatskih kontrolnih stanica ujedinjenih zajedno sa operaterskom stanicom u računarsku mrežu:

• ACS "Kotloagregat" omogućava upravljanje kotlovskom jedinicom. Po pravilu nije rezervisan, jer je toplotna snaga kotlarnice rezervisana na nivou kotlovnice.
• ACS "Mrežna grupa" je zadužena za termo-hidraulički režim rada kotlarnice (upravljanje grupom mrežnih pumpi, bajpas linijom na izlazu kotlarnice, bajpas linijom, ulaznim i izlaznim ventilima kotlova, individualnom recirkulacijom kotla pumpe itd.).
• ACS "Prečišćavanje vode" obezbeđuje kontrolu nad svom pomoćnom opremom kotlarnice neophodnom za napajanje mreže.

Za jednostavnije objekte sistema za snabdevanje toplotom, na primer, grejna mesta i blok kotlarnice, sistem upravljanja je izgrađen kao jednostepeni na bazi automatske upravljačke stanice (ACS TsTP, ACS BMK). U skladu sa strukturom toplovodnih mreža, kontrolne stanice toplovodnih tačaka su kombinovane u lokalnu računarsku mrežu kotara toplovodne mreže i povezane su sa operaterskom stanicom toplovodne mreže, koja zauzvrat ima informacijsku vezu sa centralom. operaterska stanica višeg nivoa integracije.

Operaterske stanice

Softver operaterske stanice pruža korisničko sučelje prilagođeno operativnom osoblju koje upravlja radom automatiziranog tehnološkog kompleksa. Operatorske stanice su razvile sredstva operativne dispečerske kontrole, kao i masovne memorijske uređaje za organizovanje kratkoročnih i dugoročnih arhiva stanja parametara tehnološkog objekta upravljanja i postupanja operativnog osoblja.

U slučajevima velikih tokova informacija ograničenih na operativno osoblje, preporučljivo je organizirati nekoliko operaterskih stanica sa zasebnim serverom baze podataka i, eventualno, komunikacijskim serverom.

Operatorska stanica, po pravilu, ne utiče direktno na objekat upravljanja – ona prima informacije od tehnoloških stanica i prenosi im direktive operativnog osoblja ili zadatke (zadane vrednosti) nadzornog upravljanja, generisane automatski ili poluautomatski. On čini radno mjesto operatera složenog objekta, na primjer kotlarnice.

Automatizovani sistem upravljanja koji se kreira podrazumeva izgradnju inteligentne nadgradnje, koja ne samo da treba da prati smetnje koje nastaju u sistemu i da na njih reaguje, već i da predvidi pojavu vanrednih situacija i blokira njihov nastanak. Prilikom promjene topologije mreže za opskrbu toplinom i dinamike njenih procesa, moguće je adekvatno promijeniti strukturu distribuiranog upravljačkog sistema dodavanjem novih upravljačkih stanica i (ili) promjenom softverskih objekata bez promjene konfiguracije postojeće opreme. stanice.

Efikasnost automatizovanog sistema upravljanja procesom sistema za snabdevanje toplotom

Analiza iskustva u radu automatizovanih sistema upravljanja procesima u preduzećima za snabdevanje toplotom 1 u nizu gradova Belorusije i Rusije, sprovedena u poslednjih dvadeset godina, pokazala je njihovu ekonomsku efikasnost i potvrdila održivost odluka donetih o arhitekturi, softveru. i hardvera.

U pogledu svojih svojstava i karakteristika, ovi sistemi ispunjavaju zahtjeve ideologije pametne mreže. Ipak, stalno se radi na poboljšanju i razvoju automatizovanih sistema upravljanja koji se razvijaju. Uvođenjem automatizovanih sistema upravljanja procesima za snabdevanje toplotom povećava se pouzdanost i efikasnost sistema centralnog grejanja. Glavne uštede u gorivim i energetskim resursima određene su optimizacijom termohidrauličkih režima toplotnih mreža, režima rada glavne i pomoćne opreme izvora toplote, crpnih stanica i grejnih mesta.

Književnost

1. Gromov N.K. Sistemi gradskog grijanja. M.: Energy, 1974. 256 str.
2. Popyrin L. S. Istraživanje sistema za opskrbu toplinom. M.: Nauka, 1989. 215 str.
3. Ionin A. A. Pouzdanost sistema grijanja. M.: Stroyizdat, 1989. 302 str.
4. Monakhov G.V. Modeliranje režima grijanja: Energoatomizdat, 1995. 224 str.
5. Sednin V. A. Teorija i praksa stvaranja automatiziranih sustava upravljanja opskrbom toplinom. Minsk: BNTU, 2005. 192 str.
6. Sednin V. A. Uvođenje automatiziranih sistema upravljanja procesima kao temeljnog faktora u povećanju pouzdanosti i efikasnosti sistema za opskrbu toplinom // Tehnologija, oprema, kvalitet. Sat. mater. Beloruski industrijski forum 2007, Minsk, 15–18. maj 2007. / Expoforum - Minsk, 2007. str. 121–122.
7. Sednin V. A. Optimizacija parametara temperaturnog rasporeda opskrbe toplinom u sustavima grijanja // Energetika. Vijesti visokoškolskih ustanova i energetskih udruženja ZND. 2009. br. 4. str. 55–61.
8. Sednin V. A. Koncept stvaranja automatizovanog sistema upravljanja tehnološkim procesima Minsk toplotnih mreža / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Povećanje efikasnosti energetske opreme: Materijali naučno-praktične konferencije, u 2 T. T. 2. 2012. str. 481–500.

1 Kreirao tim Istraživačko-inovacionog centra za automatizovane sisteme upravljanja u termoenergetici i industriji Bjeloruskog nacionalnog tehničkog univerziteta.

V. G. Semenov, glavni urednik, „Novosti o snabdevanju toplotom“

Koncept sistema

Svi su navikli na izraze „sistem za snabdevanje toplotom“, „kontrolni sistem“, „automatski sistemi upravljanja“. Jedna od najjednostavnijih definicija svakog sistema: skup međusobno povezanih operativnih elemenata. Složeniju definiciju daje akademik P.K.Anohin: „Sistem se može nazvati samo takvim kompleksom selektivno uključenih komponenti u kojima interakcija poprima karakter interakcije da bi se dobio fokusiran koristan rezultat. Dobijanje ovakvog rezultata je cilj sistema, a cilj se formira na osnovu potrebe. U tržišnoj ekonomiji tehnički sistemi, kao i sistemi upravljanja njima, formiraju se na osnovu potražnje, odnosno potrebe za čije je zadovoljenje neko spreman da plati.

Tehnički sistemi za snabdevanje toplotom sastoje se od elemenata (kogeneracije, kotlarnice, mreže, hitne službe itd.) koji imaju veoma stroge tehnološke veze. „Spoljno okruženje“ za tehnički sistem snabdevanja toplotom su potrošači različitih tipova; plinske, električne, vodovodne mreže; vrijeme; novi programeri, itd. Oni razmjenjuju energiju, materiju i informacije.

Svaki sistem postoji u granicama nekih ograničenja, koje nameću, po pravilu, kupci ili ovlašćeni organi. To su zahtjevi za kvalitetu opskrbe toplinom, ekologiju, sigurnost rada i ograničenja cijena.

Postoje aktivni sistemi koji mogu da izdrže negativne uticaje okoline (nestručne radnje uprava na različitim nivoima, konkurencija drugih projekata...), i pasivni sistemi koji nemaju ovo svojstvo.

Sistemi za operativno-tehničku kontrolu snabdevanja toplotom su tipični sistemi čovek-mašina, nisu veoma složeni i prilično ih je lako automatizovati. U stvari, oni su podsistemi sistema višeg nivoa – upravljanje opskrbom toplinom u ograničenom području.

Kontrolni sistemi

Menadžment je proces svrsishodnog uticaja na sistem, osiguravajući povećanje njegove organizacije i postizanje jednog ili drugog korisnog efekta. Svaki upravljački sistem je podijeljen na upravljački i kontrolirani podsistem. Komunikacija od kontrolnog podsistema do kontrolisanog naziva se direktna komunikacija. Ova veza uvijek postoji. Veza u suprotnom smjeru naziva se obrnuto. Koncept povratnih informacija je fundamentalan u tehnologiji, prirodi i društvu. Smatra se da upravljanje bez jakih petlji povratne sprege nije efikasno, jer nema sposobnost samoidentifikacije grešaka, formulisanja problema i ne dozvoljava korišćenje samoregulacionih sposobnosti sistema, kao i iskustva i znanje specijalista.

S. A. Optner čak vjeruje da je menadžment cilj povratnih informacija. „Povratne informacije utiču na sistem. Uticaj je sredstvo za promjenu postojećeg stanja sistema pobuđivanjem sile koja to omogućava.”

U pravilno organizovanom sistemu, odstupanje njegovih parametara od norme ili odstupanje od ispravnog pravca razvoja razvija se u povratnu spregu i pokreće proces kontrole. „Samo odstupanje od norme služi kao podsticaj za povratak normi“ (P.K. Anokhin). Takođe je veoma važno da sopstveni cilj sistema upravljanja ne bude u suprotnosti sa ciljem upravljanog sistema, odnosno sa ciljem zbog kojeg je stvoren. Općenito je prihvaćeno da je zahtjev „nadređene“ organizacije bezuslovan za „niže“ i automatski se pretvara u cilj za nju. To ponekad može dovesti do zamjene mete.

Ispravan cilj kontrolnog sistema je razvijanje kontrolnih radnji na osnovu analize informacija o odstupanjima ili, drugim riječima, rješavanje problema.

Problem je situacija nesklada između onoga što se želi i onoga što postoji. Ljudski mozak je dizajniran na način da osoba počinje razmišljati u nekom smjeru tek kada se identificira problem. Dakle, ispravna definicija problema predodređuje ispravnu odluku menadžmenta. Postoje dvije kategorije problema: stabilizacija i razvoj.

Problemi stabilizacije su oni čije je rješavanje usmjereno na sprječavanje, otklanjanje ili kompenzaciju smetnji koje remete trenutni rad sistema. Na nivou preduzeća, regiona ili industrije, rešenje ovih problema se naziva upravljanjem proizvodnjom.

Problemi razvoja i unapređenja sistema su oni čije je rešavanje usmereno na povećanje operativne efikasnosti promenom karakteristika upravljačkog objekta ili sistema upravljanja.

Sa stanovišta sistemskog pristupa, problem je razlika između postojećeg i željenog sistema. Sistem koji popunjava prazninu između njih je objekt izgradnje i naziva se rješenjem problema.

Analiza postojećih sistema upravljanja opskrbom toplinom

Sistemski pristup je pristup proučavanju objekta (problema, procesa) kao sistema u kojem se identifikuju elementi, unutrašnje veze i veze sa okruženjem koje utiču na rezultate rada, a ciljevi svakog elementa određuju se na osnovu opšta svrha sistema.

Cilj stvaranja bilo kojeg centraliziranog sustava opskrbe toplinom je osigurati kvalitetno i pouzdano snabdijevanje toplinom po najnižoj cijeni. To je cilj koji odgovara potrošačima, građanima, administraciji i političarima. Sistem upravljanja toplinom bi trebao imati isti cilj.

Danas postoji 2 glavne vrste sistema za kontrolu opskrbe toplinom:

1) uprava opštine ili regiona i rukovodioci njoj podređenih državnih preduzeća za snabdevanje toplotom;

2) organi upravljanja neopštinskim preduzećima za snabdevanje toplotom.

Rice. 1. Uopšteni dijagram postojećeg sistema upravljanja toplotom.

Generalizovani dijagram regulacionog sistema snabdevanja toplotom je prikazan na Sl. 1. Predstavlja samo one strukture (okruženje) koje stvarno mogu uticati na sisteme upravljanja:

Povećanje ili smanjenje prihoda;

Prisiliti ih na dodatne troškove;

Promijenite menadžment preduzeća.

Za pravu analizu moramo poći od premise da se izvršava samo ono što se plaća ili može otpustiti, a ne ono što je deklarirano. Država

Praktično ne postoji zakonska regulativa koja reguliše delatnost preduzeća za snabdevanje toplotom. Nisu propisane čak ni procedure državnog regulisanja lokalnih prirodnih monopola u snabdevanju toplotom.

Snabdijevanje toplotom je glavni problem u reformama stambeno-komunalne djelatnosti i RAO UES Rusije, on se ne može riješiti ni u jednom ni u drugom, pa se praktično ne razmatra, iako bi ove reforme trebale biti riješene kroz snabdijevanje toplotom; međusobno povezani. Ne postoji čak ni vladino odobreni koncept razvoja toplotne energije u zemlji, a da ne spominjemo pravi program akcije.

Savezne vlasti ni na koji način ne regulišu kvalitet snabdevanja toplotom; Pouzdanost snabdijevanja toplinom regulirana je samo preko tehničkih nadzornih organa. Ali budući da interakcija između njih i tarifnih vlasti nije navedena ni u jednom regulatornom dokumentu, često izostaje. Preduzeća imaju mogućnost da se ne pridržavaju bilo kakvih zahtjeva, 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 sistem u interakciji svih njegovih elemenata, a ne identifikuju se aktivnosti koje daju najveći sistemski efekat.

Troškovi opskrbe toplinom regulirani su samo formalno. Tarifno zakonodavstvo je toliko opšte da je gotovo sve prepušteno nahođenju federalnih i, u većoj mjeri, regionalnih energetskih komisija. Standardi potrošnje topline regulirani su samo za nove zgrade. U državnim programima uštede energije praktično ne postoji odjeljak o opskrbi toplinom.

Kao rezultat toga, uloga države je pripisana naplati poreza i, preko nadzornih organa, informisanju lokalnih vlasti o nedostacima u snabdevanju toplotnom energijom.

Izvršna vlast je odgovorna parlamentu za funkcionisanje prirodnih monopola, za funkcionisanje industrija koje obezbeđuju postojanje nacije. Problem nije u tome što savezni organi funkcionišu nezadovoljavajuće, već što praktično ne postoji struktura u strukturi saveznih organa, od