Članak je posvećen korištenju Trace Mode SCADA sustava za online i daljinsko upravljanje gradskim centraliziranim grijanjem. 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 okosnice mreže za toplinsku opskrbu većeg dijela grada, naprednim metodama gradnje, pri čemu su za izgradnju mreže korištene predizolirane cijevi. U tu svrhu izgrađeno je petnaest kilometara magistralnih toplinskih mreža i sedam centralnih toplinskih točaka (CTS). Namjena centralne toplinske stanice 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 zagrijavanje vode na 60 °C za potrebe opskrbe potrošnom toplom vodom (topla voda), Centralna toplinska stanica radi po samostalnoj zatvorenoj shemi.

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

Provesti kontrolu sustava grijanja ovisno o vremenskim prilikama;

Održavajte parametre PTV-a na zadanoj razini (temperatura t, tlak P, protok G);

Održavajte parametre tekućine za grijanje na zadanoj razini (temperatura t, tlak P, protok G);

Organizirati komercijalno računovodstvo toplinske energije i rashladne tekućine u skladu s važećim regulatornim dokumentima (ND);

Osigurati ATS (automatski rezervni ulaz) crpki (mreža i opskrba toplom vodom) s izjednačavanjem vijeka motora;

Ispraviti osnovne parametre pomoću kalendara i sata stvarnog vremena;

Izvršiti periodični prijenos podataka u kontrolni centar;

Obavljati dijagnostiku mjernih instrumenata i pogonske opreme;

Nedostatak dežurnog osoblja na centralnom toplinskom punktu;

Pratiti i pravodobno obavijestiti servisno osoblje o pojavi izvanrednih situacija.

Kao rezultat ovih zahtjeva određene su funkcije stvorenog operativnog sustava daljinskog upravljanja. Odabrani su osnovni i pomoćni alati za automatizaciju i prijenos podataka. Odabran je SCADA sustav koji osigurava operativnost sustava u cjelini.

Potrebne i dovoljne funkcije sustava:

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 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 kontrolni centar prema rasporedu, na zahtjev i po nastanku izvanredne situacije;

Ispitivanje performansi i ispravnosti rada računalnih uređaja i ulazno/izlaznih kanala.

Što je utjecalo na izbor alata za automatizaciju

i softver?

Odabir glavnih alata za automatizaciju uglavnom se temeljio na tri čimbenika - cijeni, pouzdanosti i svestranosti konfiguracije i programiranja. Stoga su za samostalan rad u centrali centralnog grijanja i za prijenos podataka odabrani slobodno programabilni regulatori serije PCD2-PCD3 tvrtke Saia-Burgess. Za stvaranje kontrolne sobe odabran je domaći SCADA sustav Trace Mode 6. Za prijenos podataka odlučeno je koristiti redovnu mobilnu komunikaciju: koristiti obični glasovni kanal za prijenos podataka i SMS poruke za brzo obavještavanje osoblja o pojavi hitnih situacija. .

Koji je princip rada sustava

i značajke implementacije kontrole u načinu praćenja?

Kao iu mnogim sličnim sustavima, upravljačke funkcije za izravan utjecaj na regulacijske mehanizme dodijeljene su nižoj razini, a upravljanje cjelokupnim sustavom u cjelini pripalo je višoj razini. Namjerno izostavljam opis rada donje razine (kontroleri) i proces prijenosa podataka i prelazim odmah na opis gornje.

Radi lakšeg korištenja upravljačka soba opremljena je osobnim računalom (PC) s dva monitora. Podaci sa svih točaka teku do dispečerskog kontrolera i prenose se preko RS-232 sučelja na OPC poslužitelj koji radi na računalu. Projekt je implementiran u Trace Mode verziji 6 i dizajniran je za 2048 kanala. Ovo je prva faza implementacije opisanog sustava.

Posebnost implementacije zadatka u Trace Mode je pokušaj kreiranja sučelja s više prozora s mogućnošću on-line praćenja procesa opskrbe toplinom, kako na karti grada tako i na mnemo dijagramima toplinskih točaka. Korištenje sučelja s više prozora omogućuje nam rješavanje problema prikazivanja velike količine informacija na dispečerskom displeju, koje moraju biti dovoljne, a istovremeno neredundantne. Načelo sučelja s više prozora omogućuje vam pristup svim procesnim parametrima u skladu s hijerarhijskom strukturom prozora. Također pojednostavljuje implementaciju sustava na licu mjesta, budući da je takvo sučelje izgledom vrlo slično raširenim proizvodima obitelji Microsoft i ima sličnu opremu izbornika i alatne trake 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 u objektima, trenutna vanjska temperatura zraka, datum i vrijeme zadnjeg prijenosa podataka sa svake točke. Objekti za opskrbu toplinom opremljeni su pop-up vrhovima. Kada se dogodi neuobičajena situacija, objekt na dijagramu počinje “žmirkati”, a u izvješću alarma pored datuma i vremena prijenosa podataka pojavljuje se zapis o događaju i crveni trepćući indikator. Moguće je vidjeti uvećane toplinske parametre za centralne toplinske stanice i za cjelokupnu toplinsku mrežu u cjelini. Da biste to učinili, morate onemogućiti prikaz popisa izvješća o alarmima i upozorenjima (gumb “OT&P”).

Riža. 1. Glavni zaslon sustava. Raspored objekata za opskrbu toplinom u Velsku

Prelazak na mimičku shemu toplinske točke moguć je na dva načina - potrebno je kliknuti na ikonu na karti grada ili na gumb s natpisom toplinske točke.

Na drugom ekranu otvara se dijagram mimike točke grijanja. To se radi kako zbog pogodnosti 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 vrhovima sukladno tehničkoj dokumentaciji.

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

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 glavnom opremom za automatizaciju (kontroler i kalkulator topline). Na upravljačkom ekranu kontrolera moguće je mijenjati telefonske brojeve za slanje SMS poruka, zabraniti ili dopustiti prijenos 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 mjerač toplinske energije "Vzlyot TSriv" i PCD253 regulator

Na sl. Slika 3 prikazuje skočne ploče za upravljačku opremu (kontrolni ventil i grupe pumpi). Ovo prikazuje trenutni status ove opreme, informacije o pogrešci i neke parametre potrebne za samodijagnostiku i testiranje. Stoga su za pumpe vrlo važni parametri tlak rada na suho, vrijeme između kvarova i kašnjenje pokretanja.

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 ogrjevne točke prikazani su na ekranu parametara. Grupiraju se prema fizičkom značenju (temperatura, tlak, protok, količina topline, toplinska snaga, osvjetljenje). Zaslon regulacijskih petlji prikazuje sve regulacijske petlje parametara i prikazuje trenutnu postavljenu vrijednost parametra uzimajući u obzir mrtvu zonu, položaj ventila i odabrani zakon regulacije. Svi ti podaci na zaslonima podijeljeni su na stranice, slično općeprihvaćenom dizajnu u Windows aplikacijama.

Riža. 4. Ekrani za grafički prikaz parametara i upravljačkih krugova

Svi zasloni mogu se pomicati preko prostora dva monitora, obavljajući više zadataka istovremeno. Svi potrebni parametri za nesmetan rad sustava distribucije topline dostupni su u realnom vremenu.

Koliko je vremena trebalo za razvoj sustava?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 kontrolne sobe u kojoj je sustav instaliran iu probnom je radu. Trenutno naša organizacija pušta u rad još jedno toplinsko mjesto i izvor topline za nuždu. Upravo na tim objektima projektira se posebna upravljačka soba. Nakon puštanja u rad, u sustav će biti uključeno svih osam toplinskih točaka.

Riža. 5. Privremeno radno mjesto dispečera

Tijekom rada sustava za automatizirano upravljanje procesima iz dispečerske službe dolaze različiti komentari i prijedlozi. Stoga se sustav stalno ažurira kako bi se poboljšala operativna svojstva i pogodnost dispečera.

Kakav je učinak uvođenja ovakvog sustava upravljanja?

Prednosti i nedostatci

U ovom članku autor nema za cilj ocjenjivati ​​ekonomski učinak uvođenja sustava upravljanja u brojkama. Međutim, uštede su očigledne zbog smanjenja osoblja uključenog u servisiranje sustava i značajnog smanjenja broja nezgoda. Osim toga, utjecaj na okoliš je očit. Također treba napomenuti da implementacija takvog sustava omogućuje brzo reagiranje i uklanjanje situacija koje mogu dovesti do nepredviđenih posljedica. Razdoblje povrata za cijeli kompleks 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 objekta;

Što se tiče elemenata animacije, oni su posebno dodani projektu kako bi se poboljšao vizualni učinak gledanja programa.

Izgledi za razvoj sustava

Modernizacija i automatizacija sustava opskrbe toplinom Minsk iskustvo

V.A. Sednin, znanstveni savjetnik, doktor tehničkih znanosti, prof.
A.A. Gutkovskiy, Glavni inženjer, Bjelorusko nacionalno tehničko sveučilište, Centar za znanstveno istraživanje 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 sustavima kogeneracije i opskrbe toplinskom energijom (u daljnjem tekstu - DHSS), gdje su objekti kombinirani u jedinstveni sustav. Međutim, često odluke koje se donose na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom 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 u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, osigurava se sustavima grijanja i centraliziranog grijanja (u daljnjem tekstu DHS), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, često odluke donesene na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom 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 tehničkih znanosti. znanosti, profesor

A. A. Gutkovskog, glavni inženjer, Bjelorusko nacionalno tehničko sveučilište, Centar za istraživanje i inovacije za automatizirane upravljačke sustave u termoenergetici i industriji

Opskrba toplinom velikih gradova u Bjelorusiji, kao iu Rusiji, osigurava se sustavima grijanja i centraliziranog grijanja (u daljnjem tekstu DHS), čiji su objekti povezani u jednu shemu. Međutim, često odluke donesene na pojedinim elementima složenih sustava opskrbe toplinom 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 DHS-a u Bjelorusiji, može se primijetiti da ih karakteriziraju:

• kontinuitet i inertnost njegovog razvoja;
• teritorijalni raspored, hijerarhija, raznolikost korištenih tehničkih sredstava;
• dinamičnost proizvodnih procesa i stohastičnost potrošnje energije;
• nepotpunost i nizak stupanj pouzdanosti informacija o parametrima i načinima njihova rada.

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

Ove značajke naglašavaju bitnu potrebu za stvaranjem automatiziranih sustava upravljanja procesima (u daljnjem tekstu: automatizirani sustavi upravljanja procesima), čijom implementacijom se može poboljšati energetska i ekološka učinkovitost, pouzdanost i kvaliteta rada sustava za opskrbu toplinom. 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.

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 pri projektiranju i razvoju automatiziranih 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-dizajna razvijen je koncept stvaranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za Minsk toplinske mreže. Koncept definira temeljna načela organiziranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za opskrbu toplinom u Minsku (vidi referencu) kao proces stvaranja računalne mreže (sustava) usmjerene na automatizaciju tehnoloških procesa topološki distribuiranog centraliziranog poduzeća za opskrbu toplinom.

Tehnološke informacijske zadaće automatiziranih sustava upravljanja procesima

Automatizirani sustav upravljanja koji se uvodi prvenstveno osigurava povećanje pouzdanosti i kvalitete operativnog upravljanja režimima rada pojedinih elemenata i sustava opskrbe toplinom u cjelini. Stoga je ovaj automatizirani sustav upravljanja procesom dizajniran za rješavanje sljedećih tehnoloških informacijskih problema:

• osiguranje centralizirane funkcionalne grupne kontrole hidrauličkih načina rada izvora topline, glavnih toplinskih mreža i crpnih crpnih stanica, uzimajući u obzir dnevne i sezonske promjene protoka cirkulacije uz prilagodbu (povratne informacije) prema stvarnim hidrauličkim načinima rada u distribucijskim toplinskim mrežama grada;
• implementacija metode dinamičke centralne regulacije opskrbe toplinom s optimizacijom temperatura rashladne tekućine u dovodnim i povratnim cjevovodima grijaćih mreža;
• osiguravanje prikupljanja i arhiviranja podataka o toplinskim i hidrauličkim uvjetima rada izvora topline, glavnih toplinskih mreža, prijenosnih crpnih stanica i distribucijskih toplinskih mreža grada za praćenje, operativno upravljanje i analizu funkcioniranja centralnih toplinskih mreža Minskih toplinskih mreža ;
• 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.

Struktura automatiziranih sustava upravljanja procesima toplinskih mreža u Minsku

U skladu s proizvodnom i organizacijskom strukturom Minsk Heat Networks (vidi referencu 1), odabrana je struktura od četiri razine industrijskog upravljačkog sustava Minsk Heat Networks:

• prva (gornja) razina je središnja kontrolna soba poduzeća;
• druga razina – operatorske stanice toplinskih mreža;
• treća razina – stanice operatera toplinskih izvora (stanice operatera radionica dionica toplinske mreže);
• 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 (središnja kontrolna soba) Jedinstvenog poduzeća Minskkommunteploset. Sve razine upravljanja planira se objediniti u jedinstvenu računalnu mrežu.

Arhitektura automatiziranog sustava upravljanja procesima 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 sustava za upravljanje tehnološkim procesima sustava opskrbe toplinom u Minsku. u okviru objekata RUE Minskenergo. Korporativna mreža integrira računalne resurse središnjeg ureda i udaljenih strukturnih jedinica, uključujući automatske upravljačke stanice (ACS) objekata u mrežnim područjima. Svi samohodni topovi (TsTP, ITP, PNS) i stanice za skeniranje povezani su izravno s operaterskim stanicama odgovarajućih mrežnih područja, vjerojatno instaliranih u područjima radionica.

Sljedeće stanice instalirane su na udaljenoj strukturnoj jedinici (na primjer, RTS-6) (slika 1): operaterska stanica "RTS-6" (OPS RTS-6) - to je središte upravljanja mrežnim područjem i instalirano na glavnom mjestu RTS-6. Operativnom osoblju OpS RTS-6 omogućuje pristup svim informacijskim i upravljačkim resursima sustava automatskog upravljanja svih vrsta, bez iznimke, 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 središnjih centara za obradu šalju se na pohranu na namjenski poslužitelj baze podataka (instaliran u neposrednoj blizini operativnog sustava RTS-6).

Stoga, uzimajući u obzir razmjer i topologiju upravljačkog objekta i postojeću organizacijsku i proizvodnu strukturu poduzeća, industrijski upravljački sustav Minsk toplinskih mreža izgrađen je prema shemi s više veza koristeći hijerarhijsku strukturu softvera i hardvera i računalne mreže koje rješavaju različite probleme upravljanja na svakoj razini.

Razine sustava upravljanja

Na nižoj razini sustav upravljanja obavlja:

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

Tehnička sredstva niže razine podliježu povećanim zahtjevima pouzdanosti, uključujući sposobnost autonomnog rada u slučaju gubitka veze s računalnom mrežom gornje razine.

Sljedeće razine sustava upravljanja izgrađene su prema hijerarhiji sustava opskrbe toplinom i rješavaju probleme na odgovarajućoj razini, a također pružaju i operatersko sučelje.

Upravljački uređaji instalirani na gradilištima, uz svoje izravne odgovornosti, također moraju osigurati mogućnost njihovog objedinjavanja u distribuirane upravljačke sustave. Kontrolni uređaj mora osigurati operativnost i sigurnost objektivnih primarnih računovodstvenih informacija tijekom dugih prekida komunikacije.

Glavni elementi takve sheme su tehnološke i operaterske stanice koje su 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 upravljačima ili programskim logičkim modulima koristeći suvremene protokole terenskog sučelja.

Informacijski aspekt izgradnje automatiziranog sustava upravljanja procesima opskrbe toplinskom energijom

Tijekom razvoja posebna je pažnja posvećena 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 automatiziranih sustava upravljanja procesima, izgrađenih na tehnologiji izravnog digitalnog upravljanja. Informacijske mogućnosti automatiziranih sustava upravljanja procesima za opskrbu toplinom pružaju mogućnost rješavanja niza inženjerskih problema koji se klasificiraju kao:

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

Prilikom stvaranja automatiziranog sustava upravljanja procesima za mreže grijanja u Minsku, planira se formirati informacijsko polje koje će omogućiti brzo rješavanje cijelog kompleksa gore navedenih problema identifikacije, predviđanja, dijagnostike, optimizacije i upravljanja. Istodobno, informacija pruža mogućnost rješavanja sistemskih problema više razine upravljanja uz daljnji razvoj i proširenje sustava upravljanja procesima jer su uključeni odgovarajući tehnički servisi za podršku glavnom tehnološkom procesu.

Posebno se to odnosi na probleme optimizacije, odnosno optimizacije proizvodnje toplinske i električne energije, načina opskrbe toplinskom energijom, raspodjele protoka u toplinskim mrežama, načina rada glavne tehnološke opreme izvora topline, kao i proračuna racioniranje izvora goriva i energije, energetsko računovodstvo i rad, planiranje i predviđanje razvoja sustava opskrbe toplinom. U praksi se rješavanje nekih problema ove vrste provodi u okviru automatiziranog upravljačkog sustava poduzeća. U svakom slučaju, moraju uzeti u obzir informacije dobivene tijekom rješavanja neposrednih problema upravljanja tehnološkim procesima, a stvoreni sustav upravljanja procesima mora biti informacijski integriran s drugim informacijskim sustavima poduzeća.

Metodologija programiranja softverskih objekata

Konstrukcija softvera upravljačkog sustava, koji je izvorni razvoj tima centra, temelji se na metodologiji softversko-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, jedinica i kanala) međusobno, kao i s operativnim osobljem i tehnološkom opremom, zapravo osigurava funkcioniranje elemenata toplinske mreže prema unaprijed definiranim pravilima ili algoritmima. Dakle, opis algoritama svodi se na opis najbitnijih svojstava ovih softverskih objekata i metoda njihove interakcije.

Sinteza strukture sustava upravljanja tehničkim objektima temelji se na analizi tehnološkog dijagrama objekta upravljanja 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 te utvrđuje popis reguliranih i nadziranih parametara i regulatornih tijela.

Specificirani su režimski zahtjevi tehnoloških procesa na temelju kojih su određene granice dopuštenih područja promjena reguliranih i kontroliranih parametara te zahtjevi za izbor pogona i regulacijskih tijela. Na temelju generaliziranih informacija sintetizira se automatizirani sustav upravljanja objektom, koji se pri korištenju metode izravnog digitalnog upravljanja gradi na 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 “Kotelnaya” (OPS “Kotelnaya”) - glavna stanica koja koordinira i kontrolira podređene stanice. OPS “Boiler backup” je hot standby stanica, koja je stalno u modu prisluškivanja i snimanja prometa iz glavnog OPS-a i njemu podređenog ACS-a. Njegova baza podataka sadrži trenutne parametre i kompletne povijesne podatke o funkcioniranju sustava upravljanja radom. U svakom trenutku rezervna stanica može biti dodijeljena kao primarna stanica s punim prijenosom prometa na nju i dopuštenjem nadzorno-kontrolnih funkcija.

Donja razina je kompleks automatskih upravljačkih stanica ujedinjenih zajedno sa stanicom operatera u računalnu mrežu:

• ACS "Kotloagregat" osigurava kontrolu kotlovske jedinice. U pravilu nije rezervirana, jer je toplinska snaga kotlovnice rezervirana na razini kotlovske jedinice.
• ACS "Mrežna grupa" je odgovoran za termohidraulički režim rada kotlovnice (upravljanje grupom mrežnih crpki, obilaznim vodom na izlazu iz kotlovnice, obilaznim vodom, ulaznim i izlaznim ventilima kotlova, recirkulacijom pojedinačnog kotla. pumpe, itd.).
• ACS "Pročišćavanje vode" omogućuje upravljanje 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 (ACS TsTP, ACS BMK). Sukladno strukturi toplinskih mreža, upravljačke postaje toplinskih točaka objedinjuju se u lokalnu računalnu mrežu toplinske mreže i povezuju se s operaterskom stanicom toplinske mreže, koja pak ima informacijsku vezu s operaterska stanica više razine integracije.

Operaterske stanice

Softver operaterske stanice pruža korisničko sučelje za operativno osoblje koje upravlja radom automatiziranog tehnološkog kompleksa. Operatorske stanice imaju razvijena 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 ograničenih na operativno osoblje, preporučljivo je organizirati nekoliko operaterskih stanica s zasebnim poslužiteljem baze podataka i, po mogućnosti, komunikacijskim poslužiteljem.

Operaterska stanica, u pravilu, ne utječe izravno na objekt upravljanja - ona prima informacije od tehnoloških stanica i prenosi im direktive operativnog osoblja ili zadatke (zadatke) nadzornog upravljanja, generirane automatski ili poluautomatski. Formira radno mjesto operatera složenog objekta, na primjer kotlovnice.

Automatizirani sustav upravljanja koji se stvara uključuje izgradnju inteligentne nadgradnje, koja bi trebala ne samo pratiti poremećaje koji nastaju u sustavu i reagirati na njih, već i predvidjeti pojavu izvanrednih situacija i blokirati njihovu pojavu. Pri promjeni topologije toplinske mreže i dinamike njenih procesa, moguće je adekvatno promijeniti strukturu distribuiranog upravljačkog sustava dodavanjem novih upravljačkih stanica i (ili) promjenom softverskih objekata bez promjene konfiguracije opreme postojećeg stanice.

Učinkovitost automatiziranog sustava upravljanja procesima sustava opskrbe toplinom

Analiza iskustva rada automatiziranih sustava upravljanja procesima u poduzećima 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 svojim svojstvima i karakteristikama zadovoljavaju zahtjeve ideologije pametnih mreža. Unatoč tome, stalno se radi na poboljšanju i razvoju automatiziranih sustava upravljanja koji se razvijaju. Uvođenjem automatiziranih sustava upravljanja procesima opskrbe toplinom povećava se pouzdanost i učinkovitost sustava centralnog grijanja. Glavne uštede u izvorima goriva i energije određene su optimizacijom toplinsko-hidrauličkih načina toplinskih mreža, načina rada glavne i pomoćne opreme izvora topline, crpnih stanica i toplinskih točaka.

Književnost

1. Gromov N.K. Urbani sustavi grijanja. M.: Energija, 1974. 256 str.
2. Popyrin L. S. Istraživanje sustava opskrbe toplinom. M.: Nauka, 1989. 215 str.
3. Ionin A. A. Pouzdanost sustava toplinske mreže. M.: Stroyizdat, 1989. 302 str.
4. Monakhov G.V. Modeliranje režima grijanja Moskva: 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 sustava upravljanja procesima kao temeljni čimbenik povećanja 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.
7. Sednin V. A. Optimizacija parametara temperaturnog rasporeda opskrbe toplinom u sustavima grijanja // Energetika. Vijesti o visokoškolskim ustanovama i energetskim udrugama CIS-a. 2009. br. 4. str. 55–61.
8. Sednin V. A. Koncept stvaranja automatiziranog sustava upravljanja tehnološkim procesima Minsk toplinskih mreža / V. A. Sednin, A. V. Sednin, E. O. Voronov // Povećanje učinkovitosti energetske opreme: Materijali znanstveno-praktične konferencije, u 2 T. T. 2. 2012. pp. 481–500.

1 Kreirao tim Centra za istraživanje i inovacije za automatizirane upravljačke sustave u termoenergetici i industriji Bjeloruskog nacionalnog tehničkog sveučilišta.

V. G. Semenov, glavni urednik, “Novosti o opskrbi toplinom”

Koncept sustava

Svi su navikli na izraze "sustav opskrbe toplinom", "sustav upravljanja", "sustavi automatizirane kontrole". Jedna od najjednostavnijih definicija bilo kojeg sustava: skup međusobno povezanih operativnih elemenata. Složeniju definiciju daje akademik P.K. Anokhin: "Sustavom se može nazvati samo takav kompleks selektivno uključenih komponenti u kojima interakcija poprima karakter interakcije 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 za čije je zadovoljenje netko spreman platiti.

Tehnički sustavi opskrbe toplinom sastoje se od elemenata (CHP, kotlovnice, mreže, hitne službe, itd.) koji imaju vrlo stroge tehnološke veze. "Vanjsko okruženje" za tehnički sustav opskrbe toplinom su potrošači različitih vrsta; plinske, električne, vodoopskrbne mreže; vrijeme; novi programeri itd. Razmjenjuju energiju, materiju i informacije.

Svaki sustav postoji u granicama nekih ograničenja, koja u pravilu nameću kupci ili ovlaštena tijela. To su zahtjevi za kvalitetu opskrbe toplinom, ekologiju, sigurnost rada i 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 toplinskom energijom tipični su sustavi čovjek-stroj, nisu vrlo složeni i prilično 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 i postizanje jednog ili drugog korisnog učinka. Svaki sustav upravljanja dijeli se na upravljačke i upravljane podsustave. Komunikacija upravljačkog podsustava s upravljanim naziva se izravnom komunikacijom. Ova veza uvijek postoji. Veza u suprotnom smjeru naziva se obrnuto. Koncept povratne informacije temeljan je u tehnologiji, prirodi i društvu. Smatra se da upravljanje bez jakih povratnih sprega nije učinkovito, jer nema sposobnost samoidentificiranja pogrešaka, formuliranja problema i ne dopušta korištenje samoregulacijskih sposobnosti sustava, kao ni iskustva i znanja specijalista.

S. A. Optner čak smatra da je menadžment 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 pravilnog smjera razvoja razvija se u povratnu spregu i pokreće proces upravljanja. “Samo odstupanje od norme služi kao poticaj za povratak na normu” (P.K. Anohin). Također je vrlo važno da vlastiti cilj upravljačkog sustava nije u suprotnosti s ciljem upravljanog sustava, odnosno cilju zbog kojeg je kreiran. Opće je prihvaćeno da je zahtjev za “nadređenom” organizacijom bezuvjetan za “nižu” i da se za nju automatski pretvara u cilj. To ponekad može dovesti do zamjene cilja.

Ispravan cilj upravljačkog sustava je razviti upravljačke akcije na temelju analize informacija o odstupanjima ili, drugim riječima, riješiti probleme.

Problem je situacija nesklada između onoga što se želi i onoga što postoji. Ljudski mozak je dizajniran na takav način da osoba počinje razmišljati u nekom smjeru tek kada se identificira problem. Stoga ispravna definicija problema predodređuje ispravnu odluku menadžmenta. Dvije su kategorije problema: stabilizacijski i razvojni.

Stabilizacijski problemi su oni čije je rješavanje usmjereno na sprječavanje, otklanjanje ili kompenziranje poremećaja koji remete trenutni rad sustava. Na razini poduzeća, regije ili industrije rješenje ovih problema naziva se upravljanje proizvodnjom.

Problemi razvoja i unapređenja sustava su oni čije je rješavanje usmjereno na povećanje operativne učinkovitosti promjenom karakteristika objekta upravljanja ili sustava upravljanja.

Sa stajališta sistemskog pristupa, 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

Sistemski pristup je pristup proučavanju objekta (problema, procesa) kao sustava u kojem se identificiraju elementi, unutarnje veze i veze s okolinom koji utječu na rezultate poslovanja, te se utvrđuju ciljevi svakog elementa na temelju cjelokupnu svrhu sustava.

Cilj stvaranja bilo kojeg centraliziranog sustava opskrbe toplinom je osigurati visokokvalitetnu, pouzdanu opskrbu toplinom po najnižoj cijeni. To je cilj koji odgovara potrošačima, građanima, upravi i političarima. Sustav upravljanja toplinom trebao bi imati isti cilj.

Danas postoji 2 glavne vrste sustava upravljanja opskrbom toplinom:

1) uprava općine ili regije i čelnici državnih poduzeća za opskrbu toplinom koja su joj podređena;

2) upravna tijela neopćinskih poduzeća za opskrbu toplinom.

Riža. 1. Generalizirani dijagram postojećeg sustava upravljanja opskrbom toplinom.

Generalizirani dijagram sustava upravljanja opskrbom toplinom prikazan je na slici. 1. Predstavlja samo one strukture (okruženje) koje stvarno mogu utjecati na upravljačke sustave:

Povećanje ili smanjenje prihoda;

Prisiliti ih na dodatne troškove;

Promijeniti upravljanje poduzećima.

Za pravu analizu moramo poći od toga da se provodi 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. Nisu propisani ni postupci državne regulacije lokalnih prirodnih monopola u opskrbi toplinskom energijom.

Opskrba toplinom je glavni problem u reformama stambenih i komunalnih usluga i RAO UES Rusije, ne može se riješiti odvojeno ni u jednom ni u drugom, stoga se praktički ne razmatra, iako bi te reforme trebale biti kroz opskrbu toplinom; međusobno povezani. Ne postoji čak ni koncepcija razvoja toplinske opskrbe zemlje koju je odobrila Vlada, a da ne govorimo o pravom programu djelovanja.

Federalne vlasti ni na koji način ne reguliraju kvalitetu opskrbe toplinskom energijom; ne postoje čak 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. Poduzeća imaju priliku ne ispunjavati nikakve zahtjeve, 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 i ne identificiraju se aktivnosti 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.

Kao rezultat toga, uloga države dodijeljena je prikupljanju poreza i, putem nadzornih tijela, obavještavanju lokalnih vlasti o nedostacima koji postoje u opskrbi toplinskom energijom.

Izvršna vlast odgovorna je parlamentu za djelovanje prirodnih monopola, za funkcioniranje industrija koje osiguravaju opstanak nacije. Problem nije u tome što savezna tijela funkcioniraju nezadovoljavajuće, nego što u strukturi federalnih tijela nema praktički nikakve strukture, od