Проектирование газовых котельных

Основные принципы проектирования систем управления автономными газовыми котельными на основе программируемых контроллеров.

При проектировании системы управления котельной необходимо выделить две основные группы:

1. СУ на основе релейно-контактных схем (РКС). Задачи автоматического ввода резерва (АВР) по питанию, АВР насосов, сигнализация и индикация осуществляются на РКС. Управление регулирующими клапанами для поддержания требуемой температуры воды или давления пара идет с применением специализированных технологических регуляторов (ИРТххх - НПП "Элемер", ТРМххх - ПО "Овен" и т.д.). Эти регуляторы фирмы - производители иногда называют "контроллерами", что вносит достаточно большую путаницу. Да, "начинка" этих регуляторов похожа на "контроллерную", но главным отличием контроллеров является то, что они могут быть запрограммированы на любую задачу, а обычный регулятор может выполнять только жестко запрограммируемые заранее функции (хотя и весьма сложные). Для устройств управления горелками котлов также применяются технологические регуляторы - "контроллеры" (RWF40 Siemens, KS40 Philips и т.д.) и "менеджеры горения" представляющие собой контроллер с жестко запрограммированной логикой.
   
   Следует отметить появление контроллеров с жестко запрограммированной логикой для применения в качестве "общекотельного контроллера", выполняющего функции сбора сигналов от оборудования и соответствующей сигнализации и индикации. Разработчикам этих приборов казалось, что они предвосхитили все ситуации и конфигурации котельных, на самом деле оказалось, что это далеко не так, а добавление необходимого сигнала в перечень существующих либо невозможно, либо требует длительного времени и дополнительных затрат. Выбирать такие приборы - "контроллеры" от зарубежных производителей нет смысла, так как отечественные нормы по безопасной эксплуатации оборудования серьезно отличаются.
   
   СУ на основе РКС экономически обоснованы для котельных с небольшим числом регулируемых контуров, если нет требований по диспетчеризации работы котлов и не требуется передача данных на удаленный диспетчерский пульт (УДП) с применением GSM канала. Последнее требование может быть решено применением приборов типа Кситал GSM-12T, здесь можно создавать рассылку sms-сообщений об аварии/неисправности оборудования нескольким абонентам, проблема только в принятии такого решения инспектирующими органами (создание такого "диспетчерского пульта" не запрещено, но и не разрешено существующей НТД).
   
   
2. СУ на основе свободно программируемых контроллеров. При проектировании котельных с системами управления на основе свободно программируемых контроллеров следует отметить следующие важные моменты.
   
   Данные контроллеры обычно содержат:
   - входы для дискретных сигналов (отказы оборудования, сигналы системы контроля загазованности, охранно-пожарной сигнализации);
   - входы для аналоговых сигналов (датчики температуры, давления, уровня);
   - выходы для дискретных сигналов (управление задвижками, отсечными и регулирующими клапанами, насосами);
   - выходы для аналоговых сигналов (управление регулирующими клапанами, ЧРП насосов).

Конструктивно контроллеры представляют собой либо базовый контроллер с определенным числом входов/выходов со слотами для вставки дополнительных модулей ввода, вывода и связи, либо каркас, куда вставляются необходимые модули. При необходимости наращивания добавляются каркасы с дополнительными модулями. Алгоритм (программа) записывается в модуль центрального процессора контроллера.

Существует разновидность так называемых "распределенных" контроллеров (серия NLxxx "Reallab!" и т.п.), здесь модули располагаются рядом с управляемым оборудованием. Одно преимущество бесспорно - меньшая длина кабелей, к недостаткам следует отнести необходимость создания многочисленных дополнительных шкафчиков, что съедает экономию на кабелях и меньшую эксплуатационную надежность данной архитектуры.

Проектирование котельных на основе свободно программируемых контроллеров является с одной стороны задачей достаточно «творческой», с другой стороны задача достаточно ограничена перечнем применяемого оборудования и полученным положительным опытом его эксплуатации. Поэтому остановимся на тех контроллерах, с которыми имелась практика работы и получены вполне приемлемые результаты:

1. SMH4 (дилер ООО "Сегнетикс"). Контроллер с встроенным сенсорным дисплеем, возможно объединение контроллеров в сеть RS485 (Modbus). Преимущество - достаточно низкая цена, но если требуется более 10 дискретных входов/выходов, то преимущество теряется. Хорошие коммутационные возможности. Язык программирования SMLogix (без лицензии, FBD стандарта МЭК 61131-3), поиск программистов затруднен. Применялся для малой котельной по настоянию Заказчика, по факту затраты оказались неоправданно высокими.
   
   
2. МС8ххх, МС12ххх (дилер ООО "МЗТА"). Контроллер со значительными возможностями по числу входов/выходов, возможно объединение контроллеров по сети RS485 (Modbus). Предлагаемые дисплеи для визуализации весьма примитивны. Среда программирования Конграф (без лицензии, FBD стандарта МЭК 61131-3), найти программистов для простых задач нетрудно. В описании среды Конграф указано, что можно модифицировать любой FBD под свою задачу, на практике это оказалось невозможным - надо было ожидать около года, пока у имеющего такую возможность программиста "руки дойдут", да это еще и не бесплатно. Очень много недокументированных особенностей работы. Было сделано несколько котельных, но по результатам эксплуатации принято решение о переходе на более предсказуемый вариант.
   
   
3. DL06, DL205... (Direct Logic, дилер ООО "ПЛКСистемы"). Семейство контроллеров с обширными возможностями по числу входов/выходов, наиболее полный набор функциональных модулей (быстродействующие входы, связь CAN, Ethernet, Modbus, Basic процессор для реализации связи по нестандартным протоколам ...). Среда программирования DirectSoft (язык релейной логии RLL с расширениями, например, со встроенными ПИД регуляторами), найти программистов с опытом работы для котельных нетрудно. Стандартизована работа с сенсорными панелями Weintek (MT8070...). По соотношению цена - качество наилучшие. В состав семейства входят дешевые контроллеры Click (применяются в основном для организации ДП). Некоторым недостатком является применение языка RLL, это связано с тем, что контроллеры созданы достаточно давно Koyo Electronic (Japan), эти контроллеры послужили базой для создания серий Simatic (Siemens). Большинство котельных и энергетических установок сделано с применением данных контроллеров, наблюдается примерно 2 отказа за 10 лет, но не процессорной части, а модулей ввода - вывода, да и то вследствие экспериментов не очень квалифицированного персонала.
   
   
4. Siemens Simatic S7xxx (дилер ООО "Промоборудование-СИС"). Семейство контроллеров по всем возможностям не уступает Direct Logic.  Среда программирования Step7 (языки FBD, STL, LAD стандарта МЭК 61131-3), найти программистов с опытом работы для котельных затруднительно. Визуализация возможна при помощи примитивных панелей ОР7х с дополнительными кнопками, так и сенсорных KTP400 4)...KTP1500 15). Модули ввода/вывода имеют меньшее число выводов чем Direct Logic, интерфейсные модули младших серий ограничены по адресации. Стоимость набора модулей для решения задачи управления котельной обычно выше чем Direct Logic примерно в два раза, стоимость среды программирования - в три раза, услуги программистов - в 3...6 раз. Документация выполнена в типичном немецком стиле - гигантский объем листов текста, необходимые данные разбросаны по всему массиву документации в хаотичном порядке.
   
   
5. Siemens Desigo РХСxxx (дилер ООО "Промоборудование-СИС"). Семейство контроллеров позиционируется "для умного дома", но есть применения и для больших промышленных объектов. К котельным адаптируется с большим трудом. По составу модулей находится на уровне S7-200, но с ним несовместимо ни по конструктиву, ни по функционалу. Среда программирования Desigo Xworks (диалект языка FBD стандарта МЭК 61131-3), найти программистов с опытом работы для котельных не получается. Передача данных основана на протоколе BACnet, который не имеет точек соприкосновения ни с одним из стандартных, есть шлюзы преобразования интерфейсов, но цена шлюза от Desigo превышает стоимость контроллера Direct Logic со всеми модулями для котельной. В состав модулей входит TXI1.OPEN для связи с оборудованием по-стандартному Modbus (диалекты не воспринимает). Затраты на использование Desigo Xworks выше чем Step7 (структура затрат основана на выдаче разрешений на число тэгов (переменных), для малых объектов этот подход экономически невыгоден). Штатных средств визуализации нет, семейство рассчитано на работу с АРМ оператора (ПЭВМ).

Полезные статьи по проектированию котельных:

• Основные принципы проектирования систем управления автономными газовыми котельными
• Общий обзор норм и принципов построения систем автоматизации при проектировании котельных
• Взаимосвязь разделов марок АК и ЭМ (Силовое электрооборудование) при проектировании котельных установок
  
  

Свяжитесь с нашими специалистами по тел. (812) 642-94-94 или эл. почте info@ensistema.ru   и мы подготовим для Вас предложение на проектирование котельной.

Контактная информация

Санкт-Петербург,
ул. Бумажная, 16,
Бизнес-центр «Портал»

Электронная почта:
info@ensistema.ru