Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

«Орский гуматитарно-технологический институт»

Кафедра теплоснабжения

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

По дисциплине: «Теплотехника»

Тема: «Автоматизация ЦТП»

                                                                                                                Выполнил: студент группы 09ЭОП

Литвинова Ирина

                                                                                       Проверил:

                                                                                       Бушуев О.С.

г. Орск 2009 г

Содержание:

1.Введение……………………………………………………………………………...3

2. Описание технологического процесса……………………………………………..6

3. Составление и анализ структуры системы автоматизации……………………. 13

            4. Математическое описание ………………………………………………….…… 38

5. Список литературы………………………………………………………………...41

                   6. Приложение

Введение

Центральный тепловой пункт (ЦТП) - тепловой пункт, обслуживающий два и более зданий. ЦТП обеспечивает жителей горячей и холодной водой круглогодично и теплом в отопительный сезон.

Закрытая водяная система теплоснабжения.

Закрытая водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только как теплоноситель и из сети не отбирается.

Закрытые системы теплоснабжения присоединяются к тепловым сетям через водонагреватели, и вся сетевая вода из системы возвращается к источнику теплоснабжения. В открытых системах производится непосредственный отбор горячей воды из тепловой сети. По количеству теплопроводов различают одно- и многотрубные системы теплоснабжения. По способу обеспечения потребителей тепловой энергией различают одно- и многоступенчатые системы теплоснабжения.

Одноступенчатые системы. В одноступенчатых системах потребители теплоты присоединяются непосредственно к тепловым сетям. В узлах присоединения потребителей теплоты к тепловым сетям, называемых абонентскими вводами, устанавливают подогреватели горячего водоснабжения, элеваторы, насосы, запорно-регулирующую арматуру, контрольно-измерительные приборы для обслуживания местных отопительных и водоразборных приборов.

Если абонентский ввод сооружается для какого-либо индивидуального здания или объекта, то его называют индивидуальным тепловым пунктом. В многоступенчатых системах между источником тепловой энергии и потребителями размещают центральные тепловые пункты, в которых параметры теплоносителя могут изменяться в зависимости от требований местных потребителей. Для увеличения радиуса действия системы теплоснабжения и уменьшения количества транспортируемого теплоносителя и соответственно затрат электроэнергии на его перекачку, а также диаметров теплопроводов для целей теплоснабжения используют высокотемпературную воду. Циркуляцию теплоносителя по теплоизолированным теплопроводам диаметром до 1400 мм, которые прокладывают под землей в непроходных и полупроходных каналах, в проходных коллекторах и без каналов, а также над землей на опорах, обеспечивает насосная станция источника тепловой энергии. Поскольку в системах отопления жилых и общественных зданий температура теплоносителя не должна превышать обычно 105С0, к высокотемпературной воде из тепловых сетей с помощью насоса или водоструйного элеватора подмешивается охлажденная вода из обратного теплопровода местной системы отопления. Такая схема подключения к тепловым сетям называется зависимой.

Открытая водяная система теплоснабжения.

Открытая водяная система теплоснабжения - водяная система теплоснабжения, в которой вода, циркулирующая в тепловой сети, частично или полностью отбирается из системы потребителями теплоты.

Открытые системы теплоснабжения имеют следующие недостатки:

Основной особенностью открытых систем теплоснабжения является разбор сетевой воды из тепловой сети для горячего водоснабжения. Это позволяет использовать для горячего водоснабжения в больших количествах отходящие теплые воды с темпе­ратурой 15—30 °С, имеющиеся на электро­станциях (охлаждающая вода конденсато­ров турбин, охлаждающая вода топочных панелей) и на многих промышленных предприятиях. В закрытых системах теплоснаб­жения возможность использования этой во­ды весьма ограниченна, так как расход на подпитку, для которой эта вода может быть применена, обычно не превышает 0,5—1 % расхода циркулирующей воды.

Использование отходящей от ТЭС теп­лой воды в открытых системах дает эконо­мию топлива и снижает стоимость горячего водоснабжения.

В открытых системах упрощается обо­рудование абонентских вводов и абонент­ских установок горячего водоснабжения, так как отпадает необходимость примене­ния на вводе водо-водяных подогревателей. При отсутствии у абонента внутренней разводки горячего водоснабжения в некоторых случаях используются для этой цели по­дающие трубопроводы отопительной уста­новки. Однако такая схема горячего водо­снабжения не может быть рекомендована, так как отбираемая для горячего водоснаб­жения вода не имеет в этом случае постоян­ной температуры. В отдельные периоды температура ее значительно ниже 60 °С.

Местные установки горячего водоснаб­жения в открытых системах теплоснабжения не подвергаются зашламлению и коррозии, так как подпиточная вода до подачи в сеть проходит предварительную обработку — химиочистку и деаэрацию.

В открытых системах для этой цели при­ходится сооружать мощные водоподготовительные установки.

Для системы горячего водоснабжения, теплоснабжения допускается иметь температуру воды не ниже 50°С и не выше 60°С. В этих условиях после проведения ремонтных работ или устранения аварийных ситуаций в системах необходимо поддерживать температуру на уровне 75°С в течение 48 часов.

Теплоснабжение и горячее водоснабжение имеет следующие основные этапы.

1.                  Теплоэлектроцентраль - предприятие, производящее электрическую и тепловую энергию.

2.                  Центральный тепловой пункт - тепловой пункт, обслуживающий два и более зданий.

3.                  Жилой дом - является основным потребителем тепловой энергии, а также горячего и холодного водоснабжения.

Также в процесс входят насосная станция, станция очистки, котельная установка которые могут являться либо отдельными предприятиями либо структурными подразделениями ТЭЦ или ЦТП.

Описание технологического процесса

Основными элементами насосной станции являются:

Сетевые насосы, регулирующая, запорная и предохранительная арматура, грязевик, контрольно-измерительные приборы.

Сетевые насосы предназначены для работы на чистой воде с содержанием твердых
включений не более 5 мг/кг с размером частиц до 0,2 мм. На ЦТП-2 установлено 4
насосных агрегата.

Техническая характеристика СЭ 800-100

2

Расход воды

Напор

Рабочее давление

на входе не более

Число оборотов

Температура перекачиваемой

воды не более

КПД не менее

Расходы воды на охлаждение

уплотнителей и подшипников

(Р=3,5 кГс/см2, Т=33°С)

Диаметр рабочего колеса

- м /час

-м

кГс/см

об/мин

- 0С

- %

- м3/час

- мм

- 800

- 100

-11

- 1500

- 180

- 80

- 3                           

- 415

2

Электродвигатель типа А4-355х-4УЗ

Напряжение                                                         - В                                               - 6000

Число оборотов                                           -об/мин                                               - 1480

Мощность                                                       -кВт                                                -315

Ток                                                                   - А                                                            - 36

Соs φ = 0,89

КПД                                                                   - %                                                             -94,5

Вес                                                                   -кг                                                             -1450

Насосы изготовлены в 1980г на заводе в г.Сумы.

Базовая деталь насоса - чугунный корпус с горизонтальным разъемом. Входной и напорный патрубки расположены в нижней части корпуса, что дает возможность производить разборку насоса без демонтажа трубопроводов. Патрубки направлены в противоположные стороны. Корпус насоса имеет переводную трубу для подвода воды от первой ко второй ступени насоса. По разъему корпуса устанавливается паронитовая прокладка. Шпильки по разъему затягиваются колпачковыми гайками для предотвращения просачивания горячей воды по резьбе шпильки. В корпусе насоса предусмотрены камеры для концевых уплотнителей и фланцы для крепления корпусов подшипников. Ротор насоса представляет собой самостоятельный сборочный элемент. Рабочие колеса двустороннего хода упираются в выступы вала и фиксируются в осевом направлении через втулки круглыми гайками. В местах сальниковых уплотнений на валу располагаются защитные втулки из хромистой стали. Втулки сальников от проворачивания фиксируются шпонками. Опорами ротора служат подшипники качения. Со стороны приводя - опорный подшипник № 314 по ГОСТ 8338-57, со стороны свободного конца -радиально-упорный двухрядный шарикоподшипник № 3086313 по ГОСТ 832-66. Смазка подшипников - кольцевая, маслом - "турбинное-22". В корпусах предусмотрены змеевики для водяного охлаждения. Сальники с мягкой набивкой АГ-1 сечением 13x13. Набиваются сальники отдельными кольцами. Направление вращения насоса правое (со стороны привода по часовой стрелке).

Регулирующие клапаны с мембранным гидроприводом типа РК-1 применяются в качестве запорных органов в гидравлических регуляторах вместе с регулирующими приборами РД-ЗА и РД-ЗМ.

Характеристика клапанов РК-1

Примечание: kvо - расход воды через полностью закрытый регулирующий орган при перепаде давления на нём 1кГс/см2.

2

Грязевики предназначены для очистки воды в системах теплоснабжения от
взвешенных частиц грязи, песка и других примесей. Устанавливаются на обратном
трубопроводе перед циркуляционными насосами - 1 шт.

Задвижки стальные:

с электроприводом                       -Ду500 мм - 5 шт

с электроприводом                        -Ду400мм - 10шт

с электроприводом                        -Ду250 мм - 4 шт
с ручным приводом                       -ДуЗ00 мм - 1 шт

с ручным приводом                       -Ду250 мм - 6 шт

с ручным приводом                       -Ду150 мм - 5 шт

с ручным приводом                        -Ду100 мм - 7 шт

с ручным приводом                        -Ду50 мм    - 3 шт

с ручным приводом                        -Ду40 мм    - 2 шт

Клапана регулирующие:

РК-1  Ду500 мм   2 шт  ход 44±3мм

РК-1  Ду200 мм   1 шт  ход 86±3мм

Клапана предохранительные:

Клапан предохранительный пружинный

- Ду100 мм - 3 шт

Сбросной быстродействующий клапан
СБК с гидрореле              - Ду300 мм - 1 шт

СБК и предохранительные клапана служат для защиты теплосети города от повышенного давления, СБК и предохранительные клапана настраивают на давление срабатывания 3,8кГс/см2 и 4,0кГс/см2 соответственно, перед отопительным сезоном, а затем периодически по графику проверяют на срабатывание:

СБК - 2 раза в месяц;

ПК - 1 раз в два месяца.

Клапаны обратные:

Ду500 мм - 1 шт

Ду400 мм - 4 шт

Ду250 мм - 1 шт

Регулятор подмеса РП-1 применён кран регулирующий (клапан регулирующий поворотно-золотниковый) Ду250мм серии 6с-8-3 (код ОКП 374255702101) на Ру=64кГс/см2 с площадью проходного сечения — 140см2 и пропускной способностью 348м3/час.

2

Щит управления насосными агрегатами и задвижками - 1 шт.

На щите управления смонтирована световая и звуковая технологическая сигнализация:

Кран-балка электрическая грузоподъёмностью 3,2т- 1 шт. (в маш.зале).

Обслуживание, эксплуатация насосной станции.

Пуск насосной станции с началом отопительного сезона.

Давление на ГВС в теплосети города должно выдерживаться рабочее в пределе
4,8 кГс/см2. Трубопроводы на насосной станции должны быть заполнены водой.

Насосы, находящиеся в резерве, должны быть всегда готовы к пуску. Перед
пуском необходимо выполнить следующие операции:

 Убедиться в заполнении насосов сетевой водой, выпустив воздух из корпусов
через воздушники.

 Проверить исправность насосов, достаточность сальниковых уплотнений и их
затяжку путем визуального осмотра.

 Проверить подачу принудительного охлаждения на сальники и корпуса
подшипников насосов, а также положенный уровень масла в них.

 Проверить наличие ограждения полумуфт сочленения эл.двигателей с
насосами: заземление эл-двигателей.

 Проверить положение арматуры, при этом задвижки на всасе насосов должны
быть открыты, на напоре насосов закрыты.

Собрать предпусковую схему на насосной станции для этого закрыть задвижки:
Д-1; Д-2; М-2; М-2Б; Н-1; Н-2; Но; Н-4; П-4; П-2; П-1; М-1АБ; М-1; М-1Б.
Открыть задвижки: ПС-1; ОС-2; ВС-1; ВС-2; ВС-3; ВС-4; ОС-4; М-4Б; М-4; М-ЗБ;
М-3; М-1А; М-1БА; ПС-3; П-3.

Перевести ГВС города через РК-1 для этого необходимо постепенно открывать
М-1Б с одновременным закрытием Г-5. При недостаточности пропускной
способности М-1Б приоткрыть М-1 вручную. Открыть М-2Б.

Включить эл.двигатель пускаемого насоса.

Приоткрыть задвижку на напоре пускаемого насоса и наполовину загрузить
насос. Приоткрыть РП-1 на 20% и постепенно П-1 и с последующим
приоткрытием М-1 Б и М-2 установить циркуляционный режим в отопительных
системах потребителей.

Выдерживать располагаемый напор: при этом Рз на город в пределах 5,0-5,5кГс/см2 и Р4 из города в пределах 2,0-2,5 кГс/см2.

При пуске насоса с началом отопительного сезона с выборочным открытием
городских систем теплопотребления и с последующим открытием остальных
при наличии акта готовности теплового пункта на насосной станции может
иметь место режим с пониженным расходом теплоносителя и с уменьшением
давления на всасе насосов (менее 0,5 кГс/см2). В результате этого необходимо
приоткрыть линию рециркуляции через Г-3; Г-4 для повышения этого давления
и устойчивой работы насоса в пределах характеристики. По мере увеличения
расходов теплоносителя и повышения давления на всасе насоса линия
рециркуляции закрывается.

При повышении расхода и нагрузки в городской теплосети установить Рз на
город = 7,2 кгс/см2, Р4 из города = 1,7 ктс/см2.

Установить температурный режим согласно температурного графика по
согласованию с диспетчером ЦТС через линию подмеса РП-1, П-1 и П-3 путем
плавного регулирования регулятором подмеса РП-1. При этом задвижки П-1 и П-3 должны быть полностью открыты. Задвижка П-2 закрыта. При неисправном регуляторе подмеса, а также при недостаточной пропускной способности РП-1. температурный режим регулировать задвижкой П-2.

При увеличении расхода теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе
городских теплосетей до 500т/час, включить в работу регулирующие клапаны
РК1 и РК2 путем открытия вентилей на рабочей воде соответствующих клапанов, после чего магистральные задвижки М-1, М-2 и напорная задвижка насоса должны быть полностью открыты.

Останов насосной станции по окончанию отопительного сезона.

Останов насосной станции во время отопительного сезона по заявке (для производства ремонтных работ на тепловых сетях, оборудовании насосной, в связи с критическим уровнем БПТ); производится в следующем порядке.

Убедиться, что задвижки М-1БА; М-1Б; М-2Б полностью открыты.

Убедиться в правильности сборки схемы обеспечения ГВС города : (при Т1 в
прямой магистральной теплосети менее 85°С должны быть открыты Г-1; Г-3),
(при Т1 в прямой магистральной теплосети 85°С и более должны быть открыты
Г-2; Г-3).

Прикрывая магистральную задвижку М-1 постепенно снизить Рз на город до 5,5 кГс/см2 и Р4 до 0,5 кГс/см2 с уменьшением расхода сетевой воды. Задвижка М-1 может полностью закрыться ввиду небольших расходов сетевой воды и большого диаметра Ду 150мм М-1Б; М-1БА.

Постепенно закрывая задвижку на напоре отключаемого насоса разгрузить сетевой насос Рз=5,5 кГс/см2; Р4=2,5 кГс/см2; G2=400-500т/час;

Закрыть задвижку М-1: постепенно прикрывая М-1Б и напорную задвижку
отключаемого насоса до Рз=3,5 кГс/см2. Р4=2,5 кГс/см2, разгрузить его наполовину (контроль по амперметру I=23-24А). Закрыть РП-1: П-1: М-2.

Закрыть М-1Б. Когда давление в теплосетях города снизится до 2,0 кГс/см2 закрыть напорную задвижку отключаемого насоса. Закрыть М-2Б.

Отключить электродвигатель отключаемого насоса.

Плавно подать теплоноситель на ГВС города с Р=3,0 кГс/см2 (при Т1 менее 85°С
приоткрытием М-1Б или по линии Г-1: приоткрытием Г-7; Г-3); (при Т1 85°С и
более приоткрытием М-1Б и по линии Г-2; приоткрытием Г-7; Г-3) снизить Т1 на
ГВС города до 75°-85°С.

Плавно поднять давление ГВС на город до 4,0 кГс/см2, приоткрыть Г-5
«закрыть» Г-7. Включить в работу РК-3 и поднять при помощи РК давление ГВС на город до 4,8 кГс/см2.

Для сохранения целостности сальниковой набивки закрыть ВС-1; ВС-2; ВС-3;
ВС-4..

Примечание:

Переход на летний режим работы городских теплосетей производится по окончании отопительного сезона на основании телефонограммы переданной МУП ЧКТС Муниципальное Унитарное Предприятие Чайковские Коммунальные Тепловые Сети) и согласованной с городской администрацией по распоряжению гл.инженера ТЭЦ. Гидравлический и температурный режимы в теплосетях выдерживается согласно утвержденной программы работы теплосети ТЭЦ-город.

Пуск насосной станции после вынужденного останова, связанного с ремонтом трубопроводов, оборудования или другим причинам во время отопительного сезона.

Пуск насосной станции после произведенного ремонта в городских тепловых
сетях производится после получения от МУП ЧКТС телефонограммы,
подтверждающей готовность сетей к приему тепла и согласуется с НСС.

Составление и анализ структуры системы автоматизации

АСУ ТП предназначена для эффективного управления технологическим оборудованием Центрального теплового пункта. При модернизации ЦТП следует четко определить назначение системы:

                        автоматическое поддержание заданного давления воды в прямом и обратном трубопроводе;

                        дистанционное управление работой насосов и задвижек;

                        визуализация технологического процесса на рабочем месте оператора;

                        сбор, обработка и выдача статистических данных об объемах перекачанной воды и статусе насосных агрегатов;

                        заданную температуру в системе отопления в зависимости от температуры окружающего воздуха;

Система разрабатывается как единый аппаратно-программный комплекс распределенной архитектуры, оборудование которого представлено в виде трехуровневой иерархии (рис. 1):

1.                        уровень управления технологическими агрегатами (датчики давления и расхода воды, регулируемый и нерегулируемый электропривод насосов и задвижек);

2.                        уровень управления технологическим процессом (программируемый логический контроллер);

3.                        уровень оперативно-административного управления (рабочая станция оператора на базе персонального компьютера с принтером).

Рис.1. Обобщенная структурная схема системы автоматизированного управления насосной станцией

Аппаратная часть комплекса строится на основе продукции мировых лидеров в области промышленной автоматизации.

Реализация алгоритмов функционирования насосов и электрозадвижек возлагается на промышленные контроллеры.

Функции взаимодействия “оператор-система” выполняет рабочая станция – IBM-совместимый персональный компьютер.

Управление в контуре интеллектуального электронного оборудования “привод – контроллер – рабочая станция” реализовано по межмашинному интерфейсу RS-232, RS-422, RS-485.

Для контроллера и рабочей станции должно быть разработано прикладное программное обеспечение, которое может быть адаптировано под конфигурацию оборудования конкретной насосной станции. Диалог оператора с системой реализован в естественной форме мнемонических изображений в SCADA-системе. Так же следует предусмотреть архивирование основных параметров технологического процесса и состояния насосных агрегатов.

              Конструктивно основные устройства системы выполняются по модульному принципу в виде монтажных шкафов (кроме датчиков и рабочей станции оператора) различной степени защиты от поражения персонала и от влияния внешней среды.

Следует так же учитывать необходимость замены старых приборов измерения на новые с цифровыми выходами это обусловлено:

1. В отопительной технике используются чугунные нагре­вательные приборы (радиаторы).  Их допус­тимое давление не превышает 0.6 МПа. Превышение указанного предела может привести к авариям в отопительных уста­новках. Это существенно снижает надеж­ность и усложняет эксплуатацию систем теплоснабжения крупных городов, так как при большой протяженности тепловых се­тей и большом числе присоединенных або­нентских установок с разнородной тепло­вой нагрузкой расходы воды в сети и связанные с ними потери давления могут из­меняться в широких пределах.  При этом уровень давлений в сети может превысить предел, допустимый для абонентских ус­тановок.

  В тех случаях когда разность между до­пустимым давлением в тепло потребляю ших приборах  и  расчетным давлением в тепловой сети невелика, даже не­большие повышения давления в тепловой сети, вызванные, например, аварийным от­ключением насоса на подстанции или не­произвольным перекрытием клапана в сети, могут привести к разрыву приборов в отопительных установках абонентов. Чтобы осуществлять контроль за изменением давления в трубах мы и заменяем манометры.

2. Датчики температуры будут использованы для отслеживания температуры воды в прямой трубе, обратной трубе и после подмешивания к горячей воде подающей линии охлажденной воды обратной линии. Необходимость этого заключается в том, что благодаря знаниям температуры воды можно будет избежать аварий связанных с пределом температуры воды для отопительных установок. Также датчик температуры будет установлен на трубу горячего водоснабжения после того, как вода пройдет через теплообменник. С помощью регулятора температуры и датчикам температуры станет возможным распределение по корпусу воды определенной температуры.

              При автоматизации процесса работы ЦТП одной из поставленных задач является регулирования темперы в зависимости от температуры окружающей среды, этот процесс является новым на ЦТП и его следует рассмотреть более подробно.

Система регулирования температуры теплоносителя в зависимости от температуры окружающей среды компенсирует перепады температуры, одновременно поддерживая гидравлический баланс системы отопления.

Регулирование реализуется по заданному температурному графику отопления с учетом реальных измеренных значений температур наружного воздуха. При этом система автоматически производит коррекцию выбранного температурного графика.    

1. Клапан трехходовой
2. Механизм электрический исполнительный МЭИ
3. Устройство управления типа "ТЕПЛУР"

4.Датчик температуры теплоносителя в обратном трубопроводе
5.Датчик температуры наружного воздуха
6.Датчик температуры теплоносителя в подающем трубопроводе
 

Выбор КТС нижнего уровня АСУ ТП.

Группы КТС в составе нижнего уровня:

                        датчик измерения давления;

                        датчик измерения расхода;

                        частотные преобразователи

                        датчик измерения температуры

                        погодный компенсатор

                        механизмы исполнительные электрические

1. Датчик измерения давления

Основные критерии выбора:

                        диапазон измерений – 0…16 кг/см2 (1568,96 кПа);

                        предел погрешности измерения – не более 1%;

                        выходной сигнал – желательно Foundation fieldbus;

                        средний срок службы.

Дополнительное условие: датчик должен быть предназначен для измерения избыточного давления.

Сравним несколько датчиков

Основываясь на данные приведенные в таблице выбираем датчик давления Rosemount 3051S.

В датчиках давления Rosemount 3051S применяется конструкция SuperModule. Она представляет собой полностью герметичный узел, обеспечивающий самую высокую защиту от проникновения пыли и воды (IP68). В состав узла входит плата электроники и емкостный преобразователь давления, выполненный по сенсорной технологии Saturn. Основной и дублирующий сенсоры емкостной ячейки, выполненные по этой технологии, увеличивают надежность работы датчика и значительно улучшают метрологические характеристики.

С 2007 г. датчики доступны в беспроводном исполнении, что позволяет увеличить количество собираемой информации для более эффективного управления.

Применение принципа масштабируемой архитектуры в датчике позволяет встраивать дополнительные платы расширения и модули, что увеличивает функциональность датчика, обеспечивает удобство диагностики, снижает стоимость обслуживания.

 Измеряемые среды: жидкости, в т.ч. нефтепродукты; пар, газ, газовые смеси.

Диапазоны измеряемых давлений:

минимальный 0-0,025 кПа;

максимальный 0-68,9 MПа

Диапазон температур:

окружающей среды от -51 до 85°С;

измеряемой среды от -73 до 205°С

Выходные сигналы:

4-20/HART;

Foundation Fieldbus;

беспроводной HART-протокол

Основная приведенная погрешность:

±0,025% (вариант Ultra);

±0,055% (вариант Classic)

Основная относительная погрешность ±0,04 % (вариант Ultra for Flow)

Диапазон перенастройки пределов измерений 200:1, 100:1

Наличие взрывозащитного исполнения

Внесены в Госреестр средств измерений под №24116-02, сертификат №13768

2. Датчик измерения расхода

Основные критерии выбора:

                        диапазон измерений – 0…500 м3/ч;

                        предел погрешности измерения – не более 5%;

                        выходной сигнал Foundation fieldbus;

Интеллектуальный вихревой расходомер Rosemount 8800D принадлежит к известному семейству приборов Rosemount SMART FAMILY.

Принцип действия: определение частоты вихрей, образующихся в потоке измеряемой среды при обтекании тела специальной формы. Частота вихрей пропорциональна объемному расходу.

Достоинства:

        уникальная незасоряющаяся конструкция;

        отсутствие импульсных линий, уплотнений повышает надежность;

        повышенная устойчивость к вибрации;

        новая улучшенная платформа электроники;

        возможность замены сенсоров без остановки процесса;

        малое время отклика;

        возможность имитационной поверки;

        встроенная самодиагностика.

Опция MTA (встроенный температурный сенсор) позволяет измерять массовый расход насыщенного пара с компенсацией по температуре для технологического учета.

        Измеряемые среды: газ, пар, жидкость

        Диаметр условного прохода трубопровода Dу 15, 25, 40, 50, 80, 100, 150, 200,250, 300 мм

        Избыточное давление измеряемой среды до 25 МПа

        Выходные сигналы:

o                                  4-20 мА с цифровым сигналом на базе HART - протокола;

o                                  частотно-импульсный с перенастраиваемой ценой и длительностью импульсов;

o                                  Foundation fieldbus (FF)

        Пределы допускаемой основной относительной погрешности измерений расхода:

o                                  по цифровому и импульсному выходу: для жидкости ±0,65%, для пара, газа ±1,35%;

o                                  по токовому выходу: дополнительно ±0,025% от диапазона

        Нестабильность ±0,1% от расхода в течение 12 меcяцев

        Внесен в Госреестр средств измерений под №14663-06, сертификат №23997

3. Датчик измерения температуры

Основные критерии выбора:

                        предел погрешности измерения – не более 5%;

                        выходной унифицированный сигнал – Foundation Fieldbus;

Хоть продукт представленный компанией «Сименс» и подходит нам по всем параметрам и стоит гораздо дешевле, я все же остановлю свой выбор на датчике температуры от компании «Emerson» поскольку все оборудование у нас так же  выбрано одной фирмы.

Преобразователи измерительные Rosemount 3144Р предназначены для преобразования сигналов, поступающих от термопреобразователей сопротивления, термоэлектрических преобразователей, омических устройств и милливольтовых устройств постоянного тока в унифицированный выходной сигнал постоянного тока 4-20 мА с наложением цифрового сигнала по HART-протоколу или в полностью цифровой сигнал по протоколу FOUNDATION fieldbus. Преобразователи измерительные 3144Р применяются для измерения температуры на самых ответственных участках производства, в системах управления и безопасности.

 Высокая точность и надежность измерений температуры на самых ответственных участках производства, в системах управления и безопасности

 Выходной сигнал 4-20 мА/HART или Foundation fieldbus

 Гальваническая развязка входа от выхода

 Дистанционные управление и диагностика

 Программируемые уровни аварийных сигналов и насыщения для Rosemount 3144Р-HART

 Возможность работы измерительного преобразователя как с одинарным, так и с двойным первичным преобразователем

 Возможность измерения средней температуры и разности температур расширяют область применения преобразователя

 Сигнализация дрейфа первичного преобразователя и возможность "горячей" замены Hot Backup увеличивают надежность измерений

 Повышенная устойчивость к электромагнитным полям и радиочастотным помехам гарантируют устойчивую работу

 Корпус соединительной головки с двумя отсеками обеспечивает высокую надежность эксплуатации в промышленных условиях

 Превосходная компенсация изменений температуры окружающей среды

 Индивидуальное согласование измерительного преобразователя с первичным (термопреобразователем сопротивления) увеличивает точность измерений на 75%

 Встроенный ЖК-индикатор обеспечивает индикацию текущего значения измеряемой температуры и диагностических сообщений

 5-летняя стабильность преобразователя

 Преобразователь Rosemount 3144-HART сертифицирован для использования в системах безопасности SIS, т.к. удовлетворяет нормативам IEС 61508, используемым в системах обеспечения безопасности

 Систематический мониторинг процесса повышает производительность предприятия

 Внесены в Госреестр средств измерений под №14683-04, сертификат №19118/2

5. Термомайзер

Приведя данные представленные на сайте http://www.rosteplo.ru/ по сравнению термомайзеров:

Термомайзер Концерна «Медведь» в сравнении с другими получил 13 плюсов и только один минус. Термомайзеры, выпускаемые этим производителем бывают только трех видов. В то время, как остальные фирмы производят гораздо большую гамму продукции. Но, с другой стороны, один из данных типов термомайзера обязательно подойдет для любой конкретно взятой системы отопления. И при анализе других фактов изложенных в статье можно без сомнения выбрать погодный компенсатор концерна «Медведь» Р-8.Т.  Его основное назначение автоматическое регулирование температуры смешанного потока в открытых системах горячего водоснабжения путем изменения соотношения потоков теплоносителя, поступающих в регулятор из подающего и обратного трубопроводов. Автоматическое изменение температуры горячей воды в необходимое время в соответствии с функциональными возможностями устройства управления. Для комплектования оборудования центральных и индивидуальных тепловых пунктов (ЦТП, ИТП). Параметры термомайзера могут быть заданы с помощью встроенной клавиатуры или от ЭВМ верхнего уровня через интерфейс RS-232.

Технические характеристики термомайзеров 'Р-8.Т'

Состав:
1. Устройство управления типа "ТЕПЛУР", выполненное на базе однокристальной микро-ЭВМ.
2. Клапан смесительный трехходовой .
3. Датчики температуры теплоносителя.
 

6.Привод электрический многооборотный

Электропривод РэмТЭК-01 предназначен для управления запорной, запорно-регулирующей арматурой Ду 150...1200 мм, Ру 1,6...16 МПа, эксплуатируемой во взрывоопасных зонах класса В-1г и в помещениях во взрывоопасных зонах класса В-1а, зонах класса 1 и 2 по ГОСТ Р51330.9, в которых возможно образование паро- и газовоздушных взрывоопасных смесей категории IIА, IIВ групп Т1, Т2, Т3, Т4 по ГОСТ Р51330.5, ГОСТ Р51330.11.

Блок электронного управления ПБЭ-7М1 комплектно входит в состав электроприводов многооборотного, поворотного исполнения РэмТЭК-01.

 Функции:

- формирование заданных скоростных и моментных характеристик по всей длине хода;

-закрытие/открытие проходного сечения запорной арматуры в местном и дистанционном режимах;

- автоматическое отключение электродвигателя при превышении заданных допустимых нагрузок на выходном звене в любом промежуточном положении запорного устройства арматуры;

-электронная защита электродвигателя от короткого замыкания, перегрузки, обрыва фаз, перегрева обмоток, проверка наличия напряжения  электродвигателя, проверка сопротивления изоляции электродвигателя;

- возможность подключения к системам АСУ ТП с помощью дискретных входов/выходов интерфейсов CAN, RS485, Profibus с программируемой скоростью обмена и возможностью задания номера электропривода в сети для уменьшения трафика основной сети;

- возможность настройки и управления от пульта дистанционного управления;

- указание положения запорного устройства арматуры в процессе работы на местном индикаторе положения;

-хранение информации о командах управления и аварийных событиях во  встроенном «черном ящике», диагностика состояния арматуры.

 Технические характеристики

7. Клапан регулирующий трехходовой 

Клапан G3FM-T У регулирующий трехходовой c поворотным сегментом с линейной пропускной способностью Kv=4150,0 для смешения или Kv=5250,0 для разделения потоков

Выбор КТС среднего уровня АСУ ТП

В состав КТС среднего уровня АСУ ТП входят модули УСО, ПЛК, ПО контроллера,  технологические сети.

КТС должен управляться программно, имея предоставленный разработчиком пакет готовых процедур и функций, обладать достаточными для наших целей возможностями. Как правило, почти все предлагаемые рынком изделия, обладают одинаковыми возможностями. Различия заключаются, в основном, в количестве входных/выходных каналов, точности и разрядности АЦП, в архитектуре и конструктивном исполнении. КТС должен по возможности более просто и надежно сопрягаться с вычислительной машиной: надежное физическое соединение простое и бесконфликтное ПО.

Выбор контроллера.

В журнале «Промышленные контроллеры АСУ» №8 за 2008 год в одной из статей сказано: «Отечественные производители тоже кое-что предлагают в области промышленных контроллеров и даже сравнительно недорого, но применение их изделий в СА требует известной хитрости и смекалки, связанной с адаптацией к конкретному ТП, поэтому зачастую бывает проще разработать и изготовить контроллер самостоятельно. Но и в этом случае остается большая проблема – специалист по автоматике должен изучить программирование однокристальных контроллеров с применением кросс-средств, надежность такого устройства, как правило, очень сильно зависит от квалификации конкретного разработчика». Основываясь на этом высказывании, сразу оговоримся, что будем выбирать контроллер зарубежного производства т.к. контроллер является одной из основных составляющих АСУ ТП. Нам необходим достаточно надежный и простой в обслуживании и установке контроллер. Для выбора контроллера сделаем сравнение основных серий контроллеров некоторых фирм.

  UNO-2182-одна из последних разработок.

Компания Advantech начала поставки высокопроизводительного встраиваемого компьютера UNO-2182 на базе процессора Intel Core2Duo, являющегося новым звеном в линейке универсальных контроллеров для АСУ ТП серии UNO.
UNO-2182 специально разработан для тех промышленных приложений, где требуются высочайшая производительность вычислительного ядра, а также разнообразие интерфейсов, возможность гибкого расширения и при этом относительно небольшие габаритные размеры.

В компьютере используется процессор Intel Core2Duo с рабочей частотой 1,5 ГГц. Максимальный объем оперативной памяти равен 1 Гбайт. Статическое ОЗУ с питанием от резервной батареи объемом 512 кбайт позволяет сохранять критические для работы устройства данные и настройки. В качестве накопителя может использоваться как твердотельный диск Compact Flash, так и 2,5" НМЖД стандарта PATA/SATA.
Для расширения функциональных возможностей в UNO-2182 предусмотрены гнездо формата PC Card, а также слот для установки модулей формата PCI-104. Уникальный набор интерфейсов, включающий два порта Gigabit Ethernet, по два последовательных порта RS-232 и RS-232/422/485, а также параллельный порт и два интерфейса USB 2.0, обеспечивает простую и быструю интеграцию с различными сетевыми структурами. Благодаря видеовыходу типа DVI-I компьютер может работать как с цифровыми (DVI), так и с аналоговыми (VGA) дисплеями. Максимальную готовность UNO-2182 к применению обеспечивают заказные конфигурации с предустановленной операционной системой реального времени Windows CE .NET или русифицированной Windows XP Embedded SP2.
Отсутствие принудительного охлаждения, прочный алюминиевый корпус и отсутствие электромеханических накопителей позволяют использовать компьютер в самых жестких условиях эксплуатации. При этом безотказная работа обеспечивается при воздействии ударной нагрузки до 50 g, вибраций до 2 g и температуры окружающей среды от -20 до +55°C.
 

Контроллеры серии WinCon-8000 компании ICP DAS
Контроллеры серии WinCon-8000 представляют собой последнее поколение промышленных контроллеров производства компании ICP DAS. Вобрав в себя все лучшие характеристики серий I-7000 и I-8000, сохранив преемственность с ними, WinCon-8000 приобрел новые возможности благодаря использованию высокопроизводительного процессора Intel Strong ARM с тактовой частотой 206 МГц и оперативной памяти 64 Мб.

Как и популярные контроллеры серии I-8000, WinCon выполнен в виде отдельного блока из негорючего пластика, который содержит центральный процессор, источник питания, панель управления, коммуникационные порты и объединительную плату для установки модулей ввода-вывода. Контроллер может быть без труда установлен на DIN-рейку или на панель, причем для монтажа не требуется никаких дополнительных конструктивных элементов. При этом обеспечивается открытый и удобный доступ к панели управления, слотам для установки или замены модулей ввода-вывода и коммуникационным разъемам. Контроллер поддерживает все модули ввода/вывода сигналов, как с параллельным, так и с последовательным интерфейсом, семейства I-8000, и, кроме того, может работать с удаленными модулями ввода/вывода серии I-7000. Все модули обладают удобными съемными клеммными соединителями с винтовой фиксацией внешних проводов.

В отличие от контроллеров I-8000, WinCon-8000 имеют не только интерфейсы RS-232 и RS-485, но и интерфейсы USB и Ethernet, а также интерфейсы VGA и PS/2 для подключения клавиатуры, мыши и монитора. Таким образом, промышленный контроллер приобрел функциональность персонального компьютера, что значительно облегчает его программирование и расширяет сферу применения. Так, отладку и редактирование управляющей программы можно осуществлять непосредственно на контроллере. Кроме того, за счет наличия интерфейсов клавиатуры и монитора, WinCon может совмещать в себе функции контроллера и операторской станции. Достаточно лишь установить SCADA-систему, например Trace Mode, и контроллер может взять на себя функции современного операторского интерфейса.  Контроллер имеет встроенную операционную систему Microsoft Windows CE .NET, которая характеризуется как операционная система реального времени. Она поддерживает переназначение приоритетов процессов и обеспечивает тот же уровень детерминированного управления, что и классические ПЛК. Интерфейс операционной системы позволяет воспользоваться любыми средствами, предназначенными для создания программ в этой среде, например Visual Basic .NET, Visual C#, Embedded Visual C++. Контроллер поставляется в комплекте с программной библиотекой, в которой реализованы функции работы со всеми внутренними и внешними устройствами контроллера (внутренняя шина, таймер, внешние интерфейсы, модули ввода/вывода и прочее). Кроме того, имеется подробная инструкция по программированию, а также примеры программ, написанных на различных языках программирования. Контроллер имеет слот для установки карты памяти формата Compact Flash, на которой сохраняются пользовательские программы. Это значительно упрощает работу, к тому же, пользователь может сам подобрать карту Compact Flash исходя из своих потребностей в объеме накопителя.

WinCon-8000 может применяться для решения самых разнообразных задач автоматизации во многих отраслях промышленности. К нему можно подключать не только модули удаленного ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов, но и любые другие устройства: принтеры, модемы, POS-терминалы, другие компьютеры и контроллеры, словом все, что может обмениваться данными через последовательный или USB порт. Таким образом, благодаря новому контроллеру ваша система или отдельный ее сегмент могут иметь довольно сложную конфигурацию и топологию, оставаясь при этом надежной и простой в настройке и управлении.
 

Промышленные контроллеры. Серия System Q Mitsubishi Electric. Новейшее поколение модульных программируемых логических контроллеров (ПЛК) Mitsubishi Electric для комплексных задач автоматизации среднего и высокого уровня сложности представляет серия MELSEC System Q. Высокая вычислительная мощность в сочетании с широчайшими коммуникационными возможностями, расширением до 8192 каналов ввода/вывода и трехуровневым аппаратным резервированием позволяет их успешно использовать в АСУ ТП крупных ответственных объектов, реализуя алгоритмы управления любого уровня сложности. ПЛК System Q поддерживают многопроцессорный режим обработки данных, что делает возможным параллельное использование в одном ПЛК до 4-х центральных процессоров (ЦП) одного или нескольких типов. Для выбора оптимальной конфигурации Вашего контроллера предлагается 15 типов процессорных модулей: 12 типов ЦП ПЛК;  2 типа ЦП управления сервоприводами; 1 тип встраиваемого промышленного ПК.  Наличие многопроцессорного режима обработки в одном контроллере позволяет:  организовать высокоскоростной обмен данными между отдельными процессорными модулями по внутренней шине;  увеличить производительность системы и обеспечить ее высокое быстродействие за счет деления сложных алгоритмов между несколькими ЦП;
повысить надежность за счет распределенного алгоритма обработки данных;
снизить стоимость системы за счет использования одного многопроцессорного контроллера вместо нескольких однопроцессорных, объединенных по сети.
Для обеспечения безаварийной работы, предусмотрено трехуровневое аппаратное резервирование контроллера: - по центральному процессору, - по источнику питания, - по сетевым соединениям.  Резервированные контроллеры гарантируют бесперебойную работу на непрерывных производствах, что особо важно в таких отраслях промышленности как энергетика, металлургия, а также в химической, нефтехимической и бумажной промышленности.
Контроллеры серии System Q имеют широкие возможности для построения систем управления c распределённой архитектурой. При этом подключение контроллера к удалённым станциям ввода/вывода возможно через стандартные полевые шины. Кроме того, возможно подключения модулей УСО с нестандартным протоколом через интерфейсы RS-422/485 или RS-232. Для организации высокоскоростного обмена данных между ЦП нескольких контроллеров, или между контроллером и удаленными станциями ввода/вывода, предлагается резервированная оптоволоконная сеть MELSECNET/10/H имеющая вид кольца. При использовании этой сети скорость передачи данных составляет до 25 Мбит/с, а удаление до 30 км.  Конструктивно контроллер состоит из источника питания, одного или нескольких центральных процессоров (ЦП) и модулей ввода-вывода, которые устанавливаются в базовое шасси. Базовое шасси оснащено внутренней высокоскоростной шиной для обмена данными между отдельными модулями и ЦП. При необходимости увеличения каналов ввода-вывода, к внутренней шине базового шасси подключается до семи шасси расширения, при этом их максимальное удаление от базового шасси составляет 13,2 м.  К основным особенностям ПЛК System Q относятся:  быстродействие до 34 нс/лог. операцию;
детерминированный период выполнения программного цикла 0,5…2,000 мс с дискретностью 0,5 мс; объем памяти ЦП до 32 Мбайт; расширение до 8192 каналов ввода-вывода;
широкий выбор модулей ввода-вывода аналоговых и дискретных сигналов с гальванической развязкой; преобразователей сигналов температурных датчиков; аппаратных ПИД регуляторов; высокоскоростных счетчиков; позиционеров, коммуникационных модулей и т.д.; обработка аналоговых сигналов с разрядностью до 32 бит; развитые средства коммуникации и поддержка открытых полевых шин: Ethernet, CANopen, PROFIBUS/DP, DeviceNet, CC-Link, AS-Interface;  реализация многопроцессорного режима обработки данных;  трехуровневое аппаратное резервирование; возможность дистанционного программирования и диагностирования через модем, Internet или Intranet; самодиагностика с протоколированием сбоев в памяти ЦП; возможность программирования на языках стандарта IEC 1131.3/EN 61131-3;  компактная конструкция (размер модулей ввода/вывода 27х98х90 мм) наличие встраиваемого промышленного ПК (Celeron 400 МГц, 128 Мбайт) с портами USB, 2xPCMCIA, Ethernet, VGA, PS/2. Функциональное назначение модуля - выполнение приложений ПК и ПЛК (обработка данных, управление, удаленная диагностика, визуализация, ведение баз данных, WEB-Server). Языки программирования С++; Visual Basic.

Из всех представленных контроллеров контроллеры фирмы «Митсубиси» подходят нам больше всего во первых они более функциональны, во вторых они являются наборными, и в третьих их цена может вирироваться в зависимости  от выбранных модулей и блоков расширения. 

Базовые шасси

Базовое шасси предназначено для аппаратного и программного объединения CPU, блока питания, входных модулей, модулей I/O и специальных функциональных модулей.

Характерные особенности:

Модули автоматически адресуются. Автоматическая адресация может быть изменена с помощью функции «Назначение Ввода/вывода» (“I/O assignment”).

Возьмем компонент имеющий наибольшее число модулей ввода/вывода Q3128-E, для того что бы была возможность расширения без покупки дополнительного шасси расширения. Q312-B имеющий 12 модулей ввода/вывода

Модули питания

Модули питания обеспечивают отдельные модули напряжениями, необходимыми для работы. Выбор источников питания зависит от потребления энергии отдельными модулями.

Характерные особенности:

Готовность к работе указывается красным светодиодом.

При использовании источника питания Q63P контроллеры могут питаться от дополнительного выхода 24 В постоянного тока.

Модули источников питания Q62P и Q64P могут использоваться по всему миру, так как они поддерживают диапазон входного напряжения от 100 до 240 В переменного тока при частоте 50/60 Гц.

Возьмем блок питания Q61P-A2 его технические характеристики следующие

Базовые процессорные модули ЦП ПЛК

Процессорные модули серии MELSEC System Q доступны в виде однопроцессорных и мультипроцессорных CPU, благодаря чему они перекрывают широкий диапазон приложений. Производительность контроллера возрастает вместе с приложением путем простой замены CPU (за исключением Q00J). Q00CPU и Q01CPU являются классическими отдельными CPU, тогда как Q00JCPU образует неразделимый блок, состоящий из CPU, источника питания и базового шасси, и таким образом обеспечивает недорогое вхождение в технологию модульных ПЛК. Стандартные процессорные модули были разработаны специально для приложений, в которых легче реализовать компактную конфигурацию системы.

Характерные особенности:

Каждый процессорный модуль оборудован интерфейсом RS232C для обеспечения простого программирования и мониторинга с персонального компьютера или рабочей панели.

Встроенная флэш-память для хранения информации без дополнительных карт памяти. Обработка входов и выходов с режимом обновления. Выберем процессорный модуль Q00CPU имеющий следующие технические характеристики

Модули цифровых входов

Обнаружение сигналов процесса

Входные модули необходимы для преобразования цифровых сигналов процесса с разными уровнями напряжения в уровни, необходимые для контроллера.

Характерные особенности:

Гальваническая разъвязка между процессом и управлением за счет применения оптронной пары является стандартным свойством.

Индикация состояния входов с помощью светодиодов.

Выберем входной модуль QX40-S1 его основные характеристики

Модули цифровых выходов

Технология адаптированных выходов

Выходные модули серии MELSEC System Q имеют различные переключающие элементы для адаптации ко многим задачам управления.

Характерные особенности: 

Выходные модули с переключателями на основе транзистора, реле или симмистора.

Гальваническая развязка между процессом и управлением за счет применения оптронной пары является стандартным свойством.

Модули с развязкой между каналами.

Из представленных модулей выберем модуль QY22

Это все основные блоки но для управления технологическим процессом нам понадобиться еще модуль позиционирования и модуль интерфейсов.

Интерфейсные модули

Обмен данными с периферийными устройствами

Этот модуль обеспечивает связь с периферийными устройствами через стандартный интерфейс RS232. Периферийные устройства подключаются по схеме «точка-точка» по принципу «1:1».

Характерные особенности:

Модуль QJ71C24N имеет один интерфейс RS232 и один интерфейс RS422/485. Модуль QJ71C24-R2 имеет два интерфейса RS232, амодульQJ71C24N-R4 – два интерфейса RS422/485.

Позволяет компьютеру, подключенному к системе, получать полный доступ ко всему набору данных CPU MELSEC Q, используя SCADA систему или программное обеспечение для мониторинга.

Поддержка обмена данными ASCII с подключенными устройствами, такими, как считыватели штрих-кодов, весы и системы идентификации.

Встроенная флэш-память для регистрации данных о качестве, производительности и тревогах, которые могут печататься, когда возникнет такая необходимость.

Состояние модуля и связи показывается светодиодами.

Проверка связи и функция мониторинга возможны при использовании программного обеспечения GX Configurator UT.

              При этом нам также необходим еще один модуль для подключения устройств с интерфейсом Foundation fieldbus для этого воспользуемся модулем интерфейса Rosemount 3420 Н1. Модуль позволяет подключить до 64 первичных устройств.

Выбор КТС верхнего уровня АСУ ТП.

К верхнему уровню АСУ ТП относится АРМ оператора и БД.

АППАРАТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

Минимальная конфигурация компьютеров АРМ.

Типовое рабочее место диспетчера: Компьютер

 Процессор – Pentium 4 - 2.8Ghz.

 Оперативная память – 1024 Mb.

 Свободное дисковое пространство – 100 Gb.

 Integrated VGA

Сервер базы данных HP ProLiant DL320s:

Хранение и обработка информации

Для хранения информации используется сервер InterBase под управлением ОС Windows 2000/XP и может хранить терабайты информации. Организационная структура базы данных (БД) позволяет хранить полную информацию о результатах обмена данными, по меньшей мере, за три года функционирования диспетчерского центра и, кроме того, обобщенную аналитическую информацию ещё за несколько лет.

Описание программного обеспечения.

Программное обеспечение АРМа обеспечивается SCADA-системой КАСКАД.

SCADA-система «КАСКАД для WINDOWS» (далее - КАСКАД) представляет собой мощный инструмент наблюдения, анализа и управления технологическими процессами; имеет в своем распоряжении все необходимые инструменты, присущие современным SCADA-системам, а также ряд уникальных особенностей.

Система КАСКАД спроектирована так, чтобы обеспечить максимально удобную работу с ней для пользователей различной квалификации, имеет интуитивно понятный интерфейс и проста в освоении. 

Система имеет мощную сетевую архитектуру, что позволяет легко наращивать ее мощность, гибко конфигурировать под любой технологический процесс, комбинируя нужные модули.

Система КАСКАД включает в себя следующие компоненты:

     Серверные модули:

- Сервер Доступа к Данным осуществляет получение, обработку и накопление данных, ведение базы данных, анализ и передачу управляющих воздействий. Накопление данных ведется в виде SQL-базы данных под управлением сервера InterBase.

- Интерфейсные модулеи доступа к данным осуществляют связь с источниками данных (микроконтроллерами и т.п.).

- Конфигуратор СДД предоставляет унифицированный интерфейс для настройки модулей доступа к данным (формирования набора опрашиваемых устройств, тегов, настройка параметров опроса).

     Клиентские модули:

- Модуль визуализации ТП является основным средством визуального контроля текущих параметров ТП, а также главным инструментом управления процессами. Отображаемые данные группируются в виде панелей мнемосхем. Каждая панель может отображать информацию  в любом удобном для восприятия и анализа виде: текстовом, графическом (растровое или векторное изображение), анимированные изображения, видеоролики, тренды, гистограммы и т.д. Причем виды отображения могут комбинироваться в любом сочетании. Навигация по мнемосхемам максимально проста. Настройка мнемосхем производится во встроенном редакторе. 

- Модуль просмотра исторических данных ТП представляет собой мощное и удобное средство просмотра истории технологического процесса, отслеживания динамики ТП благодаря развертыванию данных в графическом виде. Информация может представляться как в двух, так и в трех измерениях, в абсолютных единицах (единицы измерения), в процентах. Возможен просмотр как исторических, так и текущих данных (следящий режим). Данные при отображении логически группируются в виде панелей предыстории. Каждая панель может работать как независимо от других панелей, так и синхронно с ними. Добавление и удаление графиков производится налету, как и изменение масштаба отображения. Количество одновременно отображаемых панелей и графиков на каждой панели в принципе не ограничено и выбирается из соображений удобства восприятия и здравого смысла.

- Модуль формирования отчетной документации позволяет создавать отчеты любого вида за любой период времени, вести как сменную, так и сквозную документацию, а также анализ данных. Формирование отчетов производится в формате и под управлением Microsoft Excel. Во-первых,  это дает пользователю возможность настроить вид выходной документации, используя весь мощный инструментарий, предоставляемый программой Microsoft Excel, а во-вторых, позволяет использовать сформированные документы в дальнейшем без дополнительных преобразований. Вид документа настраивается один раз и запоминается в виде шаблона. По этому шаблону в любое время может быть сформирован выходной документ на любой момент времени.

- Модуль звуковой сигнализации осуществляет контроль соответствия технологического процесса установленным режимам. В случае нарушений происходит информирование пользователя проигрыванием звуковых файлов. Благодаря чрезвычайно гибкой настройке модуль может быть использован также и для комментирования хода технологического процесса. В качестве звуковой информации могут быть использованы голосовые сообщения; сообщение можно составлять из нескольких элементов, зацикливать произвольный участок цепочки. Узел, вызвавший аларм, отображается модулем визуализации, что позволяет немедленно принять необходимые меры. Каждому контролируемому параметру задается приоритет, что позволяет в первую очередь обрабатывать более важные алармы.

Модули системы КАСКАД работают независимо друг от друга, поэтому можно, например, одновременно формировать отчет, анализировать исторические данные и следить за текущим ходом процесса.

Для разграничения уровней доступа к информации введена система пользователей и паролей. Каждому пользователю определяются права на запуск приложений, просмотр данных и изменение настроек.

Математическое описание контура регулирования температуры

Рассмотрим контур регулирования температуры. Система автоматического регулирования температуры может быть представлена структурной схемой изображенной на следующем рисунке.

Каждый элемент системы представляет собой передаточное звено. Рассмотрим каждое звено в отдельности

При этом можно говорить, что постоянная времени исполнительного механизма есть ни что иное как постоянная времени клапана тогда общая передаточная функция объекта регулирования примет вид: Wор(р)=k/Тимр+1

где:

ТимР- постоянная времени двигателя  ТимР=0,333, тогда

k – коэффициент усиления напора воды  k=1,153
тогда Wор(р)= k/Тимр+1=1.153/0.333p+1

Датчик температуры:

Wдт(р)=Кдт/ТДТР+1

где,

Кдт – коэффициент усиления датчика температуры Кдт=1;

Тдт – постоянная времени датчика температуры Тдт=0,5 .

тогда Wдт(р)=Кдт/ТДТР+1=1/0,5р+1

Вычисление ПИ- регулятора

Объединяет два регулятора П и И, обладает наилучшими свойствами, а именно: за счет П - составляющей улучшается показательные качества в переходном процессе, а за счет И - составляющей уменьшается ошибка регулирования  т.е. улучшается точность.

В  качестве  критерия  качества  регулирования   принимаем желаемую передаточную функцию разомкнутого контура. Для рассматриваемой системы регулирования целесообразно применять настройки контура регулирования на  технический оптимум. Желаемую передаточную функцию разомкнутого контура в этом случае записывают в виде:

К большим постоянным времени объекта управления относится постоянная времени Tим , к малым – постоянная времени Tдт. Тогда эквивалентная малая постоянная времени контура регулирования тока Tт = Tдт.

Передаточная   функция    оптимального    регулятора   определяется в виде:

где Wоу (p) – передаточная функция объекта регулирования, Wос  (p) – передаточная  функция  звена обратной связи, Wр.жел (p) – желаемая передаточная функция разомкнутого контура.

В результате синтеза была получена передаточная функция ПИ-регулятора. В общем виде передаточная функция ПИ-регулятора выглядит следующим образом:

,

где KП – коэффициент пропорциональной части, КИ – коэффициент интегрирующей части, которые необходимо вычислить для построения регулятора в реальной системе регулирования давления.

Смоделируем данную систему в «Мatlab 7.1»

При построении графиков условимся, что 0 это температура воды в трубопроводе приходящей с ТЭЦ.

              Предположим, что температура окружающей среды увеличилась условно на несколько пунктов, тогда температура в трубопроводе должна уменьшиться.

              Предположим, что температура окружающей среды уменьшилась условно на несколько пунктов, тогда температура в трубопроводе должна увеличиться.

Как видно из графиков система правильно отрабатывает при любых возмущающих воздействиях это говорит о том что, параметры ПИ – регулятора определенны верно.

Список литературы:

1.                     http://www.power-e.ru

2.                     http://www.rae.ru

3.                     http://www.metran.ru.

4.                     http://kalorifer.net

5.                     www.tender.pro

6.                     www.asucontrol.ru

7.                     www.cta.ru

8.                     www.mitsubishi-automation.ru

9.                     www.siemens.ru

2

2