kotel (Система автоматизации на котлоагрегатах), страница 8

Контроллеры представляют собой терминальные базы на 10 или 5 модулей (блок питания, процессор, модули ввода-вывода, специальные модули). Один контроллер состоит из четырех до восьми терминальных баз в зависимости от мощности процессора (см. рис 2.2).

Рис 2.2 Общий вид контроллера GE Fanuc

Модули ввода-вывода 8, 16, 32 канальные (модули на 4 и 8 каналов - с гальванической развязкой). Номенклатура модулей очень широкая: дискретные - до 220 В., аналоговые кроме 0-5 мА (используются 0-20 мА или 0-10 В), милливольты, термопары, термосопротивления, дифтрансформаторных нет. Дискретные модули имеют индикацию состояния каждого канала. Максимальная емкость контроллера составляет при 8 терминальных базах 216 аналоговых входов, 416 дискретных входов и 416 дискретных выходов.

Для программирования и конфигурирования контроллера используется VersaPro под Windows – все преимущества программ по ОС Windows, язык релейных и лестничных диаграмм, работа с программой (редактирование) в режиме on-line и off-line с отображением текущих значений. Программа - графическое поле, слева входы, справа - выходы, посередине вставляются блоки (например, триггеры, сумматоры, звено ПИД-преобразования), описываются их входные/выходные переменные и соединяются проводниками или ссылками. Возможна вставка подпрограмм. Документирование в различных видах.

Для разработки автоматизированного рабочего места (АРМ) используется SCADA-пакет Cimplicity. Обладает всеми достоинствами современного SCADA-пакета. Среда разработки - англоязычная. Рабочее пространство разработчика выглядит в стиле таких распространенных программ как Visual Basic или Проводник операционной системы Windows. Можно перемещаться по разделам проекта, создавая и редактируя отдельные элементы и приложения (тренды, архивы, тревоги, доступ, база данных реального времени и др.). Интерфейс оператора - русский. Возможна связь с информационной системой предприятия (прямое считывание и запись данных в базы на сервере) - дополнительных технических и программных средств не требуется. Важной особенностью является встроенный язык программирования - Microsoft Visual Basic, обмен с ИУС реализован с его помощью - команда пишется один раз, далее изменяется только имя базы и номер описателя. Иногда для организации рабочих мест проще в сервер системы установить дополнительную опцию - Web Gateway и тогда с любой ПЭВМ сети завода можно просматривать текущее состояние системы через Internet Explorer в формате страниц HTML.

Для обслуживания автоматических регуляторов, приборов теплотехнического контроля, устройств технологической защиты блокировки сигнализации и других средств автоматизации вместе с их коммуникациями и другими элементами на электростанции организуется цех тепловой автоматики и измерений (ЦТАИ), непосредственно подчиненный главному инженеру и действующий на правах самостоятельной единицы.

На маломощных электростанциях (не районного значения) вместо цеха часто организуется лаборатория или группа автоматики и измерений с такими же задачами, но более простой структурой.

На крупных заводах с большим количеством производственных цехов организуются центральные цехи тепловой автоматики и технологического контроля, обслуживающие производственные цехи и теплосиловое хозяйство завода.

Положение о цехе ТАИ среди других подразделений предприятий определяется Правилами, утверждаемыми в установленном порядке. Для всех работников энергетической промышленности обязательно соблюдение «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей». Не менее важны и другие действующие детективные документы и правила, содержащие сведения об обслуживании энергетического хозяйства. К их числу относятся «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок станций и подстанций» (ПТБ). Персонал цеха ТАИ получает право работать на электростанциях только после изучения и сдачи экзамена на знание упомянутых документов, после чего им выдается удостоверение. В своей работе персоналу цеха ТАИ приходится пользоваться многочисленными техническими документами: чертежами и схемами установок контроля и управления, инструкциями и руководящими указаниями заводов – изготовителей аппаратуры.

Основная задача цеха – поддержание в работоспособном состоянии приборов теплового контроля, авторегуляторов и других средств автоматизации. Цех выполняет большую часть работ по ремонту приборов и авторегуляторов. В его обязанности входит также поверка измерительных приборов, настройка регуляторов, устройств защит блокировки и сигнализации на заданные параметры. На цех ТАИ возлагается обязанность ведомственного надзора за состоянием измерительных приборов. Ему доверяется государственное клеймо, удостоверяющее о соблюдении установленных законом сроков поверки приборов и соответствии нормам погрешности из измерений.

Для выполнения своих задач цех имеет лаборатории и мастерские, оснащенные необходимыми контрольными и образцовыми приборами, стендами, инструментом и станочным оборудованием.

Увеличение единичной мощности агрегатов и электростанций в целом и переход на блочную компоновку оборудования привели к замене децентрализованного управления агрегатами – централизованным.

Децентрализованное управление характерно для электростанций, на которых каждый агрегат станции (котлы и турбины) пускался и управлялся с индивидуального или группового щита управления. При нормальной работе агрегат обслуживался системой автоматических регуляторов, а щит служил лишь для наблюдения за его работой по приборам, число которых было относительно небольшим. Централизованное управление характерно для электростанций с блочными установками большой мощности, когда с мнемосхемы на ЭВМ происходит управление всеми агрегатами блока. На первом этапе освоения блока операции пуска и остановка оборудования выполнялись вручную с помощью ключей дистанционного управления запорными и регулирующими органами, сосредоточенными на пультах управления блоком. Наблюдение за ходом процесса велось по приборам, расположенным на панелях щита.

По мере усложнения и укрупнения агрегатов число приборов, необходимых для наблюдения за процессом, возрастало. Так, уже на блоках 200МВт с барабанными котлами персонал должен был следить за значениями 560 технологических величин и дистанционно управлять 280 органами. Перспективными оказалось применение средств вычислительной техники для контроля за работой и управления происходящими в них процессами.

Информационно – вычислительные машины могут выполнять разные функции, начиная от контроля за работой агрегатов. Машинам можно поручить сигнализацию и регистрацию аварийных отклонений параметров от нормы; они могут вычислять технико – экономические показатели ТЭП в процессе работы оборудования. Это дает возможность корректировать процесс, поддерживая его на оптимальном уровне вручную или автоматически.

Однако поручить вычислительным машинам все функции управления еще не представляется возможным, так как для этого требуется, чтобы надежность их была выше надежности основного оборудования блока. Без этого вычислительные машины могут применяться только как существенное дополнение к обычной системе автоматического регулирования.

В настоящее время наметилось несколько вариантов (этапов) освоения вычислительных машин для управления агрегатами электростанций. Основные из этих вариантов следующие:

1. Применение вычислительной машины в качестве информационной (ИВМ). При этом машина воспринимает необходимое количество параметров работы оборудования (информации), фиксирует их в своем запоминающем устройстве (памяти машины), сравнивает с заложенными в памяти нормальными (заданными) величинами и в случае отклонения подает сигнал, начинает запись отклонившейся величины и выводит ее на один из контрольных приборов, работающих по вызову. Кроме того, при такой системе ограниченное число наиболее важных величин непрерывно показывается и регистрируется обычными приборами теплотехнического контроля.

2. На втором этапе информационная машина, выполняющая те же функции, что и в п.1, снабжается вычислительным устройством и производит расчеты технико - экономических показателей, заменяя работу группы учета. К таким показателям относятся к.п.д. котлоагрегата и блока в целом, величина отдельных потерь тепла, удельный расход электроэнергии на собственные нужды и др. Так как вычислительная машина может выполнять расчеты практически любой сложности по заложенным в ее запоминающее устройство программам в короткий срок, то выдаваемые ею сведения поступают к дежурному инженеру и оператору блочного щита управления своевременно и они успевают воздействовать на процесс в направлении повышения его экономичности (оптимизации). Информационно – вычислительную машину при такой схеме управления часто называют «советчиком оператора»

3. Следующий этап (рис. 4) заключается в применении вычислительной машины в качестве контроллера. На этом этапе воздействие машины на органы управления процессом осуществляется через систему автоматического регулирования (управления). Отличие от предыдущего варианта (п.2) заключается в том, что здесь оптимизация процесса выполняется не вручную оператором, а непосредственно машиной по результатам расчета технико – экономических показателей ее вычислительным устройствам. В этом варианте вычислительная машина выполняет функции корректирования процесса через задатчики авторегуляторов. Запоминающее устройство машина содержит программы, по которым она автоматически осуществляет пуск, останов, перевод на пониженную нагрузку и другие операции по управлению агрегатами. Информационная часть машины выполняет те же операции, что и в предыдущих вариантах. При выходе контроллера из строя система авторегулирования и защиты полностью остается в действии. Снижается лишь экономичность работы блока. Не требуется также особого быстродействия машины, так как необходимую скорость выполнения операции обеспечивают автоматические регуляторы и устройства защиты. Описываемый вариант с оптимизирующей вычислительной машиной (каскадное управление) служит этапом к замене вычислительной машины всех функции управления блоком.

4. Вариант прямого управления блоком с помощью УВМ предусматривает максимальное использование всех возможностей, заложенных в вычислительной машине, для автоматического управления теплоэнергетическим оборудованием электростанций. Обычная система автоматического регулирования и защиты отсутствует, т.к. ее функции непосредственно выполняет УВМ, прямо воздействующая на исполнительные механизмы органов регулирования и управления. Машина выполняет все функции информационной и вычислительной части, оптимизирует процесс, пускает и останавливает оборудование, предохраняет его от возникновения развития аварий. Этот вариант требует от УВМ высокой надежности, т.к. выход ее из строя неизбежно приводит к остановке всего блока. Установка же второй (резервной) машины приводит к неоправданному увеличению стоимости системы управления.

Рис.6 Схема каскадного управления блоком, с применением контроллера

Операторская станция - это мощный интерфейс на базе видеомонитора, обеспечивающий отображение и адресацию 10000 тегов. Такие возможности в сочетании с усовершенствованным управлением информацией делают операторскую станцию идеальным интерфейсом для систем общезаводского (цехового) управления. Станция позволяет конфигурировать 1500 экранных форм, 1000 трендов и 260 заказных сообщений и выводить их на видеомониторы высокого разрешения, распечатывать и организовывать их в файлы. Помимо представления данных в различных формах операторская станция даёт возможность использовать процессор прикладных задач (мощную универсальную ЭВМ) для анализа данных расчетов и итоговых отчётов.

Для операторской станции управления котлоагрегатом рекомендуется использовать ПЭВМ «Pentium-4» с пакетом CIMPLICITY, который обеспечивает:

1) управление технологическими процессами с помощью промышленных микропроцессорных контроллеров и IBM PC;

2) представление объекта управления на мнемосхемах, трендах, панелях управления;

3) контроль значений технологических параметров и обработка аварийных ситуаций в реальном времени;

4) оперативное управление контурами регулирования;

5) накопление данных в архиве на диске с возможностью дальнейшей обработки;

6) автоматическая генерация отчётов.