Проектирование АСУТП котельной
Заказчик: ОАО "Сибирская Пивоваренная Компания" ("Красный Восток")

Генеральным подрядчиком в этом проекте выступила компания ЗАО “СибКотэс”. Специалисты ЗАО “МСТ” разрабатывали и поставляли ПТК, а также выполняли часть проектных и наладочных работ.

Проектирование системы управления, комплектация, сборка и тестирование Программно-Технического Комплекса были проведены в течение 4 месяцев. Основные работы по монтажу и наладке системы были закончены весной 2003 года.

Особенности системы

АСУТП на базе ПТК "Tornado-I" является современным решением задачи комплексной автоматизации котельных различного масштаба и сложности. Система обеспечивает современный уровень управления оборудованием котельной в соответствии с критериями экономической эффективности, улучшает качество регулирования и гарантирует экономичное сжигание топлива. Система реализует полномасштабные функции управления и контроля котельной, расширяет возможности оперативного персонала, обеспечивая стабильную работу технологического оборудования и увеличивая срок службы агрегатов. Надежность системы обеспечивается использованием современных архитектурных и конструктивных решений, применяемых при проектировании системы, а также использованием надежных элементов, прежде всего, контроллеров с высоким временем наработки на отказ.
Комплекс "Tornado-I" разрабатывался российскими специалистами, хорошо знакомыми с особенностями отечественных КИПиА, поэтому в ПТК решены все основные вопросы по совместимости системы с датчиками любых градуировок и различными исполнительными механизмами.

Основные функциональные возможности АСУТП

Система позволяет реализовать следующие функции:

• Отображение на экране компьютера состояния оборудования котлов и общекотельного оборудования с разной степенью детализации.
• Управление объектами котельной во всех эксплуатационных режимах, включая пуск и останов.
• Регулирование технологических параметров в заданном режиме.
• Дистанционное управление всем электрифицированным оборудованием котельной.
• Технологические защиты и блокировки.
• Автоматический контроль и непрерывная диагностика как датчиков, так и средств ПТК.
• Контроль исполнения команд.
• Дифференцированный допуск операторов к отдельным операциям, защита системы от случайного или несанкционированного воздействия.
• Протоколирование действий оператора.
• Сигнализация (в том числе, звуковая).
• Формирование базы данных исходной и расчетной информации.
• Архивирование данных о состоянии технологического объекта, о ходе технологического процесса, действиях оперативного персонала, несанкционированном доступе к управлению и других данных.
• Решение информационных задач (расчет технико-экономических показателей работы оборудования, регистрация отклонений параметров и другие типовые задачи).
• Создание печатных отчетов.

Система является масштабируемой, проектирование АСУТП реализовывалось таким образом, что в перспективе система может быть расширена дополнительными автоматизированными рабочими местами операторов, а также рабочими местами без функции управления, работающими в режиме "только просмотр" (для административного персонала котельной).

Контроллеры

К нижнему уровню системы относятся контроллеры общекотельного оборудования и контроллеры управления котлами (один шкаф контроллера на каждый котел).

Каждый контроллер является автономным устройством и может обеспечивать управление объектом при отсутствии связи с оператором, что позволяет избежать аварий в случае нарушения работы верхнего уровня или сетевых связей. Контроллеры монтируются в шкафы одностороннего обслуживания степени защиты IP55.

Применение стандартных конструктивных элементов и современных инженерных технологий позволяет создавать наглядные, эстетичные и удобные в обслуживании шкафы контроллеров. Продуманный дизайн шкафов, позволяет, в частности, избежать использования громоздких кросс-шкафов, релейных шкафов и панелей преобразователей, а также уменьшить расход кабеля, что упрощает монтаж и обслуживание шкафов, а также и значительно удешевляет систему.

В каждом шкафу устанавливаются:

Крейт контроллера с процессорным модулем IUC-32 производства "Kontron" ("PEP Modular Computers"), Германия. Данные модули обладают высоким быстродействием, достаточным для реализации всех алгоритмов управления котлом. Контроллеры обладают высокими эксплуатационными характеристиками и большим временем наработки на отказ.

Модули ввода-вывода производства “Модульные Системы Торнадо”. Применяются мезонинные модули выполненные в международном стандарте ModPack. Большая номенклатура данных модулей расширения позволяет решать любые задачи сбора и обработки данных на котельной.

Источники питания и аккумуляторы производства “Модульные Системы Торнадо” и партнеров.
Блоки полевых интерфейсов (БПИ) производства “Модульные Системы Торнадо”, позволяющие напрямую подключать контроллер к технологическому оборудованию объекта, датчикам и исполнительным механизмам, минуя преобразователи. БПИ позволяют подключать натуральные сигналы от термопар, термометров сопротивлений, датчиков тока и напряжения, а также дискретные сигналы и команды 24В и 220В.

Шкафы контроллеров имеют следующие характеристики:

• энергопотребление каждого шкафа-контроллера составляет не более 75 Вт;
• отсутствие принудительного охлаждения (оборудование шкафа-контроллера не требует специальных средств охлаждения, что повышает его надежность и долговечность);
• температурный диапазон работы контроллеров от 0 до +55 °С окружающего воздуха.

Сборка и монтаж шкафов-контроллеров производится в короткие сроки и не требует специальных промышленных условий и оборудования.

Автоматизированные Рабочие Места (АРМ) и серверы

К верхнему уровню системы относятся Автоматизированные Рабочие Места операторов-технологов котельной, станция инженера АСУТП, а также серверы баз данных и приложений.
АРМ операторов и инженеров оснащены современными стандартными средствами вычислительной техники, совместимые с IBM PC с мониторами 21' в комплекте с манипулятором "мышь" и клавиатурой. Функциональность каждой станции определяется правами доступа.

АРМ оператора котельной

АРМ позволяет осуществлять диалог оператора с АСУТП, обеспечивает сигнализацию об отклонениях параметров, обеспечивает выдачу команд оператора-технолога по управлению технологическим процессом, регистрирует информацию, необходимую для дальнейшего анализа в режиме ретроспективного просмотра, а также позволяет выдавать на печать необходимую информацию.

Для создания интерфейса оператора используется “InTouch” - специализированный для задач контроля и управления технологическими процессами программный пакет от компании “Wonderware” (русскоязычная версия).
Интерфейс оператора организован в виде графических элементов разной степени детализации, которые отображают текущее состояние объектов котельной и позволяют эффективно ими управлять.

В интерфейсе оператора-технолога имеются несколько видов видеокадров: мнемосхемы различной степени детализации, графики, гистограммы, таблицы, протоколы, отчеты.

Мнемосхемы образуют "дерево", которое вызывается через меню. Часть меню вызова видеокадров постоянно находится на экране. Некоторые видеокадры закрываются автоматически для уменьшения вероятности ошибочного нажатия важных кнопок. В случае аварийных отклонений параметров возможен быстрый их поиск нажатием одной клавиши.   

АРМ инженера АСУТП

АРМ инженера предназначен для выполнения следующих функций:

• конфигурирование параметров и структуры ПТК;
• восстановление системы после аварийных ситуаций;
• диагностика и тестирование ПТК;
• проведение регламентных работ;
• создание резервных копий программного обеспечения и баз данных;
• формирование отчетов о течении технологического процесса;
• внесение изменений в программы технологических контроллеров и в программы визуализации;
• метрологическая калибровка измерительных каналов.

АРМ инженера служит "горячим" резервом в случае выхода из строя рабочего места оператора-технолога.