+7 (8352) 55-22-94
Автоматизированная система управления промышленным электрообогревом
Для эффективной работы системы промышленного электрообогрева необходимо применение технических средств автоматического контроля и управления.
ЗАО «Волмаг», имея большой опыт в производстве промышленных контроллеров, автоматизированных систем управления различных технологических комплексов и низковольтных комплектных устройств-0,4кВ, с учетом современных технологических требований в области промышленного обогрева разработало автоматизированную систему контроля и управления промышленного обогрева (АСУ обогрева) на базе контроллера собственного производства КР-500М серии КОНТРАСТ.

Автоматизированная система управления промышленным электрообогревом

Рисунок 1. Блок контроллера БК-500К


АСУ обогрева позволяет пропорционально регулировать температуру в трубопроводах путем включения/выключения цепи электрообогрева. 100 % мощности электрообогрева используется при минимальной температуре окружающей среды, а при достижении требуемой температуры поддержания - каждая нагревательная цепь полностью отключается, что позволяет значительно экономить энергию и увеличивает срок службы систем электрообогрева.

Универсальность АСУ обогрева является ключевым элементом, позволяющим добиться эффективного управления электропитанием и сокращения эксплуатационных расходов при использовании систем электрообогрева.

АСУ обогрева отличается простой конструкцией и эксплуатационной гибкостью. Конструкция компонентов системы предусматривает их легкую установку и обслуживание, а также возможность расширения системы в течение всего срока ее службы. АСУ обогрева позволяет с помощью различных протоколов обмена данными через сети Ethernet, GSM/3G/4G осуществлять связь с системой централизованного управления электрообогревом и (или) программой сбора данных (SCADA). Одна АСУ обогрева позволяет контролировать до 470 независимых нагревательных линий в составе одной сети.

АСУ обогрева обеспечивает точное измерение температуры и тока нагрузки, позволяет осуществлять доступ к рабочим параметрам управления и рабочим условиям в масштабе всей сети системы электрообогрева.

АСУ обогрева выполняет следующие функции:
  • прием данных от исполнительных устройств;
  • контроль состояния связи со всеми устройствами;
  • визуализация работы системы по технологической мнемосхеме установки;
  • ведение журнала событий;
  • организация разноуровнего доступа (оператор, инженер, администратор);
  • передача данных на верхний уровень АСУЭ;
  • адаптивный энергосберегающий алгоритм управления температурами;
  • непрерывная диагностика исправности греющих кабелей;
  • система прогнозирования отказов греющих цепей по утечке токов;
  • контроль технологического состояния греющих кабелей;
  • контроль падения вырабатываемой тепловой мощности каждого греющего кабеля;
  • наличие автоматического ввода резервного питания.

В состав системы АСУ промышленного обогрева входят:
НаименованиеНазначение
Блок контроллера БК-500КОбработка полученной информации для обработки полученной информации с модулей УСО, обмена данными между устройствами сети и верхним уровнем управления
Панель оператораCенсорная панель управления предназначена для отображения информации о каждой линии обогрева и о системе в целом
Модуль аналогового ввода МВА-ДПреобразование входных аналоговых для преобразования входных аналоговых сигналов постоянного тока (4-20мА) от блока контроля тока БКТ в цифровой код для передачи их в систему. Блок контоля тока БКТ измеряет ток фазы и ток утечки
Модуль аналогового ввода с универсальными входами МАУ-ДПреобразование входных аналоговых для преобразования входных аналоговых сигналов от термопреобразователей сопротивления в цифровой код для передачи их в систему
Модуль дискретного ввода-вывода МСД-Д-20Преобразование входных дискретных для преобразования входных дискретных сигналов от коммутационной аппаратуры управления линией обогрева в цифровой код для передачи их в систему
Модуль дискретного ввода-вывода МСД-Д-22Преобразование цифрового кода для преобразования цифрового кода из системы в дискретный выходной сигнал, осуществляет управление коммутационной аппаратурой линии обогрева
Модуль ввода-вывода с индивидуальной гальванической развязкой и функцией блока контроллера МДА-Р-22Выполняет функцию контроллера автоматического ввода резерва питания (АВР). Для полноценного отображения информации по работе схемы АВР устанавливается сенсорная панель оператора обеспечивающая дополнительный визуальный контроль, возможность настройки логики АВР и просмотра журнала событий
Силовое оборудование обеспечивающее коммутацию и защиту цепей ввода и секционирования питания, линий обогрева (выключатели автоматические, контакторы).



Рисунок 2. Пример структурной схемы силового оборудования АСУ промышленного обогрева




Рисунок 3. Пример структурной схемы элементов управления АСУ промышленного обогрева


Принцип работы АСУ обогрева.
Главным управляющим элементом в АСУ обогрева является контроллер. На входы аналоговых модулей подаются сигналы с датчиков температуры, параметры тока фазы и тока утечки. На входы дискретных модулей поступают сигналы состояния коммутационной аппаратуры линий обогрева. После программной обработки формируются сигналы управления линиями обогрева, поступающие от дискретных модулей. На сенсорной панели отображаются процессы функционирования систем обогрева, параметры, необходимые для работы алгоритма управления, а также - сигналы аварий.

Система способна функционировать как в автоматическом, так и в ручном режиме. Обслуживающим персоналом выполняется настройка параметров с помощью сенсорной панели или по промышленной сети от систем АСУ верхнего уровня, управление и выполнение проверок функционирования линий обогрева при получении аварийно-предупредительных сигналов.

Для полноценного визуального интерфейса сенсорная панель управления расположена на двери панели, предназначена для графического отображения информации о режимах работы основных элементов системы, аварийных и предупредительных сигналов, локализации неисправностей, настройки параметров. Система визуализации панели состоит из нескольких подсистем страниц, переход между которыми выполняется оператором. Примеры страниц изображены на рисунках 3, 4, 5, 6.



Рисунок 4. Главная графическая страница




Рисунок 5. Экран подробного состояния линий обогрева




Рисунок 6. Экран настройки параметров линий обогрева


В работе системы используются три алгоритма автоматического управления обогревом в зависимости от поставленных условий. Помимо основных алгоритмов, существуют алгоритмы блокировок системы, обработки и вывода ошибок, контроля токов.

Основные алгоритмы системы управления обогревом делятся на три вида:
  1. Пропорциональный пересчет.
    Для достижения эффективного использования электроэнергии в работе системы обогрева используется алгоритм пропорционального пересчета, построенный на базе P-регулятора.
    Задается коэффициент пропорциональности и время цикла. Система преобразовывает их во включенное/отключенное состояние линии. По мере уменьшения разницы заданной и фактической температуры, время, отведенное на включенное состояние линии, уменьшается.

  2. Поддержание температуры с учетом гистерезиса + ограничение температуры по датчику-лимиттеру (второй датчик температуры на линии).
    Алгоритм поддержания температуры с учетом уставки гистерезиса обеспечивает автоматическое включение и выключение линии обогрева путем сравнения реальной температуры объекта, получаемой с датчика температуры и необходимой, установленной с помощью сенсорной панели (HMI). Чтобы не возникало “дребезга” контактов, используется уставка гистерезиса, позволяющая разнести момент включения и выключения обогрева на линии. Блокировки регулирования линии происходят по сигналам аварии в системе и сигналу перевода линии в ручной режим.

  3. Поддержание температуры с учетом гистерезиса.
    Алгоритм поддержания температуры с учетом уставки гистерезиса с дополнительным лимиттером обеспечивает автоматическое включение и выключение линии обогрева. Управление обогревом происходит с учетом разницы между реальной температурой объекта, получаемой с датчика температуры и необходимой температурой, установленной с помощью сенсорной панели (HMI). Датчик-лимиттер представляет собой дополнительный температурный датчик температуры нагревательного элемента с собственной уставкой температуры, устанавливаемой на сенсорной панели (HMI), по превышению которой, система выдает сигнал “Перегрев” и отключает обогрев на линии.

Все три алгоритма имеют общие блокировки и аварии. В случае обнаружения сигнала аварии/блокировки, происходит отключение линии до устранения причины аварии. Любая линия может быть переведена в ручной режим с сенсорной панели, при этом аварийные сигналы игнорируются.
На линии с лимиттером аварийный сигнал “Перегрев” блокирует работу линии до устранения аварийного сигнала.

Аварийный журнал обеспечивает регистрацию, хранение и отображения статуса аварийных сигналов системы. Время хранения событий - 30 дней (зависит от количества аварий). Аварийный журнал включает в себя такие события:
  • аварии автоматов;
  • аварии температурных датчиков;
  • аварии работы контроллера;
  • аварии связи с контроллером;
  • события АВР;
  • аварии цепи управления контроллера;
  • аварии/события вводных автоматов;
  • контроль токов утечки;
  • контроль рабочих токов;
  • перегревы линий.

Особенности и преимущества АСУ обогрева.
  1. Возможность использования одного или двух температурных датчиков в каждой выходной цепи управления: первый датчик - основной, по данным которого осуществляется алгоритм нагрева; второй - аварийный, используется в особо ответственных участках для исключения перегрева трубопровода.
  2. Алгоритм управления как по температуре с трубопровода, так и окружающей среды.
  3. Пропорциональное управление по параметрам температуры окружающей среды (используя общий датчик для нескольких линий),.
  4. Постоянный контроль токов каждой линии обогрева (пофазно для многофазных нагревателей) для возможности предупредительной и аварийной сигнализации о сверхвысоких или сверхнизких токах (предупреждение об ухудшении контактных соединений и т.п.).
  5. Постоянный контроль токов утечки каждой линии с возможностью задания уровней предупредительной и аварийной сигнализации и отключения позволяет не только защитить оборудование и персонал, но и отслеживать увеличение тока утечки на землю в следствии старения изоляции или механических повреждений кабеля, а также попадания влаги в соединительные муфты и коробки. Контроль "старения" изоляции позволяет заменить аварийно-ремонтные работы на планово-предупредительные,
  6. Встроенная система диагностики датчиков температуры с выдачей сигналов неисправности,
  7. Простота использования программного обеспечения. Программирование уставок управления и сигнализации на большом ЖК-дисплее (диагональ 10" или более) интуитивно понятное и содержит описательную информацию к действиям.

Пример реализации системы АСУ промышленного обогрева ( АСУ обогрева, комментарии см. выше) представлен на рисунках 6, 7, 8.



Рисунок 7. Пример шкафа АВР с контроллером АВР (МДА-Р-22) выделен желтым цветом и контроллером АСУ обогрева (БК-500К) выделен - красным




Рисунок 8. Пример шкафа управления линиями обогрева. В верхней части установлены модули МВА-Д, МАУ-Д, МСД-Д. Ниже установлено силовое оборудование (выключатели, контакторы) и блок контроля тока БКТ для однофазных и трех фазных линий


Разработанная ЗАО «Волмаг» АСУ промышленного обогрева ( АСУ обогрева или полное название, см. комментарии выше) это надёжное и экономически эффективное современное технологическое решение.
2008 - © ЗАО «Волмаг»
Все права на представленные материалы принадлежат ЗАО «Волмаг». Воспроизведение или распространение указанных материалов в любой форме может производиться только с письменного разрешения правообладателя. При использовании материалов сайта ссылка на правообладателя и источник заимствования обязательна.