Разработка структурной схемы автоматизации котельной

Следующим этапом модернизации автоматизированной системы управления котельной на базе водогрейного котла КВГ-2,5-95 является разработка структурной схемы системы управления, в соответствии с которой определяется конфигурация управляющего устройства - промышленного контроллера. Структурная схема системы управления котлом КВГ-2,5-95 представлена на чертеже ф. А1 в Приложении А.
Разработка структурной схемы проводилась на основании проведенного в первой главе анализа котельной на базе водогрейного котла КВГ-2,5-95 как объекта управления.
Архитектура АСУ ТП котельной на базе котлоагрегата КВГ-2,5-95 - иерархическая трехуровневая.
Нижний уровень управления состоит из датчиков и исполнительных механизмов; средний уровень включает в себя резервируемый программируемый логический контроллер (ПЛК) со станциями распределённого ввода - вывода; верхний уровень АРМ включает устройства оперативного мониторинга и управления.
Основными средствами отображения информации и оперативного управления верхнего уровня АСУ ТП является монитор АРМ оператора
На структурной схеме АСУ ПК показаны:
а) АРМ оператора, диспетчера и инженера АСУ ТП, которые располагаются на диспетчерском (верхнем) уровне управления;
б) средний уровень микропроцессорного контролера;
в) нижний уровень полевых приборов.
Архитектура АСУ ПК носит централизованный характер, имеет в своем составе один микропроцессорный контроллер, который осуществляет управление всеми параметрами котла. Также контроллер выполняет функцию взаимодействия диспетчерского пункта с технологическим оборудованием в системе контроля и управления и является основой любой системы диспетчерского контроля и управления, и его конфигурация может быть легко скомпонована с учетом структурной схемы.
Нижний уровень АСУ ТП реализован датчиками, исполнительными устройствами и преобразователями.
АСУ водогрейным котлом представляет собой многофункциональную информационно-управляющую систему, работающую в режиме реального времени (круглосуточно, круглогодично), с периодическими осмотрами и регламентными работами в период плановых остановов и ремонтов основного оборудования.
Сравнительный анализ приборов по различным показателям, по результатам которого выбраны информационные устройства и исполнительные механизмы, а так же ПЛК имеющие наилучшие технико-экономические показатели, приведено ниже.
В качестве управляющего устройства был избран ПЛК контроллер Siemens S7-1500 как наиболее прогрессивный, специализированный, надежный и экономичный.
Данный контроллер был выбран также и потому, что он обладает опциями диагностики технологического оборудования и ИМ, а также самодиагностики

. Обмен информацией между контроллером и компьютером производится по сети Ethernet.
Исходя из структурной схемы, представленной в Приложении А, на контроллер поступает 12 аналоговых сигналов от датчиков и от контроллера подается 9 дискретных сигналов на исполнительные механизмы.
На основе этих данных выбираем оптимальную структуру контроллера Siemens S7-1500 [14]:
Модуль центрального процессора - СPU 1516-3;
Модуль коммуникационного процессора - СР 1542-5;
Модуль питания - PS 1507;
1 Модуль аналоговых входов (16 сигналов) - SM 531;
1 Модуль дискретных выходов (16 сигналов) - SM 522.
Контроллер Siemens S7-1500 обладает возможностями по наращиванию информационной мощности АСУ ТП за счет подключения дополнительных плат расширения, что может оказаться полезным при создании интегрированной АСУ нескольких котельных одного района города.
3.4 Разработка функциональной схемы автоматизации котельной
Функциональная схема системы автоматизации газовой котельной на базе водогрейного котла КВГ-2,5-95 является основным техническим документом, в котором дано упрощенное изображение котла, подлежащего автоматизации, а также приборов, средств автоматизации и управления, изображаемых условными обозначениями по действующим стандартам, и линий связи между ними [15, 16].
Функциональная схема АСУ газовой котельной на базе водогрейного котла КВГ-2,5-95 построена с использованием логического контроллера Siemens S7-1500 и представлена в Приложении Б на чертеже ф. А1.
На функциональной схеме автоматизации показан котел КВГ-2,5-95, магистрали подачи воды к котлу и отвода нагретой сетевой воды от котла, трубопроводы подвода газа и воздуха и отвода дымовых газов из топки, датчики, исполнительные механизмы клапанов К1 - К5 и вентилятора Н1, насоса подачи воды Н2, дымососа Н3.
Автоматизированная система управления газовой котельной на базе котла КВГ-2,5-95, представленная на функциональной схеме, реализует следующие задачи:
- Y - АЦП/ЦАП преобразования входных/выходных сигналов в контроллере;
- I - индикация параметров по месту и на АРМ оператора;
- R - регистрация параметров котла на АРМ оператора;
- C - регулирование параметров котла;
- S - блокировка оборудования и исполнительных механизмов;
- S - сигнализация об отклонении параметров за заданные пределы;
- К - программное управление клапанами К1-К5, вентилятором Н1, насосом Н2, дымососом Н3 и режимными параметрами котла;
- А - аварийная сигнализация.
Система управления котлом КВГ-2,5-95 выполняет следующие задачи автоматического регулирования:
- температуры воды на выходе из котла (датчик температуры поз