Система автоматизированного контроля и управления теплопунктом на базе SCADA системы КОНТУР

Данная система внедрялась на Киевском картонно-бумажном комбинате - крупнейшем в Европе предприятии по переработке макулатуры. Перед специалистами ставилась задача модернизировать теплопункт как одну из важнейших стратегических точек производства.

Высокое значение теплопункта для предприятия обуславливается тем, что пар используется во многих технологических процессах на предприятии. Он производится в котельной, нагревается до 200 градусов по Цельсию и передаётся на несколько теплопунктов комбината.

Задачей теплопункта является поддержание требуемых параметров пара (температура, давление), обеспечение его бесперебойной подачи на производство, экономия тепла, возврат конденсата в котельную, учёт тепла.

Нашим специалистам совместно с технологами предприятия было поручено в качестве эксперимента провести модернизацию и установить самое современное оборудование на одном из теплопунктов.  В частности, предполагалось заменить регуляторы местного действия на электронные на базе контроллера. Также планировалось создание автоматизированного рабочего места оператора.  

Система КОНТУР в этом внедрении была установлена на операторском рабочем месте для оперативного централизованного контроля всех параметров теплопункта, для управления регуляторами (установка задания и коэффициентов) температур и давлений, для управления насосами и для вывода учётных данных. Кроме того, в обязанности системы вменялось архивирование истории изменения параметров, а также вывод оперативных графиков и графиков истории на экран.

Опишем подробнее автоматизированное рабочее место оператора, выполненное для данного внедрения на базе SCADA системы КОНТУР.

Система создана как для работы в реальном времени, так и для архивирования и просмотра истории изменения параметров.

Система контроля и управления в реальном времени теплопунктом предназначена для:

• отображения текущих значений параметров;

• регулирования основных параметров;

• выполнения настроек регуляторов;

• оповещения о критических ситуациях.

Система состоит из таких мнемосхем, как: главная мнемосхема; 8 мнемосхем регуляторов; таблица параметров; таблица сменных расходов; просмотр уставок; мнемосхема управления насосом; мнемосхема диагностики контроллера; мнемосхема управления звонком; настройки регуляторов; ввод уставок; архив сообщений о критических ситуациях.

Главная мнемосхема (рисунок 1) предназначена для:

• контроля основных параметров (давление, температура, расход, уровень);

• переходов на другие мнемосхемы – «Настройки регуляторов», «Параметры», «Уставки» и другие.

Рис. 1. Главная мнемосхема

 Мнемосхема отображает:

• давление, текущий расход и температуру входного пара (вверху красным цветом);

• давление и температуру на каждом РОУ (красным цветом под соответствующим регулятором);

• давление, текущий расход и температуру конденсата (зелёным цветом);

• давление и расход технического воздуха;

• давление, температуру и расход прямой воды;

• давление, температуру и расход обратной воды;

• уровень конденсата в баках.

С Главной мнемосхемы можно перейти на:

1) мнемосхему “Меню”;

2) мнемосхему соответствующего регулятора давления, температуры, уровня;

3) мнемосхемы графиков РОУ;

4) мнемосхему параметров;

5) мнемосхему уставок;

6) мнемосхему диагностики;

7) мнемосхему управления звонком;

8) мнемосхемы настроек регуляторов;

9) мнемосхему управления насосами;

10) мнемосхему ввода уставок.

Рис. 2. Меню

Меню. Меню (рисунок 2) вызывается с Главной мнемосхемы нажатием правой кнопки мыши на любом свободном поле или на кнопку слева внизу. Меню предназ-начено для перехода на другие мнемосхемы, та-кие как «Диагностика», «Уставки» и т.д. Пере-ходы осуществляются при помощи кнопок в меню. Два пункта меню: “Настройки регуляторов” и “Ввод уставок” доступны только при введении пароля в поле справа.

Мнемосхемы регуляторов. Мнемосхемы регуляторов (рисунок 3) предназначены для контроля параметров регуляторов в виде цифр, уровней, переключателей, графиков текущих значений. Здесь отображаются: задание (красный цвет); входная величина (зелёный); положение исполнительного механизма (жёлтый в процентах); режим (автоматический / ручной). Эти мнемосхемы позволяют устанавливать задание, режим, длительность команды “Больше”, “Меньше”.

Рис. 3. Мнемосхемы регуляторов

Графики РОУ. Для удобства контроля динамики регулируемых параметров в систему введены мнемосхемы графиков для РОУ. Графики каждой из этих мнемосхем отображают динамику всех регулируемых параметров на протяжении нескольких десятков последних минут. Например, для РОУ-1: температура, давление после РОУ-1, уровень конденсата, давление конденсата. Эти мнемосхемы доступны с Главной мнемосхемы при помощи нажатия левой кнопки мыши на названии соответствующего РОУ.

Таблица параметров. Эта мнемосхема отображает текущие значения всех регулируемых и контролируемых параметров. Открыть мнемосхему можно, нажав мышью на кнопке с соответствующим названием слева внизу Главной мнемосхемы.

1.1 Таблица сменных расходов. Таблица сменных расходов отображает текущие, сменные и суточные расходы. Эта мнемосхема доступна из мнемосхемы “Меню”.

1.2 Уставки. Уставки – это набор параметров, отображающих значения верхних и нижних нерегламентных границ аналоговых переменных. По значениям этих параметров система выявляет нерегламентные ситуации и выдаёт сообщения. При помощи мнемосхемы “Меню” можно получить доступ к мнемосхеме просмотра уставок (свободно) и к мнемосхеме ввода уставок (через пароль).

1.3 Диагностика контроллера. Для наблюдения за состоянием вводов/выводов контроллера предусмотрена мнемосхема “Диагностика”. Здесь отображаются текущие значения параметров на каждом из вводов/выводов в соответствии с их расположением на контроллере. Также на каждом из вводов/выводов установлен индикатор исправности. Эта мнемосхема доступна из мнемосхемы “Меню”.

1.4 Управление звонком. Мнемосхема управления звонком обеспечивает включение и отключение звонка пользователем. Эта мнемосхема доступна из мнемосхемы “Меню”.

1.5 Настройки регуляторов. Мнемосхема настроек регуляторов доступна из “Меню” под паролем. Она обеспечивает просмотр и ввод таких параметров, как коэффициент пропорциональности, время интегрирования, коэффициент дифференцирования и др. каждого из регуляторов.

1.6 Мнемосхема архива аварийных сообщений. Эта мнемосхема предназначена для архивирования и просмотра до 200 аварийных сообщений. Мнемосхема доступна из “Меню”.

2 Система архивирования и просмотра истории изменения параметров (программа “История”).

“История” предназначена для:

• архивирования истории изменений технологических параметров;

• просмотра истории изменений параметров в виде графиков и таблиц.

“История” позволяет:

• сохранять данные с глубиной в 3 миллиона записей, что при текущей интенсивности изменения параметров составляет более 3-х месяцев;

• настраивать свойства просмотра каждого параметра, такие как «минимум», «максимум» и «легенда»;

• просматривать на одном графике до 8 параметров;

• заранее предопределять параметры, которые будут одновременно отображены на графике.

Для просмотра графиков необходимо выполнить следующие действия:

1) нажать кнопку “Просмотр графика” в главном окне, как это показано на рисунке4;

2) в появившемся окне “Выбор графиков” (рисунок 5), выбрать из таблицы график по названию, ввести дату и время просмотра (по умолчанию они текущие) и нажать на кнопку “Показать график”.

Далее на экране появится окно графиков (рисунок 6).

Рис. 6. Окно графиков

Данное окно позволяет выполнять следующие действия: 1) прокрутка истории по всей базе (при помощи полосы прокрутки внизу); 2) уменьшение и увеличение масштаба по оси времени от получаса до 8 часов при помощи стрелок справа внизу окна; 3) масштабирование графика путем выделения области при помощи правой кнопки мыши; 4) просмотр значений всех отображаемых параметров в выбранной точке при помощи левой кнопки мыши; 5) восстановление исходных параметров отображения при помощи соответствующей кнопки; 6) печать графика на принтере при помощи соответствующей кнопки; 7)сохранение графика на жёстком диске или на дискете в виде графического файла типа BMP при помощи кнопки “В файл”.

Для просмотра истории в виде таблицы необходимо выполнить следующие действия:

1) нажать кнопку с изображением таблицы на главном окне;

2) в появившемся окне “Запрос” ввести промежуток просмотра и выбрать все параметры, которые необходимо отобразить в данной таблице при помощи мыши и клавиши “Ctrl” на клавиатуре;

3) нажать кнопку “OK”.

При помощи пункта “Печать таблицы” меню “История” таблицу можно распечатать.

При помощи пункта “Экспорт в CSV” или “Экспорт в HTML” таблицу можно сохранить в виде соответствующих типов файлов, первый из которых - для Microsoft Excel, а второй – файл для Internet.

Настройка

Пункт меню “Настройка” предназначен для выполнения действий по выбору путей считывания данных, выбору параметров для архивирования, настройке свойств этих параметров, выбору частоты обновления, настройке графиков. Этот пункт доступен только при наличии пароля администратора.

Обмен данными с системами управления предприятием

Система КОНТУР основывается на открытых и стандартных протоколах и поэтому может без проблем обмениваться данными с любыми системами управления производством. Это дает возможность комплексно решать проблемы автоматизации и управления производством при помощи разработки совместных решений на базе информационной системы 1С и SCADA системы КОНТУР. Реализация такого решения дает возможность автоматизировать учет любых производственных затрат, благодаря чему можно определять реальную долю ресурсов в себестоимости предприятия, контролировать движение и учет использования сырья в производственных подразделениях.

Исходя их этого, у руководства появляется возможность полно и оперативно контролировать деятельность предприятия, что благоприятствует эффективному и обоснованному принятию управленческих решений на основе объективных данных.

Заключение

Срок реализации проекта составил три месяца. За это время специалисты выполнили все поставленные задачи, иными словами, добились желаемого эффекта:

• улучшения качества управления, и, как следствие, значительной экономии пара;

• улучшения условий труда, уменьшения объёма ручного труда. Теперь работникам не нужно постоянно находиться в аварийно опасном помещении при температуре до 100 градусов и при уровне шума, значительно превышающем допустимые нормы;

• оперативного контроля руководством расходования пара.

• бесспорным плюсом SCADA системы КОНТУР для данного комбината явилась умеренная стоимость системы по сравнению с импортными аналогами, а также небольшой период окупаемости, который в данном случае составил шесть месяцев.

Подводя итоги, можно с уверенностью отметить, что данное внедрение  системы на производство было признано успешным.

Следующим этапом внедрения системы КОНТУР предполагается установить автоматизированное рабочее место начальнику цеха КИПиА (контрольно-измерительных приборов и автоматики), модернизировать остальные теплопункты на производстве.