Контроллеры фирмы siemens для систем теплоснабжения

В настоящее время с целью автоматического регулирования широко применяются контроллеры различного назначения, благодаря которым человек может управлять промышленными объектами на большом от него расстоянии. Значительный интерес представляет использование контроллеров фирмы «Siemens» (Германия) в центральных тепловых пунктах (ЦТП), предназначенных для рационального и экономичного распределения тепловой энергии, подаваемой в системы отопления и горячего водоснабжения зданий и сооружений. Основными элементами ЦТП — важнейшего звена системы теплоснабжения являются теплообменное оборудование, циркуляционные насосы, запорно-регулирующая арматура.

В работе [6] для работы с контроллерами на персональные компьютеры была установлена программа Step 7 с целью обеспечения обмена информацией между компьютером и контроллером. Это позволило программировать контроллер в нужном режиме. Для представления работы контроллера с виртуальными моделями и установками введена программа визуализации WINCC.

Программируемые контроллеры Simatic S7 (рис.6) имеют сертификат Госстандарта России, подтверждающий соответствие требованиям стандартов ГОСТ, и разрешение на их применение от Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Данные контроллеры обеспечивают эффективное программирование на языках STL, LAD и FBD, а также высокое быстродействие. Время выполнения логических функций не превышает 0,22 мс. Следует отметить наличие конфигурируемых областей памяти длянеобслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера. Существует универсальность входов и выходов центральных процессоров, имеются стандартные дискретные входы и выходы, входы скоростного счета, импульсные выходы. Универсален встроенный интерфейс центральных процессоров, обеспечивается поддержка протоколов PPI/ MPI/ USS/MODBUS, имеется свободно программируемый порт. Модульный ряд контроллеров Simatic S7 объединяет в своем составе модули центральных процессоров, коммуникационные модули; модуль позиционирования EM 253, модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов; модули блоков питания. Максимально может быть использовано 7 различных модулей расширения, все они способны работать в диапазоне температур от 0 до +55°C. Для более жестких условий эксплуатации могут использоваться модули семейства SIplus S7 с диапазоном рабочих температур от — 20 до +70°C. Программируемые контроллеры Simatic S7−200 предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети IndustrialEthernet, PROFIBUS-DP, AS-Interface, MPI, PPI, MODBUS, системы телеметрии, а также через модемы [7].

К недостаткам контроллеров такого типа можно отнести:

несовместимость линеек между собой, что выливается в серьезные материальные расходы.

поддержка только собственных закрытых протоколов, что исключает нормальное подключение какого-либо нестандартного оборудования.

большой размер протоколов, огромное количество ненужных данных, что увеличивает время обмена, сказывается на надежности и снижает помехоустойчивость [8].

Рис. 6. Конструкция программируемого контроллера Simatic S7 [9]

В системах на базе S7−200 HMI-интерфейс (взаимодействие с пользователем) может быть реализован следующим образом:

Классификация программируемых контроллеров Simatic S7 по типу панели и сравнение аналогов представлено на рис. 7 [10].

В работе [6] были изучены методики производителя для работы с контроллерами, проведены работы с виртуальными объектами автоматического регулирования, такими как «бойлер», «регулятор ГВС открытого типа 1», «регулятор ГВС открытого типа 2», «регулятор ГВС закрытого типа 1», «регулятор ГВС закрытого типа 2» .

Благодаря передовым технологиям и особым встроенным алгоритмам, контроллеры теплоснабжения производства Siemens являются хорошим решением как для бюджетных, так и для комплексных сложных систем. Такие запатентованные функции, как ограничение температуры обратки DRT (differentialofreturntemperatures), управление распределением мощности, положительно воздействуют на пропускную способность ЦТП, снижают расходы на работу насосного оборудования, потери тепла и увеличивают эффективность выработки тепла в комбинированных источниках. Ведется наблюдение за передачей лишнего тепла, вследствие чего значительно повышается эффективность системы теплоснабжения.

Температура в обратном трубопроводе является самым важным критерием экономичной работы системы теплоснабжения. Все основные характеристики, такие как пропускная способность системы, насосная мощность, потери тепла и коэффициент полезного действия, зависят от температуры в обратном трубопроводе. Благодаря имеющимся функциям ограничения контроллеры Siemens гарантируют максимально низкое значение температуры в обратном трубопроводе. Особенно эффективна функция DRT, которая, помимо снижения температуры в обратном трубопроводе, также сглаживает и пиковые нагрузки, тем самым предотвращая перекачивание лишнего тепла. Для активации данной функции требуются два дополнительных датчика температуры первичного и вторичного контура теплообменника. Если разница температур превышает разумный предел, контроллер теплового пункта не открывает регулирующий клапан, более того, он может его закрыть, чтобы снизить лишний расход теплообменника. Автоматизированная система управления теплового пункта предназначена для эффективного управления, в том числе дистанционного, технологическим оборудованием и учета расхода электроэнергии, теплоносителя и холодной воды. Система контроля и управления ЦТП поддерживает оптимальное давление в контурах теплоснабжения, гарантирует заданную температуру в системе отопления в зависимости от температуры окружающего воздуха и времени суток, плановое переключение насосов, ведение автоматизированного учета тепла, расходуемого на отопление и подогрев горячей воды, а также учет и диспетчерский контроль ее потребления, дистанционный контроль за работой оборудования ЦТП с диспетчерского пункта управления [6].