CC BY
0
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ И УПРАВЛЕНИЯ МАЛЫМИ КОТЕЛЬНЫМИ: РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РОССИЙСКОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
А.А. Пекишева, магистрант
Балтийский федеральный университет им. Иммануила Канта (Россия, г. Калининград)
DOI:10.24412/2500-1000-2024-5-4-31-36
Аннотация. Котельные играют важнейшую роль в обеспечении теплом и горячей водой жилых и промышленных зданий. Однако эффективная эксплуатация и управление небольшими котельными часто сталкиваются с проблемами из-за ограниченности ресурсов и устаревших систем. В данной статье мы представляем разработку системы диспетчеризации для малых котельных с использованием российских программных решений. Целью системы является оптимизация операций, улучшение контроля и повышение общей эффективности управления малой котельной. Благодаря сочетанию интеграции аппаратного и программного обеспечения, мониторинга в реальном времени и анализа данных, система диспетчеризации предлагает комплексное решение для оптимизации процессов и минимизации потерь энергии. Использование российского программного обеспечения подчеркивает важность локализованных решений для удовлетворения конкретных потребностей отрасли, стимулирования инноваций и продвижения достижений в управлении котельными.
Ключевые слова: котельные, диспетчерская система, российское программное обеспечение, эффективность, управление, Simple-Scada.
1. Введение. Котельные представляют собой жизненно важную инфраструктуру для отопления и горячего водоснабжения, особенно в регионах с холодным климатом. Малые котельные, хотя и необходимы, часто сталкиваются с проблемами с точки зрения эксплуатационной эффективности, технического обслуживания и управления. Традиционные подходы к управлению этими объектами могут быть ручными, неэффективными и подверженными ошибкам. Однако достижения в области технологий, особенно в разработке программного обеспечения, открывают возможности для преодоления этих проблем и оптимизации работы котельных.
В этом контексте перспективным решением является разработка системы диспетчеризации, адаптированной для малых котельных. Благодаря интеграции аппаратных и программных компонентов эта система обеспечивает мониторинг, контроль и оптимизацию процессов котельной в режиме реального времени. Используя отечественные решения в области программного обеспечения, в этой статье описыва-
ются проектирование, внедрение и преимущества такой системы диспетчеризации, подчеркивая ее значение для повышения эффективности и управления малыми котельными.
2. Проблемы управления малыми котельными:
Котельные сталкиваются с рядом проблем, которые препятствуют эффективной эксплуатации и управлению:
- Ограниченные ресурсы. Небольшие предприятия часто имеют ограниченные кадровые и финансовые ресурсы, что затрудняет внедрение передовых систем управления;
- Ручные процессы. Традиционные подходы к управлению в значительной степени полагаются на ручной мониторинг и контроль, что приводит к неэффективности, ошибкам и задержкам;
- Потери энергии: неэффективная работа и отсутствие мониторинга в режиме реального времени приводят к потерям энергии, увеличению эксплуатационных расходов и воздействию на окружающую среду;
- Проблемы технического обслуживания. Своевременное техническое обслуживание имеет решающее значение для обеспечения долговечности и оптимальной производительности оборудования, однако в небольших котельных его можно не заметить или отложить.
Решение этих проблем требует целостного подхода, интегрирующего технологические решения, адаптированные к конкретным потребностям небольших котельных.
3. Разработка системы диспетчеризации:
Система диспетчеризации малых котельных предназначена для решения вышеупомянутых задач и оптимизации операционной эффективности. Ключевые особенности системы включают в себя:
- Мониторинг в реальном времени: с помощью датчиков и устройств сбора данных диспетчерская система постоянно отслеживает такие параметры, как температура, давление, расход топлива и выходная мощность.
- Дистанционное управление: операторы могут удаленно управлять оборудованием и настройками котельной через удобный интерфейс, что позволяет быстро вносить изменения и вмешательства по мере необходимости.
- Автоматические оповещения: система генерирует автоматические оповещения об аномалиях или отклонениях от оптимальных условий эксплуатации, что облегчает профилактическое обслуживание и устранение неполадок.
- Анализ данных. Собранные данные анализируются для выявления закономерностей, тенденций и возможностей для оптимизации, что позволяет принимать решения на основе данных и постоянно совершенствоваться.
- Интеграция с российским программным обеспечением. Используя опыт разработки российского программного обеспечения, система диспетчеризации построена с использованием надежных, надежных
и локально поддерживаемых программных решений.
4. Реализация и установка:
Внедрение системы диспетчеризации включает в себя несколько этапов:
- Проектирование системы: многопрофильная команда, состоящая из инженеров-программистов, специалистов по управлению и экспертов в предметной области, совместно разрабатывает архитектуру системы, пользовательский интерфейс и интеграцию с существующей инфраструктурой котельной.
- Установка оборудования: Датчики, исполнительные механизмы и устройства сбора данных устанавливаются в котельной для обеспечения сбора и управления данными в режиме реального времени.
Используемое оборудование:
- Реле - ОВЕН ПР200;
- Блок аналогового ввода - ОВЕН МВА8;
- Блок питания 24В, 5А - DR-120-24;
- Модем - ОВЕН ПМ01;
- Клеммы - Conn_01x04;
- Simple SCADA 2 Standard;
- OPC Server arOPC.
- Разработка программного обеспечения: разрабатываются специальные программные модули для взаимодействия с оборудованием, сбора и обработки данных, а также обеспечения удобного интерфейса для операторов.
Разработка и внедрение диспетчеризации объекта мониторинга с фиксацией основных параметров в SCADA-система Simple-Scada. Simple-Scada - это простая российская SCADA-система, обеспечивающая сбор, обработку, архивирование и визуализацию технологических процессов. Главная цель проекта - простота и удобство использования для конечного пользователя. Связь с объектами автоматизации обеспечивается при помощи технологии OPC. Поддерживаются версии OPC DA и OPC UA. На рисунке 1 представлен основной экран первой котельной [4].
Рис. 1. Пользовательский интерфейс для диспетчера с изображением котельной №1 в Sim-
ple-Scada
Основная работа в Simple-Scada заключается в следующем:
- Изображение основных элементов и схем связи (рис. 1);
- Написание необходимых скриптом для дальнейшего изображения работы и ава-
рийных сигналов при работе в реальном времени (рис. 2) [3];
- Соединение с аппаратным уровнем (рис. 3);
О protedure Fleldl2_OnOjt«Change(Sender: TM Cootrol);
Begin
л + / ■ b Fieldl7_APobr.Color : = clGray; Alam.Valu«:- Set Bit (Alarm, Value, 11,False);
|тж)г4 OntMaClungc 4 Alar».Value:- SetBit(Alann,Value,7,False);
OnOdtaClwg« S case Pvodaobr.Aslnt of
iee.,6: FieldU APobr.Color :- < lGray;
Iwidlti UnOaUClMnife 7 7.,15: Fieldl2_APobr.Color clVellow; 16..45s FieldliAPobr.Color ;» clGray;
Г wlif95 OnOauOung« 11 46..49: Fleldl7 APobr.Color clVellow; 5«..108: Fieldl2_APobr.Color clRed; end;
11П*фе2 OnMuuKUp 13 begin
Г wit!! 1. ATilK.QnOldCliaqc 13 if (Pvodaobr.Aslnt <- 6) and (GetBit(Varl.AsInt, 12)-true) then
14 fieldli APobr.Color ¡» clRed;
r*W!« >1 w.OnlteuClunQe 1* If (Pvodaobr.Aslnt <= b) and (GetBlt(Varl.Aslnt, 14)=true) then
FiekHJ iThv OnDetnCrianqe 1в Fieldl2_APobr.Color :- tlRed;
i rpid i г OnlMal^vniQc 1 / if (Pvodaobr.Aslnt <- ft) and (6etBit(Varl. Aslnt, 0)»true) then
18 FleId12 APobr.Color := clRed;
г и-wi: AToto OnOalaCliantje Potx.OnCMUChw«« 19 end;
Begin
If FleldliAPobr.Color- сlGray (hrn begin
Alare.Value:- Seteit(Alara.Value,31,false); AUre.Vjluc:- SrtlMt(Al are. Valor, 7, False);
end else
fietiJKM Ppu ОпОаиОмлде Г x-kl I (I I _A I «Д/. OiiUatAlJhani^r fwMI02 AP«U.OnOal«Clian«e
F«WW-T(kkI OnMi Ftrld 1 OO.Ppod _ OnUad
APpod OnbetaCtuuMjc
Рис. 2. Скрипт в Simple-Scada для изменения цвета переменной исходя из ее значения
Аппаратный уровень соединен между собой через RS-485. Интерфейс RS-485 (другое название - EIA/TIA-485) - один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень - это канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень модели взаимосвязи открытых систем OSI). Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары - двух скрученных проводов. В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в
передаче одного сигнала по двум проводам [1].
Связь Scada-системы с OPC-сервером настраивается по протоколу Modbus RTU. Modbus - коммуникационный протокол, основан на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Использует для передачи данных интерфейсы RS-485, RS-422, RS-232, а также Ethernet сети TCP/IP (протокол Modbus TCP) [5].
Для программируемого реле с дисплеем ПР200 программный код был написан на языке FBD в программе OwenLogic (рис. 4) [2].
□ Diao а - «эй
01 И OlMwum
Рис. 4. Программный код для ПР200
- Тестирование и оптимизация. Система проходит тщательное тестирование для обеспечения надежности, стабильности и совместимости с различными системами.
- Установка и обучение. После тестирования и оптимизации система диспетчеризации устанавливается в котельной, и операторы проходят обучение ее использованию, обслуживанию и устранению неполадок.
5. Преимущества и результаты:
Установка системы диспетчеризации дает ряд преимуществ для управления малыми котельными:
- Повышенная эффективность: мониторинг и контроль в режиме реального времени позволяют операторам оптимизировать работу котельной, снизить потребление энергии и свести к минимуму потери.
- Расширенное управление: автоматические оповещения и анализ данных позволяют операторам принимать обоснованные решения, расставлять приоритеты задач по техническому обслуживанию и предотвращать простои.
- Экономия затрат: оптимизируя использование энергии и сокращая затраты на техническое обслуживание, система диспетчеризации помогает снизить эксплуата-
ционные расходы и улучшить общие финансовые показатели.
- Воздействие на окружающую среду: снижение энергопотребления и повышение эффективности способствуют снижению выбросов парниковых газов и повышению экологической устойчивости.
Локализованные решения. Использование российского оборудования в области программного обеспечения позволяет разработку индивидуального решения, отвечающего конкретным потребностям и предпочтениям местных операторов котельных.
6. Заключение:
Разработка и внедрение системы диспетчеризации малых котельных на базе российского программного обеспечения представляет собой значительный шаг вперед в области управления котельными. Используя технологии, анализ данных и опыт, эта система предлагает эффективное, экономичное и устойчивое решение для оптимизации работы котельной. В дальнейшем постоянные инновации и сотрудничество в разработке программного обеспечения будут способствовать дальнейшему повышению эффективности и управления небольшими котельными, способствуя энергосбережению, защите окружающей среды и экономическому процветанию.
Библиографический список
1. Интерфейс RS-485. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://triz-caWe.m/stati/51-chto-takoe-interfejs-rs-485-primenitelno-k-kabelyam-proizvodstva-npp-spetskabel.
2. Руководство пользователя Owen Logic. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://docs.owen.ru/product/programmnoe_obespechenie_owen_logic/986/83304#topic-83304.
3. Скрипты Simple-Scada. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://simple-scada. com/help/script/index.html.
4. SCADA-система Simple-Scada. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://owen.ru/forum/showthread.php?t=17503.
5. Modbus RTU. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ipc2u.ru/articles/prostye-resheniya/modbus-rtu/.
ENHANCING EFFICIENCY AND MANAGEMENT IN SMALL BOILER HOUSES: THE DEVELOPMENT OF A DISPATCH SYSTEM UTILIZING RUSSIAN SOFTWARE
A.A. Pekisheva, Graduate Student Immanuel Kant Baltic Federal University (Russia, Kaliningrad)
Abstract. Boiler houses play a pivotal role in providing heat and hot water to residential and industrial buildings. However, the efficient operation and management of small-scale boiler houses often face challenges due to limited resources and outdated systems. In this paper, we present the development of a dispatch system tailored for small boiler houses, leveraging Russian software solutions. The system aims to optimize operations, enhance control, and improve overall efficiency in small boiler house management. Through a combination of hardware and software integration, real-time monitoring, and data analysis, the dispatch system offers a comprehensive solution to streamline processes and minimize energy wastage. The utilization of Russian software underscores the importance of localized solutions in addressing specific industry needs, fostering innovation, and driving advancements in boiler house management.
Keywords: boiler houses, dispatch system, Russian software, efficiency, management, Simple-Scada.
