CC BY
59
Даниельян С. А.
СИСТЕМА МОНИТОРИНГА И РЕТРОСПЕКТИВНОГО АНАЛИЗА РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛОТЫ
В [1, 2] описывались информационно-аналитические системы мониторинга и анализа эксплуатационных ре-
жимов источников теплоты, разработанные в институте автоматики и процессов управления ДВО РАН и внедренные совместно со специалистами инжиниринговой компании ВИРА на двух котельных г. Арсеньева и котельной Всесоюзного детского центра «Океан» в г. Владивостоке. В 2007 году была начата разработка аналогичной по целям проекта системы АИСТ-БК. Объектом автоматизации является котельная №1 г. Большой Камень, покрывающая потребности двух третей тепловой нагрузки города.
Задачи, решаемые системой «АИСТ-БК», сосредоточены в двух направлениях: мониторинг (наблюдение в реальном времени за параметрами функционирования объекта, сопровождаемое выявлением нештатных и критических ситуаций с последующим оповещением пользователя об их возникновении) и ретроспективный анализ накапливаемых и хранимых системой результатов измерений.
Функции мониторинга в системе реализованы на базе SCADA платформы Trace Mode 6 со встроенными средствами анализа данных, разработанными сотрудниками компании ВИРА и представляющими собой исполнительные модули (в виде exe-файла). Анализ данных направлен на своевременное выявление нештатной ситуации и оценку режимов функционирования котельной.
Следует отметить, что система позволяет отображать измеряемые параметры не только обобщенной схемы технологических процессов котельной, но и ee отдельных локальных контуров. В качестве примера такого контура можно привести недавно установленный котел №4 . Развитие системы обусловлено как вводом в эксплуатацию нового технологического оборудования, так и установкой новых средств измерений и контроля. Первый этап реализации системы был завершен к концу 2007, а в начале 2008 была начата разработка следующей очереди проекта, а также модификация уже существующей системы для удовлетворения возрастающих потребностей операторов в функциональности системы.
Выбор в качестве платформы для реализации функций мониторинга системы Trace Mode 6 (в отличии от используемой в [2] Trace Mode 5), обусловлен рядом ее преимуществ:
Модули T-FACTORY 6 предоставляют набор средств разработки систем автоматизации финансовоэкономических процессов производства (АСУП) и включают в себя:
систему управления производством в реальном времени (Real time MES - Manufacturing execution system);
учета и технического обслуживания оборудования (Real time EAM - Enterprise asset management);
управления человеческими ресурсами (HRM - Human resources management);
В Trace Mode 6 интегрированы в единой среде разработки возможности проектирования операторского интерфейса (графика и анимация), работа с PC-based контроллерами, а так же создание алгоритмов обработки данных, поступающих с каналов ввода/вывода контроллеров и модулей (программирование согласно промышленным стандартам IEC).
Доступны улучшенные возможности технологий резервирования, архивации, автопостроения; расширение базы драйверов промышленных контроллеров и устройств.
В режиме ретроспективного анализа система позволяет выполнять визуализацию графиков изменения параметров, формирование таблиц по выбранным параметрам с различным шагом дискретизации по времени; генерацию отчетов о потребляемых и вырабатываемых теплоисточником ресурсах. При этом система оперирует не только с измеряемыми и считываемыми из архивов контрольно-измерительных приборов параметрами, но и с другими, имеющими содержательный смысл величинами, произвольно задаваемыми пользователем с помощью функции от измеряемых параметров и, возможно, других величин.
Автоматизация процесса сбора с индикацией измеренных значений и наличие прикладных средств анализа позволяет проводить оценку производительности эксплуатационных режимов работы котельной и их диагностику.
Количество и качество показателей, задействованных в процессе считывания, архивирования и индикации (как «обычных» - расход, температура и давление на входе и выходе котельной, параметры собственных нужд, так и специфичных - температуры воды по зонам, мощность, ток и частота частотных преобразователей, коэффициент избытка воздуха и прочее), позволяют проводить детализированный и углубленный анализ эксплуатационных режимов работы котельной. Проводится анализ не только и не столько общих режимов, сколько узкоспециализированных и тесно связанных групп параметров, например, анализ влияния разрежения в топке на чистоту газов и процентное соотношение примесей, выводимых через систему отводов дымовых газов.
Располагая всеми результатами измерений (желательно вместе с их ретроспекцией), можно более точно и полно отвечать на возникающие вопросы, рассматривать более детально появляющиеся проблемы, а также проводить взаимосвязи и исследовать корреляции с другими параметрами системы.
Постоянно возникают предложения и пожелания об улучшении или доработке функциональности программного комплекса с целью увеличения ее аналитических, графических и алгоритмических возможностей или добавления новых приборов, дающих более полную картину режимов работы котельной.
Это позволяет здраво подходить к оценке того, какие именно модули системы используются и на что делать акценты при дальнейшем расширении SCADA системы.
Особенность разрабатываемого и внедряемого проекта состоит в сосуществовании широкого спектра промышленных приборов и устройств, что позволяет видеть итоговую картину об особенностях режимов эксплуатации котельной, о производительности как самой котельной, так и отдельных ее структурных частей (водо-подготовка, работа отдельного котла) более насыщенной и достоверной.
Уже сейчас операторы в режиме реального времени получают информацию о таких специфичных параметрах функционирования котельной, как индикация работы исполнительных механизмов (вентилятор острого дутья, дымосос, проч.), параметры преобразователей частоты, обслуживающих эти механизмы, параметры газоанализатора дымовых газов.
Схема мониторинга котла представлена на рис. 1.
Кроме индикации параметров на экранах мониторинга, можно непосредственно вызывать программу анализа ретроспективной информации (кнопка «Графики»), а также просматривать тренды по заранее сформированным параметрам (кнопки «Давления», «Температуры», «Расходы»). Кроме этого, для АРМ'а начальника котельной предусмотрена возможность изменения уставок системы - это достигается путем перехода на соответствующий экран (кнопка «Уставки»). Переход между экранами мониторинга осуществляется кнопками «Котел4» и «Котельная».
Существующие технологические процессы котельной представлены не только в мониторинге (индикация), но и в средствах аналитики (тренды и графики). Эти процессы являются некими агрегирующими (собирательными) единицами, позволяющими сформировать группы параметров, схожих по функциональной предназначенности, например, группа параметров, описывающих энергопотребление котельной или параметры индикации работы исполнительных механизмов.
Информационной базой для работы программного комплекса «АИСТ-БК» являются результаты измерений контрольно-измерительного оборудования.
Несоответствие архива измеренных данных системы Trace Mode 6 требованиям подсистемы ретроспективного анализа (ограниченный объем архива, сложность программного интерфейса доступа к данным архива, усеченная реализация SQL), а также необходимость организации сложной структуры конфигурационной информации потребовали использовать в качестве информационного ядра подсистемы полнофункциональную СУБД среднего класса. В качестве такой СУБД была выбрана СУБД MySQL с открытым кодом, которая является одним из лидеров по скорости работы, гибкости и простоте использования.
АРМ диспетчеров котельной реализован на базе промышленного компьютера IROBO-50 0 0, выполняющего роль сервера сбора данных. Помимо функций мониторинга, АРМ диспетчеров позволяет выполнять анализ ретроспективной информации с помощью встроенных средств анализа (графики, отчеты, таблицы).
Компьютеры системы объединены в локальную сеть, обеспечивающую передачу данных между ними и доступ к общей базе данных. Связь осуществляется по стандарту xDSL высокоскоростной цифровой абонентской линии VDSL, обеспечивающему высокую скорость передачи данных на длине линии свыше 150 0 метров.
В заключении стоит сказать, что система мониторинга имеет весьма большие перспективы развития. Учитывая масштабируемость SCADA системы и модульной организации разработанных средств анализа, внедрение новых элементов системы не составит особого труда. А модификация и расширение системы предполагаются и уже заложены в бюджет организации на следующий год, учитывая стремление руководства котельной к реконструкции существующего технологического оборудования и увеличения нагрузки на производство тепла.
Например, только в 2 0 07 году в котельной была проведена крупномасштабная модернизация существующих трех котлов (внедрена технология кипящего слоя), а также установлен новый котел - котел №4. Кроме этого, в планах руководства котельной закупка еще нескольких котлов в течении следующих нескольких лет.
Рис. 1. Мнемосхема котла №4 котельной г. Большой Камень
Расчет эффективности, производительности, КПД технологических процессов и отдельных локальных контуров котельной, анализ режимов их работы, оптимизация параметров с целью выхода на оптимальный режим работы - вот приоритетные задачи и цели развития уже существующих программных средств, которые ставит перед собой коллектив разработчиков компании ВИРА.
ЛИТЕРАТУРА
1. Малышко А.В., Михальцов А.С., Чипулис В.П. Система мониторинга и ретроспективного анализа источников теплоты. // Труды 17-й Международной научно-практической конференции «Коммерческий учет энергоносителей». Санкт-Петербург.
2. Виноградов А.Н., Гербек Ф.Э., Раздобудько В.В., Кузнецов Р.С., Чипулис В.П. Учет параметров технологических процессов выработки тепловой энергия // Коммерческий учет энергоносителей: материалы 23-й международной научно-практической конференции. СПб.: Борей-Арт, 2006. С. 390-402.
