Разработка системы автоматического контроля параметров котлоагрегата

Разработка системы автоматического контроля параметров котлоагрегата

В данной статье приведена и рассмотрена разработка проекта системы автоматического контроля параметров котлоагрегата с использованием программного комплекса Siemens Simatic step 7.

Авторы публикации

Рубрика

IT-Технологии

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 31 (76), август ‘22

Дата публицакии 20.07.2022

Поделиться

Системы автоматического контроля – одно из наиболее важнейших направлений приборостроения. С их помощью функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Введение автоматизации на производстве позволяет значительно повысить производительность труда, обеспечить стабильное качество выпускаемой продукции, сократить долю рабочих, занятых в различных сферах производства [1].

В ходе технологического процесса необходимо строго контролировать параметры работы котлоагрегата, такие как: температура перегретого пара, давление в барабане, уровень в барабане и т. д. Самым важным параметром является коэффициент полезного действия котлоагрегата (КПД). На основании КПД можно судить об эффективности агрегата и его пригодности для дальнейшей эксплуатации. В своей работе оператору котлоагрегата необходимо принимать своевременные решения для поддержания заданных параметров работы котлоагрегата, для этого они производят расчет КПД котла в ручном режиме и не могут оперативно реагировать на изменения технологического процесса. Существует проблема отсутствия наглядного отображения КПД котлоагрегата в реальном времени. Для решения данной проблемы был написан проект в автоматизированной системе управления технологическим процессом (АСУ ТП) на базе программно-технического комплекса (ПТК) SIEMENS SIMATIC step 7 котлоагрегата БКЗ 220-100-9, производства Барнаульского котельного завода, с рабочим давлением 9,8 МПа и температурой перегретого пара 340 0С [2], предназначенного для выполнения функций сбора, первичной обработки входных сигналов, автоматического управления и регулирования, технологических защит, блокировок и сигнализации, функций отображения информации, дистанционного управления технологическим процессом, дистанционной настройки системы.

Программно-технического комплекса (ПТК) имеет иерархическую структуру, включающую в себя три уровня:

• нижний уровень - датчики технологических параметров и исполнительные механизмы;

• средний уровень - функционально-распределенная микропроцессорная система управления (микропроцессорные программируемые контроллеры), обеспечивающая выполнение функций сбора, первичной обработки входных сигналов, автоматического управления и регулирования, технологических защит, блокировок и сигнализации;

• верхний уровень - обеспечивающий реализацию функций отображения информации, дистанционного управления технологическим процессом, дистанционной настройки системы.

В структуре АСУ ТП можно выделить следующие функциональные подсистемы:

1. Информационно-измерительная подсистема (ИИС)

ИИС осуществляет сбор и первичную обработку информации, получаемой от датчиков аналоговых и дискретных сигналов и предоставление информации на мониторах операторских станций.

2. Система автоматического регулирования (АСР)

Система автоматического регулирования предназначена для управления непрерывными процессами и поддержания заданных значений технологических параметров котлоагрегата и вспомогательного оборудования.

3. Дистанционное управление (ДУ)

Подсистема дистанционного управления АСУ ТП предназначена для реализации команд оператора-технолога на открытие или закрытие регулирующей арматуры и отображение положения арматуры и механизмов на экране монитора операторской станции.

Для разработки системы автоматического контроля КПД котлоагрегата в программном комплексе SIEMENS SIMANTIC step 7 создан функциональный блок библиотеки для подпрограммы SIMANTIC Manager (рис. 1).

Рис. 1 Создание функционального блока библиотеки

Далее была разработана программа, описывающая логику вычисления КПД и записана в ранее созданный функциональный блок библиотеки программного комплекса, программа с пояснениями выглядит следующим образом:

FUNCTION_BLOCK FORMULATITLE = 'FORMULA'

{

  S7_tasklist:= 'OB100';

  S7_m_c:=      'true'

}

VERSION: '1.0'

AUTHOR: TMU

NAME: FORMULA

FAMILY: CGK

 

// Входа

VAR_INPUT

  SAMPLE_T {

    S7_sampletime:='true';

    S7_visible:='false';

    S7_link:='false'

  }: REAL := 1; // Время цикла блока

T_PAR:REAL; // ТЕМПЕРАТУРА ПАРА

F_PAR:REAL; // РАСХОД ПАРА

P:REAL;     // ДАВЛЕНИЕ

T_WAT:REAL; // ТЕМПЕРАТУРА ПИТ ВОДЫ

F_GAZ:REAL; // РАСХОД ГАЗА

KAL_GAZ:REAL:=8130; //КАЛОРИЙНОСТЬ ГАЗА

END_VAR

//Выхода

VAR_OUTPUT

  KPD{

    S7_dynamic:='true';

    S7_edit:='signal';

    S7_m_c:='true'

  }: REAL;  // КПД

  E_PAR{S7_m_c:='true'}:REAL; // ЭНТАЛЬПИЯ ПАРА

  VIR{S7_m_c:='true'}:REAL; // ВЫРАБОТКА ТЕПЛА КОТЛОМ

  END_VAR

// Сохраняемые переменные

VAR

    E:REAL:=0;

    H:REAL:=0;

    I:REAL:=0;

    N:REAL:=0;

END_VAR

BEGIN

E:=824.67+(T_PAR-530)*0.6-(P-100)*0.3;

E_PAR:=E;

H:=T_WAT+4;

I:=F_PAR*(E-H)+1.5*24*(520-H)/1000;

VIR:=I;

N:=I*100/(7*(F_GAZ*KAL_GAZ/7000));

KPD:=N;

END_FUNCTION_BLOCK

После разработки функционального блока библиотеки был создан ло-гический блок в программном комплексе (рис. 2).

Рис. 2 Создание логического блока

После создания логического блока, переходим к его редактированию и составлению логических цепей от котроллеров до функциональных блоков (рис. 3).

Рис. 3 Редактор логических цепей

Размешаем на поле подпрограммы ранее созданный функциональный блок FORMULA и создаем линии связи показаний датчиков (рис. 4).

Рис. 4 Создание логических линий связи

После переходим в графическую подпрограмму WinCC Explorer, создаем рабочее поле значения КПД, создаем поле Label и создаем поле входящих и выходящих значений (Рис. 5).

Рис. 5 Графический редактор

Особенностями данной разработки является новизна и актуальность. Разработка реализована на современном программно-техническом комплексе и может быть внедрена на подобных комплексах по всей стране. Основным достоинством разработанной системы является наглядность и возможность в реальном времени отслеживать значение КПД на компьютере оператора котлоагрегата, что позволяет своевременно вносить коррективы в технологические процессы и добиваться оптимальных значений, тем самым повышая энергоэффективность котлоагрегата. Разработка может быть усовершенствована и дополнена еще несколькими функциональными блоками и первичными преобразователями для измерения калорийности природного газа, для более точных результатов. Итогом работы является ее внедрение на производство АО «СГК» г. Саров.

Список литературы

  1. Ананченко В.Н., Цыбрий В.М., Системы автоматического контроля. – Ростов н/Д.: ДГТУ, 2013г. – 210 с.
  2. Стерман Л.С., Лавыгин В.М., Тишин С.Г. Тепловые и атомные электрические станции. – М.: Энергоатомиздат, 1995 г. – 416 с.

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Остался последний день
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary