На большинстве предприятий нефтегазовой отрасли так или иначе присутствует система автоматического управления технологическим процессом (АСУ ТП). Данная система собирает информацию о параметрах технологического процесса (температура, давление, уровень, загазованность и т.д.), а также о его состоянии (нормальный режим работы, авария оборудования, выход параметров за установленные пределы, останов процесса и т.д.) и передает ее на центральный диспетчерский пункт, где осуществляется ее обработка, анализ и формирование управляющих воздействий на технологический процесс.
Система электрообогрева объектов на таких предприятиях также подлежит контролю со стороны АСУ ТП, особенно в тех случаях, где количество обогреваемых объектов и обогреваемых участков исчисляется сотнями. В зависимости от способа реализации на конкретном промышленном предприятии управление обогревом может быть осуществлено как от отдельной АСУ ТП, предназначенной только для электрообогрева, так и в составе общей АСУ предприятия.
Для работы с АСУ предприятия в шкафу управления помимо стандартных элементов устанавливается дополнительное оборудование, позволяющее реализовать функции обмена данными между оборудованием системы электрообогрева и АСУ.
По назначению и «направлению» передачи транслируемые сигналы делятся на информационные и команды управления.
Перечень сигналов системы электрообогрева
Каждое предприятие, имеющее в своем составе АСУ ТП, устанавливает собственный набор сигналов системы электрообогрева, которые необходимо контролировать, исходя из особенностей технологического процесса или производственного цикла. Наиболее часто используются следующие сигналы:
- дискретные информационные – «работа линии обогрева», «авария линии обогрева», «состояние вводного автомата», «состояние аппаратов отходящих линий», «неисправность датчика температуры» и т.д.
- аналоговые информационные – «температура линии обогрева», «ток в линии обогрева», «ток нагрузки по каждой фазе», «напряжение на вводе» и т.д.
- дискретные управляющие – «включить/отключить линию обогрева», «включить/отключить вводной автомат», «дистанционное разрешение/запрет работы системы электрообогрева» и т.д.
Источником дискретных сигналов являются выходные контакты различных аппаратов электрической схемы шкафа. Обработка и преобразование сигналов для последующей передачи по интерфейсу обмена осуществляется программируемым логическим контроллером (ПЛК) и связанными с ним дополнительными устройствами.
Интерфейсом связи с верхним уровенем (АСУ ТП) может быть одним из следующих типов:
- передача данных типа «сухой контакт» - с помощью контрольных кабельных линий
- RS-485 (протокол Modbus RTU)
- Ethernet (протокол Modbus TCP)
- Profinet (протокол S7 communications) и др.
Шкафы управления электрообогревом с функцией передачи данных
Шкаф управления электрообогревом с функцией обмена данными позволяет дистанционно управлять обогревом объекта (или объектов) с диспетчерского пункта АСУ, а также передавать данные о состоянии системы обогрева посредством формирования необходимых сигналов на диспетчерский пункт АСУ. Данные функции чаще всего осуществляются при помощи ПЛК (программируемого логического контроллера) в составе шкафа управления обогревом. ПЛК за счет гибкой настройки (программирования) под конкретный объект, а также за счет организованной передачи данных в АСУ позволяет решить практически любую задачу автоматизации системы электрообогрева. Количество дискретных входов и выходов, а также аналоговых входов определяется конкретной задачей системы электрообогрева.
Состав шкафа управления обогревом
В составе шкафа управления электрообогревом с функцией передачи данных на верхний уровень наиболее часто присутствуют следующие комплектующие и приборы:
- силовая часть (автоматы, УЗО, дифференциальные автоматы, контакторы и т.д.), предназначенные для коммутации нагревательных линий и защиты электрических цепей;
- элементы управления и индикации на передней панели (переключатели, кнопки, лампы сигнальные и т.д.), осуществляющие локальную визуализации состояния системы электрообогрева;
- ПЛК с дополнительными модулями, обеспечивающими преобразование дискретных сигналов состояния аппаратуры линий обогрева (автоматов, дифавтоматов, УЗО и т.п.), исправности датчиков температуры и т.д., аналоговых сигналов о температуре и номинальном токе по каждой линии обогрева с передачей данных на верхний уровень (АСУ), а также прием сигналов включения линий обогрева или иных управляющих воздействий с последующей обработкой;
- терморегулятор с интерфейсом RS-485, выполняющий функции измерения температуры по каждому каналу, локальное управление обогревом по заданному алгоритму и передачи данных о температуре по каждому каналу на ПЛК для дальнейшей трансляции в АСУ;
- сенсорная панель, визуализирующая образы объектов обогрева, отображающая необходимую информации о текущей температуре и состоянии объектов обогрева в режиме реального времени. Кроме того, на сенсорную панель могут возлагаться функции тактильного взаимодействия с персоналом в целях оперативного управления процессом эжлектрообогрева в местном режиме;
- блок питания (при необходимости), формирующий напряжение питания ПЛК, сенсорной панели и дополнительных модулей;
- ИБП (источник бесперебойного питания), обеспечивающий питание ПЛК, сенсорной панели и дополнительных модулей при отсутствии сетевого питания в аварийных режимах. Время работы ИБП в аварийном режиме, как правило, составляет 1-3 часа;
- модуль преобразования протоколов, реализующий алгоритмы обеспечения совместимости работы оборудования ПЛК шкафа с системой АСУ на предприятии.
Все шкафы управления с ПЛК идут с установленным программным обеспечением согласно техническому заданию Заказчика.
Краткий принцип работы шкафа управления
ПЛК, установленный в шкафу управления, опрашивает состояние сигнальных контактов автоматов и УЗО (или дифференциальных автоматов) отходящих линий, контакторов, реле при необходимости, а также опрашивает датчики тока отходящих линий. Кроме того, ПЛК запрашивает данные о температуре от терморегулятора и состоянии датчика температуры. Всю полученную информацию ПЛК обрабатывает и передает на верхний уровень (в АСУ) по интерфейсу передачи (RS-485, Ethernet и др.). Система АСУ принимает полученные данные от шкафа управления, и на основании них оператор в диспетчерском пункте осуществляет управляющее воздействие на системы обогрева (включает/отключает линии обогрева, отправляет бригаду специалистов для устранения аварийного режима работы и т.д.) Сигналы управления, полученные из АСУ, ПЛК обрабатывает и включает/отключает соответствующие линии обогрева.
Особенности применения оборудования в шкафах управления с функцией передачи данных
Применение в производимых шкафах управления локального терморегулятора для решения задачи поддержания температуры объекта и передачи ее значения на верхний уровень (в АСУ) в результате взаимодействия с ПЛК по интерфейсу RS-485 или напрямую, обусловлено несколькими причинами:
- наличие в составе терморегулятора универсального входа, позволяющего работать практически с любым типом датчиков. Обработка сигналов от датчиков температуры терморегулятором осуществляется быстрее, чем ПЛК, и имеет большие возможности настройки измерительного канала для конкретного объекта. Кроме того, при использовании ПЛК для прямого регулирования возникает необходимость в применении дополнительных устройств аналогового ввода, т.к. бюджетные модели ПЛК не имеют таковых «на борту». Также определенную трудность представляет программная реализация алгоритма обработки сигналов от датчиков температуры;
- алгоритм обработки данных от датчиков температуры «нагружает» ПЛК, уменьшая быстродействие, что может привести к сбоям в работе;
- при выходе ПЛК из строя в случае подключения к нему напрямую датчиков полностью нарушается работа системы управления обогревом. При использовании терморегулятора в случае отказа ПЛК локальное управление обогревом сохраняется, нарушаются лишь функции обмена данными с АСУ. А наличие дублирующих режимов - местного автоматического от терморегулятора и ручного от переключателей и кнопок на передней панели шкафа управления -позволяют не прерывать процесс электрообогрева даже в случае выхода из строя части оборудования автоматизации, что в конечном итоге повышает надежность функционирования системы управления обогревом.
В шкафах управления по заданию заказчика может применяться оборудование автоматизации известных фирм-производителей ОВЕН, Delta Electronics, Siemens и др. Сенсорные панели применяются, как правило, производства Weintek, ОВЕН и т.д.
Видео шкафов управления обогревом
- Рассчитаем требуемую мощность
- Подберем кабель и крепления, подходящий для Вашего объекта
- Порекомендуем удобную систему управления