Пример применения промышленной IoT-контроллера UW2100 для автоматической теплообменной станции

1. Обзор проекта

Данный проект представляет собой необслуживаемую систему автоматического управления теплообменными станциями. Проект включает шесть теплообменных станций, включая зону H, зону I, зону E, северную зону, южную зону на юг и южную зону на север, а также одну общественную станцию. Целью проекта является создание необслуживаемой системы автоматического управления. Система пилотируемого мониторинга оптимизирует методы контроля производственной деятельности, повышает уровень управления безопасностью, позволяет централизованно контролировать рабочее состояние каждого оборудования теплообменной станции в диспетчерской котельной; основные рабочие параметры теплообменной станции централизованно отображаются в диспетчерской котельной, что позволяет специалистам-технологам быстро понять рабочее состояние теплообменной станции и проанализировать, работает ли оборудование в приемлемом состоянии, чтобы оптимизировать рабочие параметры; как можно раньше обнаруживать потенциальные происшествия, связанные с безопасностью при работе оборудования, чтобы снизить количество несчастных случаев; сократить инвестиции в персонал и реализовать беспилотные теплообменные станции. Длительная работа снижает частоту патрулирования станции и в целом снижает трудозатраты.

1.1 Конкретный обзор каждой теплообменной станции следующий:

(1)Теплообменная станция зоны H:

Площадь обогрева теплообменной станции в зоне H составляет 235318,59㎡. Среди них максимальная площадь составляет 111440,18㎡; нижняя область — 123878,41㎡. Концы обогреваются радиаторами.

Основное оборудование в верхней части станции: 3 пластинчатых теплообменника, 2 циркуляционных водяных насоса и 2 насоса водоснабжения; Основное оборудование нижней зоны: 3 пластинчатых теплообменника, 2 циркуляционных водяных насоса и 2 насоса подачи воды; высокие и низкие зоны. Совместное оборудование для очистки воды и другое оборудование.

(2) Теплообменная станция зоны I:

Площадь обогрева теплообменной станции в зоне I составляет 251177,9㎡. Среди них самая высокая площадь — 126116,5㎡; нижняя область — 125061,4㎡. Концы обогреваются радиаторами.

(3) Теплообменная станция зоны E

Площадь обогрева теплообменной станции в Зоне E составляет 65290,35㎡. Концы обогреваются радиаторами.

Основное оборудование станции: 2 пластинчатых теплообменника, 3 циркуляционных водяных насоса, 2 водоподпиточных насоса, водоочистное и другое оборудование.

(4) Северная районная теплообменная станция

Площадь обогрева Северного районного РУП составляет 61 798,29 квадратных метров, и в дальнейшем площадь обогрева не будет увеличиваться. Горячей воды нет, система отопления не различает верхние и нижние зоны, высота карниза 12м.

(5) Северная теплообменная станция Южного округа

Площадь обогрева Северной биржевой станции в Южном округе составляет 109620,71㎡, коммерческих и других площадей – 3661,87㎡. В дальнейшем площадь обогрева увеличиваться не будет. ГВС отсутствует, а система отопления не различает высокие и низкие зоны. Высота карниза 45м; конечное отопление - радиаторное отопление.

(6) Южная теплообменная станция Южного округа

Площадь обогрева Южной биржевой станции в Южном округе составляет 125 404,8 кв.м, а коммерческих и других площадей — 1 727,02 кв.м. В дальнейшем площадь обогрева увеличиваться не будет. Горячей воды нет, система отопления не различает верхние и нижние зоны, высота карниза 45м.

1.2 Технологическая схема каждой теплообменной станции следующая:

Описание процесса:

① Источником тепла на этой станции является котельная. Вода подается к водораспределителю теплообменной станции через магистраль подачи воды для распределения и подается в пластинчатые теплообменники с высокой и низкой зонами соответственно; после завершения теплообмена она поступает обратно в водосборник и по магистральному трубопроводу обратной воды возвращается в котельную.

② Вторичная возвратная вода от потребителя тепла находится под давлением циркуляционного насоса и поступает в три комплекта пластинчатых теплообменников соответственно. После теплообмена в теплообменнике образуется вторичный запас воды, который собирается со стороны подачи воды пластинчатого теплообменника в бак подачи воды. Трубы раздаются для отопления потребителей через трубопроводную сеть.

③ Фиксированная точка давления для пополнения воды расположена на входной основной трубе циркуляционного насоса и используется для управления запуском и остановкой насоса пополнения воды, а также сбросом воды под избыточным давлением.

Описание процесса:

① Источником тепла для этой станции является котельная Чжуцзян Ицзин. Вода подается в два пластинчатых теплообменника через магистраль водоснабжения; после завершения теплообмена он возвращается в котельную через магистраль обратной воды.

② Вторичная возвратная вода от потребителя тепла находится под давлением циркуляционного насоса и поступает в два комплекта пластинчатых теплообменников соответственно. После теплообмена в теплообменнике образуется вторичный запас воды, который собирается со стороны подачи воды пластинчатого теплообменника в основной трубопровод подачи воды. Сеть закреплена за горячими пользователями.

Объединив потребности клиентов и фактические условия проекта, Hangzhou Youwen предложила комплексное комплексное решение на основе аппаратных продуктов системы управления промышленной IoT eDCS UW2100 и программных продуктов UWNTEK.

2. Принципы проектирования системы

Система автоматического мониторинга теплообменной станции на базе системного оборудования UW2100eDCS и программной платформы UWNTEK объединяет планирование и мониторинг. Его функции включают в себя человеко-машинный интерфейс, управление базой данных, удаленный сбор данных, дистанционное управление, сигналы тревоги, тенденции и отчеты и т. д. с использованием различных технологий. Усовершенствованная сеть связи, которая отслеживает и контролирует все трубопроводы, приборы и т. д. тепловой сети, не только позволяет диспетчерам не только полностью понять состояние отопления всех трубопроводов тепловой сети, но также быстро и точно отображать информацию о неисправностях на месте, чтобы облегчить проверку и техническое обслуживание. Своевременное обслуживание персоналом не только экономит много трудовых и материальных ресурсов, но и значительно улучшает современный уровень управления тепловой сетью.

Этот проект основан на модели «централизованного управления, децентрализованного контроля» и идее цифрового и информатизированного муниципального строительства, с упором на создание информационной системы «интеграции управления и контроля» предприятия и создании современной, надежной, эффективной и безопасной системы. , интегрированное управление процессом. Система мониторинга, которая объединяет мониторинг и управление компьютерным планированием и имеет хорошую открытость, может завершить мониторинг и автоматический контроль всего процесса нагрева и всего производственного оборудования, достигая цели «без присмотра на месте и небольшого количества дежурных людей». на главном вокзале».

3. Общая структура системы

Вся система включает в себя интеллектуальный интерфейс управления восприятием нового поколения, который отвечает требованиям приложений киберфизических систем CPS и промышленного Интернета, обширную гетерогенную самоорганизующуюся промышленную сеть и глобальную среду поддержки облачных сервисов для проектирование систем управления, программирование и техника управления.

Система основана на контроллере UW2100 для централизованного сбора информации о двигателе, клапане, датчике и другом оборудовании на месте через стандартные 4 ~ 20 мА, PT100, PT1000, входной сигнал уровня, выходной пассивный контакт реле и т. д. и основана на беспроводной связи. GSM Сеть централизованно загружает данные на облачную платформу UWNTEK для осуществления удаленного мониторинга глобальной информации.

Локальный контроллер UW2100 обменивается данными с инвертором на основе протокола главной станции Modbus-RTU (RS-485) для реализации сбора информации о сторонних устройствах, подключения связи и управления несколькими инверторами; на основе протокола ведомой станции Modbus-RTU (RS-485). Взаимодействие с сенсорным экраном для мониторинга информации об оборудовании на месте; В то же время на заводе по производству теплогенераторов используется распределенная система управления UW500, а в центральной диспетчерской создается центральный центр мониторинга для централизованного мониторинга информации об оборудовании на различных рассредоточенных точках выхода.

Программная платформа системы UWNTEK обеспечивает функции интеграции видео, которые позволяют подключать к системе стандартные видеосигналы камер (Dahua, Hikvision), установленных на объекте, для реализации удаленного мониторинга видеосигналов на объекте в реальном времени; На этой основе системная программная платформа UWNTEK открывает стандартный интерфейс HDMI, в центральной диспетчерской можно установить большой экран, а ключевые технологические процессы можно подключить к центральному большому экрану в диспетчерской.

Система поддерживает удаленный мониторинг мобильных терминалов (мобильных телефонов, iPad, планшетов, ноутбуков и т. д.) на обширной территории на основе сетей 2G, 3G и 4G. Разрешения на операции можно разделить по зонам безопасности, чтобы обеспечить безопасность системы.

4. План проектирования системы

4.1 Центр системного мониторинга

Центр мониторинга системы расположен на заводе теплогенераторов. Центр мониторинга в основном состоит из нескольких рабочих станций операторов (рабочие места инженеров могут использоваться одновременно с операторскими станциями, конкретное количество зависит от конструкции центральной диспетчерской), системы отображения с большим экраном и промышленной сети Ethernet. Состоит из коммутатора. , графический принтер и принтер отчетов, источник бесперебойного питания и т. д.;

Компьютер в центре мониторинга должен быть подключен к внешней сети проводным или беспроводным способом. Система мониторинга использует бессерверную одноранговую структуру типа «звезда». На основе метода беспроводной связи GSM и облачной платформы UW создается глобальная сетевая система для операторских станций, инженерных станций, различных функциональных рабочих станций и периферийных устройств системы. А на основе облачного сервера UW выпущен WEB-интерфейс мониторинга для удовлетворения потребностей клиентов (компьютеров, мобильных телефонов, планшетов и т. д.) на основе глобального удаленного доступа 2G, 3G и 4G.

4.1.1 Функция центра мониторинга системы

1. Управление электрическим регулирующим клапаном подачи воды на первичной стороне замены пластины.

Открытие электрорегулирующего клапана регулируется ПИД через температуру вторичной подачи воды (минимальное открытие электрорегулирующего клапана определяется с учетом безопасности эксплуатации котла).

2. Мониторинг рабочего состояния пластинчатого теплообменника.

Датчики температуры и давления установлены на входе и выходе первичной и вторичной стороны устройства смены пластин для контроля условий работы каждого устройства смены пластин.

3. Мониторинг насоса циркуляционной воды системы отопления.

На входном и выходном главном трубопроводе циркуляционного насоса отопления установлен датчик давления для контроля рабочего состояния водяного насоса и давления в системе.

4. Мониторинг инвертора циркуляционного насоса отопления и насоса пополнения воды:

Дистанционно/локально контролировать состояние запуска/остановки циркуляционного насоса; удаленно контролировать условия работы инвертора (выходной ток, частота, мощность, сигнал неисправности и т. д.). Преобразователь частоты подключается последовательно через линию связи RS485 для связи с eDCS. eDCS может считывать различные рабочие параметры, состояние и другие сигналы преобразователя частоты.

5. Контроль давления и температуры магистральной трубы вторичной подачи и обратной воды.

Датчики температуры и давления установлены на магистральной трубе вторичного водоснабжения; Датчики температуры установлены на магистральной трубе обратной воды. Давление берется из значения давления входного основного трубопровода циркуляционного насоса, а температурно-давовые условия вторичной основной подачи и обратной воды контролируются дистанционно.

6. Мониторинг перепада давления дезактивационного устройства.

Установите датчик перепада давления на устройстве обеззараживания возвратной трубы вторичной стороны, чтобы удаленно контролировать разницу давления между входом и выходом устройства обеззараживания и определять, находится ли оно в нормальном рабочем состоянии.

7. Контроль уровня жидкости в резервуаре для пополнения воды.

В резервуаре для умягченной воды используется датчик уровня жидкости напорного типа для передачи сигнала уровня жидкости на контроллер eDCS в режиме реального времени.

8. Мониторинг уровня воды в отстойниках.

В отстойник устанавливается регулятор уровня жидкости для контроля уровня воды в отстойнике; отстойник находится в пределах зоны наблюдения камеры, чтобы своевременно понимать ситуацию со сбросом сточных вод.

4.1.2 Охрана и сигнализация

Используйте программное обеспечение для настройки, чтобы создать схематическое представление состояния мониторинга теплообменной станции, установить точки сигнализации в важных местах и использовать привлекательные красные и зеленые знаки для обозначения состояния неисправности точек состояния. При отображении статуса неисправности раздается звуковой сигнал (голосовая подсказка, звук сирены и т. д.).

1. Сигнализация низкого и высокого уровня воды в резервуаре.

Низкий уровень сигнала тревоги в резервуаре для воды означает, что умягченная вода в резервуаре для воды подходит к концу. Если насос пополнения воды продолжает работать, возможно, он поврежден. Таким образом, сообщение «уровень воды в резервуаре слишком низкий» является сигналом тревоги для безопасной эксплуатации.

Если уровень жидкости в резервуаре для воды слишком высок, это означает, что возникла проблема с устройством контроля уровня жидкости в резервуаре для воды. Если вы не прекратите наполнять резервуар для воды, вода в резервуаре для воды будет вылита из переливной трубы, что приведет к пустой трате ресурсов, а переливная труба для воды может не быть слита вовремя. В результате вода перелилась в другие электрошкафы управления, что привело к несчастным случаям.

2. Сигнализаторы низкого и высокого уровня жидкости в поддоне.

Когда срабатывает сигнализация низкого уровня жидкости в отстойнике, это означает, что нечистоты в отстойнике практически слиты. Если канализационный насос продолжает работать, он может выйти из строя из-за отсутствия воды или даже из-за крупной аварии, в результате которой водяной насос перегреется и выйдет из строя.

Когда уровень жидкости в отстойнике слишком высок, это означает, что сточные воды в отстойнике не сбрасываются вовремя. Если вы не приедете на объект для проверки или не примете других мер по сбросу сточных вод, вода выльется из отстойника и перетечет в электрический шкаф управления, что создаст угрозу безопасности. НЕСЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ.

3. Сигнализация неисправности циркуляционного насоса.

Собирая сигналы через связь 485, можно вовремя обнаружить состояние неисправности циркуляционного насоса, что способствует своевременному включению циркуляционного насоса, обеспечивает качество отопления и своевременно устраняет неисправности.

4. Сигнализация неисправности насоса пополнения воды.

Аварийные сигналы такие же, как и у циркуляционного водяного насоса.

5. Сигнализация разности давлений между входом и выходом устройства обеззараживания.

Когда разница давлений между входом и выходом устройства обеззараживания превышает определенное значение, это серьезно влияет на расход циркулирующей воды в системе, что, в свою очередь, влияет на энергопотребление циркуляционного насоса. Обнаружив этот параметр, можно вовремя обнаружить разницу давлений в устройстве обеззараживания. Когда разница давлений превышает заданное значение, грязеуловитель необходимо очистить.

4.2 План конфигурации оборудования системы необслуживаемой теплообменной станции, на примере необслуживаемой теплообменной станции в зоне H;

5. Описание плана

Эта система спроектирована и реализована на основе аппаратного обеспечения системы eDCS промышленного Интернета вещей UW2100 в сочетании с программным обеспечением UWWNTEK. Он создает передовую, эффективную, высококачественную и стабильную систему мониторинга, которая объединяет управление процессом, мониторинг и компьютерное планирование и имеет хорошую открытость для завершения всего процесса нагрева. Мониторинг и автоматическое управление технологическим процессом и всем производственным оборудованием для достижения следующих технических функций:

1) Данные в центре мониторинга теплообменной станции практически синхронизируются с данными на месте, что снижает эксплуатационные трудозатраты;

2) Система мониторинга обеспечивает аппаратную и программную поддержку среды для решения проблемы дисбаланса работы тепловой сети, достижения сбалансированной работы тепловой сети и улучшения теплового эффекта.

3) Он играет роль энергосбережения и снижения потребления. Теплообменная станция автоматически регулирует температуру подачи воды в соответствии с изменением температуры наружного воздуха, тем самым максимально экономя энергозатраты и повышая качество услуг отопления.

4) Избегается явление кражи и утечки пара. Благодаря круглосуточной онлайн-работе у пользователя исключается идея кражи пара. Сбои при измерении на месте могут быть обнаружены в кратчайшие сроки, а время отказа фиксируется и сохраняется. Избегайте потерь при измерении.

5) Использовать систему моделирования для выполнения гидравлических и тепловых расчетов тепловой сети и анализа работы управления тепловой сетью для достижения оптимальной работы тепловой сети. Используйте диагностику неисправностей и анализ потерь энергии, чтобы понять потери изоляции и сопротивления трубопроводной сети, а также эффективность использования оборудования. Минимизируйте потери труб теплосети для достижения максимально экономичной работы. Анализируйте трубопроводную сеть путем сравнения исторических данных и данных в реальном времени.