- •Автоматизированные информационно-управляющие системы Учебное пособие
- •Оглавление
- •Часть I. Автоматизированные информационно-управляющие системы Основные понятия
- •Глава 1. Информационно-управляющие системы реального времени §1.1. Особенности информационно-управляющих систем реального времени
- •1.1.1. Определение и основные характеристики информационно-управляющих систем реального времени
- •1.1.2. Операционные системы реального времени
- •1.1.3. Обзор систем реального времени
- •§1.2. Построение информационно-управляющих систем реального времени на базе операционной системы qnx
- •§1.3. Scada – системы
- •§1.4. Scada – система trace mode
- •1.4.1. Обзор системы trace mode
- •1.4.2. Функциональная структура пакета
- •1.4.3. Обзор внедрения системы trace mode
- •§1.5. Программно-технический комплекс DeltaV
- •1.5.1. Обзор системы DeltaV
- •1.5.2. Концепции системы DeltaV
- •1.5.3. Программные приложения DeltaV
- •§1.6. Программно-технический комплекс Квинт
- •1.6.1. Описание
- •1.6.2. Структура программно-технического комплекса Квинт
- •1.6.3. Архитектура
- •1.6.4. Контроллеры
- •1.6.5. Рабочие станции
- •1.6.6. Сети
- •1.6.7. Система автоматизированного проектирования асу тп
- •1.6.8. Примеры внедрения
- •§1.7. Системы автоматизации фирмы Siemens8
- •1.7.1. Состав программно-технического комплекса Totally Integrated Automation
- •1.7.2. Примеры автоматизации технологических процессов9
- •§1.8. Системы автоматизации фирмы авв10
- •1.8.1. Основные направления деятельности
- •1.8.2. Системы управления, предлагаемые авв Автоматизация в России
- •Глава 2. Обеспечивающие подсистемы информационно-управляющих систем и их характеристики §2.1. Программное обеспечение управления процессами
- •2.1.1. Реализация языков программирования стандарта мэк 6-1131/3 в системе trace mode
- •2.1.2. Описание языков программирования
- •2.1.3. Реализация регуляторов и объектов управления в scada-системе TraceMode
- •§2.2. Программное обеспечение секвенциально-логического управления
- •2.2.1. Программируемые логические контроллеры
- •2.2.2. Языки программирования логических контроллеров
- •2.2.3. Пример реализации секвенциально-логических алгоритмов в trace mode
- •§2.3. Средства идентификации и оптимизации
- •2.3.1. Идентификация характеристик технологических объектов
- •2.3.2. Идентификация характеристик технологических объектов с использованием стандартных методов Excel
- •2.3.3. Решение задачи оптимизация технологических объектов
- •§2.4. Средства интеллектуального анализа данных
- •2.4.1. Общие представления о Data Mining13
- •2.4.2. Задачи Data Mining
- •2.4.3. Классы систем Data Mining
- •2.4.4. Основные этапы Data Mining
- •Глава 3. Проектирование информационно-управляющих систем §3.1. Основные проблемы, системный подход и последовательность разработки
- •§3.2. Адаптация информационно-управляющих систем к области применения
- •§3.3. Информационные технологии проектирования иус
- •§3.4. Концепции информационного моделирования
- •Часть II. Примеры автоматизированных информационно-управляющих систем в управлении энергетической эффективностью технологических процессов
- •1. Оперативное управление технологическими процессами с прогнозом показателей энергетической эффективности16
- •2. Оперативное управление потоками энергетических ресурсов в производственных сетях с учетом динамики их аккумулирования19
- •3. Автоматизированная система диспетчерского управления теплоснабжением зданий на основе полевых технологий20
- •4. Паспортизация промышленных потребителей топливно-энергетических ресурсов с использованием средств автоматизации21
- •5. Оперативное управление экономичностью водяных тепловых сетей на основе макромоделирования22
- •Подсистема автоматизированного анализа режимов теплоснабжения
- •Методика анализа режимов тепловых сетей на основе макромоделирования
- •Программное обеспечение анализа режимов тепловых сетей на основе макромоделирования
- •6. Оперативное регулирование экономичности горения в энергетических котлах24
- •7. Автоматизированный мониторинг тепловой экономичности оборудования электрических станций 27
- •Резервы тепловой экономичности котлов
- •Показатели энергетических ресурсов турбоагрегатов
- •Резервы тепловой экономичности турбоагрегатов
- •Оптимальное использование пара
- •8. Оптимизация нагрузки параллельно работающих турбоагрегатов по данным эксплуатации при неполных исходных данных28
- •Постановка задачи оптимизации
- •Решение задачи оптимизации
- •Программа «тг-пар»
- •Пример работы программы
- •9. Автоматизированная информационная система мониторинга остаточного ресурса энергетического оборудования30
- •Методика оценки обобщенного остаточного ресурса энергетического оборудования
- •Алгоритм оперативной оценки обобщенного остаточного ресурса энергооборудования с учетом состояния металла
- •Программное обеспечение аис «Ресурс»
- •10. Автоматизированное управление процессами в охладительных установках электрических станций35
- •Факторы, влияющие на охлаждение
- •Устройство и основные характеристики градирен
- •Оптимизация работы башенных градирен
- •11. Автоматизированная компрессорная установка41
- •Математическое описание объекта управления
- •Анализ вариантов установки пароструйного компрессора для подачи пара в деаэраторы энергокорпуса
- •Автоматизированная система управления пароструйным компрессором
- •12. Лингвистический подход к оптимизации управления вельц-процессом45
- •Алгоритм выделения области Парето-оптимальных режимов в информационной базе данных
- •Нечеткие зависимости (лингвистические правила) в управлении процессом вельцевания
- •13. Энергетический менеджмент производства огнеупоров48
- •Приложение. Обзор промышленных сетей
- •1. Протокол передачи данных modbus50
- •2. Протокол передачи данных bitbus
- •3. Протокол передачи данных anbus
- •4. Протокол передачи данных hart
- •5. Протокол передачи данных profibus52
- •5.1. Независимые от поставщика взаимодействия между промышленными объектами (Fieldbus Communication).
- •5.2. Семейство profibus
- •5.3. Основные характеристики profibus-fms и profibus-dp
- •5.3.1. Архитектура протокола profibus
- •5.3.2. Физический Уровень (1) протокола profibus
- •5.4.1. Прикладной Уровень (7)
- •5.4.2. Коммуникационная модель
- •5.4.3. Объекты коммуникации
- •5.4.4. Сервисные функции fms
- •6. Полевая шина foundation Fieldbus53
Пример работы программы
Программа расчета оптимального использования пара представлена на рис. 8.1.
В этой программе могут использоваться как новые данные турбоагрегатов, так и архивные данные.
При нажатии кнопки данные всплывает окно (рис. 8.2)
Рис. 8.2. Окно ввода даты и времени
В это окно вводим дату в формате «01.02.2005» и время, «01:00-02:00», если дата и время совпадают с уже введенными и сохраненными в базе данных, то в таблице «Расчет потребления свежего пара турбогенераторами, D0 т/ч» выводятся значения за этот промежуток времени. Если же такие данные не были введены, то нужно записать их вручную (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Окно ввода данных
При этом данные записываются в ту же основную таблицу. Если необходимо исправить значение, это можно сделать в самой таблице и нажать кнопку «Пересчет». Расчетные значения исправит сама программа.
Далее нужно записать ограничения на параметры режимов турбогенераторов (рис. 8.4), либо оставить значения в этой таблице такими, какие они были.
Рис. 8.4. Ограничения на параметры режимов турбогенераторов
Нажимаем кнопку «Оптимизация» (рис. 8.4).
Рис. 8.5. Окно ввода ограничений по выработке тепловой и электрической энергии
В окно на рис. 8.5. нужно внести необходимые значения электрической мощности, тепловой энергии отданной, на правый берег и на левый, а также значение перетока.
После нажатия «Оk» появляется окно, приведенное на рис. 9.6.
Рис. 8.6. Окно подтверждения нахождения решения
В таблице «Решение задачи оптимизации» (рис. 8.7) выдаются оптимальные параметры турбоагрегата. А в таблице «Расчет потребления пара» показываются исходное и оптимальное суммарные значения потребления свежего пара (рис. 8.7).
Особенность приведенного алгоритма решения задачи оптимизации заключается в том, что на его основе можно решить задачу оптимизации нагрузки параллельно работающих турбоагрегатов при неполных исходных данных эксплуатации с учетом нормативных энергетических характеристик турбин.
Практическое применение разработанной программы оптимизации нагрузки параллельно работающих турбоагрегатов «ТГ-ПАР» показало на конкретном примере, что с ее помощью можно снизить потребление свежего пара до 11%.
9. Автоматизированная информационная система мониторинга остаточного ресурса энергетического оборудования30
В настоящее время на многих электрических станциях промышленных предприятий сложились условия, при которых по многим позициям оборудования сроки эксплуатации значительно превышают парковый ресурс. Для такого оборудования существующие подходы к оценке ресурса и планированию ремонтных работ являются неэффективными и требуют существенной доработки.
Так, согласно существующей отраслевой системе технической диагностики и планово-предупредительных ремонтов контроль металла энергоагрегатов осуществляется в периоды капитальных ремонтов, проводимых в соответствии с нормативами через 4-5 лет. Однако для энергооборудования, выработавшего свой парковый ресурс, существующий плановый подход является малоэффективным. В данном случае целесообразным является проведение ремонтов по фактическому состоянию оборудования, определяемому на основании контроля диагностических показателей эксплуатации и металлоконструкций.
Методы, объем и периодичность контроля при диагностике состояния металла выбираются таким образом, чтобы обеспечить высокую надежность эксплуатации всех узлов энергооборудования. Накопленный опыт оценки состояния элементов энергооборудования и порядок продления их ресурса после длительной эксплуатации показывает31, что при наработке, превышающей проектную более чем в 2 раза, должны быть выполнены специальные ресурсные исследования, измерения и расчеты. По результатам этих исследований устанавливается индивидуальный ресурс элемента энергооборудования, т.е. максимальное приближение к предельному состоянию оборудования при сохранении требований к его надежности.
Из сказанного следует, что центральными проблемами обеспечения надежности и живучести стареющего оборудования являются проблема прогнозирования индивидуального ресурса оборудования и проблема гибкого планирования ремонтных работ. Решение этих проблем открывает дополнительные пути для получения экономического эффекта, позволяет предупреждать возможные отказы и непредвиденные достижения предельных состояний, более правильно планировать режимы эксплуатации, профилактические мероприятия и снабжение запасными частями. Более того, переход к индивидуальному прогнозированию ведет к увеличению среднего ресурса оборудования, поскольку уменьшает долю агрегатов, преждевременно снимаемых для ремонта, и открывает путь для обоснованного выбора оптимального срока эксплуатации. В ряде случаев рентабельная эксплуатация может быть продолжена в условиях сниженных нагрузок. Поэтому можно рассматривать прогнозирование индивидуального остаточного ресурса как своего рода систему управления процессом эксплуатации и технического обслуживания.