Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

5.2. Автоматизация инженерного оборудования зданий

на основе контроллеров СПЕКОН СК

5.2.1. Контроллеры СПЕКОН СК

Кроме стоимости, надежности, функциональных возможностей,

удобства в эксплуатации и прочих характеристик при выборе конкрет-

ного контроллера существенное значение имеет его универсальность,

наличие в семействе различных исполнений, позволяющих на базе од-

ного семейства решить все вопросы, связанные с управлением техноло-

гических процессов. Это создает дополнительные преимущества в части

обучения персонала, обслуживания и ремонта.

Примером универсальных контроллеров могут служить контроллеры

семействаСПЕКОНСК,выпускаемыенарядусвычислителямиколичества

теплоты ВКТ, корректорами газа ВКГ и электромагнитными преобразова-

телями расхода воды ПРЭМ, ЗАО «НПФ Теплоком» (г. Санкт-Петербург).

В состав семейства контроллеров СПЕКОН СК входят следующие

модели

СК1 – для управления горелками; СК2-1 05 – для управления водогрейными и (или) паровыми котла-

ми, работающими на газе и жидком топливе;

СК1-20 25, СК2-20 25 – для управления многогорелочными во-

догрейными и (или) паровыми котлами, работающими на газе и жидком

топливе

СК2-12 – для управления теплогенераторными устройствами, го-

релками

СК2-14 – для управления подогревателями нефти и газа;

СК3-01 – для автоматизации котельных с котлами, оборудованными

контроллерами СК2 (до 64-х котлов);

СК3-13 – для автоматизации котельных с котлами, оборудованными

автоматикой не СК2 (до 4-х котлов); СК3-21 – для управления центральными и индивидуальными тепло-

выми пунктами, установками систем вентиляции и кондиционирования

воздуха, а также свободно конфигурируемый для управления локальны-

ми регуляторами (до 12), насосными группами и т.п.; СК5-01 – для управления пламенными печами.

Все исполнения контроллера имеют одинаковое аппаратное испол-

нение

Генеральный спонсор –

167

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Контроллеры рассчитаны на работу с входными сигналами:

–оттермопреобразователейсопротивления(ТСМ,ТСП,ТСН)–5входов;

–унифицированными токами (0-5, 0-20 или 4-20 mA) – 6 входов;

–двухпозиционными (беспотенциальными) типа «сухой контакт» – 32

входа

–частотными, пропорциональными расходу – 2 входа.

Контроллеры обеспечивает формирование до 24 выходных сигна-

лов для управления исполнительными устройствами:

–исполнение А – переменного тока не менее 60 мА и не более 1 А, напряжением не менее 70 В и не более 250 В, частотой (50 ± 1) Гц;

–исполнение Б – переменного и постоянного тока до 0,4 А напряже-

нием до 24 В.

БолееподробнорассмотримустройствоиработуконтроллераСПЕКОН СК3-21, предназначенного для автоматизации инженерного обору-

дования зданий.

Контроллер СПЕКОН СК3-21 является многоканальным свободно

конфигурируемым устройством управления и предназначен для использования как самостоятельно (управление индивидуальными тепловыми

пунктами, центральными тепловыми пунктами, вентиляционными уста

новками, кондиционерами, насосными группами и т.п.), так и для расширения функциональных возможностей комплексов технических средств

(КТС) на базе контроллеров СПЕКОН СК.

Контроллер СК3-21 рассчитан на работу с входными сигналами;

–унифицированными токами 0-5, 0-20 или 4-20 mA по ГОСТ 26.011, пропорциональными температуре, давлению, уровню – 16 входов;

–двухпозиционными (беспотенциальными) типа «сухой контакт» –

32 входа;

–частотными, пропорциональными расходу – 2 входа.

Как и все контроллеры семейства, СК3-21 имеет объектно-ориенти- рованное программное обеспечение, позволяющее пользователю адап-

тировать контроллер для решения конкретных задач

Контроллер осуществляет преобразование электрических сигналов

от 18 датчиков в показания следующих параметров:

температуры:

– температура прямой воды теплосети (ТС) – Тптс -Тптс3

– температура обратной воды теплосети (ТС) – Тотс Тотс3

– температура прямой воды системы отопления (СО) – Тпсо Тпсо3

168	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

–температура обратной воды системы отопления (СО) – Тосо

Тосо3

–температура прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) – Тпгв

Тпгв3

–температураобратнойводыгорячеговодоснабжения(ГВС)–Тогв

Тогв3

–температура наружного воздуха – Тнв

давления:

–давление прямой воды теплосети (ТС) – Рптс –Рптс3

– давление обратной воды теплосети (ТС) – Ротс Ротс3
– давление прямой воды системы отопления (СО) – Рпсо	Рпсо3
– давление обратной воды системы отопления (СО) – Росо	Росо3

–давление прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) – Рпгв

Рпгв3

–давление обратной воды горячего водоснабжения (ГВС) – Рогв

Рогв3

– давление холодной воды – Рхв Рхв3

– давление подпитки – Рпод Рпод3

уровня:

– уровень воды в баке-аккумуляторе – Нб Нб3

– уровень воды в дренажном приямке – Ндр

расхода:

– расход прямой воды теплосети (ТС) – Qптс Qптс2

– расход прямой воды системы отопления (СО) – Qпсо Qпсо2

– расход прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) – Qпгв

Qпгв2

Контроллер СК3-21 с помощью выходных сигналов и контроля их

состояния с помощью входных дискретных сигналов осуществляет уп

равление 16 исполнительными механизмами:

насосами:
– насосы тепловой сети (ТС) – Мтс –Мтс5
– насосы системы отопления (СО) – Мсо	Мсо5
– насосы горячего водоснабжения (ГВС) – Мгв		Мгв5
– насосы подпиточные (смесительные) – Мпод		Мпод5
– насосы рециркуляционные (ТС) – Мрц	Мрц5

–насосы хозяйственные (водопроводные) или циркуляционно-повы-

сительные для горячего водоснабжения – Мхв –Мхв2

Генеральный спонсор –

169

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

–насосы дренажные – Мдр –Мдр5

регулирующими клапанами (РК):

–РК температуры обратной воды теплосети (ТС) – РТотс –РТотс3

–РК температуры прямой воды системы отопления (СО) – РТпсо

РТпсо3

–РК температуры прямой воды горячего водоснабжения (ГВС) –

РТпгв РТпгв3

– РК температуры обратной воды горячего водоснабжения (ГВС) –

РТогв РТогв3

– РК давления обратной воды теплосети (ТС) – РPотс РРотс3

– РК давления обратной воды системы отопления (СО) – РPосо

РРосо3

– РК давления прямой воды ГВС – РРпгв РРпгв3

–РК давления воды СО (аварийный сброс давления) – РРссо

РРссо3

– РК уровня бака-аккумулятора – РНб РНб3

–РК уровня в дренажном приямке – РНдр;

задвижками:

–задвижка прямой воды ТС – ИМптс –ИМптс3

–задвижка обратной воды ТС – ИМотс –ИМотс3

Режимы работы, обеспечиваемые контроллером СПЕКОН СК3-21

Управлениециркуляционныминасосамисистемыгорячегово-

доснабжения (ГВС) и системы отопления (СО). При включении авто-

матическогорежимаработызамыкаютсяконтактымагнитногопускателя электродвигателя рабочего насоса. Режим работы насоса постоянный. При выходе из строя рабочего насоса замыкается контакт датчика напора, отключается магнитный пускатель рабочего насоса и включается

магнитный пускатель резервного насоса.

Автоматическое поддержание заданного давления воды на

выходе водоводяного подогревателя системы ГВС выполняется пу

тем изменения количества воды, проходящей через насосные агрегаты. Регулирование осуществляется по сигналам датчика давления Рогв,

установленного в циркуляционном трубопроводе системы ГВС. Огра-

ничение расхода первичного теплоносителя осуществляется по сигналу

датчика расхода, установленного на подающей магистрали источника

теплоснабжения.

170	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Управление повысительными насосами. При падении давления

в городском водопроводе включается магнитный пускатель рабочего насоса. В часы интенсивного водозабора подключается дополнительный

насос. Дополнительный насос отключается при повышении давления

воды. Если рабочий насос не включается или вышел из строя, то вклю-

чается магнитный пускатель резервного насоса, при этом отключается

магнитный пускатель рабочего насоса.

Управление подпиткой системы отопления и смесительными

насосами СО. При снижении уровня в расширительном баке до ниж-

него заданного значения открывается электрифицированная задвижка

и включается магнитный пускатель рабочего насоса. При увеличении уровня в расширительном баке до верхнего заданного значения задвижка закрывается и отключается насос. Если рабочий насос вышел из строя

или не включается в нужный момент, подается команда на включение ре-

зервного насоса

Управление насосными агрегатами. Выбор количества и состава работающих насосных агрегатов осуществляется при вводе базы дан-

ных в контроллер

При малых расходах воды в работе находится один насосный агре-

гат (основной). При повышении нагрузки основного насосного агрегата,

сверх максимально разрешенной, в работу включается второй насосный агрегат (дополнительный). При снижении потребления горячей воды до величины, при которой возможна работа одного основного насосного

агрегата, дополнительный насосный агрегат отключается. Остальные

насосные агрегаты находятся в резерве. После заданных часов работы

функции между насосными агрегатами перераспределяются. Основной

насосный агрегат становится резервным, дополнительный – основным,

а дополнительным становится один из резервных насосных агрегатов,

имеющий больший ресурс.

Контроллер СК3-21, работающий по данному алгоритму в комплекте с датчиками и исполнительными устройствами, обеспечивает:

–с помощью силовых двухпозиционных выходов формирование ко-

манд на пуск и останов насосных агрегатов

–управление сетевыми насосными агрегатами; включение резервного

насосного агрегата по сигналу датчика давления на напорной и всасывающей сторонах насоса при снижении давления ниже аварийного, при увеличении падения давления на фильтре перед насосами;

Генеральный спонсор –

171

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

–управление насосными агрегатами рециркуляции. Включение

насосных агрегатов при температуре на входе ниже заданного

значения (по сигналу датчика); при этом производится перепуск

воды между трубопроводами по датчикам давления до и после

сетевых насосов для поддержания перепада давления между тру

бопроводами;

–управление насосными агрегатами исходной воды. Включение на-

сосного агрегата по сигналу понижения давления в понижающем

трубопроводе ниже заданного. Включение резервного насосного

агрегата по сигналу датчика на напорной стороне насоса при давлении ниже аварийного;

–аварийный режим насосов. При аварийном отключении работаю-

щего насосного агрегата (основного или дополнительного) СК3-21

включает в работу резервный насосный агрегат. При исчезновении и последующем восстановлении питающего напряжения обеспечи-

вается автоматическое повторное включение насосных агрегатов.

При этом каждый агрегат выполняет те же функции, что и до отклю-

чения электропитания

–аварийную защиту и сигнализацию;

–предупредительную сигнализацию

Алгоритм работы предусматривает возможность работы оборудо-

вания без постоянного оперативного персонала.

Управление регулирующими клапанами. Контроллер СК3-21

обеспечивает автоматическое регулирование выбранными клапанами

от соответствующих датчиков по заданному закону регулирования – по

зиционному, импульсному или пропорционально-интегрально-диффе-

ренциальному

В закрытых системах горячего водоснабжения выполняется регу-

лирование температуры воды на входе в систему ГВС (РТпгв) из-

менением положения регулирующего клапана на трубопроводе подачи

теплоносителя из тепловой сети после подогревателя в зависимости от

температуры прямой воды ГВС (Тпгв).

Регулирование давления обратной воды ГВС (РРогв) в закрытых

системах ГВС выполняется регулятором подпитки РРогв и насосом под-

питки воды Мпод.

Циркуляционный насос горячего водоснабжения Мгв работает пос-

тоянно, если РРогв открывается полностью, включаются дополнитель-

172	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

ные насосы. При достижении верхнего предела давления дополнитель-

ные насосы отключаются

Регулирование температуры воды в системе отопления СО

(РТпсо) осуществляется изменением положения регулирующего клапа-

на на трубопроводе теплоносителя тепловой сети после подогревателя отопления в зависимости от температуры воды Ттс в прямом трубопро-

воде тепловой сети, температурного графика и температуры наружного воздуха Тнв. Корректировка выполняется по сигналам датчиков темпе-

ратуры прямой воды СО Тпсо и обратной воды СО Тосо.

Регулирование давления воды в подающем трубопроводе СО

(РРпсо) заключается в изменении положения регулирующего клапана по сигналу датчика давления Рпсо. Циркуляционный насос системы

отопления работает постоянно. Если РРпсо открывается полностью, то

включаются дополнительные насосы. При достижении Рпсо верхнего

предельного значения дополнительные насосы отключаются

Регулирование давления обратной воды СО (РРосо) выполняет-

ся регулятором подпитки РРосо и насосом Мпод.

Регулирование давления воды в системе отопления СО в слу-

чае аварийного повышения давления (РРссо) заключается в изме-

нении положения регулирующего клапана по сигналу датчика давления

Росо.Приаварийномпревышенииверхнегопределадавлениярегулятор

сброса давления РРссо открывается. При достижении нижнего предела

давления регулятор закрывается

При регулировании температуры воды в циркуляционном тру-

бопроводе ГВС (РТогв) изменяется положение регулирующего клапана

в зависимости от температуры воды в циркуляционном трубопроводе системы горячего водоснабжения Тогв.

Регулирование давления обратной воды тепловой сети (РРотс)

производится регулятором и насосом подпитки Мхв.

Контроллер СК3-21 осуществляет:

–аварийную и предупредительную сигнализацию;

–автоматическое регулирование параметров

–управление исполнительными механизмами с клавиатуры

–связь с внешними устройствами – компьютером, модемом;

–архивирование событий, измеряемых параметров, нештатных ситу-

аций;

–автоматическую самодиагностику и диагностику оборудования.

Генеральный спонсор –

173

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Рис. 5.3. Внешний вид контроллера СПЕКОН СК3-21

Внешний вид контроллера представлен на рис. 5.3. Исполнение

контроллера настенное. Корпус контроллера металлический, сварной,

степень защиты корпуса IP44 по ГОСТ 14254. Корпус имеет откидываю-

щуюся дверцу с замком

На дверце располагаются светодиодные индикаторы, клавиатура

и жидкокристаллическое табло. Дверца с индикаторами, клавиатурой и табло образует лицевую панель контроллера.

К задней внутренней стенке корпуса контроллера крепится монтажная панель. На монтажной панели располагаются печатные платы с элек-

тронными элементами, разъемами для соединения плат, разъемами для

крепления линий связи с внешним оборудованием. На системной плате

расположена микроЭВМ, являющаяся центральной частью контроллера,

клавиатуры, табло. Кроме того, микроЭВМ обеспечивает преобразова-

ние входных и формирование выходных двухпозиционных сигналов, а

также обмен с внешними устройствами.

Для представления информации о ходе технологического процесса, значении параметров, составе системы и т.п. на лицевой панели конт-

роллера располагаются алфавитно-цифровое табло (экран) и светоди-

одные индикаторы

174	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Световые индикаторы (светодиоды), расположенные на лицевой

панели, имеют следующие названия и назначения

«Сеть» – индикатор желтого цвета

–светится постоянно – контроллер подключен к сети электропитания

–погашен – контроллер отключен от сети

«Работа» – индикатор зеленого цвета

–светится постоянно – объект работает в штатном режиме или про-

изводится загрузка программы в контроллер

–погашен – объект штатно остановлен;

–мигает с различной частотой и длительностью – при заблокированной защите возникла аварийная ситуация именно по заблокированному параметру, при этом на табло выводится сообщение об ава-

рийной ситуации и ее причине;

«Нештатная ситуация» (НС) – индикатор красного цвета:

–светится постоянно – возникла нештатная ситуация

–погашен – объект работает в штатном режиме (если при этом горит светодиод «Работа»), объект штатно остановлен, производится штатный пуск или останов объекта;

–мигает с частотой 1 Гц – предупредительная сигнализация;

При нештатной ситуации светодиод НС светится постоянно вплоть

до нажатия ПУСК при последующем пуске объекта, информируя о том, что объект остановлен аварийно.

Ввод базы данных (БД), вывод значений параметров, управление

технологическим процессом и другие действия осуществляются с кла-

виатуры лицевой панели (рис. 5.4). Основное функциональное назначе-

ние клавиш приведено в табл. 5.1.

Рис. 5.4. Клавиатура

Генеральный спонсор –

175

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Таблица 5.1

Функциональное назначение клавиш

Клавиша Функциональное назначение клавиши

- автоматический пуск объекта;

- подтверждение выполнения предпусковых ручных операций;

при ручном пуске – команда для выполнения последующего этапа

- стирание самой ранней записи в архиве НС при его переполнении

- автоматический останов объекта

-переход из подразделов всех уровней в разделы основного или дополнительного меню (осуществляется кратковременным нажатием длительностью менее

1 сек);

-переход между основным и дополнительным меню (осуществляется нажатием

длительностью более 3 сек)

-вход в подразделы выбранного раздела меню;

-переход между группами числовых значений, находящихся в одном экране;

-при выбранном параметре переход в раздел установок по этому параметру и обратно

- выбор разделов основного и дополнительного меню;

переход в подраздел следующего уровня

- выбор раздела основного и дополнительного меню;

переход в подраздел предыдущего уровня

- при наборе числовых значений параметров – переход к большей на 1 цифре;

переход между подразделами одного уровня

- при наборе числовых значений параметров – переход к меньшей на 1 цифре;

переход между подразделами одного уровня перевод курсора влево

вархивах переход от одних параметров к другим, записанным в одно время

-при просмотре параметров переход от температур, без пролистывания их,

сразу к давлениям

перевод курсора вправо

в архивах переход от одних к другим параметрам, записанным в одно время

-при просмотре параметров переход от давлений, без пролистывания, к тем-

пературам

176	Генеральный спонсор –

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Рис. 5.5. Функциональная схема автоматизации индивидуального теплового пункта здания

Генеральный спонсор –

177

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

При нажатии на клавишу ПУСК контроллер осуществляет процедуру

автоматического пуска объекта, при нажатии на клавишу СТОП – автома-

тического останова

5.2.2. Пример автоматизации индивидуального теплового пункта

здания

Выбор схемы автоматизации индивидуального теплового пункта

(ИТП) определяется принятой схемой присоединения систем теплопот-

ребления здания к тепловой сети. На рис. 5.5 приведена функциональ-

ная схема автоматизации ИТП с независимым присоединением системы

отопления и закрытой системой горячего водоснабжения. В системе

автоматизации предусмотрено регулирование температуры теплоноси

теля на отопление в зависимости от метеорологических условий (температуры наружного воздуха) по заданному температурному графику, поддержание заданных температуры и давления горячей воды на вводе

в здание, а также другие режимы работы, обеспечиваемые контролле-

ром СПЕКОН СК3-21.

Пример мнемосхемы индивидуального теплового пункта здания, которая выводится на монитор в диспетчерской, приведена на

рис. 5.6. Программное обеспечение верхнего уровня разработано на базе MasterSCADA.

Рис. 5.6. Мнемосхема АСУ теплоснабжением на базе SCADA-системы

178	Генеральный спонсор –