Подробное описание проекта «Модернизация котельной автоматики завода в Самарской области»

• Постановка задачи

• Общая схема

• Модернизация автоматики котла Viessmann 400 квт

• Интеграция каскада котлов Viessmann под управлением Vitotronic 333 при помощи LM-Gate

• Панель оператора СП307 и щит управления котельной

• Система сигнализации на проходной завода

• Что дальше?

• Благодарности

Постановка задачи

Заказчик поставил следующую задачу: необходимо модернизировать существующую систему управления котлами, заменить один из контроллеров на отечественный, вывести показания и управления котлами в облачный сервис, обеспечить информирование охраны предприятия об авариях в котельной и показаниях температуры.

Общая схема

До модернизации котельная заказчика состояла из 3х котлов

• Vitoplex 1700 кВт, работает в каскаде, управление через Vitotronic 333, Vitotronic 100

• Vitoplex 1700 кВт, работает в каскаде, управление через Vitotronic 333, Vitotronic 100

• Vitoplex 400 кВт, отдельно стоящий котел, управление через Vitotronic 100

Все котлы оснащены модулируемыми горелками Weishaupt соответствующей мощности.

Для модернизации были закуплены контроллеры производства компании ОВЕН. Также был закуплен шлюз преобразующий протокол LON в протокол MODBUS RTU производства компании DigitPoint

Как видно из вышеприведенной схемы, мы заменили контроллер Vitotronic 100 на котле 400 кВт на котельный контроллер КТР-121. К каскадному контроллеру Vitotronic 333, через шлюз LM-Gate подключена панель оператора СП-307. К панели, а она Master в сети Modbus RTU, также подключены программируемое реле ПР200, шлюз Modbus-Ethernet МКОН (2 шт) и модуль вывода дискретных сигналов МУ110. На второй интерфейс панели СП-307 (панель на этом интерфейсе Slave) подключен шлюз в облако OwenCloud ПМ210

Давайте подробнее рассмотрим каждый элемент системы.

Модернизация автоматики котла Viessmann 400 квт

Для модернизации автоматики котла на 400 кВт мы использовали котловой контроллер ОВЕН КТР-121. Штатный контроллер котла был отключен от питания и от горелки. Управление котловым насосом также было отключено от Vitotronic 100.

КТР-121 способен управлять модулируемой горелкой Weishaupt используя сигналы T1,T2, T6,T7,T8 и понимая ответы горелки S3 и B4

Замыкание контактов Т1 и Т2 запускает горелку и переводит ее на первую ступень. Контакты Т6 и Т7, Т8 используются для уменьшения или увеличения модуляции горелки. Контакт S3 - ошибка модулируемой горелки, B4 - подтверждение розжига.

КТР-121 также управляет котловым насосом, принимает показания температурных датчиков (в нашем случае NTC) на подающем и обратном трубопроводах.

В ящике управления также реализована возможность включения котлового насоса в ручном режиме. На дверце также установлен индикатор СМИ-2м. Этот индикатор может работать в режиме Modbus-SPY и выводить значение регистра устройства, если его запрашивает мастер сети. В нашем случае индикатор выдает температуру подачи.

Ящик управления подключен по сети Modbus RTU к панели оператора СП-307. Панель получает от КТР температуру подачи, обратки, текущую мощность горелки, аварию котла. С панели можно установить уставку на подающем трубопроводе. Также вся эта информацию уходит в OwenCloud через шлюз ПМ210.

Интеграция каскада котлов Viessmann под управлением Vitotronic 333 при помощи LM-Gate

Следующим пунктом стала интеграция каскада на базе котлов Viessmann Vitoplex и контроллеров Vitotronic 333 (каскадный) и Vitotronic 100 (2 шт, ведомые) с общей системой.

Поскольку Vitotronic 333 и Vitotronic 100 соединены по шине LonWorks необходим преобразователь из протокола LON в протокол Modbus и обратно. Для этих целей был приобретен шлюз Lm-Gate, производства компании DigitPoint. Это отечественная разработка. Данный шлюз позволяет не только читать параметры с каскадного контроллера, но и записывать в него новые значения, например уставку подачи на общем трубопроводе.

Используя данный шлюз мы можем читать состояние горелок на каждом котле, подачи котлов, температуру гидрострелки, уличную температуру (эти датчики заведены на 333 контроллер), а также управлять уставкой на общем трубопроводе. Естественно это далеко не полный список того, что возможно делать при помощи этого шлюза. Настройка осуществляется при помощи программы LM-Gate Tool. Файл XIF для регистров LonWorks можно запросить в DigitPoint или у нас.

Панель оператора СП307 и щит управления котельной

Вся информация от котлов и датчиков сводится в щит управления котельной. Он основан на панели оператора СП307. Панель принимает показания и выдает уставки. Панель имеет 2 интерфейса сети Modbus RTU, по одному она является Master и опрашивает котлы, передает на них уставки, включает сигнализацию на проходной завода. По второму интерфейсу она является Slave и отвечает на запросы OwenCloud (который всегда является мастером) через шлюз ПМ210

Панель сенсорная, программируется при помощи программы "Конфигуратор ОВЕН СП 300". Конфигуратор позволяет размещать на экране кнопки, индикаторы, переключатели и т.п. Также для сложной обработки данных в панель можно загружать макросы, написанные на языке С.

Также в щите имеется программируемое реле ПР200, оно служит для получения сигналов аварий, передачи их в СП307 и дальше в облако. Через ПР200 можно открыть газовый клапан и запустить подпитку системы. СП307 не имеет входов и выходов, поэтому для получения дискретных сигналов извне и включения дискретных устройств (пускатель, газовый клапан) необходимо использовать программируемое реле. Оно получит команду по Modbus и включит соответствующие контакты

Следующим компонентом щита управления явлется конвертер МКОН. Он позволяет преобразовывать протокол Modbus в Modbus TCP и обратно. Это позволяет расширять сеть Modbus на любые расстояния. В данном проекте мы использовали локальную сеть завода, чтобы соединить заводскую проходную (там уже была локальная сеть) с котельной. Провода для Modbus напрямую от котельной к проходной не тянулись. На проходной, в комнате охраны установлен второй МКОН, который совершает обратные преобразования.

Система сигнализации на проходной завода

Один из самых простых компонентов системы, но один из самых важных это щит сигнализации в комнате охраны. При помощи этого щита охрана сможет вовремя узнать о произошедшей аварии в котельной, отслеживать параметры при помощи индикатора СМИ-2М (туда выводится температура гидрострелки). Своевременное реагирование поможет минимизировать риски и последствия любой аварии

Что дальше?

На данном этапе наша мы закончили интеграцию отдельно стоящего котла и каскада котлов в единую систему. Заказчик может в любой момент времени, с сотового телефона/компьютера/панели оператора/щита сигнализации получить данные о состоянии системы, поменять уставки, получить сообщение об аварии. Кроме того OwenCloud, при помощи Telegram - бота, может сообщать об аварийных событиях прямо в мессенджер

Следующим этапом мы планируем заменить каскад от Viessmann на каскад, основанный на КТР-121. Это позволит объединить все три котла в одну систему, корректно, на уровне каскадного контроллера, обрабатывать аварийные состояния котлов и горелок, более гибко настраивать режимы работы котельного оборудования и оптимизировать расход энергоносителей.

Благодарности

Благодарю специалистов компаний, которые помогли с реализацией проекта, предоставили технические консультации и поделились опытом. Их помощь позволила быстрее решить ряд инженерных задач.