УДК 621.436.038.6

В.И. БРЕЖНЕВ, аспирант

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

А.Б. ШАДРИН, д-р техн. наук, профессор

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

Серверно-сетевые технологии в энергомашиностроении

Server-network technology in power machine

В статье рассмотрены вопросы, связанные с мониторингом и диспетчерским управлением энергетическим агрегатом.

The questions related to the monitoring and dispatching energy unit.

Ключевые слова: мониторинг, агрегат, сервер.

Key words: monitoring, aggregate, server.

            В настоящее время в связи со скачком развития автоматики в энергетике появилась возможность управлять агрегатами ТЭЦ непосредственно не через пульты агрегата, а дистанционно. Управление газопоршневыми агрегатами можно условно разделить на четыре группы, в соответствии со степенью автоматизации (ГОСТ 14228-80). Т.е. в диспетчерском блоке или удаленный мониторинг и осуществлять централизованный  автоматический контроль состояния агрегата с целью защиты от неразрешенных пограничных состояний, подключенных в режиме on-line через internet так же защита от несанкционированного доступа к системе или операторским автоматизированным рабочим местам(АРМ) многопользовательской системы для агрегатов может обеспечиваться магнитными картами[2].

            On-line режим позволяет полностью, как разработчику быть ближе к клиенту так и диспетчеру осуществлять управление и мониторинг его в полном отсутствии на объекте. Тема удаленного мониторинга сейчас широко востребована как в электроэнергетике, так и в других областях несмотря, что она еще где-то находится на стадии разработки.

           При удаленном мониторинге так же должна быть осуществлена полная защита каналов, по которым осуществляется обмен информацией с агрегатом от несанкционированного доступа, контроль должен быть точным и надзор должен обеспечивать комфорт и гибкость.

            Основной задачей  является доступность к агрегату 24/7 с высоким уровнем надежности, которое может быть реализовано через полную интеграцию. Сама автоматизация осуществляет свое существование только тогда, когда все модули становятся доступными оператору. Дает возможность оператору как управлять так, изменять параметры рабочего процесса агрегата и осуществлять защиту от всяких потусторонних факторов, и она состоит из модулей, которые для этой цели подходят и защита так же реализуется через интеллектуальное реле защиты. Особое внимание уделяется комплексной безопасности двигателя. Сама динамика двигателя зависит от рабочих процессов. Управление двигателем обычно достигается за счет использования ПИД-контроллеров однако бывают не стандартные т.е. различия в динамике и нелинейных динамических компонентов и если учитывать процесс в целом, то альтернативой может служить адаптивная система управления. Проще говоря оптимальная производительность может быть подготовлена в соответствии с процессом подлежащему контролю, а так же на всем жизненном цикле двигателя.

             Система управления непрерывно контролирует двигатель с заданными параметрами, такими как нагрузка, скорость, температуру цилиндра отработавших газов и давление в цилиндре. Это позволяет выявлять пропуски зажигания и опережение зажигания для каждого отдельного цилиндра на каждом цикле и позволяет корректировать отношение воздуха к топливу.

          Различные модули, через которые осуществляется контроль двигателя позволяют обмениваться друг с другом информацией через шину CAN. Следовательно те параметры которые обрабатываются непосредственно передаются в интерфейс оператора.

Сам процесс контроля двигателя состоит из:

1.     Основной модуль.

2.     Блок управления цилиндрами.

3.     Модули контроля.

           Основной модуль – это своего рода «некий центр», который считывает информацию исходящую от других модулей и с помощью ее определяются значения по приему топливного газа так же для контроля скорости и мощности двигателя.

          Основной модуль автоматически контролирует запуск и останов двигателя и обеспечивает безопасность.

           Блок управления цилиндрами осуществляет регулировку подачи топливного газа индивидуально для всех цилиндров, что в свою очередь обеспечивает оптимальное сгорание во всех цилиндрах и  контроль неконтролируемого сгорания в любом цилиндре.

          Процесс управления генератором носит основную и весьма главную функцию управление нагрузкой, где происходит снижение максимума нагрузки и уменьшение пиковой маневренной мощности[5]. Так же контролировать токи, напряжения, температуру, параметры системы возбуждения.

            Весь процесс управления энергетическим агрегатом можно представить в виде иерархии рис.1, которая будет определять взаимодействие датчиков и исполнительных механизмов, кабельной системы, контроллеров, программного обеспечения и сбора информации и людей, которые осуществляют администрирование.

 

                                                                           Административный персонал

                                                                            Программное обеспечение

                                                                            Контроллеры

                                                                            Кабельная система

                                                                            Датчики и исполнительные механизмы

Рис. 1. Модель системы управления.

             Концепция системы управления агрегатом будет представлена на рис.2 , где показано взаимодействие управление агрегатом с верхним уровнем.

 

Рис. 2. Распределенная система управления

            LDU (Local Display Unit) – в этот модуль входят: внешние связи Ethernet, местный дисплей параметров, тюнинг двигателя и программное обеспечение для скачивания; LCP (Local Control Panel) - в этот модуль входят: резервное копирование, местное управление; ESM (Engine Safety Module) - в этот модуль входят: защитные функции; выключение фиксацией; преобразование сигнала; MCM (Main Control Module) - скорость / управление нагрузкой, cистема управления двигателем; PDM (Power Distribution Module) – фильтрации, защита, земля обнаружения неисправностей; IOM (Input Output Module) Freely confi gurable in and outputs - mA, V, TC, PT100, frequency; АРМ (Автоматизированное рабочее место) – осуществляет мониторинг и управление комплексом; Сервер – содержит средства организации обмена информацией с АРМ.
              Распределенная система содержит центральный сервер и модули распределенного ввода/вывода т.е. использует серверно-сетевые технологии оптимального выбора элементов и параметров рабочих процессов в составе интегрированной энергетической установки. При этом сервер оснащен специализированным программным обеспечением, где осуществляется централизованный сбор данных и мониторинг, обработка этих данных и выдача управляющих сигналов на устройства управления.

 В автоматизированной системе диспетчерского управления (АСДУ) присутствует несколько автоматизированных рабочих мест, которые связаны по локальной вычислительной сети с сервером, что в свою очередь обеспечивает локальный мониторинг узлами и агрегатом. В дальнейшем при эксплуатации АСДУ  применяется программное обеспечение систем сбора данных и диспетчерского управления SCADA.

Управление агрегатом диспетчер осуществляет манипулятором (мышь), клавиатурой или с пульта управления, который представлен в виде мнемосхемы на экране монитора(-ов) как динамический следовательно может мигать, изменять цвет и др. Программное обеспечение(ПО) построено по принципу «клиент-сервер».т.е. часть функций ПО выделены для сервера и клиента.

В серверной части осуществляется контроль состояний частей агрегата, связь с частями агрегата, реакция на события, ведение истории событий. В клиентской части идет предоставление информации диспетчеру, конфигурация работы агрегата, управление работой агрегатом. Отображение информации на рабочей станции (мониторе) отражает копию панели управления, которая имеет органы управления, приборы управления и индикаторы, что в свою очередь делает работу наглядной и удобной.

 

Список литературы

1.     www.wartsila.com

2.     Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Ресурсы сетевых компаний для энергомашиностроения. materiály IX mezinárodní vědecko - praktická konference «Dny vědy – 2013». - Díl 35. Technické vědy: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - 96 stran., С. 38-43.

3.     Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Интеграция сетевых процессов в энергомашиностроении. materiały IX Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Naukowa przestrzeń Europy - 2013» Volume 34. Techniczne nauki.: Przemyśl. Nauka i studia - 88 str ., С. 68-78.

4.     Брежнев В.И., Шадрин А.Б. Многоцелевая защита ресурсов для многоцелевого проектирования. materiály IX mezinárodní vědecko - praktická conference «Efektivní nástroje moderních věd – 2013». - Díl 42. Technické vědy: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o - 96 stran., С. 79-81.

5.     Воробьёв Л.Ю. Электроснабжение компьютерных и телекоммуникационных систем. — М.: Эко-Трендз, 2002. — 280 с: ил.

6.     Возницкий И.В. Судовые Двигатели внутреннего сгорания, том 1: М. Моркнига. 2008. 282 с.

7.     Генкин К. И. Газовые двигатели. М, «Машиностроение», 1977. 196 с.

8.     Данов Б.А. Электронные системы управления иностранных автомо­билей. - М.: Горячая линия-Телеком, 2002. - 224 с: ил.

9.     Кашкаров Л. П. Современные био-, бенэо, дизель-генераторы и другие полезные конструкции. - М.: ДМК Пресс, 2011. - 136 с.

10. Коллеров Л.К. Газовые двигатели поршневого типа. – М.: Машгиз,1955.

11. Руденко Ю.Н. Семенова. В.А. Автоматизация диспетчерского управления в электроэнерге­тике— М.: Изда­тельство МЭИ, 2000.    648 с: ил.

12. Системы управления дизельными двигателями. Перевод с немецкого. Первое русское издание. — М.: ЗАО «КЖИ «За рулем», 2004. — 480 с: ил.

13. Токарев Л.Н. Системы автоматического регулирования. Примеры схем и структур, статические и динамические характеристики, математические модели, элементы теории регулирования.-СПб.:Нотабене, 2001.

14. Штерн В. И., Самойлов А. А. Дизель-генераторы переменного тока напряже­нием до 400 в, М.. «Энергия», 1972. – 104 с.