Повышение эффективности и управления малыми котельными: разработка системы диспетчеризации с использованием российского программного обеспечения
Автор: Пекишева А.А.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 5-4 (92), 2024 года.
Бесплатный доступ
Котельные играют важнейшую роль в обеспечении теплом и горячей водой жилых и промышленных зданий. Однако эффективная эксплуатация и управление небольшими котельными часто сталкиваются с проблемами из-за ограниченности ресурсов и устаревших систем. В данной статье мы представляем разработку системы диспетчеризации для малых котельных с использованием российских программных решений. Целью системы является оптимизация операций, улучшение контроля и повышение общей эффективности управления малой котельной. Благодаря сочетанию интеграции аппаратного и программного обеспечения, мониторинга в реальном времени и анализа данных, система диспетчеризации предлагает комплексное решение для оптимизации процессов и минимизации потерь энергии. Использование российского программного обеспечения подчеркивает важность локализованных решений для удовлетворения конкретных потребностей отрасли, стимулирования инноваций и продвижения достижений в управлении котельными.
Котельные, диспетчерская система, российское программное обеспечение, эффективность, управление
Короткий адрес: https://sciup.org/170205269
IDR: 170205269 | DOI: 10.24412/2500-1000-2024-5-4-31-36
Текст научной статьи Повышение эффективности и управления малыми котельными: разработка системы диспетчеризации с использованием российского программного обеспечения
-
1. Введение. Котельные представляют собой жизненно важную инфраструктуру для отопления и горячего водоснабжения, особенно в регионах с холодным климатом. Малые котельные, хотя и необходимы, часто сталкиваются с проблемами с точки зрения эксплуатационной эффективности, технического обслуживания и управления. Традиционные подходы к управлению этими объектами могут быть ручными, неэффективными и подверженными ошибкам. Однако достижения в области технологий, особенно в разработке программного обеспечения, открывают возможности для преодоления этих проблем и оптимизации работы котельных.
-
2. Проблемы управления малыми котельными:
В этом контексте перспективным решением является разработка системы диспетчеризации, адаптированной для малых котельных. Благодаря интеграции аппаратных и программных компонентов эта система обеспечивает мониторинг, контроль и оптимизацию процессов котельной в режиме реального времени. Используя отечественные решения в области программного обеспечения, в этой статье описыва- ются проектирование, внедрение и преимущества такой системы диспетчеризации, подчеркивая ее значение для повышения эффективности и управления малыми котельными.
Котельные сталкиваются с рядом проблем, которые препятствуют эффективной эксплуатации и управлению:
-
- Ограниченные ресурсы. Небольшие предприятия часто имеют ограниченные кадровые и финансовые ресурсы, что затрудняет внедрение передовых систем управления;
-
- Ручные процессы. Традиционные подходы к управлению в значительной степени полагаются на ручной мониторинг и контроль, что приводит к неэффективности, ошибкам и задержкам;
-
- Потери энергии: неэффективная работа и отсутствие мониторинга в режиме реального времени приводят к потерям энергии, увеличению эксплуатационных расходов и воздействию на окружающую среду;
-
- Проблемы технического обслуживания. Своевременное техническое обслуживание имеет решающее значение для обеспечения долговечности и оптимальной производительности оборудования, однако в небольших котельных его можно не заметить или отложить.
-
3. Разработка системы диспетчеризации:
Решение этих проблем требует целостного подхода, интегрирующего технологические решения, адаптированные к конкретным потребностям небольших котельных.
Система диспетчеризации малых котельных предназначена для решения вышеупомянутых задач и оптимизации операционной эффективности. Ключевые особенности системы включают в себя:
-
- Мониторинг в реальном времени: с помощью датчиков и устройств сбора данных диспетчерская система постоянно отслеживает такие параметры, как температура, давление, расход топлива и выходная мощность.
-
- Дистанционное управление: операторы могут удаленно управлять оборудованием и настройками котельной через удобный интерфейс, что позволяет быстро вносить изменения и вмешательства по мере необходимости.
-
- Автоматические оповещения: система генерирует автоматические оповещения об аномалиях или отклонениях от оптимальных условий эксплуатации, что облегчает профилактическое обслуживание и устранение неполадок.
-
- Анализ данных. Собранные данные анализируются для выявления закономерностей, тенденций и возможностей для оптимизации, что позволяет принимать решения на основе данных и постоянно совершенствоваться.
-
- Интеграция с российским программным обеспечением. Используя опыт разработки российского программного обеспечения, система диспетчеризации построена с использованием надежных, надежных
-
4. Реализация и установка:
и локально поддерживаемых программных решений.
Внедрение системы диспетчеризации включает в себя несколько этапов:
-
- Проектирование системы: многопрофильная команда, состоящая из инженеров-программистов, специалистов по управлению и экспертов в предметной области, совместно разрабатывает архитектуру системы, пользовательский интерфейс и интеграцию с существующей инфраструктурой котельной.
-
- Установка оборудования: Датчики, исполнительные механизмы и устройства сбора данных устанавливаются в котельной для обеспечения сбора и управления данными в режиме реального времени.
Используемое оборудование:
-
- Реле – ОВЕН ПР200;
-
- Блок аналогового ввода – ОВЕН МВА8;
-
- Блок питания 24В, 5А – DR-120-24;
-
- Модем – ОВЕН ПМ01;
-
- Клеммы – Conn_01x04;
-
- Simple SCADA 2 Standard;
-
- OPC Server arOPC.
-
- Разработка программного обеспечения: разрабатываются специальные программные модули для взаимодействия с оборудованием, сбора и обработки данных, а также обеспечения удобного интерфейса для операторов.
Разработка и внедрение диспетчеризации объекта мониторинга с фиксацией основных параметров в SCADA-система Simple-Scada. Simple-Scada – это простая российская SCADA-система, обеспечивающая сбор, обработку, архивирование и визуализацию технологических процессов. Главная цель проекта – простота и удобство использования для конечного пользователя. Связь с объектами автоматизации обеспечивается при помощи технологии OPC. Поддерживаются версии OPC DA и OPC UA. На рисунке 1 представлен основной экран первой котельной [4].

Рис. 1. Пользовательский интерфейс для диспетчера с изображением котельной №1 в Sim-ple-Scada
Основная работа в Simple-Scada заключается в следующем:
-
- Изображение основных элементов и схем связи (рис. 1);
-
- Написание необходимых скриптом для дальнейшего изображения работы и ава-
- рийных сигналов при работе в реальном времени (рис. 2) [3];
Аппаратный уровень соединен между собой через RS-485. Интерфейс RS-485 (другое название – EIA/TIA-485) – один из наиболее распространенных стандартов физического уровня связи. Физический уровень – это канал связи и способ передачи сигнала (1 уровень модели взаимосвязи открытых систем OSI). Сеть, построенная на интерфейсе RS-485, представляет собой приемопередатчики, соединенные при помощи витой пары - двух скрученных проводов. В основе интерфейса RS-485 лежит принцип дифференциальной (балансной) передачи данных. Суть его заключается в передаче одного сигнала по двум проводам [1].
Связь Scada-системы с OPC-сервером настраивается по протоколу Modbus RTU. Modbus – коммуникационный протокол, основан на архитектуре ведущий-ведомый (master-slave). Использует для передачи данных интерфейсы RS-485, RS-422, RS232, а также Ethernet сети TCP/IP (протокол Modbus TCP) [5].
Для программируемого реле с дисплеем ПР200 программный код был написан на языке FBD в программе OwenLogic (рис. 4) [2].

Рис. 4. Программный код для ПР200
-
- Тестирование и оптимизация . Система проходит тщательное тестирование для обеспечения надежности, стабильности и совместимости с различными системами.
-
- Установка и обучение . После тестирования и оптимизации система диспетчеризации устанавливается в котельной, и операторы проходят обучение ее использованию, обслуживанию и устранению неполадок.
-
5. Преимущества и результаты:
Установка системы диспетчеризации дает ряд преимуществ для управления малыми котельными:
-
- Повышенная эффективность: мониторинг и контроль в режиме реального времени позволяют операторам оптимизировать работу котельной, снизить потребление энергии и свести к минимуму потери.
-
- Расширенное управление: автоматические оповещения и анализ данных позволяют операторам принимать обоснованные решения, расставлять приоритеты задач по техническому обслуживанию и предотвращать простои.
-
- Экономия затрат: оптимизируя использование энергии и сокращая затраты на техническое обслуживание, система диспетчеризации помогает снизить эксплуата-
- ционные расходы и улучшить общие финансовые показатели.
-
- Воздействие на окружающую среду: снижение энергопотребления и повышение эффективности способствуют снижению выбросов парниковых газов и повышению экологической устойчивости.
-
6. Заключение:
Локализованные решения. Использование российского оборудования в области программного обеспечения позволяет разработку индивидуального решения, отвечающего конкретным потребностям и предпочтениям местных операторов котельных.
Разработка и внедрение системы диспетчеризации малых котельных на базе российского программного обеспечения представляет собой значительный шаг вперед в области управления котельными. Используя технологии, анализ данных и опыт, эта система предлагает эффективное, экономичное и устойчивое решение для оптимизации работы котельной. В дальнейшем постоянные инновации и сотрудничество в разработке программного обеспечения будут способствовать дальнейшему повышению эффективности и управления небольшими котельными, способствуя энергосбережению, защите окружающей среды и экономическому процветанию.
Список литературы Повышение эффективности и управления малыми котельными: разработка системы диспетчеризации с использованием российского программного обеспечения
- Интерфейс RS-485. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://triz-cable.ru/stati/51-chto-takoe-interfejs-rs-485-primenitelno-k-kabelyam-proizvodstva-npp-spetskabel.
- Руководство пользователя Owen Logic. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://docs.owen.ru/product/programmnoe_obespechenie_owen_logic/986/83304#topic-83304.
- Скрипты Simple-Scada. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://simple-scada.com/help/script/index.html.
- SCADA-система Simple-Scada. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://owen.ru/forum/showthread.php?t=17503.
- Modbus RTU. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ipc2u.ru/articles/prostye-resheniya/modbus-rtu/.