Разработка программы управления котельной с применением программируемого микроконтроллера фирмы SIEMENS

 

Назначение, основные технические характеристики

Блочная контейнерная котельная с двумя котлами КВ-Г-1,25-95 предназначена для централизованного теплоснабжения систем отопления и вентиляции промышленных, жилых и культурно-бытовых объектов по закрытой схеме теплоснабжения.

Область применения – строительно-климатический район 1В по СНиП

Основные технические характеристики котельной приведены в таблице

1.1.

Таблица 1.1 – Технические характеристики котельной

Наименование технической характеристики	Примечание
1. Назначение	Нагрев и подача воды в систему централизованного водяного отопления по закрытой двухтрубной схеме
2. Теплопроизводительность котельной, МВт (Гкал/ч)	2,5 (2,15)
3. Отпуск тепла, МВт (Гкал/ч)	2,45 (2,107)
4. Расчетные параметры теплоносителя: -   температура на выходе из котельной, °С -   температура на входе в котельную, °С -   давление воды на выходе из котла, не более, МПа (кгс/см2)	95 70    0,6 (6)
5. Количество котлоагрегатов, шт	2
6. Характеристика котла: -   котел водогрейный, стальной, водотрубный, автоматизированный, типа -   тепловая мощность, МВт (Гкал/ч) -   расход воды через котел, не менее, м3/ч -   коэффициент полезного действия, %   Горелка: -   газовая инжекционная среднего давления типа с запальником типа Топливо: -   газ природный по ГОСТ 5542-87 -   номинальное давление газа, кПа -   номинальный расход газа (при Qр = 7980 ккал/м3), м3/ч Тип котловой автоматики	КВ-Г-1,25-95 1,25 (1,075) 43 93    БИГ 2-14 БИГ 1-2        80    145 АВК-91М
7. Водоподготовительная установка для подготовки исходной воды для подпитки Исходная вода: -    карбонатная жесткость, мг/экв-л -    сухой остаток, мг/л, не более -    содержание взвешенных частиц, мг/л, не более -    содержание кислорода, мкг/кг, не более -    содержание соединений железа, мкг/кг, не более	Дозатор антинакипина (добавка лигносульфоната)    до 6 350  50 50    300
8. Давление газа на входе в ГРУ, МПа (кгс/см2)		0,15…0,6
9. Расход подпиточной воды для сети отопления, м3/ч		0,6
10. Отвод стоков, м3/сутки		0,07
11. Мощность теплоприемников, кВт: -    установленная -    расчетная -    напряжение,В -    степень надежности электроснабжения		28 22,4 220/380 II
12. Количество блок-контейнеров здания котельной, шт		3
13. Требуемая дымовая труба: -    диаметр, мм не менее -    высота ,м		500 21,375
14. Масса котельной (с оборудованием, без воды)		32100
15. Расчетная температура наружного воздуха, °С		- 35
16. Температура воздуха окружающей среды внутри: -    котельного зала -    операторской		12 18
17. Степень огнестойкости		III а
18. Категория производства		«Г»

 

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММЫ

Разработка программы ведется с помощью специализированного языка программирования Step7. Для написания программ могут быть использованы следующие типы блоков:

• Организационные блоки (ОБ), которые осуществляют управление ходом выполнения программы. В зависимости от способа запуска (циклическое выполнение, запуск по временному прерыванию, запуск по событию и т.д.) организационные блоки разделяются на классы, которые имеют разные уровни приоритета. Организационные блоки с высшими уровнями приоритета способны прерывать выполнение блоков с низшими приоритетными уровнями. Предусмотрена возможность детального описания события, которое вызывает запуск организационного блока. Эта информация может быть использована в программе пользователя.
• Функциональные блоки (FB) содержат программу пользователя. Выполнение функциональных блоков сопровождается обработкой данных разных типов. Эти данные, внутренние переменные и результаты обработки загружаются в выделенный для этой цели блок данных. Управление данными, которые сохраняются в блоке, выполняется автоматически.
• При введении функциональных (FB) и системных функциональных (SFB) блоков им присваиваются блоки данных IDB (Instance-data Block). IDB генерируются автоматически после компиляции FB и SFB. Доступ к данным, которые сохраняются в IDB, может быть осуществлен из программы пользователя или из системы человеко-машинного интерфейса.
• Блоки данных (DB) предназначены для размещения глобальных данных. Эти данные могут использоваться любым из программных модулей. В DB могут сохраняться данные, которые имеют элементарный или структурный тип. Примерами данных элементарного типа могут служить данные логического, целого, действительного или других типов. Данные
• структурного типа формируются из данных элементарного типа. Для обращения к данным, записанным в DB, может использоваться символьная адресация.
• Системные функциональные блоки (SFB) - это функции, встроенные в операционную систему центрального процессора (функции времени, поблочной передачи данных и прочие).
• Системные блоки данных (SDB) - это блоки для хранения данных операционной системы центрального процессора. К этим данным относятся параметры настройки системы (например, параметры конфигурации системы управления).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.1 Присвоение  адресов

 

Согласно функциональной схеме алгоритма и описанием технологического процесса составим табл. 5.1 присвоения адресов

 

Таблица 5.1 Присвоение адресов

 

Элементы процесса	Тип и принцип функционир-ия	Операнд
		абсолютный	символьный
1	2	3	4
Кнопка	кнопка	E10.0	«Пуск»
Датчик	датчик	E10.1	«Авария в котельной»
Датчик	датчик	E10.2	«Горелка открыта»
Датчик	датчик	E10.3	«Давление воды высокое»
Датчик	датчик	E10.4	«Давление воды низкое»
Датчик	датчик	E10.5	«Температура воды высокое»
Датчик	датчик	E10.6	«Работа вентилятора»
Датчик	датчик	E10.7	«Дымосос не работает»
Датчик	датчик	E11.1	«Давление воздуха низкое»
Датчик	датчик	E11.2	«Давление газа высокое»
Датчик	датчик	E11.3	«Нет пламени запальника»
Датчик	кнопка	E11.4	«Нет пламени горелки»
Датчик	датчик	E11.5	«Давление газа низкое»
Датчик	датчик	E11.6	«Разрежение в топке низкое»
Кнопка	копка	E11.7	«Останов»
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.0	«Пуск»
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.1	«Розжиг»
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.2	«Температура воды»
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.3	«Малое давление»
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.4	«Разрежение в топке»
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.5	Работа
Индикатор	лампочка или дисплей	A10.6	ОСТАНОВ
Исполнительный механизм	реле	A9.0	Вкл/выкл вентилятора
Исполнительный механизм	реле	A9.1	Откр/закр заслонки топлива
Исполнительный механизм	реле	A9.2	Откр/закр заслонки разряжения
Исполнительный механизм	реле	A9.3	Откр/закр клапана отсекателя
Исполнительный механизм	реле	A9.4	Откр/закр клапан запальника
Исполнительный механизм	реле	A9.5	Вкл/выкл трансформатора
Исполнительный механизм	реле	A9.6	Откр/закр клапана безопасности
Исполнительный механизм	реле	A9.7	Вкл/выкл автоматического регулятора разрежения
Исполнительный механизм	реле	A8.1	Откр/закр клапан основной горелки
Исполнительный механизм	реле	A8.2	Вкл/выкл автоматического регулятора температуры
Исполнительный механизм	реле	A8.3	Вкл/выкл автоматического регулятора разряжения

 

 

9.2 Словесный алгоритм  работы программы

1. Т1 Запуск блока в работу

Если нажата кнопка «Пуск» (Е10.0)

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

То включается индикатор «Пуск» (А 10.0) ,включается вентилятор (А 9.0) ,открывается заслонка разряжения (А 9.1), открывается заслонка топлива (А 9.2).

2. Т2 Продувка котла

Процесс продувки котла происходит если :

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

ИНе сработал датчик «Давление воздуха низкое» (Е11.1)

ИНе сработал датчик «Давление газа высокое» (Е11.2)

3. Т3 Закрытие заслонки топлива и рязряжения

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

ИНе сработал датчик «Давление газа высокое» (Е11.2)

Тогда закрывается заслонка топлива (А 9.1), и заслонка разряжения (А 9.2)

4. Т4 Продувка газохода

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

Тогда открывается клапан отсекателя (А 9.3)

5. Т5 Розжиг запальника

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

Тогда включается индикатор «Розжиг»(А 10.1), на цифровом индикаторе выводиться температура воды (А 10.2), открывается клапан запальника (А 9.4) ,включается трансформатор (А 9.5).

 

6. Т6 Стабилизация горения запальника

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

ИНе сработал датчик «Нет пламени в запальнике» (Е11.3)

Тогда закрывается клапан безопасности (А 9.6), отключается трансформатор (А 9.5), включается автоматический регулятор разряжения(А 9.7).

7. Т7 Розжиг горелки

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

ИНе сработал датчик «Нет пламени в запальнике» (Е11.3)

ИНе сработал датчик «Нет пламени в горелке» (Е11.4)

Тогда включается индикатор «Малое давление» (А 10.3), открывается клапан основной горелки (А8.1) ,открывается заслонка топлива(А9.1), отключается трансформатор зажигания (А9.5), включается индикатор «Разрежения в топке» (А 10.4).

8. Стабилизация пламени в горелке.

ИНе сработал датчик «Давление топлива высокое» (Е11.2)

ИНе сработал датчик «Давление топлива низкое» (Е11.5)

ИНе сработал датчик «Давление воздуха низкое» (Е11.1)

ИНе сработал датчик «Разрежение в топке низкое » (Е11.6)

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)

ИНе сработал датчик «Давление воды высокое» (Е10.3)

ИНе сработал датчик «Давление воды низкое» (Е10.4)

ИНе сработал датчик «Температура воды высокое» (Е10.5)

ИНе сработал датчик работы вентилятора (Е10.6)

ИНе сработал датчик работы дымососа (Е10.7)

ИНе сработал датчик «Нет пламени в запальнике» (Е11.3)

ИНе сработал датчик «Нет пламени в горелке» (Е11.4)

Тогда на цифровом индикаторе выводиться измеренная температура воды (А 10.2), включается автоматический регулятор разрежения (А 9.7).

9. Прогрев котла.

ИНе сработал датчик «Давление топлива высокое» (Е11.2)

ИНе сработал датчик «Давление топлива низкое» (Е11.5)

ИНе сработал датчик «Давление воздуха низкое» (Е11.1)

ИНе сработал датчик «Разрежение в топке низкое » (Е11.6)

ИНе сработал датчик «Авария в котельной» (Е10.1)

ИНе сработал датчик «Горелка открыта» (Е10.2)