Диспетчеризация и автоматизация инженерных систем мясокомбината
«Контроллеры Wiren Board дали нам свободу импортозамещения благодаря своей гибкости и широким возможностям». Владимир Репин, генеральный директор ООО «ИНПРО»
О компании
ООО «ИНПРО» — компания-разработчик решений для промышленных предприятий, торговых и эксплуатирующих организаций. Компания предоставляет услуги мониторинга, управления, модернизации оборудования, импортозамещения и предсказания отказов промышленного и инженерного оборудования.
Предлагаемые ООО «ИНПРО» решения на основе собственного программного обеспечения и контроллеров отечественного производства позволяют с минимальными затратами установить интеллектуальное управление:
- системами электроснабжения, газо- и теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования;
- оборудованием тепловых пунктов, котельных, паровых, компрессорных;
- режимами работы технологического и вспомогательного оборудования.
О контроллерах Wiren Board Владимир впервые узнал в 2016 году, когда искал отечественного производителя оборудования для своей умной дачи.
Задачи и проблемы
Современное промышленное производство обычно представляет собой набор разнообразных инженерных систем, установленных в разное время и выпущенных различными производителями. Все это худо-бедно работает, хотя и ломается. Для инженеров подобный «зоопарк» — серьезная головная боль. Иногда проблемы начинают расти как снежный ком. К счастью, есть решения, которые позволяют развернуть этот тренд и нащупать правильный путь.
На предприятии не было удаленного мониторинга — инженерам приходилось лично посещать объекты, чтобы узнать их состояние. А предприятие немаленькое, занимает приличную площадь. Конечно, технический персонал может наматывать круги, обходя каждый объект по расписанию, но этот процесс совершенно лишний. Также не всегда получается оперативно реагировать на проблемы.
Важный инженерный компонент мясокомбината — два газовых паровых котла. Пар на пищевом производстве нужен везде: от дезинфекции до варки колбас. Поэтому необходима стабильная работа паровых котлов — любой сбой обходится очень дорого. Первая задача, которая была поставлена интегратору, — диспетчеризация ключевых параметров паровых котлов: чтобы на экране смартфона главного инженера и в диспетчерской всегда можно было посмотреть текущие рабочие параметры. Также в соседнем помещении установлен резервный электрический котел «Титан 1800», который включают, когда основные газовые котлы не справляются.
Мясокомбинат запитан от двух трансформаторных подстанций (ТП). Каждая подстанция запитана по двум вводам. Несколько лет назад для экономии электроэнергии были установлены два газовых электрогенератора мощностью 1 МВт каждый. Себестоимость киловатт-часа получается примерно в два раза дешевле тарифа. В итоге экономия составляет несколько миллионов рублей в месяц.
На мясокомбинате работают около сотни холодильников разных объемов, за которыми необходимо следить. Держит ли холодильник температуру? Не превышается ли при этом потребляемая мощность? Корректно ли работает оттайка? На все эти вопросы в любое время должен быть ответ.
Решение
Начальный этап — диспетчеризация и сбор данных. Инженеры получают «глаза и уши», они не просто косвенно оценивают работу систем, а получают полную телеметрию. Если где-то произойдет сбой, об этом сразу же узнают по оповещениям. Из собранных данных можно добыть немало полезных сведений.
Паровые котлы
Паровые котлы работают под управлением собственной системы автоматизации, у которой нет ничего для интеграции с внешними системами, поэтому было решено использовать контроллер Wiren Board и модуль WBIO-DI-HVD-16, который обеспечивает контроль наличия напряжения после автоматических выключателей и на сигнальных лампах щитов управления паровыми котлами. Через модуль WB-MIO информация о состоянии выключателей и ламп передается на контроллер, а затем через модем уходит на сервер интегратора. Модуль визуализации на базе Grafana выводит красивые и информативные панели. То есть даже без полноценной интеграции с контроллером парового котла удалось обеспечить диспетчеризацию. В случае выхода параметров за рабочие пределы отправляются аварийные уведомления, что позволяет оперативно реагировать. Причем в диспетчерской были добавлены и голосовые оповещения. Если давление пара снизится, то диспетчер не только это увидит, но и услышит. Дополнительно к контроллеру подключен датчик давления, который контролирует давление пара.
Паровые котлы расходуют большое количество воды, которую необходимо правильно подготавливать. В воду добавляют два реагента: для предотвращения образования накипи и для удаления растворенного кислорода. На кубометр воды необходимо добавлять по 75 мл одного и другого. Раньше дозирование велось на глазок, что приводило к нерациональному расходу реагентов и низкому качеству пара. Если реагентов было недостаточно, образовывалась накипь, а кислород способствовал коррозии. Установленный в щит контроллер Wiren Board, который занимается диспетчеризацией паровых котлов, позволил без особых затрат добавить автоматизацию водоподготовки. Стандартное решение (дозирующий насос + водосчетчик) здесь не подошло: питательных линий две, существующие счетчики с разными весовыми коэффициентами). Интегратор подключил счетчики воды к входам модуля WB-MRM2-MINI V.2. Информация со счетчиков поступает на контроллер, который дает команду дозирующему насосу на впрыск порции реагентов. Это решение не только обеспечило стабильное качество пара, но и привело к экономии довольно дорогих реагентов.
Подстанции и газовые генераторы
В помещениях обеих ТП установлены щиты с контроллерами Wiren Board и счетчиками WB-MAP3E. К вводам счетчики подключены разъемными трансформаторами, поэтому их монтировали без вмешательства в существующие цепи.
Газовые генераторы работают синхронно с сетью. В блоке генераторов установлен щит с модулем Wiren Board и двумя счетчиками WB-MAP3E, которые измеряют параметры электроэнергии на выходе генераторов.
Кабели от четырех источников (2 ТП + 2 генератора) приходят на распределительное устройство (РУ), где производится коммутация источников и нагрузок. В настоящее время коммутация производится вручную, но есть планы автоматизировать этот процесс.
Параметры электроэнергии измеряются не только на источниках, но и на наиболее «жирных» потребителях, таких как электрический паровой котел «Титан 1800» — он потребляет порядка одного мегаватта. Схема та же: информация со счетчиков поступает на контроллер Wiren Board.
Готовой сетевой инфраструктуры LAN на территории предприятия нет, оптоволокно только прокладывается, поэтому контроллеры с сервером связаны через мобильный интернет. Это позволяет оперативному персоналу в реальном времени видеть измеряемые параметры.
Интересный момент: источники и потребители территориально разнесены. Физической возможности подключить те же трансформаторы тока, установленные на вводах или фидерах, непосредственно к автоматике генераторов нет. Контроллер, расположенный в блоке генераторов, собирает данные с контроллеров, расположенных на ТП и РУ, и пишет полученные значения в регистры автоматики генераторов 10 раз в секунду. Генератор — штука достаточно инерционная, и этого потока данных ему хватает, чтобы синхронизироваться с сетью и своевременно реагировать на изменения.
Холодильники
На предприятии только начали внедрять диспетчеризацию на четырёх пилотных холодильниках. К каждому холодильнику подключаются сетевые карты WB-REF-U, которые передают информацию телеметрии на контроллер Wiren Board. Последний отправляет данные на сервер.
В графическом интерфейсе можно посмотреть график температуры и других параметров. В случае выхода за рабочий диапазон приходит оповещение.
Прогнозирование поломок оборудования
Выше описаны три системы, с которых поступает информация диспетчеризации. Если у нас есть история нормальной работы различных электрических устройств, то появление каких-либо отклонений сигнализирует о вероятных проблемах и через какое-то время оборудование может выйти из строя. У интегратора накоплена статистика, например по компрессорам холодильников. И по характерному отклонению мощности можно сделать вывод об утечке фреона или других неисправностях. То же самое касается паровых котлов. Здесь накапливаемый массив данных приносит огромную пользу — с помощью алгоритмов или нейросети его можно анализировать и использовать для оценки текущих рабочих параметров.
Особенно это удобно для удаленных объектов: если проблема определена, то можно отправлять в командировку инженера с нужной запчастью. Ему не придется ездить два раза, сначала для поиска причины проблемы, что тоже приводит к экономии.
Преимущества
Диспетчеризация и автоматизация инженерных систем предприятия пока на начальном этапе. Инженеры компании постепенно получают «глаза и уши» в разных системах, с которых поступает информация телеметрии. Сначала диспетчеризация была добавлена к паровым котлам (попутно была решена автоматизация водоподготовки), к подстанциям и газовым генераторам электроэнергии. Это позволило настроить наиболее эффективную работу инженерных систем, за которыми установлено постоянное слежение. В результате риски простоев сведены к минимуму.
Следующий этап — диспетчеризация холодильного оборудования. Она позволит собирать телеметрию с сотни холодильников предприятия, своевременно получать информацию о выходе за рабочие параметры, предсказывать поломки тех же компрессоров.
Главный инженер предприятия получает доступ к интерфейсу системы, в котором доступна информация телеметрии. То есть он может в любое время оценить работу инженерных систем предприятия и отреагировать при необходимости, даже когда он находится за пределами мясокомбината — лишь бы был доступен интернет.
В диспетчерской установлены четыре больших монитора, на которых выводится информация телеметрии. Оповещения о событиях дублируются голосовыми сообщениями. Система работает на двух Mac Mini — как сообщил интегратор, они показали высокую надежность и функционируют на объектах многие годы.
Для интерфейса используется Grafana, на сервере написан свой софт на .NET, на контроллере Wiren Board запрограммированы скрипты wb-rules.
В ассортименте компании Wiren Board есть устройства для решения как простых, так и сложных задач автоматизации и диспетчеризации: программируемые логические контроллеры, датчики климата, счетчики электроэнергии, сетевые карты для холодильников, мощные релейные модули и т.д. Все это позволяет подстроиться под любые требования заказчика и использовать оборудование Wiren Board в его экосистеме. При этом обеспечивается возможность расширения экосистемы в будущем.
Компания Wiren Board даёт на всё оборудование двухлетнюю гарантию с заменой оборудования без предварительной отправки в сервисный центр, а инженеры технической поддержки готовы помочь в решении как типовых, так и нестандартных задач.
Дополнительные материалы
Прочее