Несмотря на широкое применение систем промышленного обогрева на рынке не так много игроков, способных представить как систему целиком, так и отдельные средства автоматизации для нее, т.е. весь комплекс решений от исполнительных устройств до систем управления разработанных под нужды конкретного предприятия и внедренных «под ключ». Пример таких поставщиков – Группа компаний «Специальные системы и технологии» (ГК «ССТ»). Это крупнейший в России и один из крупнейших в мире производителей систем электрообогрева.
Группа компаний «Специальные системы и технологии» представляет новое решение ConTrace – первую специализированную многоуровневую интегрированную систему управления электрообогревом на российском рынке отечественного производства.
ГК «ССТ» является производителем полного цикла, включая разработку и производство нагревательного кабеля, кабелей специального назначения, разработку и производство радиоэлектронной аппаратуры, разработку программного обеспечения, проектирование, монтаж, гарантийное и постгарантийное обслуживание. Недавно в журнале «ИСУП» рассказывалось о его проекте, реализованном около года назад для Московского нефтеперерабатывающего завода[1]. Тогда по заказу этого предприятия инжиниринговая компания «ССТэнергомонтаж» (входящая в ГК «ССТ») создала систему обогрева на комплексе очистных сооружений «Биосфера» – уникальном объекте, где для очистки сточных вод применяются микроорганизмы. Для обеспечения бесперебойного функционирования комплекса требовалось поддерживать нужную температуру во всех его резервуарах, блоках и трубопроводах, и эта задача была решена компанией «ССТэнергомонтаж» на высоком уровне.
Этот яркий проект – далеко не единственный в послужном списке компании. За вгоды работы специалистами «ССТэнергомонтаж» было осуществлено свыше 11 тысяч проектов как для промышленности, так и для других областей, например, для гражданского строительства. Но в данном материале речь пойдет не о внедрении системы обогрева, а о средствах автоматизации и управления для нее. Производитель систем обогрева разработал эти решения, исходя из собственного богатого опыта. Разработчики компании, зная, что им требуется, постарались найти самое удобное, красивое и экономичное решение для контроля и удаленного управления своими системами.
Специализированная система управления электрообогревом ConTrace разработана по модульному принципу, что наделяет ее такими преимуществами, как легкая масштабируемость, гибкость и надежность. В систему входят модули трех типов: ConTrace AS для удаленного измерения температуры (или взрывозащищенные блоки ConTrace AS-xxx-Ex для жестких условий эксплуатации), ConTrace МS, выполняющие функции контроля и управления, и ConTrace IPS, служащие для подключения всей системы управления к источнику питания и сети RS-485, по которой в системе ConTrace транслируются данные. Все модули поддерживают удаленную настройку, а их состав и количество легко подобрать для конкретного проекта. Рассмотрим модули ConTrace подробнее.
Модуль удаленного измерения температур ConTrace AS
Первый из компонентов специализированной системы управления электрообогревом ConTrace, который мы рассмотрим, — это модуль ConTrace AS, с помощью которого дистанционно измеряется температура объектов: технологических трубопроводов и резервуаров в различных отраслях промышленности.
Модули ConTrace AS (рис. 1) позволяют контролировать температуру объекта, находящегося на расстоянии до 100 м от шкафа, в котором они установлены с помощью кронштейнов. К клеммам модуля AS подключается до восьми термометров сопротивления. Данные, поступающие с термометров сопротивления на модуль ConTrace AS, передаются дальше посредством всего одного кабеля по протоколу RS-485 на регистрирующее устройство, которое можно расположить максимум в 1200 метрах от модуля. Если необходимо масштабировать систему, то к одному регистрирующему устройству можно последовательно подключить до 16 устройств измерения температуры ConTrace (как модулей, так и блоков), а это значит, что в целом можно будет отслеживать изменения температурных показателей системы электрообогрева в 128 точках одновременно.
Блок удаленного измерения температур ConTrace AS-xxx-Ex
Кроме модулей AS, для измерения температуры предназначены блоки ConTrace AS-xxx-Ex, которые разработаны специально для эксплуатации в полевых условиях во взрывоопасных зонах. Блоки выпускаются в исполнениях «искробезопасная электрическая цепь» и «взрывонепроницаемая оболочка», что позволяет устанавливать их во взрывоопасных зонах 1, 2 (21, 22) по ГОСТ (ГОСТ IEC 60079-10-1-2013). Блоки AS-xxx-EX имеют несколько исполнений, отличающихся между собой материалом корпуса, кабельных вводов и количеством подключаемых датчиков температуры. Ассортимент исполнений подобран по опыту интеграции систем промышленного обогрева компанией «ССТэнергомонтаж» и позволит удовлетворить любые предписания нормативных отраслевых стандартов. Во всё остальном модули и блоки ConTrace AS имеют одинаковые функциональные возможности: поддерживают подключение до 8 термометров сопротивления, передают данные по RS-485 и т. д.
Устройства удаленного измерения температур ConTrace полностью совместимы. Благодаря этому модули ConTrace AS и блоки ConTrace AS-xxx-Ex можно применять совместно, последовательно подключая к одному регистрирующему устройству до 16 устройств, причем в любой очередности.
Передача данных по стандарту RS-485 делает возможным применение модулей ConTrace AS и ConTrace AS-xxx-Ex в составе сторонних систем управления, поддерживающих данный вид связи.
Модули контроля и управления ConTrace MS
Следующий элемент системы – модули MS1 и MS3 – представляют собой полноценные одноканальные контроллеры, и их назначением является управление системой электрообогрева, которая применяется для защиты от замерзания или поддержания температуры промышленных трубопроводов и емкостей. С максимальной эффективностью модули контроля и управления ConTrace MS1 и MS3 способны работать в составе многоканальной специализированной системы управления ConTrace, хотя соответствие общепринятым стандартам позволяет использовать их и в других системах.
Модули MS управляют трехфазной (MS3) или однофазной (MS1) нагрузкой с помощью одного из вариантов: электромагнитного контактора, твердотельного реле или устройства плавной регулировки с управляющим напряжением 0…10 В. Модуль бесконтактным способом непрерывно измеряет ток, протекающий через нагрузку, а также ток утечки. Если ток утечки превышает установленное оператором значение или величина тока нагрузки выходит за границу установленного диапазона, выдается сообщение об аварии, а нагрузка отключается. При этом для тока утечки можно установить предупреждающее значение, по достижении которого устройство подаст сигнал о наступлении события, но не остановит обогрев. Модули ConTrace MS способны уведомлять о том, что ресурс отдельных узлов системы истекает, на основании таких параметров, как количество циклов включения/выключения контактора и время наработки греющего кабеля, у пользователя есть возможность настроить эти значения.
Настраиваются модули ConTrace MS как с лицевой панели, так и удаленно. Они снабжены двухцветным OLED-дисплеем и кнопками навигации, у них интуитивно понятный интерфейс и достаточное количество органов сигнализации и управления для настройки с лицевой панели. Но кроме того, модуль ConTrace MS можно настроить, подключив ПК или ноутбук к разъему USB на корпусе. Удаленная настройка и управление устройством осуществляются по интерфейсу RS-485. Модуль MS имеет четыре дискретных входа для отслеживания работы исполнительных устройств и приема команд удаленного управления. Также модуль имеет настраиваемый дискретный выход, срабатывающий по заданному пользователем сценарию.
Функция аварийного резервирования модулей MS реализуется по принципу «1+1», то есть к основному модулю MS через специальный разъем подключается такой же модуль MS. Резервный модуль контролирует работоспособность основного модуля управления и в случае его выхода из строя перехватывает управление на себя. Кроме того, к резервному модулю можно подключить датчик температуры, который в данном случае будет исполнять роль ограничителя температуры. Обычно такая функция применяется для особо ответственных нагрузок, где она значительно повышает надежность системы. Помимо прочего, принцип резервирования модуля управления таким же модулем управления (1+1) позволяет производить «горячую» замену не исправного модуля, оставляя в работе резервный. Стоит только установить на резервном модуле сетевой адрес основного модуля и система уже в работе с полным функционалом. Благодаря применению разъемных клемм монтаж/демонтаж модулей управления MS происходит за считанные минуты.
Модуль коммутации питания и интерфейса ConTrace IPS
Основным назначением модуля коммутации питания и интерфейса ConTrace IPS является подключение системы ConTrace к электропитанию и сети RS-485. К модулю ConTrace IPS подключаются контроллеры ConTrace MS и устройства для удаленного измерения температур ConTrace AS и ConTrace AS-xxx-Ex. При этом все модули ConTrace образуют единую систему управления электрообогревом, готовую для подключения по протоколу Modbus RTU через интерфейс RS-485 к промышленному компьютеру или ПЛК с установленным специализированным программным обеспечением ConTrace.
Исходя из количества подключенных к нему модулей, ConTrace IPS подключается к блокам питания соответствующей мощности, а также к сети RS-485 для связи с промышленным ПК или ПЛК. Далее с помощью патч-корда ConTrace IPS осуществляет одновременную передачу питания и интерфейса модулям ConTrace MS. IPS имеет два выхода, совмещающих шины питания и интерфейса. На каждый выход можно последовательно подключить до 20 модулей MS. Тем самым, с помощью одного IPS можно запитать до 40 модулей MS. Кроме того, с его помощью можно организовать сеть RS-485 для 247 модулей ConTrace MS, AS и блоков AS-xxx-Ex. Однако, подключив к системе управления ConTraсe дополнительные модули IPS, систему можно расширить, включив в ее работу новые модули управления ConTrace MS и блоки удаленного измерения температур ConTrace AS.
ConTrace IPS способен работать как от одного, так и от двух источников питания. Работа от двух источников питания подразумевает, что один из них – резервный. В результате замыкания аварийного контакта реле происходит автоматическое переключение на исправный блок питания, одновременно с этим на лицевой панели меняется индикация питающего ввода и срабатывает дискретный контакт для удаленного контроля за состоянием. Модуль IPS имеет защиту от превышения питающего напряжения, о срабатывании которой сигнализируют светодиоды на лицевой панели. Причем каждая из двух выходных линий питания и интерфейса снабжены собственными защитами от превышения тока, пониженного и повышенного напряжения. IPS поставляется с тремя терминаторами шины ConTrace BT, этого набора достаточно для реализации любой схемы подключения.
[1] Синяков Н.А., Лисицын В.Е., Жукова Е.А. Промышленный электрообогрев от «ССТэнергомонтаж» для комплекса очистных сооружений // ИСУП. 2018. № 3.
