Интеграция функций программируемого контроллера котла и контроллера управления горелкой

Cleaver-Brooks HAWK 4000 — это эксклюзивная система управления котлом, специально разработанная для интеграции функций программируемого контроллера котла и контроллера управления горелкой, а также других элементов управления работой котла и вспомогательных устройств.

Программируемый контроллер (ПЛК) имеет модульную конструкцию, обеспечивающую гибкость при расширении за счет легко обслуживаемых компонентов. Система HAWK 4000 оснащена удобным графическим интерфейсом человека и машины с сенсорным экраном, который отображает параметры котла, информацию о неисправностях и историю аварийных сигналов, а также предоставляет доступ к конфигурации котла и функциям управления.

Описание системы

Система управления котлом HAWK 4000 включает в себя полный комплекс средств контроля скорости нагрева паровых и водогрейных котлов. Дополнительные функции HAWK 4000 используют новейшие методы связи, такие как Modbus, EtherNet IP и Интернет. HAWK 4000 идеально подходит для интеграции с системами управления опережением/запаздыванием, такими как система управления котельной CB Master. HAWK 4000 может взаимодействовать с различными системами автоматизации зданий и сооружений.

Подключение через EtherNet/Интернет также позволяет осуществлять удаленный мониторинг системы управления котлом из любой точки мира. HAWK 4000 может использоваться на большинстве типов паровых и водогрейных котлов, включая жаротрубные, промышленные и коммерческие водотрубные. Он предназначен для работы с газовой, масляной или комбинированной горелкой с использованием параллельного или одноточечного управления позиционированием.

В стандартную комплектацию HAWK 4000 входит программирование одноточечного или параллельного позиционирования с использованием приводов, управляемых по протоколу Modbus (параллельное позиционирование), или модулирующего двигателя (одноточечные системы) для управления расходом топлива, воздуха и FGR.

Помимо установки на новые котлы, HAWK 4000 может быть установлен в качестве дополнительного оборудования к существующим котлам. Для получения более подробной информации обратитесь к местному авторизованному представителю компании Cleaver-Brooks.

Стандартные характеристики

• Встроенная функция управления последовательностью горелок с регулировкой скорости горения и включения-выключения.
• Цветной сенсорный экран с диагональю 7 дюймов (опционально 10-дюймовый экран).
• Отслеживает и отображает параметры подключенного котла (рабочее давление или температуру, температуру дымовой трубы, температуру питательной воды и т.д.).
• Оптимизированный контроль скорости нагрева котла.
• Индикация аварийных сигналов/неисправностей и история их возникновения — предварительное оповещение с указанием времени и цикла в порядке возникновения неисправности.
• Возможность двойной настройки.
• Защита от теплового удара (включает режим прогрева, удержание на низком уровне и режим ожидания горячей воды).
• Дистанционная модуляция.
• Дистанционная настройка.
• Наружный сброс (водогрейные котлы).
• Гарантированное отключение при низком уровне горения.
• Внешняя блокировка с помощью вспомогательных устройств (заслонки/жалюзи для подачи свежего воздуха, циркуляционные насосы и т.д.).
• Интерфейс управления уровнем воды Level Master.
• Сигнализация о высокой температуре в дымовой трубе и ее отключение.
• Расчет КПД котла.
• Встроенная функция включения / выключения двух котлов.
• Связь через EtherNet.
• Переход к пилотному режиму в сочетании с CB120E FSG.

Дополнительные функции

• Передача сигналов тревоги/неисправностей по электронной почте.
• Программное обеспечение OPC-сервера для интерфейса системы автоматизации здания/предприятия.
• Программное обеспечение для удаленного мониторинга.
• Управление опережением/запаздыванием для нескольких котельных систем.
• Мониторинг уровня O2 и регулировка уровня O2.
• Привод с регулируемой скоростью вращения вентилятора для подачи воздуха для горения (с байпасом).
• Расширенная диагностика.
• Контроль аналоговых входов (до 4 входов).

Интегрированный менеджер горения

• Используется система контроля огнестойкости CB780E или CB120E.
• Связь с ПЛК осуществляется через Modbus.
• Состояние управления горелкой, неисправности и диагностика отображаются в HMI.
• Встроенные элементы управления котлом.
• Управление работой и регулировкой.
• Первичное отключение при низком уровне воды.
• Опциональное отключение при неисправности привода с регулируемой скоростью вращения (VSD).
• Защита паролем логики программируемого контроллера.
• Защита паролем управления соотношением топлива и воздуха.

Компоненты системы

Основными компонентами системы управления котлом HAWK 4000 являются программируемый контроллер (PLC), сенсорный интерфейс человеко-машинного интерфейса (HMI) и система пожаробезопасности. Система также включает в себя источник питания 24 В постоянного тока и различные реле. Дополнительные компоненты могут включать в себя коммутатор Ethernet.

Контроллер котла HAWK 4000 запрограммирован на заводе-изготовителе для работы с большинством жаротрубных и водотрубных котлов Cleaver-Brooks, но при этом позволяет легко настраивать его для конкретных применений. Программная логика контроллера котла защищена паролем, что обеспечивает защиту от несанкционированного доступа. Сенсорный экран HMI обеспечивает удобный доступ к функциям управления скоростью горения, диагностике котла и истории аварийных сигналов, а также к подключенным рабочим параметрам. Управление горелкой осуществляется с помощью проверенной системы контроля огнестойкости CB780E или опциональной системы контроля огнестойкости CB120E.

Управление котлом и автомат горения

Элементы управления представляют собой компактную модульную систему на базе ПЛК, которая легко монтируется на DIN-рейку в панели управления котла. Процессор (CPU) содержит логику программы и конфигурацию контроллера котла. Логика программы защищена паролем на заводе-изготовителе. Модуль SM2 обеспечивает связь по протоколу Modbus между ПЛК и другими устройствами. Блоки питания обеспечивают питание всех модулей стойки и встроенной коммуникационной шины. В остальной части стойки с ПЛК расположены модули ввода и вывода.

Модули ввода-вывода используются для отправки и приема сигналов управления и связи в другие части системы. Для подключения модульной коммуникационной шины требуется правая заглушка. Дополнительные модули могут быть добавлены к ПЛК для обеспечения дополнительной функциональности.

HMI (человеко-машинный интерфейс)

HMI мгновенно отображает множество параметров котла и обеспечивает простую навигацию по меню для настройки функций управления и устранения аварийных сигналов. HMI взаимодействует с ПЛК через Ethernet.

Взаимодействие. Шина Modbus

Modbus — это открытый последовательный протокол, используемый системой HAWK 4000 для передачи управляющей и диагностической информации между устройствами. Коммуникациями по протоколу Modbus управляет модуль SM2.

Устройства HAWK 4000, поддерживающие связь по протоколу Modbus, включают в себя систему контроля пламени горелки и приводы подачи топлива и воздуха. Сеть связи позволяет передавать информацию о состоянии системы управления и неисправностях в ПЛК и отображать ее на экране HMI.

Входы датчиков горелки

Входы для следующих датчиков входят в стандартную комплектацию:

• Датчик давления пара (паровой котел) или температуры горячей воды (водогрейный котел): это основной входной сигнал датчика для контроллера HAWK 4000. Он передает на контроллер сигнал, изменяемый технологическим процессом, напряжением от 4 до 20 мА. Сигналы от этих передатчиков используются для контроля скорости стрельбы и рабочего предела.
• Датчик температуры дымовых газов в дымовой трубе: используется для сигнализации о высокой температуре в дымовой трубе и для отключения. Он также используется для расчета эффективности котла. Показывает количество дымовых газов на входе и выходе из экономайзера (Примечание: Датчик на выходе является дополнительным).
• Датчик температуры воды: измеряет температуру воды в корпусе котла и используется для защиты паровых котлов от теплового удара. Стандартным местом установки защитного кожуха является соединение NPT диаметром 1/2 дюйма на центральной линии корпуса котла с правой стороны. Если это место недоступно, можно использовать неиспользуемое подключение для подачи питательной воды.

Дополнительные принадлежности

Датчики

В контроллер котла HAWK 4000 могут быть встроены дополнительные датчики/сигналы:

• Датчик температуры воздуха для горения.
• Датчик температуры дымовых газов в дымовой трубе экономайзера 4-20 мА.
• Датчик температуры наружного воздуха (бойлер для горячей воды).
• Датчик температуры обратной воды (бойлер для горячей воды).
• Уровень воды, сигнал 4-20 мА (паровой котел с регулятором уровня Кливера-Брукса).
• Концентрация кислорода в дымовых газах, сигнал 4-20 мА или 0-10 В постоянного тока.
• Датчик давления в коллекторе, сигнал 4-20 мА (опция включения/выключения 2-х котлов).
• Дистанционная модуляция или дистанционная настройка, сигнал 4-20 мА.

Связь через Ethernet

Процессор L35E оснащен встроенным портом Ethernet. HAWK 4000 использует Ethernet/IP для нескольких функций связи:

• Связь между ПЛК и HMI.
• Подключение системы управления котлом к существующей инфраструктуре, т.е. к локальной вычислительной сети предприятия (LAN).
• Интеграция с системой автоматизации здания/установки (BAS).
• Отправка аварийных сигналов управления котлом по электронной почте персоналу предприятия или обслуживающему персоналу.
• Удаленный мониторинг системы управления котлом через локальную сеть заказчика.

Для функций управления также используется сеть (WAN) или Интернет Ethernet/IP. Отдельные контроллеры котла могут быть объединены в сеть для облегчения управления опережением/запаздыванием с помощью единого интерфейса BAS для нескольких котельных систем.

Привод с регулируемой частотой вращения двигателя вентилятора воздуха для горения

Опциональный привод с регулируемой частотой вращения управляет частотой вращения двигателя вентилятора воздуха для горения с целью повышения эффективности котла и снижения потребления электроэнергии. Параметры процесса VSD, оповещение о неисправностях и диагностика отображаются в удобном для пользователя формате на экране HMI.

Анализатор кислорода

Анализатор кислорода (O2) предназначен для контроля концентрации кислорода в дымовых газах дымовой трубы. Анализатор O2 передает сигнал 4-20 мА на контроллер. Сигнал O2 используется для оповещения о низком содержании O2 и расчета эффективности котла и отображается на обзорном экране котла.

Настройка уровня O2

Система O2 trim control является неотъемлемой частью системы HAWK 4000. Эта функция обеспечивает дополнительный контроль соотношения топлива и воздуха в случае неблагоприятных атмосферных условий или колебаний температуры нагрева топлива. HMI оснащен отдельными экранами регулировки О2 для одноточечного и параллельного позиционирования. Экран тренда показывает значение O2% в реальном времени и позволяет регулировать ПИД-регулятор.