Типовое решение для автоматизации индивидуального теплового пункта

В статье рассмотрены принципы автоматизации индивидуального теплового пункта (ИТП). 

ООО «Электрорешения» (бренд EKF), г. Москва

скачать pdf >>

Емкость рынка индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) в России составляет около 10 млрд рублей. Это связано с активизацией строительства и реконструкции жилых комплексов, а также с необходимостью автоматизации технологических процессов для обеспечения эффективного и надежного теплоснабжения. В условиях растущей конкуренции компании, стремящиеся занять свою ни­шу, должны предложить готовое комплексное решение, способное конкурировать с проверенными временем аналогами. В статье рассмотрен один из вариантов реализации автоматизации ИТП на основе серийного оборудования.

Принципы работы автоматизированного управления ИТП

Индивидуальный тепловой пункт представляет собой комплекс уст­ройств, обеспечивающих присоединение систем отопления, горячего водоснабжения и вентиляции к тепловым сетям. Типовой ИТП включает два основных контура: контур отопления и контур горячего водоснабжения (ГВС), а также систему подпитки контура отопления. Ключевые элементы ИТП включают теплообменники, циркуляционные насосы, запорно-регулирующую арматуру и приборы учета тепловой энергии.

В контуре отопления осуществляется распределение тепловой энергии из центральной се­ти по системе отопления здания с помощью двух насосов, обеспечивающих циркуляцию теплоносителя. Температура теплоносителя регулируется в зависимости от температуры окружающей среды и заданного температурного графика.

Автоматизация работы ИТП повышает эффективность, надежность и удобство эксплуатации системы теплоснабжения, включая возможность погодозависимого регулирования температуры теплоносителя и защиту от превышения допустимого давления. За эффективность работы ИТП отвечает шкаф управления, который собирает данные от измерительных приборов: датчика температуры наружного воздуха RTD20, датчика температуры теплоносителя RTD20‑OVH, датчика давления PRT‑101, датчика перепада давления RVG‑30 и датчика избыточного давления RVG‑20. Датчики, установленные на трубопроводах, собирают данные о параметрах теплоносителя (температура, давление) и передают сигналы в контроллер. Коммутационное оборудование – ре­ле, контакторы и пускатели – преобразует управляющие сигналы от контроллера в воздействия на исполнительные механизмы: циркуляционные насосы, насосы подпитки и запорно-регулирующие клапаны.

Проектировщики компании «Электрорешения» разработали вариант шкафа управления ИТП на основе продукции EKF (рис. 1). Центральным звеном шкафа управления является свободно программируемый контроллер PRO-Logic F200, в который зашит типовой энергоэффективный алгоритм работы системы. Он учитывает все особенности работы ИТП и при этом может быть адаптирован под потребности клиента. За энергоэффективное управление циркуляционными насосами отвечает преобразователь частоты PRO-Drive 150. Он защищает двигатель от перегрузки, перенапряжения и перегрева, что повышает надежность системы. Панель оператора PRO-Screen (рис. 2) на лицевой стороне шкафа отображает информацию о работе ИТП и предоставляет возможность взаимодействия с системой управления, включая мониторинг технологических процессов, ввод настроек и просмотр журнала событий. На экране в графическом ви­де отображен весь технологический процесс в режиме реального времени. Возможна гибкая настройка параметров работы системы в рамках заданного алгоритма.

Рис. 1. Шкаф управления ИТП на основе продукции EKF

Рис. 2. Панель оператора PRO-Screen

Такая система автоматизации ИТП обеспечивает управление режимами работы и защиту оборудования. Применение частотного регулирования насосов повышает энергоэффективность и ресурс оборудования за счет плавного изменения режимов работы.

Структура решения

Для автоматизации индивидуальных тепловых пунктов (ИТП) традиционно применяются контроллеры, которые требуют минимальной предварительной настройки и могут обслуживаться специалистами теплотехнического профиля. В линейке EKF для таких задач представлен конфигурируемый контроллер RX-500 H. При реализации более сложных схем автоматизации ИТП может возникнуть необходимость использования нескольких контроллеров и организации их совместной работы. В качестве альтернативы применяется свободно программируемый контроллер PRO-Logic от EKF, который позволяет реализовывать расширенные алгоритмы управления в единой системе. Такой подход обеспечивает гибкость при построении функциональной схемы автоматизации и даёт возможность проектировать более сложные конфигурации в рамках одного контроллера.

Автоматизированная система уп­рав­ле­ния индивидуальным тепловым пунктом состоит из трех уровней (рис. 3):
- нижний уровень – полевые конт­рольно-измерительные приборы (КИП) (датчики RTD20 и PRT‑101), шкаф управления электродвигателями и исполнительные механизмы;
- средний уровень – контроллер системы управления ИТП ПЛК PRO-Logic F200, который выполняет функции управления и защиты оборудования по заданному алгоритму;
- верхний уровень – панель оператора PRO-Screen с графическим интерфейсом и возможностью настройки уставок для визуализации технологического процесса и регулировок.

Рис. 3. Система управления индивидуальным тепловым пунктом: структурная схема

Контроллер PRO-Logic, оснащенный интерфейсами RS‑485 и Ethernet (протокол Modbus), позволяет передавать данные на диспетчерский пункт и интегрироваться в единую систему управления.

Оборудование может использоваться для автоматизации индивидуальных тепловых пунктов, обеспечивая регулирование параметров теплоносителя, управление насосами и мониторинг технологических показателей. Применение частотных преобразователей позволяет плавно изменять режим работы насосного оборудования, уменьшать пусковые нагрузки и снижать механический износ. Регулирование скорости вращения способствует более точному поддержанию требуемых параметров системы.

Контроллер PRO-Logic и частотный преобразователь PRO-Drive 150 оснащены функциями защиты от перегрузок, перегрева, коротких замыканий и колебаний напряжения, что соответствует стандартным требованиям к промышленным системам управления. Панель оператора PRO-Screen обеспечивает визуализацию технологических данных и параметров, предоставляет средства ввода настроек, отображения аварийных сигналов и ведения журнала событий. Возможность мониторинга состояния датчиков и насосов в реальном времени облегчает обслуживание и диагностику.

Свободно программируемый контроллер позволяет реализовать алгоритмы управления, адаптированные под конкретные требования объекта. Это упрощает построение систем различной конфигурации и поддерживает интеграцию нескольких режимов работы в единой архитектуре.

Автоматизация ИТП позволяет выполнять погодозависимое регулирование температуры теплоносителя, поддерживать заданную температуру горячей воды для ГВС, отображать аварийные сообщения и вести журнал событий. Такой функционал обеспечивает контроль работы оборудования, своевременное обнаружение отклонений и корректировку режимов в соответствии с эксплуатационными условиями.

Опубликовано в журнале «ИСУП» № 3(117)_2025

ООО «Электрорешения», г. Москва,
тел.: +7 (495) 788‑8815,
e-mail: info@ekf.su

Иллюстрации предоставлены компанией ООО «Электрорешения»