Автоматизована система управління для когенераційних модулів

Лисенко, Віталій Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8426

Title:	Автоматизована система управління для когенераційних модулів
Authors:	Базіло, Костянтин Вікторович Лисенко, Віталій Сергійович
Keywords:	когенераційні установки;енергетична ефективність;автоматизація енергетичних систем;сталий розвиток
Issue Date:	6-Jun-2025
Abstract:	У тексті розглянуто технічні, економічні та екологічні аспекти використання когенераційних установок, а також значення їх автоматизації для підвищення енергетичної ефективності та сталого розвитку. The text considers the technical, economic, and environmental aspects of using cogeneration plants, as well as the importance of their automation for improving energy efficiency and sustainable development.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8426
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Робототехнічні системи та автоматизація)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
dpl Лисенко В.pdf Restricted Access	КРБ Лисенко В.	2.8 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Допущено до захисту
Завідувач кафедри ПМКТ
_______ М.О. Бондаренко
«___» ___________ 2025 р.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА

на тему «Високочутливий підводний металошукач з мікропроцесорним
керуванням»

Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи РСА–13ск2
спеціальність: 174 «Автоматизація, комп'ютерно-
інтегровані технології та робототехніка»
освітня програма: Робототехнічні системи та
автоматизація
_____ Лисенко Віталій Сергійович .
Керівник Базіло К.В .
Рецензент .

Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора.
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на
відповідне джерело ___________________________________________________
підпис здобувача

Черкаси – 2025
1

Зміст
Вступ ..................................................................................................................................... 5
1 Обґрунтовування необхідності проєктування на основі критичного
аналізу існуючих аналогів ............................................................................................................ 7
1.1 Основи технології когенерації ............................................................................... 7
1.2 Порівняння когенерації з іншими типами виробництва електрики та
тепла ..................................................................................................................................................... 9
1.3 Компоненти когенераційних установок ............................................................ 15
1.4 Компоненти автоматизації когенераційної установки ................................. 16
1.5 Промислові контролери в автоматизованих системах автоматизації
когенерації ....................................................................................................................................... 19
2 Обґрунтування технічного завдання ..................................................................... 23
3 Розробка структурної та принципової схем ........................................................ 26
3.1 Розробка структурної схеми пристрою ............................................................. 26
3.2 Розробка схеми електричної принципової ....................................................... 27
3.3 Обґрунтування вибору елементної бази ........................................................... 28
4 Розрахунок основних елементів схеми ................................................................. 36
4.1 Розрахунок потужності трансформатора та струму інших компонентів
............................................................................................................................................................. 36
4.2 Розрахунок необхідних розмірів електричної шафи .................................... 38
5 Технологічний розділ ................................................................................................. 43
5.1 Завантаження програмного забезпечення Zelio Soft ..................................... 43
5.2 Створення програмного забезпечення до системи регулювання газового
потоку ................................................................................................................................................ 46
5.3 Правила монтажу контролера та іншої електроніки в електричну шафу
............................................................................................................................................................. 50
5.4 Монтаж датчиків в автоматизованій системі .................................................. 53
6 Спеціальний розділ ...................................................................................................... 56

РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підпис Дата
Розробив Лисенко В.С. Літ. Арк. Аркушів
Перевірив Тичков В.В.
3
Т

. Контр. Тичков В.В. ЧДТУ

6.1 Економічне обґрунтування розробки ................................................................. 56
6.2 Охорона праці ............................................................................................................ 58
Висновок ............................................................................................................................ 70
Список використаної літератури .........................................................................
Додаток А Відомість технічного проекту ..........................................................
Додаток Б Перелік нормативної документації ...................................................
Додаток В Перелік елементів ...............................................................................
Додаток Г Розрахунок на ЕОМ………………………………………………..

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Вступ

В умовах сучасної енергетичної кризи, зростаючих вимог до ефективності
використання енергетичних ресурсів та зменшення викидів парникових газів,
когенераційні установки стали важливим елементом стратегії енергетичної безпеки
та сталого розвитку економіки багатьох країн. Когенерація, тобто одночасне
виробництво тепла та електричної енергії, дозволяє значно підвищити загальну
ефективність енергетичних систем, знижуючи витрати на енергію та мінімізуючи
навантаження на централізовані енергетичні мережі.
Використання когенераційних установок на підприємствах та в громадських
будівлях дозволяє значно скоротити витрати на енергію за рахунок максимально
ефективного використання енергетичних ресурсів. Порівняно з традиційними
методами виробництва енергії, когенерація дозволяє досягти ефективності до 90%
і вище, що є важливим для економічної доцільності на рівні окремих підприємств
та держави загалом. Це забезпечує значні енергозбереження, зменшує потребу в
імпорті енергоресурсів і сприяє зниженню витрат на енергетичні послуги для
кінцевих споживачів.
Для багатьох промислових підприємств та комунальних організацій, що
мають постійну потребу в теплі та електричній енергії, когенераційні установки є
не тільки засобом економії, але й важливим інструментом для зменшення
негативного впливу на довкілля. Вони дозволяють використовувати різноманітні
джерела палива, включаючи біогаз, біометан, природний газ, а також
відновлювальні джерела енергії, що робить їх екологічно чистими та
конкурентоспроможними на фоні зростаючих вимог до скорочення викидів CO2.
Інтеграція когенераційних установок у виробничі та комунальні
інфраструктури є також відповіддю на виклики зміни клімату та національні
вимоги до скорочення викидів парникових газів. У багатьох країнах, зокрема в
Європейському Союзі, встановлені амбітні цілі щодо скорочення викидів до 2030
року, що підштовхує підприємства шукати більш ефективні та екологічно чисті
рішення.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Крім того, когенерація сприяє розвитку місцевих економік, оскільки вона
дозволяє зменшити залежність від зовнішніх постачальників енергії та стимулює
створення нових робочих місць у сфері енергетичних технологій. Завдяки
можливості ефективно використовувати відновлювальні ресурси, когенераційні
установки можуть стати основою для сталого розвитку та енергетичної
незалежності в різних секторах економіки.
У даній роботі буде розглянуто технічні аспекти використання
когенераційних установок, їх переваги для підприємств, а також економічний
ефект від впровадження таких систем на різних етапах виробничого процесу.
Особлива увага буде приділена питанням систем автоматизацій когенераційних
установок для автономності їх використання.
Ця тема є актуальною, оскільки постійно зростають вимоги до енергетичної
ефективності, екологічності та економічної доцільності виробництва енергії в
умовах глобальних змін у сфері енергетики та навколишнього середовища.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1 Обґрунтовування необхідності проєктування на основі критичного аналізу
існуючих аналогів

1.1 Основи технології когенерації
Когенераційні установки здійснюють одночасне виробництво двох видів
енергії — тепла та електричної енергії. Принцип їх роботи ґрунтується на тому, що
відходи тепла, які виникають під час виробництва електричної енергії в газових або
парових турбінах, використовуються для обігріву або для гарячого
водопостачання. Завдяки цьому комбінованому процесу когенерація досягає
значно більшої ефективності в порівнянні з окремим виробництвом тепла та
електроенергії..
Параметри когенераційних установок визначають їх ефективність,
продуктивність та здатність до інтеграції в різні енергетичні системи. Розуміння
цих параметрів є важливим для проектування та експлуатації когенераційних
систем, а також для їх інтеграції в автоматизовану систему управління
когенераційними модулями.
Електрична потужність: Це максимальна кількість електричної енергії, яку
когенераційна установка може виробити за одиницю часу (зазвичай вимірюється в
кВт або МВт). Потужність залежить від типу двигуна або турбіни, а також від
палива, яке використовується. Вона є одним з основних показників для визначення
масштабів установки та її здатності забезпечити потреби в електричній енергії.
Теплова потужність: Це кількість теплової енергії, яку когенераційна
установка виробляє за одиницю часу (зазвичай вимірюється в кВт або МВт).
Теплова потужність зазвичай визначається на основі тепла, що утворюється при
спалюванні палива, та ефективності теплообмінників.
ККД когенераційної установки визначає ефективність перетворення енергії,
що міститься в паливі, у корисні види енергії (електричну та теплову). Високий
ККД є важливим показником для оцінки економічної доцільності використання
когенерації. Когенераційні установки мають набагато вищий ККД порівняно з
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

традиційними системами виробництва енергії (до 80-90%), оскільки
використовують не тільки електричну енергію, а й тепло.
Тепловий коефіцієнт (відомий також як коефіцієнт використання тепла) є
показником того, яку частину тепла, яке утворюється в процесі генерації
електричної енергії, використовує установка для корисних потреб (наприклад, для
опалення чи нагріву води). Чим вищий тепловий коефіцієнт, тим більше теплової
енергії використовується для задоволення потреб в теплі, що підвищує загальну
ефективність системи.
Викиди вуглекислого газу (CO₂): Кількість викидів CO₂ на одиницю
виробленої енергії є важливим параметром для оцінки екологічності
когенераційних установок. Завдяки високій ефективності когенераційних систем,
викиди CO₂ значно менші порівняно з традиційними електричними та тепловими
установками.
Інші викиди: Крім CO₂, в когенераційних установках можуть утворюватися
й інші забруднюючі речовини, такі як оксиди азоту (NOx) і сірки (SOx). Для
зменшення їх викидів застосовуються різноманітні системи очищення вихлопних
газів.
Споживання палива визначає, скільки енергії в одиницю часу когенераційна
установка споживає для виробництва електричної та теплової енергії. Це залежить
від типу палива, його калорійності та ефективності перетворення енергії. У
когенераційних установках використовується значно менше палива, ніж у
традиційних системах, оскільки тепло використовується ефективніше.
Термін служби когенераційної установки визначає час, протягом якого установка
здатна працювати з гарантованою ефективністю. Це важливий параметр для оцінки
довговічності та економічності інвестицій у встановлення когенераційної системи.
Тип палива має значний вплив на параметри установки, зокрема на її
продуктивність і викиди. Когенераційні системи можуть працювати на різних
видах палива, таких як природний газ, біомаса, вугілля, біогаз та інші. Вибір палива
залежить від доступності ресурсів і екологічних вимог.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Інтервал технічного обслуговування та надійність когенераційної установки
є важливими факторами для забезпечення безперебійної роботи. Це включає
частоту перевірок, заміну деталей, а також наявність систем моніторингу і
діагностики для своєчасного виявлення несправностей.
Можливість модифікації: Деякі когенераційні установки дозволяють
змінювати або модернізувати певні елементи, щоб підвищити їхню ефективність
або відповідність новим екологічним стандартам.
Капітальні витрати на встановлення когенераційної системи можуть значно
варіюватися в залежності від типу установки, палива, потужності та специфікацій.
Вартість установки залежить також від необхідних доповнень, таких як системи
очищення вихлопних газів, теплообмінники та інші пристрої.
Експлуатаційні витрати: Це витрати на обслуговування, паливо та ремонт.
Когенераційні установки зазвичай мають нижчі експлуатаційні витрати завдяки
високій ефективності.
Інтеграція в енергетичну мережу: Когенераційні установки можуть бути
частиною централізованих або децентралізованих енергетичних систем. Вони
можуть бути використані для постачання енергії як в мережу, так і для власних
потреб підприємств чи комунальних систем. Важливим аспектом є можливість
синхронізації установки з енергетичною мережею для стабільного постачання
електричної енергії.

1.2 Порівняння когенерації з іншими типами виробництва електрики
та тепла
Традиційні методи виробництва електроенергії та тепла
Окреме виробництво тепла: зазвичай використовуються газові або
твердопаливні котли, які генерують тепло шляхом спалювання палива. Однак ці
системи не виробляють електричної енергії, що обмежує їхній потенціал з точки
зору енергетичної ефективності.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.1 - Різниця між когенерацією та окремим виробництвом тепла та
електрики

Переваги:
● Простота і доступність технології.
● Можливість використання різноманітного палива.
Недоліки:
● Відсутність виробництва електричної енергії.
● Низька ефективність (порівняно з когенерацією).
● Викиди CO2 та інші забруднення.
Окреме виробництво електричної енергії: Зазвичай це парові та газові
турбіни, які генерують електричну енергію, але продукують велику кількість тепла,
яке часто втрачається в атмосферу або через систему охолодження.
Переваги:
● Висока потужність генерації електричної енергії.
● Довготривала перевірена технологія.
Недоліки:
● Низька загальна ефективність (від 30% до 40% ефективності
перетворення енергії на електрику).
● Втрата тепла, яке не використовується.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

● Великі витрати на паливо та викиди.
Переваги та недоліки когенераційних установок
Переваги:
● Висока енергетична ефективність: Когенераційні установки можуть
досягати ефективності до 90%, оскільки використовують як вироблене тепло під
час генерації, так і вироблену електричну енергію. Завдяки цьому зменшується
споживання палива і знижуються витрати на енергію.
● Економічність: Підприємства можуть значно знизити витрати на
енергію завдяки використанню когенерації, особливо якщо вони мають постійну
потребу в теплі. Водночас це дозволяє зменшити залежність від централізованих
енергетичних систем.
● Екологічна ефективність: Завдяки використанню залишкового тепла,
когенераційні установки скорочують викиди CO2 та інших забруднюючих речовин
у порівнянні з традиційними методами, де багато тепла просто втрачається.
● Гнучкість і різноманіття джерел палива: Когенераційні установки
можуть працювати на різних видах палива, включаючи природний газ, біогаз,
біометан, гази з відходів, що робить їх зручними для використання в різних умовах.
Недоліки:
● Висока початкова вартість: Встановлення когенераційної установки
потребує значних інвестицій, що може бути перешкодою для невеликих
підприємств або громад.
● Технічна складність: Для ефективної роботи системи необхідна
правильна інтеграція в існуючу інфраструктуру енергетичних мереж підприємства,
що вимагає висококваліфікованих технічних спеціалістів і регулярного
обслуговування.
● Обмеження за розмірами та потужністю: Когенераційні установки
можуть бути неефективними або надпотужними для малих об'єктів з низьким
споживанням енергії, до того ж потребують багато місця для розташування на
підприємстві.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Порівняння з відновлювальними джерелами енергії
1. Сонячні панелі та вітрові установки: Відновлювальні джерела енергії, як
сонячні панелі або вітрові турбіни, також є важливими елементами сучасних
енергетичних систем. Проте їхня ефективність залежить від погодних умов
(сонячне світло, вітер), що обмежує їхню стабільність в енергетичній мережі.
Переваги:
● Відновлювальні джерела енергії є екологічно чистими, не генерують
викидів.
● Вони допомагають знижувати залежність від викопних енергоносіїв.
Недоліки:
● Низька ефективність в умовах змінних погодних умов.
● Потребують додаткових систем зберігання енергії для забезпечення
стабільності.
Буде порівняно ефективність різних методів виробництва енергії (див.
рисунок 1.2), співвідношення витрат на енергію для різних методів (див. рисунок
1.3) та викиди CO2 різних методів генерації енергії (див. рисунок 1.3).
Ефективність різних методів виробництва енергії відобразимо в таблиці 1.1

Таблиця 1.1 – Ефективність різних методів виробництва енергії
Методи генерації Ефективність (%)
Когенерація (BHKW) 85-90%
Газова турбіна 30-40%
Теплова установка 60-70%
Сонячні панелі 15-25%
Вітрові турбіни 30-40%
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Когенерація та відновлювальні джерела енергії: Однак когенераційні
установки можуть використовувати біогаз, біометан та інші відновлювальні
джерела енергії, що дозволяє поєднати високу ефективність і екологічність.

Ефективність різних методів виробництва енергії(%) МінімумМаксимум
Рисунок 1.2: Ефективність різних методів виробництва енергії

Відобразимо співвідношення витрат на енергію для різних методів в таблиці 1.2

Таблиця 1.2 – Співвідношення витрат на енергію для різних методів

Метод генерації Вартість виробництва енергії
(€/кВтꞏгод)

Когенерація (BHKW) 0.07-0.12 €/кВтꞏгод

Газова турбіна 0.13-0.20 €/кВтꞏгод
Теплова установка 0.10-0.15 €/кВтꞏгод
Сонячні панелі 0.12-0.25 €/кВтꞏгод
Вітрові турбіни 0.08-0.15 €/кВтꞏгод
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Вартість виробництва енергії (€/кВтꞏгод) МінімумМаксимум
Рисунок 1.3: Співвідношення витрат на енергію для різних методів

Відобразимо Викиди CO2 різних методів генерації енергії в таблиці 1.3

Таблиця 1.3 – Викиди CO2 різних методів генерації енергії
Метод генерації Викиди CO2
(г/кВтꞏгод)
Когенерація (BHKW) 100-150 г/кВтꞏгод
Газова турбіна 300-400 г/кВтꞏгод
Теплова установка 200-300 г/кВтꞏгод
Сонячні панелі 0 г/кВтꞏгод
Вітрові турбіни 0 г/кВтꞏгод
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Викиди CO2 різних методів генерації енергії (г/кВтꞏгод) МінімумМаксимум
Рисунок 1.3: Викиди CO2 різних методів генерації енергії

Когенераційні установки є надзвичайно ефективними у порівнянні з
традиційними методами генерації тепла та електричної енергії, оскільки вони
дозволяють одночасно виробляти два види енергії з мінімальними втратами і
високою ефективністю. Порівняно з іншими методами, когенерація пропонує
значні переваги з точки зору економії палива, зменшення витрат на енергію та
зниження викидів парникових газів. Тому когенерація є важливим елементом у
забезпеченні енергетичної ефективності та сталого розвитку економіки, особливо
на підприємствах з високими потребами в теплі та електричній енергії.
1.3 Компоненти когенераційних установок
Турбіна або двигун: Основний елемент, який перетворює енергію палива
(газ, вугілля, біомаса, відходи тощо) в механічну енергію. Вона може бути паровою
турбіною, газовою турбіною або двигуном внутрішнього згоряння, в залежності від
специфікації установки. Зазвичай у когенераційних системах застосовуються газові
двигуни з різними конфігураціями, наприклад, CAT G3516. Це двигун
внутрішнього згоряння, який працює на природному газі і має високий рівень
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

енергоефективності. Він може працювати при потужності до 2000 кВт і забезпечує
одночасне виробництво електричної та теплової енергії.
Генератор: Перетворює механічну енергію, що виробляється турбіною чи
двигуном, на електричну енергію. Для газових когенераційних установок часто
використовують газові турбіни типу GE LM6000 або Siemens SGT-800, які
дозволяють отримувати високу потужність з використанням природного газу як
палива. Газова турбіна перетворює теплову енергію, отриману в результаті
згоряння палива, на механічну енергію, яка, у свою чергу, генерує електричну
енергію через генератор.
Теплообмінник: Використовує теплоту від вихлопних газів або інших
джерел для обігріву води чи інших теплоносіїв.
Системи подачі палива відповідають за доставку палива до генератора
енергії. Це можуть бути газопроводи або спеціальні резервуари для біомаси.
Наприклад, в установках, що працюють на природному газі, використовується
система газорозподільних станцій, яка постачає газ до турбін або двигунів для
згоряння.
1.4 Компоненти автоматизації когенераційної установки
Автоматизація когенераційних установок є необхідною для забезпечення їх
ефективної, надійної та безпечної роботи. Вона включає в себе різні елементи, які
здійснюють моніторинг, управління та оптимізацію процесів, що відбуваються в
установці. Основними компонентами автоматизації є система контролю та
моніторингу, регулювання, енергоспоживання, захисту та безпеки, а також система
збору та аналізу даних. Всі ці елементи працюють разом для досягнення високої
ефективності та безперебійної роботи когенераційних систем.
Система контролю та моніторингу є основою для автоматизації
когенераційних установок, адже вона відповідає за збір та обробку інформації від
усіх датчиків, що встановлені на обладнанні. Наприклад, один з найважливіших
датчиків у когенераційній установці — це датчик температури, який вимірює
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

температуру теплоносіїв в системах охолодження і нагріву. Зазвичай для таких
цілей використовують датчики типу PT100. Це термопари з опором 100 Ом при
температурі 0°C, які можуть працювати в діапазоні температур від -200°C до 850°C.
Датчики PT100 є дуже точними і стабільними, що дозволяє точно регулювати
температурні режими на всіх етапах роботи когенераційної установки.
Крім того, для вимірювання тиску в системах можуть використовуватися
датчики тиску, наприклад, типу MBS 3000. Цей датчик працює в діапазоні від 0 до
400 бар і має високу точність, що дозволяє точно контролювати тиск у котлах і
трубопроводах когенераційної установки, запобігаючи аварійним ситуаціям через
перевищення допустимих значень тиску.
Для автоматичного регулювання параметрів роботи когенераційної
установки використовуються різні типи регуляторів. Наприклад, регулятор
температури води у теплообміннику може бути використаний для автоматичного
підтримання оптимальної температури в системі. Він може бути налаштований на
певні порогові значення температури, при яких система автоматично коригує
роботу котла чи інших елементів. Зазвичай для таких цілей використовуються
програмовані логічні контролери (PLC) типу Siemens S7-1200, які мають
можливість підключення до різних датчиків температури та тиску і забезпечують
точне управління.
Для контролю та оптимізації енергоспоживання когенераційної установки
важливою складовою є система розподілу енергії, яка відповідає за розподіл
виробленої електричної та теплової енергії залежно від поточних потреб. В
установках, що працюють у взаємодії з мережею, часто використовуються
інвертори типу SMA Sunny Tripower для перетворення постійного струму в змінний
і подальшої передачі електричної енергії в мережу. Ці інвертори забезпечують
високу ефективність і є важливою частиною автоматизації при роботі
когенераційної установки в умовах змінного навантаження.
Важливим аспектом автоматизації когенераційної установки є система
аварійного захисту, яка реагує на будь-які відхилення від норми і забезпечує
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

безпеку установки. Наприклад, датчики витоку газу, які встановлюються в місцях
зберігання палива та навколо горючих елементів, можуть бути критично
важливими для запобігання аварійним ситуаціям. Одним із прикладів є детектори
газу типу Figaro TGS-2610, які здатні визначати низькі концентрації метану та
інших горючих газів в повітрі, сповіщаючи систему в разі витоку.
Система збору та аналізу даних в когенераційних установках є основою для
належного моніторингу ефективності роботи системи. Для цього
використовуються спеціальні програмні комплекси, які зберігають інформацію з
усіх датчиків і контролерів, а також надають можливість аналізувати цю
інформацію в реальному часі. Це дозволяє виявляти аномалії, прогнозувати
несправності та здійснювати технічне обслуговування до виникнення серйозних
поломок. Наприклад, система може використовувати SCADA-систему (Supervisory
Control and Data Acquisition), яка дозволяє операторам віддалено моніторити стан
когенераційної установки через зручний інтерфейс.
Також, для автоматичного налаштування і коригування параметрів на
основі змін у зовнішньому середовищі або внутрішніх показниках роботи
установки, використовуються програмовані логічні контролери (PLC). Вони
можуть автоматично вносити зміни в робочі режими системи, такі як коригування
витрат палива або зміна роботи теплообмінників для підтримки оптимальних
температурних режимів.
Інтерфейс для оператора є важливою частиною системи автоматизації, адже
він дозволяє здійснювати контроль та управління установкою на основі зібраних
даних. Зазвичай використовуються польові термінали або сенсорні панелі, через які
оператори можуть вносити необхідні корективи в роботу установки. Такі
інтерфейси можуть бути оснащені можливістю віддаленого управління через веб-
платформи або мобільні додатки, що значно підвищує зручність та оперативність
управління.
В автоматизованих системах управління когенераційними установками
промислові контролери відіграють важливу роль у забезпеченні стабільної роботи
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

установки, ефективному використанні енергетичних ресурсів та забезпеченні
безпеки. Вони виконують функції моніторингу, контролю, регулювання та
оптимізації всіх основних параметрів установки, таких як температура, тиск,
витрати палива, електричної та теплової енергії. Система контролю за допомогою
промислових контролерів дозволяє значно підвищити ефективність і знизити
експлуатаційні витрати.

1.5 Промислові контролери в автоматизованих системах автоматизації
когенерації
Промислові контролери (наприклад, програмовані логічні контролери —
PLC) в автоматизованих системах когенерації виконують кілька важливих функцій:
Промислові контролери здійснюють постійний моніторинг основних
параметрів установки, таких як температура, тиск, витрати палива, рівень викидів,
потужність та інші. Для цього контролери отримують дані від різних датчиків,
встановлених на установці. Для вимірювання температури може бути
використаний датчик температури типу PT100, який має високу точність і дозволяє
контролювати температурні режими на всіх етапах роботи когенераційної
установки.
На основі отриманих даних від датчиків, промислові контролери
автоматично коригують роботу установки. Це може включати зміну витрат палива,
управління подачею теплоносія або налаштування роботи турбін і котлів.
Наприклад, якщо температура вихлопних газів перевищує допустимі межі,
контролер може автоматично зменшити подачу палива або збільшити
охолодження.
Промислові контролери в автоматизованих системах когенерації дозволяють
забезпечити оптимальний розподіл енергетичних ресурсів між різними елементами
установки. Вони регулюють співвідношення між виробництвом електричної та
теплової енергії, залежно від поточних потреб споживача. Якщо енергоспоживання
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

в мережі зростає, контролери можуть збільшити виробництво електричної енергії,
а якщо потреби в теплі знижуються, автоматично зменшити виробництво тепла.
Промислові контролери відповідають за безпеку установки. Вони можуть
автоматично виявляти відхилення від нормальних умов роботи, наприклад,
перевищення температури, тиску чи витоку газу, і виконувати аварійне
відключення небезпечних систем. Якщо, наприклад, система викидів не працює
належним чином, контролер може активувати систему очищення або припинити
роботу установки для запобігання екологічним порушенням.
Промислові контролери збирають дані з усіх підключених датчиків і
сенсорів, що дозволяє операторам отримувати інформацію про стан установки в
реальному часі. Ці дані можна використовувати для аналізу ефективності роботи
установки, а також для планування обслуговування та ремонту. Для обробки даних
можуть використовуватися спеціалізовані програмні пакети, які інтегруються з
контролерами і надають можливість здійснювати глибокий аналіз роботи
когенераційної установки.
Існують кілька основних типів промислових контролерів, які можуть бути
використані в автоматизованих системах управління когенераційними
установками. Найбільш поширені серед них — це програмовані логічні контролери
(PLC) і контролери реального часу (RTU).
Програмовані логічні контролери (PLC) є основними компонентами
автоматизованих систем управління когенерацією. Вони забезпечують виконання
логічних операцій, керують роботою установки і реагують на зміни в параметрах
системи, вносячи необхідні корективи для підтримки оптимальних умов.
Приклад: Siemens S7-1200 (див. рисунок 1.4) — це популярний PLC, який
часто використовується в когенераційних установках. Він дозволяє підключати до
16 цифрових і аналогових датчиків і може бути розширений до 256 точок вводу-
виводу, що робить його ідеальним для використання в середніх і великих
когенераційних системах. Siemens S7-1200 також підтримує комунікацію через
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

промислові протоколи, такі як Modbus TCP або Profibus, що дозволяє інтегрувати
його в більш складні системи управління.

Рисунок 1.4 - контроллер Siemens S7-1200

Контролери реального часу (RTU)
Контролери реального часу (RTU) забезпечують високу швидкість обробки
даних і використовуються там, де потрібно миттєво реагувати на зміни в системі.
Вони можуть застосовуватися в когенераційних установках для моніторингу
важливих параметрів, таких як температура, тиск, витрати палива, та для
управління критичними процесами в реальному часі.
Приклад: Schneider Electric Modicon M340 (рисунок 1.5) — це один із
контролерів реального часу, який використовується для збирання даних з різних
сенсорів і здійснення швидкої реакції на зміни в системі. Цей контролер
відзначається високою швидкістю обробки сигналів і може бути використаний в
системах, де важливо забезпечити мінімальні затримки при регулюванні процесів.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.5 - контроллер Schneider Electric Modicon M340

Для централізованого управління когенераційними установками
використовуються SCADA-системи (Supervisory Control and Data Acquisition).
Вони дозволяють оператору отримувати повний доступ до даних, що збираються
промисловими контролерами, і забезпечують можливість віддаленого управління
установкою.
Приклад: Wonderware InTouch або Siemens WinCC — це SCADA-системи,
які забезпечують зручний інтерфейс для моніторингу та управління
когенераційними установками. Вони інтегруються з промисловими контролерами,
такими як Siemens S7-1200 або Modicon M340, і дозволяють операторам
отримувати точні дані про стан установки в реальному часі, а також налаштовувати
параметри в залежності від змін у навантаженні або енергетичних потребах.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2 Обґрунтування технічного завдання

Вдосконалення автоматизації когенераційної установки шляхом
переобладнання існуючих компонентів є важливою частиною підвищення її
ефективності та надійності. Однією з основних задач є створення системи
регулювання потоку природного газу, що постачається до установки. Це дозволить
забезпечити оптимальні умови для спалювання палива та зменшити витрати
енергії. Вибір компонентів для автоматизації є ключовим етапом цього процесу,
оскільки правильне поєднання обладнання дозволяє досягти високої точності,
стабільності та безпеки роботи системи.
Для реалізації системи регулювання потоку природного газу буде
використано промисловий контролер SR3BD261BD, який є частиною серії
програмованих логічних контролерів (PLC) від компанії Schneider Electric. Цей
контролер забезпечує високу надійність та можливість підключення до різних
датчиків і виконавчих механізмів, що робить його ідеальним для застосування в
когенераційних установках. Контролер дозволяє виконувати всі необхідні логічні
операції, коригувати параметри в режимі реального часу та інтегрувати систему в
загальну автоматизовану мережу установки. Він також підтримує протоколи
зв'язку, що дозволяють йому безперешкодно інтегруватися з іншими системами
моніторингу та управління.
Для регулювання потоку природного газу буде використаний регулятор
Belimo LM-24, що є електричним приводом для клапанів. Цей регулятор забезпечує
точне керування потоком газу в системі та дозволяє підтримувати необхідний
рівень тиску та витрати. Регулятор Belimo LM-24 має високу точність та швидкість
відгуку, що дозволяє забезпечити надійне і стабільне регулювання потоку газу в
будь-яких умовах. Завдяки своїм характеристикам він є оптимальним вибором для
цієї системи, оскільки забезпечує збереження заданих параметрів при мінімальних
втручаннях з боку оператора.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для вимірювання температури газу, що подається до когенераційної
установки, буде використано датчик температури PT100, сумісний з контролером
SR3BD261BD. Датчик PT100 є високоточним термодатчиком, який має великий
діапазон вимірювання температури та забезпечує стабільні показники при змінних
умовах експлуатації. Він ідеально підходить для вимірювання температури газу на
етапах подачі і спалювання палива в когенераційних установках, оскільки гарантує
точність і надійність вимірів при високих температурах. Сумісність з контролером
SR3BD261BD дозволяє забезпечити точне і своєчасне коригування параметрів
потоку газу.
Датчик тиску, сумісний з контролером SR3BD261BD, буде
використовуватися для вимірювання тиску в системі подачі газу. Підтримка
постійного та оптимального тиску газу є критично важливою для безпечної і
ефективної роботи когенераційної установки. Датчики тиску надають інформацію
про поточний стан системи і дають можливість вчасно реагувати на коливання
тиску, що може вплинути на процес згоряння палива. Використання датчиків тиску,
сумісних з контролером SR3BD261BD, дозволяє здійснювати автоматичну
корекцію подачі газу для підтримки стабільних параметрів роботи установки.
Для реалізації ефективної системи автоматизації регулювання потоку природного
газу, важливо не лише правильно вибрати компоненти, але й забезпечити їх
належну інтеграцію та управління через програмне забезпечення. В даному
випадку використання програмного забезпечення Zelio Soft є оптимальним
вибором для створення та налаштування програм для контролера SR3BD261BD,
оскільки це ПЗ спеціально розроблене для роботи з промисловими контролерами
Schneider Electric та дозволяє швидко й ефективно налаштовувати систему.
Програмне забезпечення дозволяє реалізувати алгоритми, що забезпечують
автоматичне регулювання потоку природного газу відповідно до показників
температури та тиску. Приклад такого алгоритму може бути наступним:
1. Датчик температури PT100 вимірює температуру газу в системі подачі
палива.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2. Якщо температура перевищує задане значення, контролер автоматично
зменшує подачу палива, керуючи регулятором Belimo LM-24.
3. Датчик тиску фіксує рівень тиску газу в трубопроводі.
4. Якщо тиск виходить за межі допустимого діапазону, контролер
повідомляє персонал про аварію.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3 Розробка структурної та принципової схем
3.1 Розробка структурної схеми пристрою

Рисунок 3.1 - Структурна схема розроблюваного пристрою

Ця структурна схема (рисунок 3.1) ілюструє систему автоматизації
регулювання газового потоку до генератора, що базується на використанні
контролера SR3BD261BD і взаємодії з іншими компонентами системи. Всі
компоненти взаємодіють між собою для забезпечення стабільної роботи
когенераційної установки.
Джерело живлення постачає енергію для роботи системи, зокрема для
перетворювача напруги, контролера і датчиків. Перетворювач напруги змінює
напругу на потрібний рівень для подальшого використання.
Датчик тиску вимірює тиск газу в трубопроводі, передаючи ці дані до
контролера SR3BD261BD, який використовує їх для регулювання потоку газу до
генератора.
Датчик температури також передає інформацію до контролера, що дозволяє
регулювати подачу газу, підтримуючи оптимальну температуру для ефективного
згоряння палива.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Контролер SR3BD261BD є центральним елементом, що обробляє дані від
датчиків і керує регулятором потоку газу.
Регулятор потоку газу, в свою чергу, регулює подачу газу до генератора на
основі команд від контролера.
Система сигналізації інформує оператора про будь-які відхилення від
нормальних параметрів роботи, забезпечуючи безпеку та своєчасне реагування на
аварійні ситуації.
3.2 Розробка схеми електричної принципової

При розробці електричної схеми (рисунок 3.2) автоматичного регулятора
потоку природного газу було враховані основні елементи контролю. Вся схема
живиться від мережі 220V, може бути встановлена в окремій шафі або інтегрована
в вже існуючі системи автоматичного управління. Необхідно використовувати
трансформатор напруги 220В-24В для коректної роботи всіх елементів.
Рекомендується монтувати всю систем в електричну розподільчу шафу. На шафі
повинно бути місце для контролера, три місця під сигнальні лампи. Лампи повинні
працювати при робочій напрузі 24В.

Рисунок 3.2 - електрична схема розроблюваного прибору
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3.3 Обґрунтування вибору елементної бази

Контролер SR3BD261BD (рисунок 3.3) є частиною серії програмованих
логічних контролерів Zelio від компанії Schneider Electric і призначений для
автоматизації малих і середніх систем управління. Цей контролер поєднує в собі
потужність програмованого логічного контролера (PLC) з простотою
використання, що дозволяє ефективно інтегрувати його в різні автоматизовані
системи.

Рисунок 3.3 - контролер SR3BD261BD

Виходи контролера включають релейні та транзисторні. Релейні виходи
мають максимальний струм до 5 А на контакт, що дає можливість керувати
пристроями, такими як клапани, електродвигуни або інші механізми, що
потребують релейного управління. Транзисторні виходи здатні подавати струм до
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

0,5 А на кожен канал і використовуються для керування навантаженнями з малим
струмом, наприклад, для електронних пристроїв або сенсорів.
Контролер підтримує 8 цифрових входів, що дозволяє йому взаємодіяти з
різними датчиками та перемикачами. Для підключення аналогових датчиків
температури, тиску або витрати газу, контролер має вхід для підключення
аналогових сигналів, що дає можливість здійснювати точний контроль за
параметрами системи.
Контролер оснащений вбудованим інтерфейсом RS-485 для зв'язку з
іншими пристроями або системами, що дозволяє інтегрувати його в більші мережі
автоматизації або підключати додаткові пристрої вводу/виводу. Завдяки підтримці
протоколу Modbus RTU, контролер можна безперешкодно інтегрувати в
промислові мережі, що є важливою характеристикою для його використання в
автоматизованих системах на підприємствах.
Вбудована пам'ять контролера складається з 128 кб, що дозволяє зберігати
програми та налаштування для виконання контрольованих операцій, а також має
достатній обсяг для зберігання великих даних. Для тимчасового зберігання даних є
окрема пам'ять, що дозволяє здійснювати логування параметрів у процесі роботи
системи.
Контролер працює від 24 В DC, що є стандартом для більшості промислових
контролерів. Це дає можливість використовувати його в різних системах,
забезпечуючи стабільне живлення та безпеку роботи.
Щодо моніторингу та управління, SR3BD261BD оснащений LCD панеллю
для відображення поточних параметрів і налаштувань, що дозволяє операторам
здійснювати налаштування і моніторинг стану установки без необхідності
зовнішніх пристроїв. Для складних завдань є можливість підключення додаткових
модулів розширення, що дозволяє збільшити кількість входів/виходів і адаптувати
контролер під специфічні потреби проекту.
Завдяки вбудованим функціям захисту від перевантажень, коротких
замикань та високих температур, SR3BD261BD працює стабільно навіть в складних
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

промислових умовах. Це робить контролер надійним елементом в автоматизованих
системах, де безпека та стабільність роботи є критичними факторами.
Контролер легко інтегрується в більш складні автоматизовані системи
завдяки своїй гнучкості, можливості віддаленого доступу та використанню
стандартних протоколів для зв'язку з іншими пристроями. У поєднанні з
програмним забезпеченням Zelio Soft, яке дозволяє швидко налаштувати логіку
роботи контролера за допомогою графічних блоків, цей контролер є ефективним і
зручним рішенням для автоматизації різних промислових процесів.
Belimo LM-24 є електричним приводом для клапанів, що забезпечує точне і
ефективне регулювання потоку газу в промислових системах. Цей пристрій
розроблений для управління відкриттям або закриттям клапанів в системах
автоматизації, що є критично важливим для стабільної роботи когенераційних
установок. Belimo LM-24 має високу точність, надійність і швидкість реагування,
що робить його ідеальним для застосування в таких системах, де потрібно постійно
регулювати потік газу для підтримки оптимальних умов згоряння та енергетичної
ефективності.
Привод Belimo LM-24 працює на основі електричної енергії і підтримує
широкий діапазон вхідних напруг, що дозволяє використовувати його в різних
системах живлення. Зокрема, його можна використовувати в системах з 24 В
напругою, що є стандартом для більшості автоматизованих систем. Привод має
високий крутний момент і здатний працювати в складних умовах, що дозволяє
йому ефективно регулювати роботу газових клапанів, зокрема у когенераційних
установках, де точність і швидкість управління потоком газу є критичними для
ефективності процесу.
Belimo LM-24 має низку переваг, які роблять його оптимальним вибором
для таких застосувань. Він оснащений функцією стабільного регулювання, що
дозволяє забезпечити точне управління потоком газу, враховуючи навіть незначні
зміни в системі. Привод також має вбудовану систему захисту від перегріву, що
збільшує його довговічність і запобігає поломкам при підвищених навантаженнях.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Використання Belimo LM-24 в автоматизованій системі управління
когенераційною установкою дає можливість точно регулювати витрати палива
залежно від поточних умов роботи, таких як температура, тиск або навантаження
на систему. Цей електричний привод дозволяє автоматично змінювати відкриття
клапанів, контролюючи потік газу в реальному часі і забезпечуючи оптимальні
умови для згоряння палива в генераторі.
Крім того, Belimo LM-24 (рисунок 3.4) має високу надійність і тривалий
термін служби, що є важливим для промислових застосувань, де забезпечення
безперервної роботи без частих зупинок на технічне обслуговування є ключовим
фактором. Його можна інтегрувати з різними типами контролерів, включаючи
SR3BD261BD, і він відмінно працює з різними системами автоматизації,
забезпечуючи стабільний і безпечний контроль за подачею газу.

Рисунок 3.4 – привод Belimo LM-24
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Датчик тиску PT100 та датчик температури PT100 є важливими елементами
в системах автоматизації, зокрема в когенераційних установках, де точність
вимірювання параметрів газу і системи є критично важливою для забезпечення
ефективної та безпечної роботи. Обидва датчики повинні бути сумісні з
контролером SR3BD261BD, що дозволяє інтегрувати їх у систему моніторингу та
управління.
Датчик тиску для цієї системи має важливу задачу — вимірювати тиск газу
в трубопроводі, що подає його до когенераційної установки. Точність вимірювання
тиску має прямий вплив на ефективність і безпеку установки. Для сумісності з
контролером SR3BD261BD використовується датчик тиску з аналоговим виходом
(0-10 В або 4-20 мА), що дозволяє передавати дані до контролера для
подальшої обробки та прийняття рішень щодо коригування роботи клапанів або
інших компонентів системи.
Цей датчик забезпечує високу точність вимірювань у широкому діапазоні
тиску, що важливо для підтримки стабільних умов в процесі згоряння палива.
Підключення датчика тиску до SR3BD261BD через аналоговий вхід дозволяє
контролеру здійснювати автоматичну корекцію параметрів системи, наприклад,
регулювати подачу газу в залежності від змін тиску в трубопроводі, що оптимізує
роботу когенераційної установки.
Датчик температури PT100 є стандартним датчиком, який використовується
для точного вимірювання температури в промислових процесах. Він працює на
принципі зміни електричного опору з підвищенням або зниженням температури.
PT100 є одним з найточніших та найстабільніших типів термодатчиків, який може
використовуватися в широкому діапазоні температур від -200°C до +850°C, що
дозволяє його застосування в умовах високих температур, як в системах
когенерації.
Для сумісності з SR3BD261BD цей датчик передає аналоговий сигнал на
вхід контролера, що дозволяє точно визначати температуру газу, що надходить до
генератора. З цією інформацією контролер може коригувати параметри подачі газу
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

або інші компоненти установки, забезпечуючи оптимальні умови для згоряння
палива та мінімізуючи витрати енергії. Дані температури можуть бути використані
для активації системи охолодження або для зменшення подачі палива, якщо
температура перевищує допустимі межі.
Обидва датчики, датчик тиску та датчик температури PT100, мають високу
точність і стабільність, що дозволяє забезпечити точне управління та моніторинг
параметрів в реальному часі. Їх сумісність з SR3BD261BD дозволяє налаштувати
систему для безперебійної та ефективної роботи когенераційної установки,
зменшуючи витрати палива, покращуючи ефективність згоряння та забезпечуючи
високий рівень безпеки. Вони є невід'ємними елементами для забезпечення
належного функціонування автоматизованих систем, де контроль за температурою
та тиском є ключовим для досягнення максимальної ефективності і безпеки роботи
установки.
Світлодіодний індикатор AD16-22DS (рисунок 3.5) є компактним і надійним
пристроєм для індикації стану в автоматизованих системах. Цей індикатор
забезпечує високу видимість завдяки використанню світлодіодів зеленого та
червоного кольору, що дозволяє чітко відображати різні стани системи, наприклад,
нормальний режим (зелений) або аварійну ситуацію (червоний). Індикатор має
стандартний розмір для монтажу в панелі з діаметром 16 мм, що дозволяє легко
інтегрувати його в існуючі електричні щити. Його застосування забезпечує
зрозумілу та швидку візуальну сигналізацію, що важливо для оперативного
реагування на зміни в роботі системи. Світлодіодний індикатор AD16-22DS має
високу яскравість, що забезпечує видимість на великих відстанях і в умовах
яскравого освітлення, що підвищує безпеку експлуатації когенераційних
установок.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.5 - Світлодіодний індикатор AD16-22DS

ITR 220/12-24В трансформатор є важливим компонентом в системах
автоматизації, який виконує роль перетворення напруги з 220 В AC на 12 або 24 В
DC для живлення електронних пристроїв, таких як контролери, датчики,
світлодіодні індикатори та інші елементи автоматизації. Трансформатор має вхідну
напругу 220 В змінного струму (AC), що є стандартною для побутових і
промислових мереж, і перетворює її на стабільне постійне напруження 12 або 24 В
DC, необхідне для роботи більшості автоматизованих систем.
Цей трансформатор грає ключову роль в схемі, оскільки забезпечує належне
живлення для контролера SR3BD261BD, світлодіодних індикаторів, датчиків
температури та тиску, а також інших електронних компонентів системи. Без
стабільного джерела живлення для цих пристроїв, система автоматизації не зможе
працювати коректно, що зробить систему менш надійною.
ITR 220/12-24В трансформатор допомагає забезпечити стабільну роботу
всіх підключених компонентів завдяки зниженню напруги і перетворенню її на
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

потрібний рівень для електронних пристроїв, що працюють на низьких напругах.
Він також захищає інші компоненти від стрибків напруги, що можуть виникати в
електричних мережах, забезпечуючи таким чином додатковий рівень безпеки для
автоматизованої системи.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4 Розрахунок основних елементів схеми
4.1 Розрахунок потужності трансформатора та струму інших
компонентів
Потрібно розрахувати необхідну потужність трансформатора, щоб
забезпечити стабільне живлення всіх компонентів системи, таких як контролер
SR3BD261BD, датчики, індикатори, реле та інші підключені пристрої.
Основні етапи розрахунку:
● Підсумувати споживану потужність усіх компонентів, підключених до
трансформатора.
● Визначити потужність трансформатора за допомогою формули:
потужність споживання буде:
P=U×I (4.1)

де P — потужність в ватах, U — вихідна напруга (12 В або 24 В), I —
сумарний струм споживаних елементів.
Для прикладу, якщо система складається з SR3BD261BD (потужність
близько 5 Вт), декількох датчиків (наприклад, температури та тиску — 1-2 Вт
кожен), світлодіодних індикаторів (загалом 2-3 Вт), то загальна
Ptotal=Pконтролера+Pдатчиків+Pсигналізації=5Вт+2Вт+3Вт=10Вт (4.2)

Отже, для трансформатора, що забезпечує живлення з 220 В AC на 24 В DC,
потрібно мати потужність близько 10 Вт. Трансформатор з потужністю 63 ВА, як у
вашому випадку, забезпечить достатній запас для стабільної роботи системи.
Контролер SR3BD261BD працює на 24 В DC. Необхідно визначити, який
струм споживає контролер при його максимальному навантаженні. За допомогою
формули для розрахунку потужності:
P=U×I (4.3)

де P — потужність (5 Вт), UU— робоча напруга (24 В), I — струм.
Розв'язуючи для струму III:
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

I=U/P=5/24=0.21А
Таким чином, максимальний струм, який споживає контролер, становить
близько 0.21 А. Це дає можливість оцінити потужність для інших елементів
системи, таких як датчики та індикатори.
Привод Belimo LM-24 зазвичай працює при напрузі 24 В DC. Для
визначення струму, що споживається приводом при максимальному навантаженні,
можна використати формулу:
�� (4.4)

де PPP — потужність, яку споживає привод, UUU — робоча напруга (24 В).
Якщо потужність приводу становить, наприклад, 6 Вт, то:
�� 0.25�� (4.5)

Таким чином, струм споживання для приводу Belimo LM-24 буде близько
0.25 А.
Для датчиків температури та тиску PT100, які підключаються до контролера
SR3BD261BD, важливо розрахувати споживаний струм. Оскільки ці датчики є
резистивними і працюють на зміну опору в залежності від температури або тиску,
вони часто мають невелике споживання струму.
Для визначення струму через датчик PT100, необхідно знати його опір при
певній температурі. При нормальній температурі опір PT100 становить 100 Ом.
Струм через датчик можна розрахувати за законом Ома:
�� (4.6)

де U=24В — робоча напруга, R=100Ом — опір датчика.
Отже, струм через датчик буде:
�� 0.24�� (4.7)

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Це мінімальний струм для живлення датчика, але треба врахувати, що
датчик може мати ще додаткові вимоги, залежно від конструкції і умов
експлуатації.
Світлодіодний індикатор AD16-22DS споживає певний струм в залежності
від типу світлодіода (зелений або червоний). Для розрахунку струму можна
використовувати характеристику конкретного індикатора, яка зазвичай надається
виробником. Припустимо, що споживаний струм для кожного індикатора
становить 20 мА.
Оскільки використовуються два індикатори (зелений і червоний), загальний
струм буде:
Itotal=20мА+20мА=40мА (4.8)

Це дозволяє визначити мінімальні вимоги до джерела живлення для
забезпечення нормальної роботи індикаторів.
4.2 Розрахунок необхідних розмірів електричної шафи
Для розрахунку необхідних розмірів електричної шафи та діаметрів отворів
під компоненти, такі як контролер, тумблер і світлові індикатори, важливо
врахувати розміри кожного елемента, а також забезпечити достатній доступ до них
для обслуговування та моніторингу. Ось як можна провести ці розрахунки:
Контролер SR3BD261BD має стандартні розміри для панельного монтажу,
які зазвичай становлять близько:
● Ширина: 90 мм
● Висота: 90 мм
● Глибина: 60 мм
Також важливо врахувати додаткове місце для доступу до кнопок і LED-
екрану, що дозволяє оператору керувати налаштуваннями та отримувати
інформацію зі схеми.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для зручного доступу до панелі контролера, потрібно залишити додатковий
простір з кожного боку, зазвичай це не менше 10-15 мм від кожного краю
контролера.
Тумблер або перемикач для вмикання/вимикання може мати стандартні
розміри:
● Діаметр отвору: 22 мм (залежить від конкретного типу тумблера,
зазвичай для промислових перемикачів використовується діаметр 22 мм).
● Глибина отвору: Відповідно до типу перемикача, глибина може
варіюватися від 20 до 40 мм.
Світлодіодні індикатори AD16-22DS зазвичай мають діаметр:
● Діаметр отвору: 22 мм (це стандартний розмір для індикаторів такого
типу).
● Глибина отвору: Зазвичай не перевищує 30 мм.
Шафа повинна містити місце для розміщення всіх компонентів,
забезпечуючи при цьому зручний доступ і вентиляцію. Враховуючи розміри
компонентів, можна провести наступні розрахунки.
● Контролер має розміри 90 мм x 90 мм x 60 мм, але потрібно додати
місце для доступу до панелі. Рекомендується залишити по 15 мм з кожного боку.
● Загальні розміри отвору для контролера будуть: 120 мм x 120 мм (для
монтажу в панель).
● Тумблер має стандартний діаметр отвору 22 мм, але треба врахувати
додатковий простір для монтажу механізму. Рекомендується залишити 2-3 мм
простору навколо отвору.
● Отвір для тумблера: 25 мм (діаметр отвору).
● Кожен індикатор потребує отвору діаметром 22 мм, з мінімальним
запасом для монтажу.
● Отвір для індикатора: 25 мм (діаметр отвору).
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Щоб розмістити всі компоненти та забезпечити доступ до них, потрібно
розрахувати загальні розміри шафи, враховуючи кількість елементів, їх
розташування та вільний простір для вентиляції.
● Ширина шафи повинна бути мінімум 300-350 мм, щоб забезпечити
місце для контролера (120 мм), тумблера (25 мм), і трьох індикаторів (3 x 25 мм).
● Глибина шафи: мінімум 150-200 мм, щоб залишити достатньо місця
для монтажу та вентиляції компонентів.
● Висота шафи залежить від загального розміщення всіх компонентів,
але, зазвичай, достатньо 300-400 мм, щоб врахувати всі елементи та залишити
простір для кабелів і з’єднань.
Шафа повинна мати мінімальні внутрішні розміри:
● Ширина: 400-450 мм
● Глибина: 200-250 мм
● Висота: 300-400 мм
Ці розміри забезпечать належне розміщення всіх компонентів: контролера,
тумблера, світлових індикаторів і трансформатора, а також гарантують достатній
простір для монтажу і вентиляції.

4.3 Налаштування аналого-цифрового входу PT100
Для налаштування аналого-цифрового входу PT100 на модулі Zelio Logic
SR3XT43BD і відображення значення температури в градусах Цельсія, необхідно
виконати кілька кроків. Модуль SR3XT43BD дозволяє підключити сенсор PT100,
який має діапазон вимірювання температури від -25°C до 125°C, і значення
зчитується в вигляді сигналу, який буде перетворюватися в цифрову величину від
0 до 1023 за допомогою вбудованого аналого-цифрового перетворювача з
роздільною здатністю 10 біт.
Щоб налаштувати аналоговий вхід для роботи з PT100, необхідно в меню
програмування вибрати пункт "Редагувати" і перейти до "Конфігурація програми".
У меню "Аналогові розширення" необхідно вибрати PT100 для входу IJ. Це
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

забезпечить належне зчитування температури з датчика PT100, який підключений
до цього входу.
Для відображення температури в градусах Цельсія необхідно налаштувати
функцію GAIN. Вхідний сигнал PT100 конвертується в цифровий код від 0 до 1023
для температурного діапазону від -25°C до 125°C. У цьому випадку необхідно
використати функцію, яка перераховує цифрові значення в реальні значення
температури.
Формула для перерахунку виглядає так:
�� �� �� (4.9)
де:
● Y — відображуване значення температури в градусах Цельсія,
● X — вхідний цифровий сигнал (від 0 до 1023),
● A, B, C— коефіцієнти, що потрібно визначити.

Для визначення коефіцієнтів:
● При x=0 (мінімальний вхідний сигнал), температурне значення Y
повинно бути рівним -25°C.
● При x=1023 (максимальний вхідний сигнал), температурне значення Y
повинно бути рівним 125°C.
Використовуючи ці значення, ми можемо розрахувати коефіцієнти A та B:
�� 1023 �� 125 (4.10)
1023 125 25 150 (4.11)
Таким чином:
0.1467 (4.12)
Отже, A=150A, B=1023B, а C=−25
Тепер, знаючи значення коефіцієнтів можливо налаштувати функцію GAIN
(рисунок 4.1) у програмі контролера так, щоб він перераховував вхідний цифровий
сигнал у відповідне значення температури в градусах Цельсія.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 4.1 - налаштування функції GAIN

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

5 Технологічний розділ
5.1 Завантаження програмного забезпечення Zelio Soft
Для того, щоб завантажити програму Zelio Soft на комп’ютер, потрібно
виконати кілька кроків. Спочатку потрібно перейти на офіційний сайт Schneider
Electric і знайти розділ, що стосується програмного забезпечення для Zelio Logic
(рисунок 5.1) Після цього потрібно вибрати відповідну версію програми для вашої
операційної системи, завантажити інсталяційний файл і розпочати його
встановлення. Під час інсталяції слід дотримуватись інструкцій на екрані,
обираючи необхідні параметри для установки програмного забезпечення на
комп'ютер. Після завершення інсталяції Zelio Soft можна запустити, і програма
буде готова до використання.

Рисунок 5.1 - завантаження програми Zelio Soft з офіційного сайту

Zelio Soft (рисунок 5.2) є програмним забезпеченням для програмування
контролерів Zelio Logic, таких як SR3BD261BD. Воно дозволяє користувачам
створювати, редагувати та налаштовувати програми для автоматизації малих і
середніх систем управління. Основний функціонал програми включає графічне
програмування, що дозволяє створювати програми за допомогою блок-схем та
логічних блоків. Це значно спрощує процес програмування, дозволяючи навіть
непрофесіоналам без
особливих знань у програмуванні швидко налаштувати систему.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 5.2 - вигляд програми Zelio Soft

Zelio Soft має можливість працювати з різними типами контролерів і
периферійними пристроями. Воно підтримує налаштування цифрових і аналогових
входів та виходів, а також дозволяє використовувати функції, такі як таймери,
лічильники, логічні операції, операції над аналоговими сигналами, та інші функції,
необхідні для автоматизації різних процесів (див. Рисунок 5.3). Завдяки інтуїтивно
зрозумілому інтерфейсу, програмування в Zelio Soft є досить простим і дозволяє
користувачам зосередитися на основних завданнях автоматизації, не занурюючись
у складні деталі коду.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 5.3 - Робоче поле Zelio Soft

Програмування контролера в Zelio Soft здійснюється через створення
проекту в самому програмному середовищі. Спочатку потрібно вибрати модель
контролера (див. Рисунок 5.4), наприклад, SR3BD261BD, і налаштувати параметри
проекту, такі як кількість входів/виходів, типи підключених пристроїв і необхідні
функції. Після цього програміст створює логічні блоки за допомогою графічного
інтерфейсу, з’єднуючи їх для реалізації необхідної функціональності. Для кожного
блоку можна налаштувати параметри, такі як умовні оператори, лічильники,
таймери або математичні операції. Після завершення програмування проект можна
зберегти та завантажити на контролер, підключивши його до комп'ютера через USB
або інший інтерфейс. Після завантаження програми на контролер можна
протестувати систему і внести необхідні корективи для забезпечення правильності
роботи.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 5.4 - вибір моделі контролера для програмування
5.2 Створення програмного забезпечення до системи регулювання
газового потоку
Для реалізації програмного забезпечення, нам знадобляться такі функції, що
дає нам програмне забезпечення Zelio Soft: SET RESET, XOR, NOT, Timer Li,
COMPARE IN ZONE, NUM, PRESET COUNT, Z1, Z2, GAIN, NUM IN 10 BITS, FBD
TEXT, DI, DO
SET RESET — ці функції використовуються для збереження або скидання
стану цифрових виходів або елементів програми.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

● SET встановлює значення в 1 для виходу або змінної, вказуючи на
активний стан.
● RESET скидає значення в 0, відключаючи або деактивуючи вихід чи
змінну.
XOR (виключне «АБО») — логічна операція, яка порівнює два бітові
значення. Результат операції XOR буде рівний 1, якщо один з бітів є 1, а інший 0.
Якщо обидва біти однакові (0 або 1), результат буде 0. Цю функцію можна
використовувати для реалізації умов, коли необхідно перевіряти, чи є різниця між
двома станами.
NOT — це логічна операція заперечення, яка змінює значення вхідного
сигналу на протилежне. Якщо вхідний сигнал дорівнює 1, результат буде 0, і
навпаки. Це дозволяє перевертати логічні значення і створювати заперечення для
логічних умов.
Timer Li — використовується для створення таймерів, які відліковують час
у мілісекундах або секундах. Timer Li дозволяє виконувати певні дії після заданого
проміжку часу. Це важлива функція для управління подіями, які повинні
відбуватися через певний інтервал часу.
COMPARE IN ZONE — ця функція дозволяє порівнювати вхідні значення з
певними межами або зонами. Вона корисна для перевірки, чи знаходиться значення
в певному діапазоні, наприклад, для моніторингу температури або тиску в певних
межах, щоб прийняти рішення про подальші дії.
NUM — функція для роботи з числовими значеннями. Вона дозволяє
виконувати арифметичні операції, а також порівняння чисел для умовних переходів
або підрахунків у програмі.
PRESET COUNT — функція для підрахунку подій або циклів у програмі.
Вона дозволяє задавати лічильник, який може бути налаштований на певну
кількість подій, і після досягнення цієї кількості активується певний вихід або
відбувається зміна стану.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Z1, Z2 є вхідним елементом, який відповідає кнопковим входам на передній
панелі розумного реле. Кнопкові входи Z1, Z2 в програмі можуть бути використані
для управління різними функціями, наприклад, включенням чи вимиканням певних
елементів системи, активацією процесів або переходами між різними станами
програми. Вони також можуть бути налаштовані для виконання простих умовних
операцій, наприклад, зміни стану виходів на основі натискання кнопок.
GAIN — функція для перетворення аналогових сигналів, таких як сигнали
температури чи тиску, у відповідні значення. Вона використовує множення на
коефіцієнти для коригування і масштабування вхідних сигналів, щоб отримати
потрібні вихідні значення у певних одиницях вимірювання (наприклад, градуси
Цельсія для температури).
NUM IN 10 BITS — ця функція перетворює вхідні значення в 10-бітний
формат, що дозволяє точно обробляти аналогові сигнали з високою роздільною
здатністю. Вона використовується для роботи з великими обсягами даних або при
необхідності точного контролю за параметрами.
FBD TEXT — це функція, яка дозволяє створювати програми у вигляді
Functional Block Diagram (FBD), де програмні блоки з’єднуються між собою для
виконання конкретних операцій. Вона дає змогу більш чітко і наочно побудувати
логіку управління в графічному вигляді.
DI, DO — ці функції використовуються для роботи з цифровими входами
(DI) та цифровими виходами (DO). Вони дозволяють контролювати стани на
входах і виходах системи, включаючи або вимикаючи пристрої, такі як реле,
клапани, лампи тощо.
Вхідні сигнали I1 і I2 є кнопками для запуску та зупинки роботи регулятора.
При натисканні кнопки I1 (кнопка запуску), регулятор активується, і сигнал B021
встановлюється в 1 за допомогою функції SET. Це дозволяє регулятору працювати.
При натисканні кнопки I2 (кнопка стопу), сигнал B021 скидається на 0 через
функцію RESET, що зупиняє роботу регулятора. Важливою особливістю є те, що
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

кнопка I2 зазвичай залишається натиснутою до того моменту, поки не буде
натиснута ще раз, таким чином блокуючи випадкове натискання кнопки запуску I1.
Цифрові виходи Q2 і Q3 використовуються для виведення інформації на
індикаторні лампи, що показують статус роботи регулятора. Якщо регулятор
працює, Q2 активує зелену лампочку, яка сигналізує про нормальну роботу. Якщо
система зупинена або є помилка, активується червона лампочка через Q3.
I5 — це датчик тиску, який вимірює рівень тиску в системі. Якщо значення
тиску перевищує встановлений поріг, це призводить до блокування роботи
регулятора, активуючи сигнал аварії. В результаті цього спрацьовує сирена (Q5) та
аварійна лампочка, що інформує про наявність проблеми в системі. У зв’язці з
Timer Li система забезпечує переривання сигналу, яке змушує аварійну лампочку і
сирену мігати, що є важливим для привертання уваги оператора до аварійної
ситуації.
B00 — це вхід для датчика температури. Використовуючи функцію GAIN,
аналоговий сигнал температури перетворюється в значення температури в градусах
Цельсія. Це значення потім порівнюється за допомогою функції COMPARE IN
ZONE з заданим значенням температури. Якщо температура на датчику вища за
задану користувачем, регулятор автоматично зменшує потік газу і закриває клапан.
Якщо температура нижча за встановлену, регулятор відкриває клапан і збільшує
потік газу.
Z1 і Z2 — це кнопки на панелі контролера, які дозволяють користувачеві
коригувати необхідну температуру. Кнопка Z1 збільшує температуру, а Z2 —
зменшує її. Це дозволяє оператору динамічно коригувати параметри температури
для оптимальної роботи системи.
З допомогою функції TEXT на панелі контролера відображається як бажана
температура, встановлена користувачем, так і поточна температура, що
вимірюється датчиком. Це забезпечує оператора необхідною інформацією для
коректного управління процесом.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Для забезпечення коректної роботи програми використовуються логічні
функції NOT і XOR. Операція NOT дозволяє змінювати логічний стан сигналів на
протилежний (з 1 на 0 або з 0 на 1), а XOR забезпечує виконання виключного
«АБО», де результат буде 1, якщо один з вхідних сигналів є 1, а інший 0.
Таким чином, система працює в автоматичному режимі, коригуючи потік
газу в залежності від виміряних температури та тиску, з можливістю налаштування
температури оператором і наданням аварійного сигналу в разі порушення
нормальних умов. Всі ці елементи працюють разом, забезпечуючи ефективну і
безпечну роботу когенераційної установки (див. Рисунок 5.5).

Рисунок 5.5 - вигляд розробленої програми для регулятора

5.3 Правила монтажу контролера та іншої електроніки в електричну
шафу
Монтаж контролера SR3BD261BD, а також інших електронних
компонентів, таких як аналоговий модуль SR3XT43BD, датчики, реле, індикатори
та інші компоненти в електричну шафу, є важливим етапом в розробці та
налаштуванні автоматизованих систем. Дотримання правильних стандартів
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

монтажу забезпечить стабільну роботу системи, безпеку експлуатації і можливість
подальшого обслуговування.
Вибір місця для шафи:
Електричну шафу необхідно розмістити в місці, яке відповідає вимогам для
нормальної роботи обладнання. Шафа повинна бути розташована в сухому, добре
вентильованому приміщенні, де температура не перевищує рекомендовані
значення. Вона не повинна знаходитися в місцях з підвищеним рівнем вологи, пилу
або агресивних хімічних речовин, оскільки ці фактори можуть призвести до
пошкодження електронних компонентів.
● Шафа повинна мати достатньо місця для розміщення всіх компонентів
і забезпечення легкого доступу до них для обслуговування.
● Важливо врахувати відстань між шафою та іншими об’єктами, щоб
забезпечити вентиляцію і доступ для обслуговування.
У шафі повинні бути розподілені компоненти відповідно до їх
характеристик та функцій:
● Компоненти, які споживають значну кількість потужності або
виробляють тепло (наприклад, реле, контактори, двигуни), повинні бути розміщені
на відстані від чутливих до електромагнітних перешкод компонентів, таких як
контролери або аналогові модулі.
● Контролер SR3BD261BD має бути встановлений таким чином, щоб
забезпечити зручний доступ до панелі оператора (екрану і кнопок) для
налаштування і моніторингу параметрів роботи.
● Модулі, які потребують терморегуляції або зниженої вібрації, повинні
бути встановлені на окремих кріпленнях або з додатковими віброізоляційними
елементами.
Контролер SR3BD261BD зазвичай монтується на DIN рейці. Це дозволяє
зручно і надійно закріпити його всередині шафи та забезпечити легкість при
підключенні і демонтажі.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

● Потрібно переконатися, що контролер монтується на такій висоті, щоб
доступ до нього був легким під час обслуговування та програмування.
● Важливо дотримуватись стандартних розмірів та зазорів, зазначених у
документації для забезпечення необхідного охолодження та вентиляції.
● На задній панелі контролера повинні бути підключені всі потрібні
вхідні та вихідні проводи, тому для підключення проводки необхідно передбачити
достатньо місця навколо шафи.
Усі проводи повинні бути підключені відповідно до схем і технічних
характеристик кожного компонента. Враховувати необхідність правильної
маркування проводів і кабелів для забезпечення легкості обслуговування.
● Підключення аналогових датчиків (наприклад, PT100) повинно
здійснюватися екраними кабелями для зменшення електромагнітних перешкод, що
можуть спотворювати сигнали.
● Для цифрових входів/виходів важливо використовувати кабелі з
відповідною кількістю жил, що відповідає вимогам кожного входу/виходу, а також
забезпечити надійне з'єднання контактів.
● Підключення виходів, таких як реле або індикатори, повинно
виконуватись відповідно до їх номінальних характеристик. Враховувати тип
підключення — релейне або транзисторне.
Важливим аспектом є забезпечення достатнього охолодження всіх
компонентів у шафі. Вентиляція може бути природною (якщо шафа має
вентиляційні отвори) або примусовою (через вентилятори).
● Якщо система споживає велику кількість енергії і генерує значну
кількість тепла, необхідно передбачити використання охолоджувальних систем або
кондиціонерів.
● Відповідно до стандартів, температура всередині шафи не повинна
перевищувати 50°C, щоб уникнути перегріву компонентів і їх виходу з ладу.
Кожен кабель і контакт повинні бути чітко марковані відповідно до
стандартів для електричних установок, щоб уникнути плутанини під час монтажу
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

або при обслуговуванні. Всі компоненти повинні мати відповідні маркувальні
етикетки, що вказують на їх призначення, щоб під час обслуговування було зручно
визначити потрібний елемент. Всі компоненти повинні бути надійно заземлені
відповідно до національних стандартів безпеки, таких як IEC 60364. Погане
заземлення може призвести до електричних ударів або пошкодження електроніки,
тому важливо перевірити всі заземлюючі елементи перед запуском системи.
Проводку заземлення потрібно підключати до окремого заземлюючого штиря, що
має належну пропускну здатність для уникнення електричних перевантажень.
Після завершення монтажу потрібно провести тестування всієї системи. Це
включає перевірку всіх з'єднань, функціонування вхідних і вихідних сигналів, а
також перевірку роботи контролера через програмне забезпечення Zelio Soft.
● Проводиться перевірка роботи датчиків (температури та тиску), а
також перевірка відображення інформації на дисплеї або індикаторах.
● Після тестування і перевірки правильності роботи всіх компонентів
системи можна запускати її в експлуатацію.
Правильне виконання монтажу контролера та інших електронних
компонентів в електричну шафу дозволить забезпечити стабільну, надійну і
безпечну роботу автоматизованої системи в реальних умовах експлуатації.

5.4 Монтаж датчиків в автоматизованій системі
Монтаж датчиків є важливою складовою частиною автоматизованої
системи, оскільки точність вимірювань має вирішальне значення для стабільної
роботи когенераційних установок. Для забезпечення надійної роботи датчиків,
таких як PT100 для вимірювання температури або датчиків тиску, важливо
дотримуватись кількох принципових правил.
Перш за все, важливо правильно вибрати місце для монтажу датчиків. Для
PT100 датчиків температури потрібно обирати місце, де температура буде
стабільною і відповідати умовам процесу. Наприклад, для вимірювання
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

температури в теплообміннику датчик повинен бути встановлений таким чином,
щоб температура в точці вимірювання була репрезентативною для всієї системи.
Важливо уникати монтажу датчиків в місцях з сильними температурними
коливаннями або в місцях, де температура може бути спотворена внаслідок впливу
інших джерел тепла або холоду. Для монтажу датчиків часто використовуються
спеціальні кронштейни або клеми, які дозволяють надійно фіксувати датчик на
поверхнях.
Для датчиків тиску місце монтажу повинно забезпечувати точність
вимірювання. Наприклад, датчик може бути змонтований безпосередньо на
трубопроводі або в розподільчому колекторі. Такі датчики не повинні бути
встановлені в місцях з високим рівнем вібрацій або з сильними перепадами
температури, оскільки це може негативно вплинути на точність вимірювань.
Підключення проводки до датчиків повинно здійснюватися з урахуванням
вимог до кожного конкретного типу датчика. Для PT100 часто використовуються
екраніровані кабелі, щоб зменшити вплив електромагнітних завад на сигнал. Для
датчиків тиску може бути використана стандартна проводка з відповідними
роз'ємами для підключення до вхідних каналів контролера. Всі кабелі повинні бути
правильно прокладені, щоб уникнути механічних пошкоджень, а також
забезпечити легкий доступ для обслуговування та перевірки. Кабелі повинні бути
марковані для полегшення ідентифікації під час підключення та обслуговування.
Кріплення датчиків має важливе значення для їх стабільної роботи. Всі
датчики повинні бути надійно закріплені, щоб уникнути впливу вібрацій або
механічних навантажень, що можуть призвести до спотворення показників або
поломки датчика. Для датчиків температури важливо забезпечити максимальний
контакт з поверхнею, чию температуру вимірюють, щоб забезпечити точність
показників. Кріплення датчиків тиску повинно бути таким, щоб вони не
піддавались значним механічним навантаженням або зміщенням в результаті
перепадів тиску або вібрацій.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Після завершення монтажу датчиків необхідно провести калібрування та
тестування для перевірки точності вимірювань. Для датчиків PT100 калібрування
може здійснюватися шляхом перевірки в точках з відомими температурами, такими
як лід або температура води при замерзанні. Калібрування датчиків тиску
проводиться за допомогою контрольованих зразків тиску. Перевірка та
калібрування важливі для підтвердження правильності роботи датчиків і їх
відповідності нормам.
Необхідно також регулярно проводити технічне обслуговування та
перевірку роботи датчиків. Це включає перевірку їх на знос або механічні
пошкодження, а також на відповідність точності вимірювань у процесі
експлуатації. У разі необхідності проводиться заміна або ремонтування датчиків.
Важливим є й моніторинг їх роботи, щоб гарантувати безперебійне
функціонування системи автоматизації.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

6 Спеціальний розділ

6.1 Економічне обґрунтування розробки
Впровадження автоматизованої системи управління для когенераційних
установок є важливим кроком для оптимізації виробничих процесів, підвищення
енергоефективності та забезпечення стабільності роботи обладнання. Враховуючи
високі витрати на енергію і зростаючі вимоги до ефективності використання
ресурсів, автоматизація процесів вимагає не лише технічних, а й економічних
розрахунків, які дозволяють обґрунтувати доцільність інвестицій у проект.
Важливим аспектом є те, що автоматизована система дозволяє значно знизити
витрати на енергію завдяки точному контролю за параметрами процесу, такими як
температура, тиск та витрати газу. За допомогою автоматичного регулювання
температури та потоку газу система працює на оптимальних рівнях, що дозволяє
мінімізувати витрати палива. Навіть невелике зниження споживання газу може
привести до значних економічних вигод у довгостроковій перспективі.
Автоматизація також дозволяє підвищити продуктивність, оскільки система
здійснює безперервний моніторинг та контроль усіх процесів без необхідності
постійного втручання оператора. Це зменшує час простоїв та підвищує загальну
ефективність роботи установки, оскільки регулювання параметрів здійснюється
без ручного втручання, що знижує ймовірність людських помилок. Водночас
завдяки використанню Zelio Soft для налаштування та контролю, система може
швидко реагувати на зміни в параметрах і автоматично коригувати роботу
установки для досягнення оптимальних показників.
Зниження витрат на обслуговування — ще одна перевага автоматизації.
Інтеграція автоматизованої системи дозволяє своєчасно виявляти несправності або
відхилення від нормальних параметрів роботи, що дає змогу швидко реагувати і
уникати більш серйозних поломок. Це значно знижує витрати на обслуговування
та ремонт обладнання. Регулярний моніторинг і аналіз параметрів роботи дає
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

можливість проводити планові профілактичні роботи без необхідності зупиняти
систему, що також сприяє оптимізації витрат на технічне обслуговування.
Впровадження автоматизованої системи також дає можливість зменшити
витрати на персонал, оскільки завдяки віддаленому доступу до системи та
автоматичному регулюванню параметрів значно знижується потреба в постійному
нагляді за роботою установки. Це дозволяє скоротити кількість операторів, які
займаються безпосереднім контролем, і зменшити витрати на їх заробітну плату.
Система дозволяє зосередити увагу на рутинному моніторингу та оперативному
втручанні лише в разі виявлення критичних проблем, що є економічно вигідним
для підприємства.
Інвестиції в автоматизацію можуть бути значними, однак амортизація
витрат за рахунок зниження витрат на енергію, обслуговування та персонал може
здійснюватися протягом першого року експлуатації. Очікувана річна економія на
енергії та зниження витрат на обслуговування дозволяють швидко повернути
інвестиції, що робить проект економічно доцільним в середньостроковій
перспективі. Повернення інвестицій може відбуватись протягом 3-5 років, залежно
від розміру установки та кількості підключених датчиків.
Підвищення безпеки також є важливою складовою економічного
обґрунтування. Автоматизовані системи дозволяють вчасно виявляти аварійні
ситуації та запобігати серйозним поломкам, що знижує ймовірність виникнення
аварій та поломок обладнання. Функції аварійної сигналізації та моніторингу
забезпечують високий рівень безпеки на підприємстві, що знижує витрати на
виплату компенсацій та штрафи за аварії, а також витрати на усунення наслідків
аварійних ситуацій.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

6.2 Охорона праці
В даному розділі розглядаються та аналізуються умови праці в приміщенні
експериментального відділу, в якому проводяться різноманітні дослідження
параметрів автоматизованої системи управління для когенераційних модулів.
Основна робота з розробки цієї системи полягає в проведенні розрахунків з
використанням спеціальних прикладних програм, обробці інформації,
моделювання різноманітних процесів, розробці функціональних та принципових
електричних схем. Устаткування відділу складається з трьох комп'ютерів та двох
друкувальних пристроїв.
Відділ розташовується на другому поверсі триповерхової цегляної будівлі.
Кабінет відділу має наступні розміри: довжина 6 м, ширина 3,5 м, висота 3 м.
Приміщення розраховане на трьох одночасно працюючих чоловік. Площа, яка
припадає на одного працівника – 7 м2, об’єм – 21 м3, що відповідає вимогам
нормативних документів з розрахунку на одного працівника.
Робота працівників відділу відноситься до категорії 1-а легких, тому що
виконується сидячи, не потребує систематичної фізичної напруги або підняття і
перенесення ваги. Енерговитрати при виконанні такої роботи складають приблизно
150 ккал/год, це еквівалентно 172 Дж/сек.
Мікроклімат у відділі визначається: температурою повітря, відносною
вологістю, швидкістю руху повітря і інтенсивністю теплового випроміню-вання від
нагрітих поверхонь.
Фактичні значення основних параметрів мікроклімату в приміщенні відділу
наступні:
1. Температура повітря: в холодний період року – 19-20°С; в теплий період
року – 25-30°С.
2. Вологість повітря: в холодний період року – 50-52%; в теплий період року
– 45-47%.
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,05 м/с; в теплий
період року – 0,1 м/с.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Нормативні параметри мікроклімату в приміщенні відділу:
1. Температура повітря: в холодний період року – 22-24°С; в теплий період
року – 22-28°С.
2. Вологість повітря: 40-60 %.
3. Швидкість руху повітря: не більше 0,1м/с;
Вище наведені фактичні значення задовольняють ДСН 3.3.6.042-99, за
виключенням температури в холодний та теплий період року. Необхідно
встановити систему кондиціонування і підігріву повітря, тому що в теплий період
року температура повітря становить 25-30°С, а в холодний 18-19°С.
Кабінет відділу відноситься до класу приміщень без підвищеної безпеки
ураження електричним струмом, тому що відповідає вимогам ПУЕ:
– відносна вологість повітря 50-60%;
– кабінет має неструмопровідні дерев'яні поли (паркет);
– немає утворень пилу, що проводить струм;
– неможливість одночасного дотику з однієї сторони до металевих
конструкцій будинку, що мають з'єднання з землею, і з іншої сторони до корпусів
електроустаткування.
Вся електрична підводка до столів, де розташовані комп’ютери, захищена
від механічних ушкоджень.
Наявність шкідливих речовин у повітрі робочої зони регламентує ДСТУ-Н
Б А.3.2-1:2007. Оскільки при роботі з комп’ютером не відбувається утворення і
виділення в повітря загально-токсичних, подразнюючих, канцерогенних і інших
шкідливих речовин, концентрація яких перевищувала б установлені норми і
правила, тому повітря робочої зони відповідає вимогам ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007 до
ГДК шкідливих речовин і пилу.
При роботі комп’ютера характерні підвищені теплоутворення, що
підтверджує необхідність системи кондиціонування повітря.
При роботі працівника з комп’ютером характеристика зорової праці
відповідає високій точності, тобто найменший розмір об'єкта розрізнення понад
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

0,3 мм до 0,5 мм, що відповідає 3 розряду зорової праці, підрозряд в; контраст
розрізнення об'єкта з фоном - великий, фон світлий.
Приміщення розташоване в південній частині будинку, на стінах яких
поклеєні шпалери блідо-рожевого кольору із коефіцієнтом відбиття 40-60%,
шпалери мають матову структуру. Приміщення відділу має бічне природне
освітлення через три світлових отвори у зовнішній стіні (вікон). Розміри вікна:
ширина 1,5 м; висота 2,2 м. Нормований коефіцієнт природного освітлення для ІІІ
розряду зорової праці для території України дорівнює 1,5 %. Площа світлових
отворів забезпечує необхідний КПО, фактичне значення якого становить 25-30 %,
що є достатнім рівнем, обумовленим ДБН В.2.5-28-2018. Для темного часу доби
передбачене штучне освітлення. Приміщення обладнане чотирма світильниками
моделі ЛПП 2х58, кожний з яких має по дві люмінесцентні лампи денного світла,
потужністю 58 Вт кожна. Фактичне значення штучного загального освітлення
складає 360 лк, а нормативне значення – 300 лк. Отже, рівень штучного освітлення
відповідає ДБН В.2.5-28-2018.
При роботі в умовах вібрацій продуктивність праці знижується, зростає
кількість травм. Не завжди відповідають нормам рівні вібрацій на органах
управління. Зазвичай у спектрі вібрації переважають низькочастотні вібрації
негативно діють на організм. Деякі види вібрації несприятливо впливають на
нервову і серцево-судинну системи, вестибулярний апарат. Найбільш шкідливий
вплив на організм людини надає вібрація, частота якої збігається з частотою
власних коливань окремих органів. Виробнича вібрація, що характеризується
значною амплітудою і тривалістю дії, викликає у працюючих дратівливість,
безсоння, головний біль, ниючий біль в руках людей, що мають справу з вібруючим
інструментом. При тривалому впливі вібрації перебудовується кісткова тканина: на
рентгенограмах можна помітити смуги, схожі на сліди перелому - ділянки
найбільшої напруги, де розм'якшується кісткова тканина. Зростає проникність
дрібних кровоносних судин, порушується нервова регуляція, змінюється
чутливість шкіри. При роботі з ручним механізованим інструментом може
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

виникнути акроасфіксія (симптом мертвих пальців) - втрата чутливості, побіління
пальців, кистей рук. При дії загальної вібрації більш виражені зміни з боку
центральної нервової системи: з'являються запаморочення, шум у вухах,
погіршення пам'яті, порушення координації рухів, вестибулярні розлади,
схуднення.
Джерела вібрації в даній лабораторії відсутні, тому рівень вібрації
відповідає вимогам ДСН 3.3.6.039-99.
Для захисту людей від шкідливого впливу шуму необхідна регламентація
його інтенсивності, спектрального складу, часу дії та інших параметрів. При
гігієнічному нормуванні в якості допустимого встановлюють такий рівень шуму,
вплив якого протягом тривалого часу не викликає змін у всьому комплексі
фізіологічних показників, що відображають реакції найбільш чутливих до шуму
систем організму. Санітарні норми обов'язкові для всіх міністерств, відомств і
організацій, які проектують, будують і експлуатують житло та громадські будівлі,
що розробляють проекти планування і забудови міст, мікрорайонів, житлових
будинків, кварталів, комунікацій і т.д., а також для організацій, які проектують,
виготовляють і експлуатують транспортні засоби, технологічне та інженерне
обладнання будівель і побутові прилади. Ці організації зобов'язані передбачати і
здійснювати необхідні заходи щодо зниження шуму до рівнів, встановлених
нормами.
В даному приміщенні рівень шуму визначається в основному шумом від
друкувального пристрою і не перевищує 54 дБА, що відповідає вимогам ДСН
3.3.6.037-99.
Робоче місце обладнане відповідно до вимог ДСТУ 8604:2015. У даному
кабінеті робочі місця розташовані таким чином, щоб у поле зору не потрапляли
вікна й освітлювальні прилади. Екран монітору розміщені під кутом 90-105о до
вікна, у поле зору не потрапляють поверхні з дзеркальним відбиттям.
Співвідношення яскравості екрана з найближчими поверхнями не перевищує 5:1,
покриття столу матове з коефіцієнтом відбиття 0,3-0,4. Монітор розміщений так,
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

щоб відстань від очей користувача до екрана складала не менше 700 мм, кут зору
30о. Руки користувача розташовуються на робочому столі в горизонтальному
положенні, передбачена опора для спини.
Приміщення відділу відноситься до категорії В - пожежонебезпечних
приміщень, тому що є наявність горючих речовин: дерев'яні столи і стільці,
дерев'яна підлога, віконна рама; приміщення сухе з відносною вологістю 50-60%
(ДСТУ Б В.1.1-36:2016). В даному приміщенні система пожежної сигналізації
відсутня, тому її необхідно розробити.
Згідно ДБН В 1.1.7-2016, при виникненні пожежі люди евакуюються з
приміщення шляхом виходу в коридор другого поверху, що веде на сходову клітку,
яка має вихід назовні через вестибюль.
До самостійної роботи допускаються працівники, які пройшли попередній
медичний огляд, вступний протипожежний інструктаж та протипожежний
інструктаж на робочому місці.
За результатами аналізу умов праці робітника відділу, можна зробити
висновок, що всі параметри приміщення відділу відповідають вимогам
нормативних документів для даного типу роботи. Відхиленням від встановлених
вимог є відсутність системи пожежної сигналізації. Виходячи з цього
рекомендується в кабінеті розробити систему пожежної сигналізації.
Важлива задача, встановлення охоронно-пожежної сигналізації – це захист
будівлі від небажаного проникнення та виникнення загорання.
Встановлення охоронно-пожежної сигналізації необхідне для здачі будівлі
в експлуатацію. При встановленні даних систем діє багато обмежень, зумовлених
певними нормативними актами: наприклад, обмеження на моделі встановлюваних
датчиків та обладнання. Також регламентується кількість встановлюваних датчиків
та місця їх розташування у приміщенні.
Інформація зі всіх розташованих датчиків надходить в єдиний
диспетчерський пульт. Якщо спрацює один з них, на екрані диспетчера з’явиться
детальний план приміщення з наданням точного місця датчика, що спрацював, а
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

також його тип. Якщо місце спрацювання було встановлене під охорону, то
автоматично пройде сигнал на пульт позавідомчої охорони. Залежно від того, який
датчик спрацював, пожежний чи охоронний, вже співробітники позавідомчої
охорони приймають рішення про виклик пожежної охорони або оперативної групи
охорони.
Охоронні та пожежні датчики мають кілька станів – «тривога», «охорона»,
«обрив лінії», «не під охороною». Для чіткої реалізації таких станів необхідно
використовувати сучасне спеціалізоване обладнання – контролери охоронно-
пожежної сигналізації. Їх інтеграція з системою автоматизації дозволить вести
постійний контроль з диспетчерського пульта будівлі, а також своєчасно
отримувати дані про нештатні ситуації, і в деякій мірі, приймати рішення для їх
ліквідації. Наприклад, у випадку спрацювання пожежної сигналізації, система
автоматизації виключить вентиляцію, щоб потоком повітря не сприяти загоранню,
відключить подачу електрики у вказану зону, автоматично включить систему
оповіщення та сигналізації, проаналізувавши ситуацію, через систему оповіщення,
повідомить про шляхи евакуації персоналу та включить автономну систему
пожежогасіння.
Якщо пожежа виникла, то її розвиток є нерівномірним. Спочатку
інтенсивність горіння невелика, але потім вона зростає і наступає лавиноподібний
процес. Тому, чим раніше виявлена пожежа, тим менше збитки від неї.
Протипожежний захист будинків, споруд, людей, які в них перебувають
зокрема досягається застосуванням установок автоматичної пожежної сигналізації.
Відповідно до ДБН В.2.5-56-2014 під «установкою пожежної сигналізації»
розуміється сукупність технічних засобів, установлених на об'єкті, що захищається,
для виявлення пожежі, оброблення, подавання в заданому вигляді повідомлення
про пожежу на цьому об'єкті, спеціальної інформації та (чи) подавання команд на
включення автоматичних установок пожежогасіння та технічних обладнань.
При визначенні об'єктів, які підлягають обладнанню установками
автоматичної пожежної сигналізації необхідно керуватися в першу чергу
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Переліком однотипних за призначенням об'єктів, які підлягають обладнанню
автоматичними установками пожежогасіння та пожежної сигналізації.
Цей перелік узагальнює вимоги щодо оснащення пожежною автоматикою
будівель, споруд та приміщень, які найбільш поширені в різних галузях
господарства незалежно від виду їх діяльності та форм власності.
Система пожежної сигналізації складається з пожежних сповіщувачів
(пристроїв для формування сигналу про пожежу), які включені у сигнальну лінію
(шлейф), приймально-контрольного приладу, ліній зв'язку.
Пожежні сповіщувачі перетворюють прояви пожежі (тепло, світло полум'я,
дим) в електричний сигнал, який по лініях зв'язку надходить до контрольно-
приймального приладу. Контрольно-приймальний прилад здійснює приймання
інформації від пожежних сповіщувачів, виробляє сигнал про виникнення пожежі
чи несправності, передає цей сигнал та видає команди на інші пристрої (наприклад,
включає автоматичні установки пожежогасіння чи димовидалення).
В залежності від проявів процесу горіння сповіщувачі можуть бути:
- теплові, які реагують на певне значення температури та (чи) швидкість її
наростання (рис. 6.1);

Рисунок 6.1 – Тепловий пожежний сповіщувач

ТПТ-2 - димові, які реагують на аерозольні продукти горіння (рис. 6.2);
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 6.2 – Димовий пожежний сповіщувач ИПД-3.1

- світлові, які реагують на електромагнітне випромінювання полум'я (рис. 6.3).

Рисунок 6.3 – Світловий пожежний сповіщувач Астра-10 М

- комбіновані сповіщувачі (рис.6.4) – сповіщувачі, які аналізують одночасно
кілька різних явищ.

Рисунок 6.4 – Сповіщувач пожежний комбінований ИП 212/101-78-А1

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Серед багатого різноманіття сучасних сповіщувачів пропонується
використати сучасний пожежний сповіщувач Satel TSD-1 (рис. 6.5).
TSD-1 - точковий сповіщувач призначений для виявлення ранньої стадії
пожежі. Для цього, сповіщувач обладнаний фотоелектричним сенсором видимого
диму і максимально-диференціальним температурним сенсором. Унікальна
конструкція оптичної камери забезпечує високу чутливість, а прецизійний фільтр з
нержавіючої сталі захищає камеру від проникнення бруду або комах.
Налаштування сповіщувача за допомогою DIP-перемикачів і вбудовані кінцеві
резистори спрощують його підключення до будь-якого ПКП з живленням 12 В.

Рисунок 6.5 - Сповіщувач пожежний комбінований Satel TSD-1

Технічні характеристики сповіщувача Satel TSD-1:
- Габаритні розміри корпусу - 108 x 61 мм;
- Діапазон робочих температур - -10 ... + 55 °C;
- Споживання струму в режимі готовності - 0,25 мА;
- Максимальне споживання струму - 24 мА;
- Вага - 164 г;
- Максимальна вологість повітря - 93 ± 3%;
- Мінімальна порогова температура виклику тривоги - 54 °C;
- Максимальна порогова температура виклику тривоги - 65 °C.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Сигнали від приймально-контрольних приладів установок пожежогасіння
та пожежної сигналізації виводять, за наявності технічної можливості, на пульти
централізованого спостереження пожежної охорони.
В якості охоронно-пожежного пульту контролю й керування в приміщенні
експериментального відділу пропонується використати пульт ТИРАС-2П (Рис. 6.6).

Рисунок 6.6 – Пульт контрольно-охоронно-пожежний ТИРАС-2П

Технічні характеристики пульта «Тирас-2П»:
– габаритні розміри приладу – 205 х 260 х 75 мм;
– маса (без акумулятора) - не більше 1.8 кг;
– середнє напрацювання на відмову приладу - не менше 40 000 годин;
– середній термін служби - не менше 10 років;
– електроживлення приладу здійснюється від мережі змінного струму
напругою 220 В, частотою 50 ± 1 Гц;
– потужність, споживана від мережі змінного струму у всіх режимах, не
більше 15 Вт;
– резервне електроживлення приладу здійснюється від джерела постійного
струму (акумулятора) напругою 12 В, ємністю 2,3 А • год;
– вихідна напруга ОЕП, В:
– живлення від мережі - 13,5-13,9 В;
– живлення від акумуляторної батареї - 9,5-13,8 В.
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

– рівень пульсацій вихідної напруги - не більше 50 мВ;
– максимальний тривалий вихідний струм навантаження (всі виходи і
додаткові модулі) - не більше 210 мА;
– максимальний короткочасний вихідний струм навантаження - не більше
330 мА;
– струм споживання від акумуляторної батареї у всіх режимах роботи - не
більше 120 мА;
– прилад забезпечує автоматичний перехід на живлення від акумулятора у
разі зникнення напруги мережі змінного струму, і зворотний перехід у разі
відновлення мережі змінного струму, без помилкових сповіщень;
– прилад має автоматичний зарядний пристрій. Час відновлення 80%
ємності акумуляторної батареї не більше 24 годин, 100% ємності - не більше 72
годин;
– всі клеми приладу, включаючи акумуляторні, мають захист від короткого
замикання і перевантаження по струму;
– відключення приладу від електроживлення здійснюється штепсельною
вилкою або вимикачем стаціонарної проводки і зняттям клем з акумуляторної
батареї.
Умови експлуатації пристрою - призначений для безперервної цілодобової
роботи в приміщеннях з кліматичними умовами. Діапазон робочих температур від
мінус 50 до плюс 400 °С.
Заходи безпеки при експлуатації пристрою:
- під час встановлення та експлуатації приладу обслуговуючому персоналу
необхідно керуватися «Правилами технічного експлуатування електроустановок
споживачів» і «Правилами техніки безпеки при експлуатуванні електроустановок
споживачів».
- встановлення, зняття та ремонт приладу необхідно виконувати за умови
відключеного напруги живлення. Роботи з установки, зняття та ремонту приладу
повинні проводитися працівниками, які мають кваліфікаційну групу з техніки
Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

безпеки не нижче IV. Під час виконання робіт необхідно дотримуватися правил
пожежної безпеки.
Підключення входів і виходів:
- сповіщувачі, які підключаються паралельно кінцевому резистору зони,
повинні бути підключені через струмообмежуючі резистори ��д, опір яких буде
залежати від типу сповіщувача. Опір додаткового резистора можна обчислити за
формулою:
Rд = 1 кОм – Rспов.
де: Rспов. – внутрішній опір сповіщувача.
Для двопровідних активних сповіщувачі, Rспов зазвичай знаходиться в
діапазоні (0,4 - 0,5) кОм. Вибір опору резистора Rд варто здійснювати зі
стандартного ряду номіналів резисторів, найближчого меншого значення за Rспов.
Деякі значення ряду Е12, Ом: 270, 330, 390, 470, 560, 680, 820.
Оскільки Rспов. = 0,4 кОм, тому Rд = 1 кОм – 0,4 кОм = 0,6 кОм..
Із ряда Е12 вибираємо резистор з опором 560 Ом.
Зони, які не використовуються, необхідно шунтувати резистором номіналом
1,5 кОм (між клемою "0В" та клемою зони). В одній зоні не може бути встановлено
більше 32 сповіщувачів.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Висновок

В ході виконання дипломного проекту була розроблена автоматизована
система управління для когенераційних установок, що забезпечує ефективне та
надійне регулювання температури, тиску та потоку газу. В рамках проекту було
створено принципову схему, яка враховує сучасні вимоги до елементної бази та
енергетичної ефективності. Усі компоненти системи відповідають вимогам
надійності, габаритних розмірів, енергоспоживання та економічності, що
забезпечує низькі витрати на експлуатацію та обслуговування.
У пояснювальній записці проведено критичний аналіз існуючих аналогів,
зокрема вивчено схеми та рішення, що застосовуються в когенераційних
установках, а також обґрунтовано вибір елементної бази та матеріалів, що
забезпечують високий рівень ефективності та стабільності роботи системи.
Проведено електричні розрахунки, а також розрахунки надійності, що дозволяють
гарантувати довговічність і безперебійну роботу установки в умовах експлуатації.
Розроблено конструкторсько-технологічний розділ, що включає монтаж
друкованої плати та підключення всіх компонентів, що забезпечує простоту і
зручність у використанні. Проект також включає в себе детальні вказівки щодо
вибору та монтажу датчиків, контролерів та інших електронних компонентів, що
дозволяє досягти високої точності в регулюванні процесів в когенераційних
установках.
Завдяки цьому дипломному проекту було закріплено навички роботи з
технічною документацією, стандартами та нормативами в області автоматизації та
енергетики. Отримано досвід розробки електронних систем для промислових
застосувань, що дозволяє значно покращити ефективність використання
енергоресурсів в когенераційних установках.

Арк.
РСА–13ск2.025.405.001.ПЗ
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets