Система автоматического регулирования ЦТП на базе микропроцессорного контроллера «Трансформер-ML»

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ 

ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ 

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА 

(МИИТ)» 

 

Кафедра «Теплоэнергетика железнодорожного 

транспорта» 

 

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 

ЦТП НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО 

КОНТРОЛЛЕРА «ТРАНСФОРМЕР-ML» 

 

 

 

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ 

К ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ 

 

 

 

 

Москва - 2018

 

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ 

ФЕДЕРАЦИИ 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ 

БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ 

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ 

«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА 

(МИИТ)» 

 

Кафедра «Теплоэнергетика железнодорожного 

транспорта» 

 

 

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 

ЦТП НА БАЗЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО 

КОНТРОЛЛЕРА «ТРАНСФОРМЕР-ML» 

 
 
 
 
 

Учебно-методическое пособие для студентов магистратуры 

направления подготовки 13.04.01 «Теплоэнергетика и 

теплотехника» к лабораторным работам по курсу «Системы 

теплового контроля и автоматизации теплотехнических 

установок» 

 

 

 

Москва - 2018 

 

 
УДК 621.182 
С 40 
Система автоматического регулирования ЦТП на базе 

микропроцессорного контроллера «Трансформер-ML»: Учебно-
методическое пособие к лабораторным работам по курсу 
Б1.В.ОД.8 «Системы теплового контроля и автоматизации 
теплотехнических установок»/ Иванов С.Г., Горячкин Н.Б., 
Гусев Г.Б., Ковалев А.А.  – М.: РУТ (МИИТ), 2018. – 40 с. 

 
 
 
Учебно-методическое 
пособие 
предназначено 
для 

студентов магистратуры направления подготовки 13.04.01 
«Теплоэнергетика и теплотехника». 

Выполнение 
лабораторных 
работ 
способствует 

приобретению знаний и умений по управлению режимами 
работы 
теплотехнического 
оборудования 
и 
систем 

теплоснабжения, по выбору средств автоматического контроля 
и регулирования тепловых процессов. 

 
 
 
 

     Рецензент:  
Профессор кафедры «Электропоезда и локомотивы» РУТ 
(МИИТ), доктор технических наук Балабин Б.Н. 
 

 

 

 

 

                                                      © РУТ (МИИТ), 2018

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 

ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД ПО ДЕМОНСТРАЦИИ 

ПРИНЦИПОВ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В СИСТЕМАХ 

ЦЕНТРАЛИЗОВННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ. 
Краткая характеристика лабораторного стенда. 

Учебный лабораторный стенд предназначен для демонстрации 

принципов тепло- и энергосбережения в системах теплоснабжения 
жилых и общественных зданий, получающих тепловую энергию - 
централизованно. Фотография стенда представлена на рисунке 1. Стенд 
работает 
следующим 
образом. 
Подогретая 
сетевая 
вода 
от 

электронагревателя 2, проходя через систему очистки в виде фильтра 4, 
попадает в блок прямой воды теплосчетчика 23, выполненного на базе 
расходомера 5 и термодатчика 6. После манометра 7 и термометра 8 
производится отбор прямой сетевой воды для независимой системы 
горячего 
водоснабжения, 
соединенной 
с 
системой 
отопления 

посредством пластинчатого теплообменника 24. Обратная вода от 
пластинчатого теплообменника 24 поступает на неуправляемую 
перемычку, позволяющую регулировать подмес обратной воды от 
системы горячего водоснабжения в прямую или обратную ветки 
системы теплоснабжения. Прямая вода, пройдя блок обратного и 
запорно- регулирующего клапана 9 попадает в элеватор в составе 
системы циркуляционного насоса 10, где осуществляется её нагнетание 
в трубопровод прямой воды под действием избыточного давления 
обратной воды, создаваемого системой циркуляционного насоса 10. 
Параметры     воды    в прямой линии регистрируются термометром 13, 
подсоединенным к микропроцессорному устройству.  
В 
целях 

оптимизации температурного режима отапливаемого помещения ветка 
прямой 
воды 
снабжена 
балансировочным 
клапаном 
15 
и 

терморегулятором 
32. 
Параллельно 
нагревательным 
элементам 

установлен датчик перепада давления 22, служащий для контроля 
целостности 
внутренней 
системы 
теплоснабжения. 
Система 

циркуляционного насоса 10 состоит из двух перемычек. 

Остывшая обратная вода проходит блок обратной воды 

теплосчетчика 23, выполненного на базе расходомера 20 и термометра 
21. Стенд имеет две принципиальные схемы работы индивидуальных 
тепловых узлов с элементами внутридомовых систем отопления 
(нагревательный прибор с подводками,   

Рис. 1 Учебный лабораторный стенд.

1-Микропроцессорный прибор «Трансформер-ML», 2 -
Тепловычислитель, 3 -
Насос, 4-
Циркуляционный 

подмешивающий

насос, 5,6 - КЗР, 7 - Регулирующий клапан, 8 - Электромагнитный расходомер на подающем  трубопроводе,                                  

9 -
Электромагнитный расходомер на обратном трубопроводе, 10 -
Преобразователь избыточного давления, 

11 - Термопреобразователь на подающем трубопроводе, 12 - Термопреобразователь на обратном трубопроводе, 13,14  -

Термосопротивления, 15 – Термопреобразователь, 16 - Датчик температуры, 17 – Грязевик, 18 - Пластинчатый 

теплообменник, 19 – Водоподогреватель, 20 – Термоманометр, 21 – Термостатический клапан RTD, 22 - запорный клапан 

типа RLV, 23 - Балансировочный клапан MSV, 24 - Кран Маевского, 25 – Воздухоотводчик, 26 - Обратный клапан, 27 -

Нагревательный прибор, 28 - Блок автоматов.

элементами стояков и лежаков двухтрубной системы отопления с 
нижним розливом) и ГВС. Передняя панель стенда представляет собой 
две схемы ИТП, одну - снабженную системой принудительного 
смешения (обозначено на стенде «зависимая система отопления»), 
вторую 
- 
работающую 
через 
пластинчатый 
водоподогреватель 

(обозначено 
на 
стенде 
«независимая 
система 
отопления»), 
и 

применяемую в обеих ИТП - обозначенную на стенде «закрытую 
систему горячего водоснабжения» через водоводяной пластинчатый 
подогреватель. Левая часть панели стенда представляет собой схему 
«Узла учета тепловой энергии», снабженную теплосчетчиком ТЭМ-106, 
регистрирующим потребленную тепловую энергию и ряд других 
параметров. Регулирование температуры воды, поступающей в системы 
отопления и ГВС, осуществляется АСУ ТП. 

Автоматизированная 
система 
управления 
тепловым 
узлом 

выполнена 
на 
серийно 
выпускаемых 
отечественных 

микропроцессорных приборах «Трансформер-ML». В качестве датчиков 
использованы термосопротивления ТСМУ - 16 с унифицированным 
выходным сигналом, а также преобразователи избыточного давления. В 
качестве 
исполнительных 
механизмов 
использованы 
запорно-

регулирующие клапаны.   

Автоматизация систем отопления и ГВС 

Автоматическое регулирование температуры воды в системах 

отопления и горячего водоснабжения (ГВС) осуществляется запорно-
регулирующими клапанами (КЗР) на подающих трубопроводах. В 
независимой системе отопления - одним КЗР (обозначено на 
фотографии стенда - 5), в зависимой системе отопления - КЗР (6) и 
дополнительно -циркуляционным подмешивающим насосом (4), при 
помощи микропроцессорного прибора (1), обслуживающих обе схемы. 

Поддержание температуры в системе горячего водоснабжения 

осуществляется регулирующим клапаном (7) на обратном трубопроводе 
после пластинчатого водоподогревателя (19) при помощи того же 
микропроцессорного прибора (1). 

Для визуального контроля за температурой и давлением воды 

предусматривается установка показывающих термоманометров (20). 

Автоматизированная 
система 
управления 
тепловым 
узлом 

выполнена 
на 
серийно 
выпускаемых 
отечественных 

микропроцессорных приборах «Трансформер-ML» (1). 

В качестве датчиков использованы термосопротивления ТСМУ - 

16 с унифицированным выходным сигналом (13, 14), а также 
преобразователи избыточного давления(10). 

В качестве исполнительных механизмов использованы запорно-

регулирующие клапаны (5, 6, 7).  

Система управления обеспечивает следующие режимы работы: 
- дистанционное управление работой; 
- автоматический режим работы; 
- контроль работы АСУ с диспетчерского пункта, поступление на 

него информации с теплосчетчика через интерфейс «Трансформера-
ML». 

Предусмотрена автоматизация следующих функций: 
Регулирование: температуры воды в системе отопления в 

зависимости от температуры наружного воздуха и времени суток; 
температуры горячей воды в системе ГВС. 

Контроль следующих параметров: расход теплоносителя из 

внешней сети; расход теплоносителя во внешнюю сеть; температура 
теплоносителя из внешней сети; температура теплоносителя во 
внешнюю сеть; потребление тепла из внешней сети; температура 
наружного 
воздуха; 
температура 
воды 
в 
системе 
отопления; 

температура воды из системы отопления; температура горячей воды, 
подаваемой в систему ГВС. 

Зависимая система отопления 

Большей частью отопление зданий осуществляется по зависимой 

схеме теплоснабжения (ИТП на центральной части стенда). 

Система автоматизированного управления тепловым узлом 

предназначена для оперативного изменения температуры теплоносителя 
в системе отопления в зависимости от температуры наружного воздуха. 
Температура 
наружного 
воздуха 
устанавливается 
при 
помощи 

специального потенциометра, выведенного на термопреобразователь 
наружного воздуха (15). Это происходит следующим образом: 

1. «Контроллер» (1) измеряет температуру наружного воздуха и 

температуру теплоносителя в прямом и обратном трубопроводе, затем 
сравнивает эти значения с заложенным в него температурным 
графиком. 

2. При превышении температуры теплоносителя от заданного в 

графике, «Контроллер» выдает на клапан (6) сигнал на закрытие. 

3. Клапан 
закрывается 
до 
тех 
пор, 
пока 
температура 

теплоносителя не достигнет необходимого значения, при этом 
«Контроллер» контролирует величину перепада давления между 
прямым и обратным трубопроводами. 

4. Если значение перепада давления (dP) становится меньше 

допустимого (dPнорм), то есть прекращается нормальная циркуляция 
теплоносителя в системе отопления, то «Контроллер» сравнивая ве-
личину разности давлений от преобразователей давления (10) с 
уставкой занесенной в «Контроллер» включает циркуляционный насос 
(4), установленный после перемычки с обратным клапаном (26) между 
прямым и обратным трубопроводом, тем самым восстанавливая 
циркуляцию в системе отопления. 

5. Теплоноситель через обратный клапан поступает из обратного 

трубопровода в прямой, тем самым дополнительно охлаждая его 
(теплоноситель). 

6. При охлаждении теплоносителя ниже нормы «Контроллер» 

выдает сигнал клапану на открытие, чем увеличивает поступление 
горячей воды из прямого трубопровода. 

7. Попеременное 
открытие-закрытие 
клапана 
постепенно 

приводит к установлению необходимого значения температуры и 
остановке клапана в одном определенном положении. 

8. При понижении температуры наружного воздуха заданное 

значение температуры теплоносителя изменяется, и «Контроллер» 
выдает сигнал на открытие клапана. 

9. При 
полном 
открытии 
клапана, 
перепад 
давления 

нормализуется, и поступает сигнал на «Контроллер», который 
отключает насос. 

На этом цикл работы автоматической системы управления 

системой зависимого отопления лабораторного стенда заканчивается. 

 Независимая система отопления 

Верхняя часть лабораторного стенда, представляет собой 

автоматическую 
систему 
управления 
контурами 
независимого 

отопления и закрытого горячего водоснабжения (ГВС). В настоящее 
время гидравлический режим тепловых сетей не соответствует 
необходимым параметрам. Для обеспечения стабильного перепада в 
системе отопления и защиты ее от коррозии применяется независимая 
схема отопления зданий на базе пластинчатых теплообменников (18), 
где сетевая вода и вода местной системы отопления разделены 

поверхностью нагрева. 

Система автоматизированного управления тепловым узлом в 

данном случае предназначена для оперативного изменения температуры 
теплоносителя в зависимости от температуры наружного воздуха. 

Это происходит следующим образом: 
1. 
«Контроллер» 
измеряет 
температуру 
наружного 

воздуха и температуру теплоносителя в трубопроводах местной сети, 
затем сравнивает эти значения с заложенным в него температурным 
графиком. 

2. 
При превышении температуры теплоносителя от 

заданной в графике, «Контроллер» выдает на клапан (5) сигнал на 
закрытие. Клапан закрывается до тех пор, пока температура 
теплоносителя не достигнет необходимого значения, 

3. 
При 
понижении 
температуры 
теплоносителя 
от 

заданной в графике, «Контроллер» выдает на клапан сигнал на 
открытие. Клапан открывается до тех пор, пока температура 
теплоносителя не достигнет необходимого значения. 

На этом цикл регулирования заканчивается. 
Подпитка 
в 
местную 
сеть 
производится 
из 
обратного 

трубопровода 
теплосетей. 
Циркуляция 
подогретого 
местного 

теплоносителя осуществляется насосом (3). 

Система горячего водоснабжения (ГВС) 

Для обеспечения ГВС на стенде присутствует пластинчатый 

водоподогреватель (19). В обратный трубопровод теплообменника 
врезан запорно-регулирующий клапан (7). В трубопровод выхода 
горячей воды из теплообменника врезан датчик температуры (16). 

1.  В «Контроллер» заносится уставка температуры ГВС. 
2.  При превышении температуры горячей воды выше заданного 

значения, «Контроллер» выдает сигнал на закрытие клапана, что 
приводит к уменьшению расхода теплоносителя через теплообменник и 
соответствующему понижению температуры горячей воды. 

3.  При понижении температуры горячей воды ниже заданного 

значения, «Контроллер» выдает сигнал на открытие клапана, что 
приводит к увеличению расхода теплоносителя через теплообменник 
и соответствующему повышению температуры горячей воды. 

Учет отпущенной тепловой энергии 

Узел учета тепловой энергии включает в себя: тепловычислитель 

(2), электромагнитный расходомер на подающем трубопроводе (8), 
электромагнитный 
расходомер 
на 
обратном 
трубопроводе 
(9), 

грязевики- 
фильтры 
(17), 
термопреобразователь 
на 
подающем 

трубопроводе (11), термопреобразователь на обратном трубопроводе 
(12), термоманометры (20), преобразователи избыточного давления.    

Схема лабораторного стенда представлена на рисунке 2. 
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ 

«ТРАНСФОРМЕР» 

Целью лабораторной работы является изучение принципов 

работы микропроцессорного контроллера «Трансформер-ML» в системе 
регулирования температуры воды горячего водоснабжения (ГВС) и 
отопления.       

Качественная работа всех агрегатов ЦТП не может быть 

обеспечена без контроля и автоматизации. Поэтому наряду с 
традиционными средствами контроля и автоматизации ЦТП все шире 
применяют управляющие вычислительные комплексы, основным 
элементами которых являются электронные вычислительные машины, 
микропроцессоры и микро - ЭВМ. 

Для 
решения 
эффективного 
управления 
технологическим 

процессами на объектах городского теплоснабжения, в том числе на 
ЦТП, и для удовлетворения вышеприведенным требованиям, был 
разработан и изготовлен многофункциональный микропроцессорный 
«Трансформер», 
программируемый 
регулятор, 
управляющий 

одновременно значительным числом технологических процессов с 
индикацией результатов управления на дисплее в мнемонической, 
текстовой и цифровой форме. Установка в прибор соответствующего 
модуля модема для проводной, телефонной или радиосвязи с 
соответствующим программным обеспечением позволяет осуществить 
диспетчеризацию 
работы 
автоматики 
и 
параметров 
объекта 

управления на компьютерный диспетчерский пункт. Регулятор 
является самонастраивающимся, что является его несомненным 
преимуществом по сравнению с регуляторами других видов и 
модификаций. Прибор микропроцессорный Трансформер имеет 
модульную структуру, что позволяет обеспечить для каждого 
технологического 
объекта 
оптимальный 
уровень 
автоматизации