Устройства для автоматизации работы водоочистных систем. Нужна помощь по изучению какой-либы темы? Требования к автоматическим установкам водоснабжения

Автоматизация водоснабжения необходима для постоянного поддержания заданной температуры теплоносителя и воды без прямого участия человека.

Преимущества использования системы автоматизации

  • Автоматизация водоснабжения позволяет поддерживать температуру горячей воды на заданном уровне.
  • Система автоматизации помогает поддерживать нужную температуру горячего водоснабжения (ГВС) и изменять ее в соответствии с заданным расписанием: дневной/ночной режим, рабочие/выходные дни и по индивидуальному расписанию, заданному пользователем.
  • Сокращается износ насосов за счет оптимизации алгоритма работы системы.
  • Настраиваются сигналы аварийного извещения в соответствии с показаниями датчиков температуры и давления в сетях, холостого хода, электрозащиты и т.д.

Автоматизация водоснабжения и отопления на 30% снижает расход энергоресурсов благодаря оптимизации работы систем по индивидуально разработанному алгоритму.

Контроллеры для автоматизации водоснабжения

Автоматизация водоснабжения нашей компанией производится на контроллерах «Контар» собственного производства. Это свободно программируемые контроллеры, которые объединяются в единую сеть по интерфейсу RS485, что делает их удобными для создания обширной территориально распределенной сети. Для программирования контроллеров используется среда проектирования «Конграф», в которой создается алгоритм на языке FBD, который легко освоить любому инженеру, не являющемуся программистом. Программы для визуализации процессов в системе отопления и ГВС позволяют наблюдать за параметрами в реальном времени, локально или через Интернет.Контроллеры «Контар» подходят для автоматизации проектов любой сложности и масштаба от небольших сооружений до комплексов многоэтажных зданий. Для расширения системы не требуется останавливать уже работающие контроллеры. Система водоснабжения также интегрируется с другими системами зданий: системы обеспечения безопасности, учета расхода энергоресурсов и т.д.В линейке программируемых контроллеров «Контар» для автоматизации водоснабжения (начиная с тепловых пунктов) рекомендуются следующие приборы:
  • Программируемые контроллеры - MС8, MС12,
  • Модуль расширения (модуль ввода-вывода) - MА8.

Алгоритмы и характеристики контроллеров для автоматизации водоснабжения

Для тепловых пунктов МЗТА предлагает библиотеку алгоритмов. Если в ней отсутствуют подходящие алгоритмы, то их можно разработать самостоятельно. Разработка алгоритмов осуществляется в специальной среде КОНГРАФ, а затем с помощью программного инструмента КОНСОЛЬ загружаются в программируемый контроллер. ТИПОВЫЕ ПРОЕКТЫ автоматизации тепловых пунктов Типовой контур управления тепловым пунктом на базе программируемого контроллера обычно включает в себя следующие функциональные элементы управления:
  • датчики: температуры, давления, несанкционированного доступа (опционально);
  • органы управления для подачи команд в ручном режиме;
  • средства визуализации режимов работы объекта;
  • исполнительные устройства:
    • маломощные (приводы клапанов);
    • мощные (насосы).
Целесообразность применения программируемого контроллера MС8, MС12, или их комбинации, и/или дополнения модулями расширения MА8 зависит от:
  • функциональных элементов управления, применяемых в техническом решении;
  • особенностей объекта отопления:
    • отапливаемой площади,
    • этажности,
    • пространственной конфигурации расположения трубопроводов и радиаторов в системе отопления объекта;
    • наличия специальных зон с особыми тепловыми режимами.
В Таблице 1 указаны выходы программируемых контроллеров, которые используются для управления исполнительными устройствами в контуре управления теплового пункта.

Таблица 1 Выходы программируемых контроллеров для управления исполнительными устройствами

Программируемый контроллер Тип выхода Кол-во Гальваническая развязка с цепями контроллера Предельные нагрузочные характеристики
MC8 Дискретный, «Электронный ключ» (открытый коллектор – МС8-301) 8 Нет 48В, 0,15 А (пост. ток)
Дискретный, «Электронный ключ» (оптронный симистор - МС8-302) 8 Есть 48В, 0,8 А (перем. ток)
Аналоговый:
  • Источник тока
  • Источник напряжения
2 Нет
0 А – 0,02 А 0 В – 10 В
1 Есть
MC12 «Сухой контакт» (реле) 8 Есть До 250 А перем. токаДо 3 А перем. тока
Аналоговый:
  • Источник тока
  • Источник напряжения
4 Нет
0 А – 0,02 А 0 В – 10 В
Порт RS485 (протокол Modbus RTU) 1 Есть
MA8 «Электронный ключ» (оптронный симистор) 2 Есть 36В, 0,1 А (перем. ток)
Аналоговый:
  • Источник тока
  • Источник напряжения
2 Нет
0 А – 0,02 А 0 В – 10 В

Все выходы программируемых контроллеров оснащены встроенными искрогасящими цепочками. Это снижает риски выхода из строя выходных цепей контроллеров, а также уменьшает наведенные помехи в контроллере, если в подключенной цепи с реактивной нагрузкой искрогасящие цепочки отсутствуют, например, в цепи обмотки реле. Дополнительные компоненты искрогасящих цепей, предназначенных для установки на подключаемой нагрузке, входят в комплект укладки поставляемых программируемых контроллеров «Контар». В зависимости от особенностей конкретного решения, управляющие сигналы на исполнительные устройства могут подаваться через:

  • аналоговый выход 0 В – 10 В;
  • дискретный выход:
  • порт RS485, подключенный к исполнительному устройству по протоколу Modbus RTU.
Управляющие воздействия, которые могут использоваться при создании алгоритмов управления тепловым пунктом:
  • заданное в планировщике реального времени (встроен в программируемый контроллер),
  • сигналы ручного управления (встроенные или подключаемые тумблеры, кнопки),
  • сигналы датчика логические (датчик присутствия, температуры),
  • сигналы датчика аналоговые (температуры, давления),
  • команда от диспетчерского пункта,
  • команда от Master-контроллера.
Порты и входы программируемых контроллеров, которые могут быть задействованы в алгоритмах управления тепловым пунктом, приведены в Таблице 2.

Таблица 2. Порты и входы программируемых контроллеров для решения задач управления тепловым пунктом

Порты / Входы Программируемый контроллер
MC8 МС12 MА8
Порт RS232 (для связи с верхним уровнем) / количество портов +/1 + -
USB (для связи с верхним уровнем) / количество портов +/1 +/1 -
Порт RS485 / количество портов / наличие гальванической развязки с цепями контроллера +/2 /есть +/2 /есть +/1 /есть
Предельное максимальное значение измеряемого параметра на универсальном аналоговом входе для:
  • активных датчиков, с выходным сигналом в виде постоянного тока
  • до 50 мА до 50 мА -
  • активных датчиков, с выходным сигналом в виде постоянного напряжения
  • до 10В до 10В до 2,5 В
  • пассивных термодатчиков с внутренним сопротивлением /количество входов
  • 50 Ом ÷ 10 кОм; /8 50 Ом ÷ 10 кОм; /8 50 Ом ÷ 10 кОм; /8
    Дискретный вход (оптоэлектронная пара)/ количество входов /наличие гальванической развязки с цепями контроллера +/4 /есть +/4 /есть +/4 /есть
    *Ручной переключатель (Кнопка) +/4 +/4 -

    * При комплектации контроллера встроенной (MD8.102) или подключении выносной (MD8.3 панели управления.Дискретные входы программируемых контроллеров и модулей расширения рассчитаны на подключение к ним датчиков с дискретными выходами в виде ключа (реле, открытый коллектор, оптронный симистор и т.п.). Такое решение позволяет упростить согласование входов программаторов с большинством типов датчиков, которые передают информацию об измеряемом параметре в дискретной форме. Дискретные входы гальванически отделены от цепей контроллеров/модулей расширения. Измерительная функция, заложенная в программируемые контроллеры MC8/MC12 и модули расширения MA8, позволяет измерять аналоговый сигнал в зависимости от типа датчика/сигнала:

    Для корректного подключения датчика к аналоговому входу программируемого контроллера или модуля расширения на каждом входе предусмотрен конфигуратор в виде контактной группы, на которую устанавливаются перемычки. Располагается конфигуратор под крышкой корпуса прибора. Места и количество устанавливаемых перемычек определяются типом датчика и его электрическими характеристиками. Перемычки входят в комплект поставки.

    Организация системы автоматизации водоснабжения

    В зависимости от масштаба задачи автоматизации управления тепловым пунктом может быть реализовано:
    • Локальное управление тепловым пунктом в конфигурациях:
      • Автономный контроллер (на базе MC8 или МС12).
      • Сеть контроллеров: Master (MC8 или МС12) - Slave (МС12; MC8, MА8).
    • Локальная или удаленная диспетчеризация управление освещением в конфигурациях:
      • Одиночный контроллер (MC8 или МС12)
      • Сеть контроллеров: Master (MC8 или МС12) - Slave (МС12; MC8, MА8)
    Для организации стационарного локального управления системами отопления и ГВС могут применяться специальные панели управления, оснащенные индикаторами, кнопками управления и жидкокристаллическим дисплеем:
    • MD8.102 – встроенная, устанавливается на корпус программируемого контроллера MC8/MC12.
    • MD8.3 – выносная, обычно устанавливается на дверцу шкафа автоматики

    Наиболее удобная организация локального управления системами отопления и ГВС может быть реализована на базе внешнего пульта оператора. Для установки рекомендуются внешние пульты WEINTEK.

    Если корректировки в алгоритмы вносятся редко, а обслуживающие специалисты малочисленны, то от применения внешних панелей управления вполне можно отказаться. Их роль может выполнить носимый ноутбук, планшет или смартфон, подключенный к контроллеру непосредственно на месте расположения теплового пункта через точку доступа или по проводному интерфейсу (USB, Ethernet, RS232). Для обеспечения такой возможности имеются специальные субмодули.Диспетчеризация, или удаленный доступ к объекту, может быть организована как на базе проводных решений (Ehternet, Internet), так и на базе беспроводных технологий радиосвязи, например, через GSM-модем.Программируемые контроллеры MC8/MC12 в соответствии с заданным списком критических параметров и событий передают соответствующие данные в систему диспетчеризации и/или хранят их в своей внутренней памяти.

    В частном доме, расположенном вдали от централизованного водоснабжения, организуется и обустраивается система автономного обеспечения водой для питьевых, хозяйственно-бытовых нужд. Понятно стремление каждого владельца загородной недвижимости жить в комфортных условиях, пользуясь последними достижениями в области инженерных коммуникаций. Если пробурена скважина, то нужно провести комплекс работ по обустройству скважины или автоматизации систем водоснабжения и водоотведения.

    Преимущества системы автоматического водоснабжения

    К достоинствам автоматизации системы автономного водоснабжения относится:

    • обеспечение оптимального, щадящего режима функционирования всего оборудования, что способствует его длительному эксплуатационному сроку;
    • снижение вероятность возникновения гидравлического удара до минимума, благодаря плавному пуску и остановки погружного насоса;
    • снижение затрат на обслуживание водозабора;
    • экономичный расход воды.

    Элементы автоматики для водоснабжения частного дома

    1. Погружной насос – устройство обеспечивающее подачу воды в трубопроводную систему. В его функции входит не только процесс подачи воды, но и компенсация гидравлических потерь, которые возникают в запорной, регулирующей арматуре, трубопроводе. Кроме того, его задачей является создание необходимых условий (избыточного давления) для оптимального функционирования сантехнических приборов. Его конструкционное исполнение (мембранное, вихревое, многоступенчатое) зависит от параметров скважины.
    2. Гидравлический аккумулятор (расширительный бачок) позволяет сгладить перепады давления при включении насоса и обеспечить компенсацию потери напора в случае небольшого расхода воды. Его присутствие в системе автоматического снабжения из скважины способствует более редким запускам насоса.
    3. Обратный клапан предназначен для запирания воды в трубопроводе и в расширительном баке в режиме, когда насос не работает. Он предотвращает возможность слива воды в скважину под действием ее силы тяжести. В большинстве случаев это клапанное устройство пружинной конструкции с затвором из латуни или прочного пластика. Пружина обратного хода изготавливается из нержавеющей стали.
    4. Реле давления – важный элемент автоматики для водоснабжения частного дома, поскольку он регулирует работу насоса. Оно подает команду на включение насоса при достижении критически низкого уровня давления. Когда уровень достигает установленной отметки, от реле подается сигнал на выключение насоса. Распространенная конструкция реле-регулятора – электромеханическая, в котором замыкание/размыкание цепи питания насоса выполняется с использованием пружинного поршня, реагирующего на уровень воды. Применяются, но реже, электронные реле.
    5. Редукторы, выполняющие функцию ограничителей в системе внутреннего трубопровода в пределах заданных параметров. Они определяются с помощью регулировочного винта. Срабатывание пружинного редуктора происходит при уровне вдавления водяного столбы выше нормативного значения.
    6. При автоматизации водоснабжения из скважины предусматривается установка пульта управления насосом, который обеспечивает защиту устройства от возможных перепадов напряжения, контроль параметров по току, отображение рабочих характеристик насоса.
    7. Греющий кабель, использующийся для предохранения воды от замерзания. Он укладывается на трубопровод в месте его входа в отапливаемое помещение.

    Установка системы автоматического водоснабжения от компании «Гидроинжстрой»

    Компания с многолетним опытом работы по созданию автономных систем обеспечения водой частных загородных домов, коттеджей, дач. Главное преимущества компании – выполнения всего комплекса работ, начиная от проведения геодезических работ по обследованию территории, на которой планируется , разработке проекта до полного обустройства (в том числе и установка автоматики для водоснабжения из скважины) и сдаче объекта под ключ. Грамотный монтаж системы автоматизации системы обеспечения водой, выполненный мастерами компании, позволит создать комфортные бытовые условия проживания в загородном доме.

    Липецкий государственный технический университет

    Кафедра электропривода


    ОТЧЕТ

    о производственной практике в ООО «Эрегион Энерго Сервис»


    Липецк 2014г.


    Введение


    Ускорение научно-технического прогресса и интенсификация производства невозможны без применения средств автоматизации. Характерной особенностью современного этапа автоматизации состоит в том, что она опирается на революцию в вычислительной технике, на самое широкое использование микропроцессорных контроллеров, а также на быстрое развитие робототехники, гибких производственных систем, интегрированных систем проектирования и управления.

    Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать следующие задачи:

    вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов, изменений в окружающей среде, ошибки операторов;

    управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т. п.;

    автоматически управлять процессами в условиях вредных или опасных для человека.

    Решение поставленных задач предусматривает целый комплекс вопросов по проектированию и модернизации существующих и вновь разрабатываемых систем автоматизации технологических процессов и производств.

    В данном отчёте рассматривается автоматизация системы водоснабжения.


    1. Водонапорная башня системы Рожновского


    Водонапорные башни предназначены для регулирования неравномерности водопотребления, хранения ограниченных резервного и противопожарного запасов в системах сельскохозяйственного водоснабжения и водоснабжения небольших предприятий и жилых застроек.

    Для эксплуатации водонапорных башен в районах с расчётной зимней температурой от минус 20 до минус 30°С необходимо обеспечить, как минимум, двукратный водообмен в сутки.Водонапорные башни предназначены для эксплуатации при температуре поступающей воды не менее 6°С преимущественно из буровых скважин.

    Водонапорные башни представляют собой сварную листовую конструкцию, состоящую из цилиндрической обечайки с коническими крышей и днищем, цилиндрической водозаполняющейся опорой. Опора закрепляется на монолитном железобетонном фундаменте посредством закладных и соединительных деталей. Рядом с башней устраивается колодец, обслуживания, служащий для размещения водопроводной арматуры. Многолетний опыт (с 1954г) эксплуатации неутеплённых водонапорных башен системы Рожновского с теплоизолирующей ледяной рубашкой, не требующих сложных, дорогих и неэффективных работ по утеплению, показал надёжность их круглогодичной эксплуатации при морозах до минус 30°С.

    Объём воды, содержащийся в опоре, при необходимости может использоваться для пожаротушения. На отводящей трубе предусмотрен отвод с задвижкой и головкой муфтовой для сброса воды при производстве пробных откачек, а также, при необходимости для непосредственной подачи воды в передвижные ёмкости.

    Для наполнения водонапорной башни служит подводящая труба, по которой вода от насосной станции поступает в верхнюю часть опоры башни.

    Питание водопроводной сети осуществляется с помощью отводящей трубы из нижней части опоры.

    Переливная труба выведена на наивысший уровень воды в баке. В колодце на подводящей и отводящей трубах устанавливаются задвижки с ручным приводом и обратные клапаны, а на переливной трубе устанавливается гидрозатвор с электродным датчиком верхнего уровня. При полностью наполненном баке вода через переливную трубу поступает в гидрозатвор и замыкает контакты электродного датчика, в результате чего выключается насосная установка. Включение насосной установки производится автоматически по сигналу датчика нижнего уровня, который установлен внутри водонапорные башни.


    Рисунок 1 - Система водоснабжения с башней Рожновского


    Недостатки водонапорной башни:

    трудности использования в зимний период (t<0°), особенно возрастающие при уменьшении водопотребления;

    достаточно большая поверхность окисления - вода заполняет водонапорную башню, а затем сливается из нее. При этом смачивается большая, иногда несколько кв.м., внутренняя поверхность накопительной емкости. Смоченная водой металлическая поверхность, в присутствии воздуха вызывает интенсивное появление ржавчины, попадающей в воду, а водонапорные башни в большинстве своем изготавливаются из черного металла;

    ограниченное давление воды на выходе из башни, определяющееся высотой водонапорной башни.

    Принцип работы водонапорной башни:

    Погружной насос, опущенный в скважину, подает воду в водонапорную башню. Когда вода поднимается до верхней отметки в водонапорной башне, датчик уровня дает команду насосу на отключение. Включением и отключением насоса занимается простейшая автоматика, размещенная в павильоне. По мере разбора воды из башни по магистрали, уровень поверхности понижается, и по достижении нижней отметки, датчик уровня (ДУ) дает команду на включение насоса. Таким образом, в башне постоянно находится запас воды, определяющийся объемом башни от нулевой отметки до верхнего уровня.


    Рисунок 2 - Башенная водонасосная установка с погружным электродвигателем (а), схема датчика уровня воды (б) и принципиальная электрическая схема управления (в): 1- погружной электродвигатель; 2 - многоступенчатый насос; 3 - водоподъемные трубы; 4- хомуты; 5- скважина; 6- кабель; 7- плита; 8- манометр; 9- задвижки; 10- напорно-разводящий трубопровод; 11 - санитарно-техническое помещение; 12 - бак; 13 - водосливная труба; 14 - датчик уровня; 15-вентиляционный клапан; 16 - люк; 17 и 18- внешняя и внутренняя лестницы; 19- скоба; 20 - защитный корпус; 21, 22 и 23-электроды соответственно верхнего, нижнего и общего уровней


    При всей простоте конструкции и широком распространении башни Рожновского обладают рядом существенных недостатков:

    трудности использования в зимний период, особенно возрастающие при уменьшении водопотребления, отказы датчиков уровня, протечки;

    неисправность датчиков уровня и автоматики приводит к переливу воды и замерзание ее в зимний период, что является причиной разрушения конструкции и падения водонапорной башни;

    интенсивное появление ржавчины в воде из-за большой поверхности окисления накопительной емкости башни;

    высокая стоимость, сложность ремонта и восстановления конструкции водонапорной башни, а также ее обслуживания, устранение течей, чистка, дезинфекция, покраска;

    ограниченное и непостоянное давление воды на выходе из башни, которое определяется её высотой;

    работа насоса в импульсном режиме с частыми включениями и отключениями приводит к ускоренному износу электродвигателя и самого насоса;

    высокая стоимость новой башни, её доставки, монтажных работ и ввод в эксплуатацию;

    основной недостаток изношенных водонапорных башен Рожновского - их аварийное состояние.

    С увеличением новых застроек и подводом водопровода к домам, появилась проблема нехватки воды из-за отсутствия постоянного высокого давления в системе. Подключение подачи воды из скважины напрямую в сеть решало данную проблему. При этом использовалась водонапорная башня нижнего наполнения, а автоматизация происходила по сигналам электроконтактного манометра.


    Рисунок 3 - Электроконтактный манометр (ЭКМ)


    В такой системе можно было установить минимальное и максимальное давление, при этом в башне также находился необходимый запас воды. Однако частые включения и выключения двигателя приводили не только к быстрому износу глубинного насоса, но и разрушению всей системы из-за постоянных гидроударов.

    В системе водоснабжения требовалось найти решение возникших проблем.


    2. Современное решение для водоснабжения


    ООО «РЕГИОН ЭНЕРГО СЕРВИС» (ООО «РЭС») одна из организаций работающих в Липецкой области с сельскими поселениями в сфере автоматизации водоснабжения. ООО «РЭС» предлагает альтернативное решение возникшим проблемам.


    Рисунок 4 - Схема перехода на преобразователь частоты


    Водонапорные башни долгое время являлись основным элементом локального водоснабжения, но на сегодняшний день их установка экономически нецелесообразна, в то время как применение частотного преобразователя для управления насосом скважины снижает расходы по реконструкции башни и имеет ряд неоспоримых технических преимуществ:

    стабильность создаваемого давления за счет автоматического регулирования производительности насоса в зависимости от текущего расхода воды;

    исключение громоздкой водонапорной башни: все необходимое оборудование может быть смонтировано в обычном помещении или специализированном внешнем контейнере, что резко снижает затраты по доставке оборудования и монтажу;

    повышенная надежность оборудования, стабильность работы в зимний период;

    повышение ресурса насоса скважины за счет плавного регулирования и ряда защит;

    отсутствие периодически смачивающихся участков водопроводной системы и, соответственно, отсутствие коррозии, и лучшее качество подаваемой воды;

    возможность интеграции систем учета по расходуемой воде и потребляемой электроэнергии.

    Если в «башенной» системе водоснабжения главным элементом была башня, обеспечивающая необходимый напор, то в современных прямоточных «безбашенных» системах главным является преобразователь частоты. Именно он обеспечивает возможность плавного пуска, останова и регулирования производительности насоса для поддержания стабильного напора в зависимости от текущего потребления воды.


    3. Существо проекта


    Центробежные вентиляторы, насосы и компрессоры объединяются в один класс нагрузочных механизмов для электропривода, так как их характеристики с точки зрения требований и условий работы электропривода имеют много общего. Большая часть электроприводов указанных механизмов является нерегулируемыми.

    Традиционные способы регулирования подачи насосных и вентиляторных установок состоят в дросселировании напорных линий и изменении общего числа работающих агрегатов по одному из технологических параметров - давлению втрубопроводе или в диктующей точке сети, уровня в приёмном или регулирующем резервуаре и др. Эти способы регулирования направлены на решение поставленных технологических задач (поддержание заданного давления) и практически не учитывают энергетических аспектов транспортировки воды.

    Вместе с тем, гидравлическое и электротехническое оборудование насосных станций обычно выбирается по максимальным техническим параметрам (подаче, напору и др.) системы водоснабжения и водоотведения. Однако в реальной жизни оказывается, что вновь вводимые в эксплуатацию насосные установки выходят напроектные режимы в течение многих лет, либо не выходят вообще. Поэтому существующие станции, как правило, работают в режимах, существенно отличающихся от расчётных. Кроме того, имеют место суточные, недельные и сезонные колебания расходов и напоров, обусловленные переменным водопотреблением, в результате этого рабочие режимы насосов оказываются далеко от рабочих зон их характеристик (как правило, в меньшую сторону).

    Поэтому с появлением надёжного регулируемого электропривода создались предпосылки для разработки принципиально новой технологии транспортировки воды с плавным регулированием рабочих параметров насосной установки без непроизводительных затрат электроэнергии и с широкими возможностями повышения точности и эффективности технологических критериев работы систем подачи.

    В мировой практике для этой цели широко используется частотно-управляемый асинхронный электропривод со стандартными короткозамкнутыми асинхронными электродвигателями общего применения. Это обусловлено появлением на мировом рынке большого количества весьма совершенных и относительно недорогих преобразователей частоты, построенных на современной элементной базе.


    4. Частотные преобразователи


    Преобразователи частоты - это электронные устройства для плавного бесступенчатого регулирования скорости вращения вала асинхронного двигателя.В простейшем случае частотного регулирования управление скоростью вращения вала осуществляется с помощью изменения частоты и амплитуды трехфазного напряжения, подаваемого на двигатель.

    Большинство современных преобразователей частоты построено по схеме двойного преобразования. Они состоят из следующих основных частей:

    звена постоянного тока;

    силового трехфазного импульсного инвертора;

    системы управления.


    Рисунок 5 - Схема частотного преобразователя


    Звено постоянного тока состоит из неуправляемого выпрямителя и фильтра. Переменное напряжение питающей сети (L1, L2, L3) преобразуется в нем в напряжение постоянного тока (+, -).

    Силовой трехфазный импульсный инвертор состоит из шести транзисторных ключей соединенных по схеме приведенной выше. Каждая обмотка двигателя подсоединяется через соответствующий ключ к положительному и отрицательному полюсу звена постоянного тока. Инвертор осуществляет преобразование напряжения постоянного тока в трехфазное переменное напряжение изменяемой частоты и амплитуды (U, V, W), управляющее двигателем.

    Система управления осуществляет управление силовым инвертором, используя Широтно Импульсную Модуляцию (сокращенно ШИМ), импульсно прикладывая к обмоткам двигателя напряжение звена постоянного тока, таким образом, что эффект оказывается практически эквивалентен, приложению синусоидального напряжения, требуемой частоты и амплитуды. ШИМ характеризуется периодом модуляции, внутри которого вывод обмотки подключается, по очереди, к положительному и отрицательному полюсам звена постоянного тока. Длительность этих состояний, внутри периода ШИМ, модулируется по синусоидальному закону. При высоких (обычно 2 … 15 кГц), тактовых частотах ШИМ, в обмотках двигателя, вследствие их фильтрующих свойств, протекают синусоидальные токи. Их частота и амплитуда определяются соответствующими параметрами модулирующей функции. Подобное импульсное управление позволяет получить очень высокий КПД преобразователя (до 98 %) и практически эквивалентно, аналоговому управлению с помощью частоты и амплитуды напряжения.

    Меняя параметры питающего напряжения (частотное управление) можно делать скорость вращения двигателя как ниже, так и выше номинальной.


    5. Принцип действия преобразователя частоты


    В основу метода преобразования частоты заложен следующий принцип. Как известно, частота промышленной сети 50 Гц. При такой частоте двигатель насоса, к примеру, имеющий 2 полюса, вращается со скоростью 3000 (50 Гц х 60 сек) оборотов в минуту и дает на выходе насосного агрегата номинальный напор и производительность (т.к. это его номинальные параметры, указанные в паспорте). Если при помощи преобразователя частоты (ПЧ), понизить частоту подаваемого на него переменного напряжения, то соответственно понизятся скорость вращения двигателя, а значит измениться напор и производительность насосного агрегата.

    Если момент вращения - квадратическая функция частоты вращения, то

    мощность на валу двигателя уменьшается в кубической зависимости при снижении частоты вращения. Другими словами, уменьшение частоты вращения ротора на 1 единицу снижает мощность двигателя на 13, что влечет за собой соответствующее снижение расходов на электроэнергию. Именно это свойство используется в насосах, вентиляторах и турбокомпрессорах с асинхронными двигателями, которые питаются от статических преобразователей частоты.

    При соединении ПЧ с расходомером, получается система, которая будет поддерживать расход с точностью до долей процента. Причем в этом случае исчезают нежелательные явления, связанные с прямым пуском двигателя насоса от сети, как при старт-стопном регулировании - отсутствуют броски напряжения, гидравлические удары, нет разрушения обмоток двигателя от рывков, пуск происходит плавно. Самое главное - двигатель затрачивает ровно столько энергии, сколько ему необходимо для обеспечения заданных показателей технологического процесса (давление воды и ее расход), а значит идет прямая экономия электроэнергии, по сравнению со старт-стопным (или любым другим рассмотренным выше) регулированием.

    Необходимая информация о давлении в сети поступает в блок ПЧ от специального датчика (например, датчика давления), установленного на трубопроводе после работающего насоса и сообщающего соответствующую информацию (о падении или увеличении давления в трубопроводе в ПЧ, после его последний соответствующим образом изменяет частоту, подаваемую на двигатель и изменяя таким образом его рабочие характеристики.

    В таком случае происходит экономия электроэнергии, воды, увеличивается ресурс оборудования.


    Рисунок 6 - Характеристика насосного агрегата и сети с частотным регулированием


    Кривая 1 соответствует номинальной (при номинальной частоте вращения привода) напорной характеристике, а кривые 2 - 4 напорным характеристикам при пониженной частоте вращения. Если организовать работу привода насосного агрегата таким образом, чтобы он при изменении параметров технологического процесса (расхода в сети и давления на входе агрегата) изменял частоту вращения, то в итоге можно без существенных потерь энергии стабилизировать давление в сети потребителей. При таком способе регулирования исключаются потери напора (нет дроссельных элементов), а значит, и потери гидравлической энергии. Способ регулирования давления в сети путем изменения частоты вращения привода насосного агрегата снижает энергопотребление ещё и по другой причине. Собственно насос как устройство преобразования энергии имеет свой коэффициент полезного действия - отношение механической энергии, приложенной к валу, к гидравлической энергии, получаемой в напорном трубопроводе насосного агрегата. Характер изменения коэффициента полезного действия насоса hн в зависимости от расхода жидкости Q при различных частотах вращения представлен на рисунке 7.

    водоснабжение башня частота преобразователь

    Рисунок 7 - Изменение КПД насосного агрегата с частотным регулированием при изменении производительности


    В соответствии с теорией подобия максимум коэффициента полезного действия с уменьшением частоты вращения несколько снижается и смещается влево. Анализ требуемого изменения частоты насосного агрегата при изменении расхода в сети показывает, что с уменьшением расхода требуется снижение частоты вращения. Если рассмотреть работу агрегата для расхода меньше номинального (вертикальные линии А и В), то для этих режимов рационально работать на пониженной частоте вращения. В этом случае кпд насоса выше, чем при работе на номинальной частоте вращения. Таким образом, снижение частоты вращения в соответствии с технологической нагрузкой позволяет не только экономить потребляемую энергию на исключении гидравлических потерь, но и получить экономический эффект за счет повышения коэффициента полезного действия самого насоса - преобразования механической энергии в гидравлическую.


    Заключение


    Применение частотно-регулируемых приводов для насосов и вентиляторов в технологических процессах позволяет снизить энергопотребление технологическим оборудованием. Перед началом внедрения рекомендуется провести технико-экономическое обоснование, позволяющее определить не только сроки окупаемости от внедрения, но и правильно организовать технологический процесс с учетом возможностей приводов с частотным регулированием. Целесообразно использование преобразователей частоты не в качестве элементов системы управления конкретного агрегата, а как составляющих комплексных системных решений с подключением широкого набора средств автоматизации технологического процесса. Такие решения позволят получить дополнительный эффект, который заведомо больше простой экономии электрической энергии.


    Репетиторство

    Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

    Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
    Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

    В статье рассмотрены типовые задачи контроля и автома­тизации процессов водоснабжения и водоотведения. Представлено оборудование, предназначенное для реализации подобных систем автоматики, показан бюджет и подробные технические характеристики.

    ООО «Радиоавтоматика», г. Брянск

    Надо ли говорить о том, насколько важна автоматизация управления и работы канализационных и водонасосных станций (ВНС) в современном городе или поселке? Думаю, нет. От оперативности и точности контроля работы объектов водоснабжения и отведения напрямую зависит и безопасность нашего быта, и успешность многих производственных процессов, связанных с потреблением и переработкой больших объемов воды.

    В качестве примера можно взять наиболее актуальные объекты, требующие централизованного управления – системы водоотведения (СВО).

    Современные СВО – это сложный комплекс инженерных сооружений и устройств, включающий в себя систему канализации, дворовую канализацию, уличные коллекторы, насосные станции перекачки сточных вод и канализационные очистные сооружения. Вследствие подвижки грунтов или других внешних динамических и статических нагрузок большинство трубопроводов пришли в негодность и не имеют должной пропускной способности. Перегруженность СВО приводит к подтоплению городской территории. С другой стороны, по мере развития города и жилищного строительства нагрузки на систему водоотведения существенно увеличились и в большинстве случаев не соответствуют проектным. В результате таких изменений одни коллекторы стали недогруженными, а другие перегруженными и даже работают в напорном режиме, что приводит к попаданию стоков в грунт. И потому особенно актуальной становится задача интенсификации работы СВО, которая заключается в рациональном перераспределении потоков сточной жидкости с целью максимального использования пропускной способности всех сооружений и трубопроводов.

    И это – лишь один из примеров проблем в водном хозяйстве, которые ждут своего решения. В связи с этим сегодня особенно важным представляется наличие на объектах водоснабжения и водоотведения автоматизированных систем управления, способных своевременно и точно дать необходимую информацию, осуществить оптимальное решение по ликвидации оперативных проблем.

    Брянская компания ООО «Радиоавтоматика» осуществляет полный комплект услуг по системам автоматизации и диспетчеризации технологических процессов водоснабжения и водоотведения – от проектирования до производства и поставки потребителю. Как говорят строители – «работа под ключ».

    При работе с клиентами компания учитывает все пожелания – не только поставку типовых средств управления технологическими процессами, но и решение задач автоматизации любой сложности с учетом индивидуальных требований заказчика.

    Рис. Шкаф автоматизированного управления канализационной насосной станцией ШАУ КНС-03

    При решении нестандартных задач ООО «Радиоавтоматика» осуществляет консультации по внедрению средств автоматизации, специалисты компании производят изучение объектов, подлежащих установке АСУ с последующей разработкой технического задания. Затем происходит проектирование и производство оборудования, соответствующего техническому заданию, и разрабатывается пользовательская документация. Далее производится монтаж и пусконаладка оборудования на объекте с последующим обу­чением персонала.

    В настоящее время компания осуществляет серийный выпуск оборудования для следующих объектов:

    Артезианские скважины;

    Водонапорные насосные станции;

    Водонапорные башни;

    Диктующие участки сетей водоснабжения;

    Канализационные насосные станции;

    Очистные сооружения сточных вод.

    Для работы водонапорных установок в автоматическом режиме, а также для автоматизации работы водоочистных систем существует ряд устройств, реагирующих на изменение давления, уровня или скорости течения воды.

    Автоматическое включение или выключение электродвигателей насосов и компрессоров в системах водоснабжения зданий возможно при изменении уровня воды в водонапорном баке, либо давления в трубопроводах сети (или пневматическом баке) или скорости движения воды в трубопроводе. При изменении указанных параметров приводятся в действие датчики, связанные с исполнительными механизмами включения или выключения магнитного пускателя, соединяющего или размыкающего линию электропитания двигателя насоса.

    ООО «Радиоавтоматика» использует в предлагаемых системах большой спектр устройств и технических решений для автоматизации объектов водоснабжения и водоотведения. Их состав и функции представлены в таблице.

    Данные о работе сети водоснабжения и водоотведения стекаются в диспетчерский пункт, который оснащается компьютером со специализированным ПО. Архитектура программного обеспечения позволяет организовать многоуровневую систему диспетчеризации с несколькими локальными и центральным диспетчерским пунктом.

    Автоматизация современных систем водоснабжения требует совместных усилий как специалистов в области автоматизации, так и инженерно-технических работников, проектирующих технологические процессы и эксплуатирующих сооружения. Именно такие специалисты работают в ООО ­«Радиоавтоматика», что в немалой степени способствует высокому уровню предлагаемых компанией автоматизированных систем управления водоснабжением и водоотведением.

    ООО «Радиоавтоматика», г. Брянск,

    ВВЕДЕНИЕ

    1.1 Система водоснабжения как объект автоматизации

    1.2 Виды водоснабжения

    2.1 Структурная схема АСУ ТП водоснабжения

    2.2 Подбор необходимых датчиков, исполнительных механизмов и мест их расположения

    5) Резервуары для воды выбраны: РВС-100 и РВС-200 (100 и 200 м 3 - резервуар 1 и 2 соответственно)

    2.5 Функциональная схема технологического объекта

    3.1 Алгоритм функционирования СУ технологического объекта

    3.4 Алгоритм остановки системы

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    Приложение А

    Приложение Б

    Введение

    Ускорение научно-технического прогресса и интенсификация производства невозможны без применения средств автоматизации. Характерной особенностью современного этапа автоматизации состоит в том, что она опирается на революцию в вычислительной технике, на самое широкое использование микропроцессорных контроллеров, а также на быстрое развитие робототехники, гибких производственных систем, интегрированных систем проектирования и управления, SCADA-систем.

    Применение современных средств и систем автоматизации позволяет решать следующие задачи:

    вести процесс с производительностью, максимально достижимой для данных производительных сил, автоматически учитывая непрерывные изменения технологических параметров, свойств исходных материалов, изменений в окружающей среде, ошибки операторов;

    управлять процессом, постоянно учитывая динамику производственного плана для номенклатуры выпускаемой продукции путем оперативной перестройки режимов технологического оборудования, перераспределения работ на однотипном оборудовании и т. п.;

    автоматически управлять процессами в условиях вредных или опасных для человека.

    Решение поставленных задач предусматривает целый комплекс вопросов по проектированию и модернизации существующих и вновь разрабатываемых систем автоматизации технологических процессов и производств.

    В данном курсовом проекте рассматривается автоматизация системы водоснабжения.

    1. Обзор технической литературы

    1 Система водоснабжения как объект автоматизации

    Многочисленные потребители требуют воду: как различного качества, так и разное его количество. Количество и качество воды, необходимое каждому предприятию, определяется характером и масштабом его основного производства. В свою очередь, эффективность работы предприятия часто сильно зависит от организации снабжения его водой требуемых параметров.

    Прекращение подачи воды даже на несколько минут для многих предприятий означает массовый брак продукции, а часто и аварийный выход из строя отдельных технологических аппаратов и установок.

    Подача некачественной воды (грязной, жесткой и т.п.) так же приводит к появлению брака, снижению производительности и экономичности технологических аппаратов, а часто и к аварийному выходу из строя отдельных их элементов.

    С внедрением в производство автоматической системы управления технологическими процессами значительно повышается надежность системы водоснабжения и обеспечивается высокая производительность предприятия.

    1.2 Виды водоснабжения

    Вода расходуется различными потребителями на самые разнообразные нужды. Тем не менее все виды водопотребления можно свести к трем основным категориям.

    А. Хозяйственно-питьевое водопотребление.

    ) на утоление жажды рабочих и служащих предприятия, приготовления пищи и мытья посуды в столовых и буфетах;

    ) для помывки рабочих и служащих предприятия в душевых и умывальниках;

    ) на стирку в заводских прачечных, уборку помещений, цехов и т.п.;

    ) на полив зеленых насаждений, тротуаров и т.п.

    Б. Производственно-техническое водопотребление.

    Потребители этой воды сведены в группы. При этом вода расходуется:

    ) в качестве теплоносителя для охлаждения продуктов производства и технологических аппаратов, с целью обеспечения необходимого температурного уровня либо процессов, либо оборудования.

    Например, защита оборудования от прогара, для конденсации паров хладагента в холодильных установках, водяного пара в паротурбинных установках, охлаждения компрессоров и т.п. В этом случае вода обычно не загрязняется, только нагревается.

    Эта группа водопотребителей самая значительная, на ряде производств она расходует 70-90% всего количества производственной воды;

    ) для выработки пара в паровых котлах, системах испарительного охлаждения и других утилизационных установках.

    На эту группу потребителей расходуется от 2 до 20% всей производственной воды;

    ) на промывку различных материалов, машин, деталей, мокрую очистку газов, вентвыбросов и т.п. Вода при этом сильно загрязняется;

    ) на гидротранспорт, гравитационное обогащение материалов, гидрозолоудаление. Загрязнение тоже сильное, главным образом механическими примесями;

    ) на приготовление растворов, электролитов и т.п. Это характерно для химической и рудообогатительной (при флотации руд) промышленности, электрохимического производства и т.п.;

    ) для комплексного использования. В этом случае вода служит средой охлаждающей, поглощающей, транспортирующей и т.п.

    Например, очистка дымовых газов, мокрое тушение кокса, грануляция шлаков и т.д.

    На потребителей групп 3) - 6) может расходоваться от 5 до 15% всего количества производственной воды.

    В. Пожарное водопотребление.

    Вода расходуется на тушение пожаров и внутренних возгораний.

    1.3 Основные элементы системы водоснабжения

    Система водоснабжения - это комплекс сооружений для обеспечения потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества.

    В состав системы водоснабжения входят следующие сооружения:

    а) водоприемные сооружения (водозабор);

    б) водоподъемные сооружения (насосные станции);

    в) сооружения для очистки, обработки и охлаждения воды;

    г) водоводы и водопроводные сети;

    д) башни и резервуары. Это регулирующие и запасные емкости для сохранения и аккумулирования воды.

    На состав и схему системы водоснабжения большое влияние оказывают местные природные условия, источник водоснабжения и характер потребления воды. Поэтому в некоторых случаях могут отсутствовать те или иные сооружения. Например, в самотечных системах отсутствуют насосные станции, в системах водоснабжения от артезианских скважин нет очистных сооружений, при равномерном графике потребления не устанавливают водонапорные башни или резервуары и т.п.

    На предприятиях может быть несколько систем водоснабжения одновременно. Например, отдельно системы производственно-технического, хозяйственно-питьевого назначения.

    1.4 Описание технологического процесса прямоточного водоснабжения

    Прямоточная система применяется для хозяйственно-питьевого и противопожарного водоснабжения. В некоторых случаях применяется и для производственно-технического водоснабжения.

    На рис.1 приведена схема взаимосвязи основных элементов в прямоточной системе водоснабжения. Именно по такой схеме осуществляется водоснабжение городов, поселков и других населенных пунктов.

    Рис. - Схема прямоточной системы водоснабжения: 1 - водозабор; 2.1 - насосная станция 1-го подъема; 3.1 - очистные сооружения природной воды; 3.2 - очистные устройства для загрязненных стоков; 4.1 - резервуар чистой воды; 5 - водоводы; 6 - водонапорная башня (резервуар); 7.1-7.6 - потребители воды (цеха, здания); 8 - водопроводная сеть; 9 - сеть трубопроводов для сбора отработавшей воды; 10 - водоохлаждающее устройство.

    При работе этой системы вода забирается из источника с помощью водозаборного устройства 1 и подается насосами насосной станции 1-го подъема (НС 1) на очистные сооружения 3.1. Здесь обычно вода идет самотеком. Очищенная до необходимого качества она собирается в резервуаре очищенной воды 4.1. Отсюда насосами насосной станции 2-го подъема (НС 2) вода по водоводам 5 подается на территорию предприятия. Из водоводов вода попадает в водопроводную сеть 8 и подается потребителям 7.1-7.6.

    Присоединенная к сети регулирующая емкость 6 позволяет сглаживать влияние пиков водопотребления на работу насосов НС 2. Она может быть установлена в любой точке водопроводной сети.

    Вся отработавшая вода сбрасывается в источник ниже (по течению) места забора воды. При необходимости эта вода очищается и охлаждается перед сбросом. В этом случае в системе предусматриваются устройства 3.2 и 10.

    Недостатки прямоточной системы водоснабжения:

    а) производительность всех элементов приходится выбирать из условия покрытия максимума суточного расхода. Это увеличивает размеры сооружений и мощности всех элементов системы, что удорожает ее. Возрастает и удельный расход энергии из-за работы насосных агрегатов бóльшую часть времени в нерасчетном режиме;

    б) необходим источник с достаточным дебитом воды. Часто он удален от предприятия и приходится сооружать длинные водоводы. Это тоже ведет к удорожанию и снижению надежности системы;

    в) в прямоточной системе вся отработавшая вода сбрасывается в природные водоемы. Эти водоемы должны обладать способностью поглощать эти сбросы без нарушения экологического равновесия.

    Прямоточная система обеспечивает подачу наиболее качественной воды. Она единственно возможна там, где исключается повторное использование воды. Это в хозяйственно-питьевом и противопожарном водоснабжении.

    В техническом водоснабжении часто можно обходиться без очистных сооружений, что удешевляет систему и увеличивает ее надежность.

    2. Разработка функциональной схемы автоматизации процесса

    1 Структурная схема АСУ ТП водоснабжения

    При разработке системы автоматизированного управления технологическим процессом водоснабжения необходимо реализовать автоматизированное рабочее место оператора с программным обеспечением, взаимодействующим с контроллером. Также необходимо определить необходимые датчики, которые будут предоставлять информацию о состоянии процесса и исполнительные механизмы, воздействующие на объект.

    Структурная схема АСУ ТП производства сухого молока приведена на рисунке 2.

    Рисунок 2 - Структурная схема

    2.2 Подбор необходимых датчиков, исполнительных механизмов и мест их расположения.

    Для того чтобы разработать функциональную схему, необходимо сначала определить какого рода информация будет отображаться на ОС, т.е. нужно определить места установки датчиков и их характеристики. Также нам необходима обратная связь с объектом управления, чтобы мы могли оказывать управляющее воздействие. Для этого необходимо подобрать соответствующие исполнительные механизмы. Т.к. разрабатываемая схема функциональная, то достаточно будет определить задачи, решение которых возлагается на тот или иной исполнительный механизм и место его установки.

    Описание технологического объекта, приведенное ранее, позволяет определить необходимые датчики:

    §уровня воды в резервуаре (датчики устанавливаются в резервуары 1, 2);

    §показателя pH в воде (устанавливаются в резервуар 1);

    Выбор датчиков и исполнительных механизмов:

    1) Контролировать необходимое количество воды в емкостях необходимо датчиками уровня. Для этих целей нам подойдут бесконтактные сигнализаторы уровня БСУ, которые имеют один входной параметр (уровень), а также малую погрешность ±1,5 мм. Выходной сигнал с датчика - дискретный. На функциональной схеме датчики уровня, согласно ГОСТ 21.404-85 буквенные условные обозначения, будем обозначать буквами LE.

    ) Контроль показателя pH будет производить PH-018 (ЭкоЮнит).

    водоснабжение автоматизация контроллер

    Рисунок 3 - PH-018

    Область применения: мониторинг и контроль pH в промышленных аквариумах, бассейнах, котлах, в промышленных системах подготовки воды и т.д.

    Характеристики:

    ·Диапазон измерения pH: 0.00 - 14.00

    ·Встроенный сенсор для автоматической компенсации температуры (от 0 до 100°C)

    ·Рабочая среда 0-50°C, влажность не более 95%

    ·Цена деления 0.01pH

    ·Погрешность +/- 0.02pH

    ·Токовый выход (для подключения к компьютеру): 4-20 мА

    ·Входное сопротивление 10*12 Ом

    ·Калибровка с помощью калибровочной отвертки (в комплекте)

    ·Питание: переменный ток 220В, 50Hz

    ·Размеры 96 x 96 x 160 мм

    ·Вес 950 г

    ) В качестве системы очистки воды выбран Nimbus MN800.

    Рисунок 4 -Nimbus MN800

    Это высокопроизводительная система очистки воды методом обратного осмоса с возможностью использования накопительного бака различного объема.

    Система предназначена для работы в тяжелых условиях с плохим качеством исходной воды, а также может использоваться для очистки воды с низким давлением подачи.

    Характеристики:

    ·Производительность: 1900л/сут, 2л/мин;

    ·Давление, мин - 1атм, макс 12 атм;

    ·Степень очистки: 96% всех растворенных веществ (вкл. органику и неорганику);

    ·Размер мембраны: 2.5"х25", макс восстановление 33%;

    ·Колво мембран - 2;

    ·10" Кальцитовый постфильтр для понижения уровня pH (опция);

    ·Материал корпуса мембранных отсеков - нерж сталь;

    ·Насос повышающий давление, 250Вт;

    ·Размеры: 1050х480х405мм, вес 42кг.

    4) На насосы необходимо поставить пусковые устройства, позволяющие включать и выключать двигатели. Данные устройства работают с аналоговыми сигналами. Обозначение на функциональной схеме NS.

    5) Резервуары для воды выбраны: РВС-100 и РВС-200 (100 и 200 м3 - резервуар 1 и 2 соответственно).

    2.3 Схема информационных потоков АСУ технологическим объектом

    Выбранные датчики, исполнительные механизмы и их месторасположение, а также структурная схема АСУ ТП производства сухого молока позволяют составить схему информационных потоков в АСУ технологическим объектом.

    На схеме обозначены направления потоков, а также вид сигнала (аналоговый, цифровой, разрядность).

    Схема информационных потоков приведена на рисунке 5.

    Рисунок 5 - Схема информационных потоков

    Входные потоки:

    1.Уровень воды в резервуаре 1 (1)

    2.Уровень воды в резервуаре 1 (2)

    .Уровень воды в резервуаре 2

    Выходные потоки:

    1.К насосу 1

    2.К насосу 2

    .К насосу 3

    2.4 Выбор контроллера для автоматизированной системы

    Для контроля данной системы был выбран контроллер ОВЕН ПЛК 110-30

    Рисунок 6 - ОВЕН ПЛК 110-39

    Программируемые логические контроллеры ОВЕН ПЛК110-30 выполнены в полном соответствии со стандартом ГОСТ Р 51840-2001 (IEC 61131-2), что обеспечивает высокую аппаратную надежность.

    По электромагнитной совместимости контроллеры соответствуют классу А по ГОСТ Р 51522-99 (МЭК 61326-1-97) и ГОСТ Р 51841-2001, что подтверждено неоднократными испытаниями изделия.

    ·В системах HVAC

    ·В сфере ЖКХ (ИТП, ЦТП)

    ·В АСУ водоканалов

    ·Для управления малыми станками и механизмами

    ·Для управления пищеперерабатывающими и упаковочными аппаратами

    ·Для управления климатическим оборудованием

    ·Для автоматизации торгового оборудования

    ·В сфере производства строительных материалов

    Оптимально для построения распределенных систем управления и диспетчеризации с использованием как проводных, так и беспроводных технологий.

    Вычислительные ресурсы

    В контроллере изначально заложены мощные вычислительные ресурсы при отсутствии операционной системы:

    ·высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM9, с частотой 180МГц компании Atmel;

    ·большой объем оперативной памяти - 8МБ;

    ·большой объем постоянной памяти - Flash память, 4МБ;

    ·объем энергонезависимой памяти, для хранения значений переменных - до 16КБ;

    ·время цикла по умолчанию составляет 1мс при 50 логических операциях, при отсутствии сетевого обмена.

    Условия эксплуатации

    ·Расширенный температурный рабочий диапазон окружающего воздуха: от минус 10 °С до +50 °С

    ·Закрытые взрывобезопасные помещения или шкафы электрооборудования без агрессивных паров и газов

    ·Верхний предел относительной влажности воздуха - 80 % при 25 °С и более низких температурах без конденсации влаги;

    ·Атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа

    Конструктивные особенности

    Контроллеры выполнены в компактном DIN-реечном корпусе. Габаритные и установочные размеры отличаются в зависимости от модификации, и приведены в конце раздела.

    Расширение количества точек ввода\вывода осуществляется путем подключения внешних модулей ввода\вывода по любому из встроенных интерфейсов.

    Электрические параметры

    Два варианта питания для каждого контроллера:

    ·переменный ток: (90-265)В, (47...63)Гц;

    ·постоянный ток: (18-29)В.

    Небольшая потребляемая мощность до 10Вт.

    Интерфейсы и протоколы

    Все контроллеры данной линейки имеют большое количество интерфейсов на борту, работающих независимо друг от друга:

    ·Ethernet;

    ·До трех последовательных портов;

    ·USB Device для программирования контроллера.

    В целом, данный контроллер удовлетворяет разработанной АСУ ТП.

    5 Функциональная схема технологического объекта

    Результатом главы 2 является функциональная схема технологического объекта, отображающая вид датчиков, места расположения датчиков, а также места расположения исполнительных механизмов и пусковых устройств. Функциональная схема приведена на рисунке 7.

    Рисунок 7 - Функциональная схема системы

    Обоснование мест установки датчиков:

    ·Датчик NS 2-1 предназначен для управления насосом 1;

    ·Датчик pH 4-1 предназначен для измерения показателя pH воды в резервуаре 1;

    ·Датчики LE 4-2 и 4-3 предназначены для индикации уровня воды в резервуаре 1;

    ·Датчик NS 5-1 предназначен для управления насосом 2;

    ·Датчик NS 6-1 предназначен для управления насосом 3;

    ·Датчик LE 7-1 предназначен для индикации уровня воды в резервуаре 2.

    3. Разработка алгоритмов функционирования

    1 Алгоритм функционирования СУ технологического объекта

    Рисунок 8 - Общий алгоритм функционирования

    3.2 Алгоритм запуска технологического объекта

    Рисунок 9 - Алгоритм запуска ТП

    3.3 Алгоритм функционирования системы

    Рисунок 10 - Алгоритм функционирования системы

    4 Алгоритм остановки системы


    3.5 Алгоритм работы системы при аварии

    Рисунок 12 - Алгоритм работы системы при аварии

    Заключение

    Результатом выполнения данного курсового проекта стала разработка АСУ ТП водоснабжения дома. Была разработана модель процесса, которая наглядно позволяет представить реальный технологический процесс. Также были разработаны функциональные схемы, подобраны измерительные устройства (датчики) и контроллер, который осуществляет управление технологическим процессом. Разработаны алгоритмы контроля и управления функционированием ТП.

    Приложение А

    Список используемых сокращений

    АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом;

    ИМ - исполнительный механизм;

    ОС - операторская станция;

    ТО - технологический объект;

    ТОУ - технологический объект управления;

    ТП - технологический процесс.

    Приложение Б

    Библиографический список

    1. Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Технические средства автоматизации и управления». Составитель Куклин В.В. 2011г.
    2. Лекции по предмету «Технические средства автоматизации и управления» Куклина В.В.



     

    Пожалуйста, поделитесь этим материалом в социальных сетях, если он оказался полезен!