«Скважина» АСОИУ завода по производству минеральной воды

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО  ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ  СООБЩЕНИЯ 

 

Кафедра «Мехатроника в автоматизированных производствах»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

по дисциплине

 «Проектирование  АСОИУ»

 

Тема: «Скважина» АСОИУ завода по производству минеральной  воды.

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                   Выполнили: Лошкарев С.А

                                                                                                         Дудунко М.А

                                                                                                         студент гр.1391            

                             

                                                                                  Проверил: Чертыковцева Н.В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самара 

2013

Содержание

Введение Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден

Описание водозаборной станции. Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден

Надземный источник Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден

Подземный источник Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден

Предложения по автоматизации Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден3

        Автоматизированная система управления водозабором……………………………….13

        Математическое описание ОУ 14

        Предложения по автоматизации насосной станции. 20

        Описание синтезируемой системы 20

Хранение и обработка информации Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден8

Описание программного обеспечения ЦДП. 29

        Режимы работы автоматизированной системы 33   

Приложение 1. Описание насосов 35

Приложение 2. Средний расход воды 39

Техническое задание

на проектирование модуля «Скважина» АСОИУ завода по производству минеральной воды

 

1.Наименование  и область применения системы

 

Наименование системы - подсистема  «Скважина» АСОИУ завода по производству минеральной воды.

Система сбора и обработки информации «Скважина» предназначена для автоматизации процесса добычи минеральной воды из скважины. Система должна состоять из отдельных распределённых модулей сбора и обработки данных о процессе. Каждый из них должен быть размещён на соответствующем контролируемом объекте на участке и собирать информацию с установленных на объекте датчиков. Все модули сбора данных должны быть объединены вычислительной сетью Fast Ethernet между собой и OPS-сервером. Пользовательское программное обеспечение представляет собой программу для отображения  параметров и мониторинга всего объекта в целом.

 

 

2. Общие требования  к системе «Скважина»

 

2.1. Назначение  системы 

Система сбора и обработки  информации «Скважина» предназначена  для применения в технологическом  процессе добычи минеральной воды из скважины.

Система предназначена  для контроля основных параметров процесса добычи минеральной воды и обеспечивает выполнение следующих задач:

• автоматическое местное и дистанционное включение и выключение оборудования скважины по заданному алгоритму;
• ручное поэлементное включение и выключение всех исполнительных механизмов;
• контроль наличия сетевого напряжения в павильоне артезианской скважины;
• контроль давления на выходе насоса;
• контроль «сухого хода»;
• контроль положения и управления электрозадвижками;
• сигнализация затопления павильона (+ пожарная и охранная сигнализация);
• контроль тока потребления электродвигателем насоса;
• контроль срабатывания защиты электродвигателя насоса;
• фиксация показаний расходомера и счетчика потребленной электроэнергии;
• измерение и отображение в реальном времени параметров уровня воды в скважине, уровня воды в накопительном резервуаре;
• контроль целостности магистрали подачи воды из скважины в накопительный резервуар;
• контроль целостности накопительного резервуара;
• архивация данных;
• передача информации в виде сводных форм отчетов и ведомостей в подсистему «УПРАВЛЕНЕЦ» АСОИУ завода по производству минеральной воды.

 

2.2. Технические  требования к системе 

Система сбора и обработки  информации «Скважина» должна обеспечивать:

• измерение параметров сигналов уровня воды (с допустимой погрешностью измерения 5% ) в скважине и резервуаре;
• контроль параметров сигнала целостности магистрали подачи воды (с допустимой погрешностью измерения 5%) из скважины в резервуар и целостности накопительного резервуара;
• Передача параметров в виде свободных форм отчетов и ведомостей на централизованный сервер подсистемы «УПРАВЛЕНЕЦ» АСОИУ завода по производству минеральной воды;
• обеспечение возможности долговременного хранения измерительной информации.

 

• измерение сигналов датчика уровня жидкости в диапазоне от 4 до 20 мА с пределом допускаемого значения относительной основной погрешности измерения 5%;
• измерение сигналов датчика утечки в диапазоне от 0.4 до 5 А с пределом допускаемого значения относительной основной погрешности измерения ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Струтурная  схема системы.

В данном курсовом проекте  разработанна структурная схему, которая  имеет следующий вид:

 

 

 

Рис. 1. Структурная схема АСУ ТП

 

1. Нижний уровень АСУ ТП объекта автоматизации.

Основные компоненты:

• датчики;
• исполнительные механизмы.

Решаемые задачи:

• преобразования физических параметров технологического объекта в унифицированные электрические сигналы.
• преобразования унифицированных управляющих сигналов автоматизированной системы в механические и др. виды воздействий на течение технологического процесса.

2. Средний уровень АСУ ТП объекта автоматизации.

Основные компоненты:

• модули устройства сопряжения с объектом;
• программируемый логический контроллер;
• программное обеспечение контроллера;

Решаемые задачи:

• - сбор и обработка сигналов с датчиков;
• - выявление отклонений технологических параметров процесса от регламентных значений;
• - выдача сигналов для аварийной защиты и блокировки технологического оборудования при нарушении регламентных уставок;
• - расчет и выдача в виде электрических сигналов, управляющих воздействий для ИМ и технологических агрегатов, обеспечивающих реализацию программно - логического управления технологическим процессом и регулирование значений параметров;
• - представление информации (сигнализация) по критичным значениям параметрам;
• - передача данных между УСО и ПЛК, ПЛК и верхним уровнем АСУ ТП
• - автоматическая самодиагностика и диагностика нижнего уровня.

3. Верхний уровень АСУ ТП объекта автоматизации.

      Основные компоненты:  

• рабочая станция;
• аппаратные средства для обеспечения обмена данными с контроллерами

            Решаемые задачи:

• - диагностика подсистем среднего и верхнего уровней;
• - конфигурирование и настройка контролеров, сети передачи данных, каналов измерения.
• - ведение архивов изменения параметров СКУ;
• - составление отчетов по запросу оператора.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Автоматизированная  система управления водозабором.

 

1. Назначение.

- Устройство модуль автоматизации  скважин (устройство) предназначено для контроля технологических параметров на водоподъемной скважине (величина напряжения питания двигателя насоса; ток нагрузки двигателя насоса; давление в трубопроводе; контроль «сухого хода» насоса; состояние положения выключателей; состояние двери, а также для управления насосом – включить и выключить) .

- Устройство предназначено для  работы в температурном диапазоне  от минус 40 град.С до плюс 85 град.С, относительной влажности  до 98% при температуре 25 град.С,  атмосферном давлении 80-106 кПА (от 630 до 800 мм рт.ст.) и может входить в состав оборудования для автоматизации (телемеханизации) водоподъёмных станций (организация диспетчеризации и централизованного управления несколькими удалёнными системами).

2. При разработке автоматизированной  системы управления водозабором были предусмотрены следующие контролируемые параметры:

2.1 .При достижении максимального  уровня воды в ВНБ насос  на скважине должен отключаться,  при достижении минимального  уровня воды - включаться. Сигналы  на включение и отключение глубинного насоса должны передаваться по сигналам датчиков уровня.

2.2 Система должна автоматически  отключать глубинный насос при: 

• понижении уровня воды в скважине ниже допустимого (защита от «сухого  хода»);

• неисправности насоса;

• неисправности электрооборудования.

2.3 Автоматическое повторное включение  (АПВ) насосного агрегата после  появления ранее исчезнувшего  питающего напряжения.

2.4 Электрические защиты:

• от неполнофазного режима; время - токовая; максимально - токовая.

2.5 Возможность управления насосным агрегатом - ручное (местное), автоматическое.

2.6 Степень защиты оборудования IP 54.

2.7 Следующая индикация: 

• состояние насосного агрегата (рабочее, нерабочее);

• состояние электрифицированных  задвижек (закрыта, открыта),если имеются; индикация АПВ; наличие напряжения в сети (всех фаз);

• наличие воды в скважине;

• отображение аварийных ситуаций, их архивирование в течении года;

• уровень воды в РЧВ или ВНБ;

• информация о переливе РЧВ (ВНБ);

• ток электродвигателя работающего насоса;

• о несанкционированном проникновении  в здания;

• о понижении температуры воздуха  в зданиях ниже, чем 5 С;

 

 

3. Состав.

В систему входят:

- Блок логики.

- Блок силовой. 

- Внешние датчики 

Блок силовой это совокупность исполнительных устройств, получающих команды от контроллера и управляющих насосом водоподъемной станции и другими силовыми элементами.

Внешние датчики:

• Датчик минимума-максимума (манометр)

• Датчик «сухого хода» (манометр)

• Дополнительно могут быть установлены  датчики температуры, датчики охраны помещения и.т.п.

4. Возможности. 

Режимы управления

• Автоматический

• Ручной

В автоматическом режиме, система  контролирует все параметры и  отрабатывает полный цикл, без вмешательства  человека. Все действия и неисправности (аварийные ситуации) отображаются на жидкокристаллическом дисплее, который находится на передней панели устройства. Все данные отображаются с привязкой по времени. При использовании централизованного контроля и управления, все действия и неисправности транслируются в диспетчерский пункт и отображаются на экране персонального компьютера. Связь с компьютером может быть как проводная, так и беспроводная Wi Fi. По одной паре проводов, последовательно может быть подключено до 255 устройств.

В ручном режиме все операции производятся с помощью органов управления, находящихся на передней панели.

По  желанию система может комплектоваться  устройством плавного пуска двигателя, что значительно увеличивает  срок службы насоса.

Предложения по автоматизации насосной станции.

 

Наиболее экономичным является такой режим работы насосов, когда  при изменяющемся разборе развиваемый  насосами напор соответствовал бы минимально необходимому значению и не превышал его. Этого можно добиться путем  автоматического изменения частоты  вращения электродвигателей насосов с помощью частотно-регулируемых приводов (ЧРП).

Таким образом, основной целью создания автоматизированной системы управления стало:

• автоматическое поддержание заданного давления воды в коллекторе;
• создание наиболее экономичного режима работы насосов с помощью ЧРП;
• оперативный диспетчерский контроль за параметрами процесса;
• выявление аварийных ситуаций и/или неисправностей технологического      оборудования с выдачей аварийно-предупредительной сигнализации и с занесением в журнал событий.
• обработка аналоговой и дискретной информации по заданному алгоритму и формирование  qнеобходимых сигналов для управления технологическим оборудованием;
• передача информации о текущем состоянии оборудования, о параметрах и состоянии технологического процесса на верхний уровень (при работе в составе АСУ ТП предприятия);