очистка воды

РЕФЕРАТ: В соответствии с характеристиками системы управления очисткой сточных вод в целях защиты окружающей среды, распределенная система ввода-вывода, состоящая из ЦП S7-300 и модуля ввода-вывода UniMAT, применяется для мониторинга и управления приборами и оборудованием на месте. Результаты показывают, что таким образом не только удешевляется, но и достигается желаемый эффект.

Ключевые слова: система управления очисткой сточных вод, ПЛК UniMAT.

I. Общее состояние проекта

Проект очистки сточных вод округа XX является ключевым муниципальным проектом, одобренным Комиссией по развитию и реформам. Проектный масштаб проекта – 100 000 тонн сточных вод в сутки. Система управления проектом очистки сточных вод использует модуль UniMAT PLC и систему управления Siemens S7-300 CPU. Верхняя система управления использует систему верхнего управления Siemens WINCC для питания оборудования станции очистки сточных вод. Мониторинг линии.

2. Объекты управления

Этот проект в основном контролирует открытие, закрытие, остановку и работу полевого оборудования (насосов, клапанов и т. д.); открытие и закрытие электрических клапанов; блокировка ключевого оборудования; и реализует автоматизацию всего процесса очистки сточных вод сточных вод / грубой решетки / тонкой решетки / резервуара CASS / дозирующей камеры / камеры обессоливания сточных вод / полигона.

3. Конфигурация системы

Используются модули CPU 315-2DP и ​​CP343-1 Lean от Siemens. Все модули распределенного ввода-вывода состоят из модулей серии UniMAT 300. Полевая станция управления и помещение для обезвоживания осадка подключены в режиме DP через EM277, а полевая станция управления и дозировочная комната подключены по MODBUS к режиму DP. Вся система состоит из 1 станции полевого управления с ПЛК, 1 станции оператора и 1 станции инженера. Центральная диспетчерская и полевая станция управления соединены Ethernet. Станция оператора центральной диспетчерской предоставляет информацию о производственном процессе и всех функциях сигнализации в режиме реального времени. В системе мониторинга центральной диспетчерской используется конфигурационное программное обеспечение Siemens WINCC. WINCC — это программная платформа для конфигурирования, представленная Siemens. Он прост в использовании, может создавать гибкий интерфейс и мощную функцию, а также может создавать сильные комбинированные изображения с программным обеспечением для настройки WINCC.

4. Системные функции и реализация

1). системный процесс

Общий экран процесса

После того, как сточные воды фильтруются через грубую решетку, они поступают в бассейн регулирования сточных вод, затем поднимаются через подъемный насос для сточных вод, проходят через мелкую решетку, затем попадают в песчаный отстойник, затем поступают в бассейн CASS для аэрации, затем продолжают осаждение, после отстаивания сбрасывает шлам в шламонакопитель, а затем осуществляет обезвоживание ила. Сточные воды из бассейна CASS депонируются и сбрасываются в бассейн контактной дезинфекции. Химическая обработка проводится в дозировочной до достижения нормы сброса. Есть другие отчеты, хендовер и прочие вспомогательные интерфейсы.

2). системные функции

Самый нижний уровень системы — это уровень управления оборудованием, который в основном выполняет полевое управление и мониторинг оборудования; второй уровень - это уровень мониторинга, который в основном выполняет онлайн-мониторинг системы очистки сточных вод на всей установке и отправляет инструкции по управлению на уровень управления оборудованием. Система включает мониторинг основного интерфейса и нескольких подинтерфейсов. Основной интерфейс отражает весь процесс очистки сточных вод, а вспомогательный интерфейс отслеживает и контролирует каждый подпроцесс.

Экран управления пулом CASS

Система в основном контролируется оператором в центральной диспетчерской, в которой есть сервер, два клиента и ИБП. Центральная диспетчерская использует WinCC для настройки компьютерной системы верхнего уровня для создания системы мониторинга верхнего уровня и обработки данных, собранных ПЛК. Он отвечает за управление данными, сбор данных, аварийную сигнализацию, неисправности, диаграммы тенденций, запись данных и формы отчетов, а также отображение в реальном времени рабочего состояния оборудования, времени работы, обработку аварийных сигналов, вывод отчетов и т. д. для достижения мониторинга. всего оборудования завода.

Его основные функции заключаются в следующем:

A. Операция управления: в центральной комнате управления системой можно управлять в режиме онлайн, например, запускать и останавливать определенное оборудование, ручное или автоматическое последовательное управление, переключение режима управления ПЛК и изменение значения параметров полевого ПЛК.

Б. Функция отображения: отображение в режиме реального времени условий работы управляемого оборудования каждой станции ПЛК в графическом виде; динамическое отображение различных аналоговых сигналов, сигналов переключения, различных кумулятивных сигналов и других величин посредством кнопок, переключателей, сигнальных ламп, цветов, процентов, заполнения и других средств ярко выражено.

C. управление данными: он может настроить информационную базу, такую ​​как время выполнения, сигнализация, неисправность, диаграмма тренда, системные параметры и так далее.

D. Обработка данных: обработка цифровых и аналоговых данных, загруженных ПЛК, и их отображение в системе ПК по мере необходимости.

Э. функция сигнализации: мониторинг состояния всего контрольного оборудования на очистных сооружениях за пределами допустимого диапазона, то есть перечисленных в таблице аварийных сигналов, и отображение местоположения и уровня аварийного сигнала.

Ф. Неисправность Функция: Контролировать все блоки контрольного оборудования в очистных сооружениях. Если есть неисправность, она заносится в таблицу неисправностей, а также отображаются название и местоположение оборудования.

Г . функция отчета: создание отчетов о времени выполнения, отчетов о входящем / выходящем потоке, онлайн-отчетов о ХПК и т. д.

3)станция управления ПЛК

В соответствии с требованиями процесса, после самопроверки ПЛК, в соответствии с сигналом системы мониторинга главного компьютера для управления пуском-остановкой, прямым и обратным действием оборудования установки. ПЛК завершает сбор данных всего оборудования станции очистки сточных вод, такого как водяной насос, грубая решетка, тонкая решетка и т. д. После простой операции данные загружаются в верхнюю компьютерную систему мониторинга. При обрыве цепи, коротком замыкании или перегрузке данные, собранные ПЛК, превысят установленный порог, и ПЛК остановит управляющее оборудование и отправит сигнал тревоги на верхнюю компьютерную систему мониторинга. Все датчики используют интерактивные инструменты. Отобранные данные преобразуются передатчиком в стандартный токовый сигнал 4-20 м. Выборочные данные напрямую передаются на SM331 и 332 (модуль аналогового ввода и вывода) и преобразуются в цифровую величину 0-27648 путем аналого-цифрового преобразования. Вход и выход переключающего входа - SM321 и 322 (модуль цифрового ввода и вывода). Среди них цифровой ввод (321-1BL00), модуль вывода (322-1BL00), аналоговый ввод (331-7KF02), модуль вывода (332-5HF00), интерфейсный модуль (153-1AA03) — все они используют отечественные модули серии UniMAT, которые стабильны в использовании, точны в измерениях и соответствуют требованиям системы.

4) передача данных

Эта система соединяет центральную диспетчерскую и станцию ​​управления ПЛК в сеть через промышленный Ethernet и осуществляет обмен данными между ПЛК и WinCC. Для обезвоживания осадка используются отдельные 1 комплекты систем S7-200 PLC. Система подключена к EM277 S7-200 в помещении для обезвоживания осадка, а EM277 висит на подсети DP системы для связи, таким образом контролируя запуск и остановку оборудования в помещении для обезвоживания осадка. . Пуск и остановка насоса в раздаточной комнате подключается к сети DP системы через модуль MODBUS-DP, который управляется в центральной диспетчерской.

5. Используйте анализ эффектов

В этой системе ПЛК используется ЦП Siemens и станция удаленного ввода-вывода Uygur UniMAT для формирования централизованно-распределенной системы управления сетевой структурой, которая не только обеспечивает стабильность системы управления, но также значительно экономит инвестиции в оборудование и связанные с этим затраты на строительство. С момента его завершения и ввода в эксплуатацию работа была стабильной и надежной, а точность управления полностью соответствует проектным требованиям, что не только экономит затраты, но и снижает потребление энергии, повышает эффективность, полностью достигает желаемой цели и соответствует требованиям защита окружающей среды.

1. Преимущества подачи воды с постоянной температурой и постоянным давлением.

Система водоснабжения с постоянной температурой и напором очень важна для жизни, например, в процессе водоснабжения жилья, при недостаточном напоре водопроводной воды или кратковременном отключении воды, это может сказаться на жизни жильцов. При недостаточном напоре подачи воды или отсутствии подачи воды пожар невозможно быстро потушить, что может привести к большим потерям и человеческим жертвам. Подача воды с постоянной температурой гарантирует, что вода для пользователя поддерживается в заданном диапазоне температур. Поэтому имеет большое экономическое и социальное значение внедрение двойной системы постоянного напорного водоснабжения жизнеобеспечения/пожаротушения в жилых помещениях.

Исходя из вышеизложенного, наша компания разработала систему водоснабжения для отеля, используя ЦП Siemens 224, а также наш собственный цифровой модуль UniMAT и модуль температуры в качестве основного блока управления, используя инвертор Siemens, в зависимости от состояния системы можно быстро регулировать рабочее давление водопровода для достижения цели подачи воды постоянного давления.

2. основная стратегия управления системой управления водоснабжением.

Система управления состоит из устройства регулирования скорости двигателя и программируемого логического контроллера (ПЛК), который оптимизирует работу по регулированию скорости группы насосов и автоматически регулирует количество насосных агрегатов. Завершено замкнутое регулирование давления подачи воды. Цель стабилизации давления подачи воды и экономии электроэнергии достигается при изменении расхода водопроводной сети. Объектом регулирования системы является выходное давление магистрального трубопровода насосной станции. Задаваемое системой значение давления питательной воды сравнивается с фактическим значением обратного давления магистрального трубопровода. После того, как разница вводится в работу ЦП, выдается команда управления для управления количеством работающих двигателей насосов и скоростью вращения двигателей регулируемых насосов, чтобы давление в основной трубе насосной станции было стабильным. О наборе значений давления. Водоснабжение постоянного давления представляет собой замкнутый контур управления производственным процессом, реализованный с помощью функции ПИД или ПИ преобразователя частоты. Сигнал давления (4-20 мА), измеренный точкой контроля давления, напрямую вводится в преобразователь частоты, который сравнивается со значением давления, установленным пользователем. Результат преобразуется в сигнал регулирования частоты для регулировки частоты питания двигателя насоса с помощью встроенного ПИД-регулятора преобразователя частоты.

Для связи между преобразователем частоты и ПЛК используется только библиотечная программа USS, программирование простое и понятное. Модуль температуры UniMAT (231.7PD22) контроль погрешности измерения температуры в пределах 1 C, может эффективно обеспечивать определение температуры воды, цифровые входные каналы для обнаружения сигналов низкого уровня воды, выходной канал в соответствии с установленными процедурами для управления работой переключателей и водяные клапаны, чтобы обеспечить правильную работу системы.

3.основной состав системы водоснабжения

В системе водоснабжения постоянного давления с преобразованием частоты используется инвертор Siemens для привода четырех двигателей мощностью 0,5 кВт, которые могут работать как в режиме преобразования частоты, так и в режиме промышленной частоты. Пользователь устанавливает давление воды через человеко-машинный интерфейс и контролирует скорость электрода, частоту, рабочее состояние и давление воды через сенсорный экран.

Режим пуска: Чтобы избежать импульсного тока при пуске, двигатель использует режим пуска с преобразованием частоты с выходной клеммы инвертора для постепенного увеличения частоты и напряжения. Перед запуском инвертор должен быть сброшен.

Регулировка скорости преобразования частоты: в соответствии с потоком водопроводной сети, выходная частота преобразователя автоматического управления изменением давления, чтобы отрегулировать скорость двигателя и насоса, чтобы обеспечить подачу воды с постоянным давлением. Если выходное напряжение и частота оборудования не могут соответствовать требованиям подачи воды, когда выходное напряжение и частота повышаются до частоты сети, ПЛК выдает инструкции № 1, насос автоматически переключается на работу с частотой сети, пока № 1 насос полностью прекращает работу с преобразованием частоты, после сброса инвертора насос № 2 переходит в режим преобразования частоты.

Переключение нескольких насосов: в зависимости от потребности в постоянном напряжении используйте принцип отсутствия первичного и вторичного переключения, то есть доступ и выход «начало первой остановки». В программе ПЛК, установив рабочий номер насоса преобразования частоты и количество насосов промышленной частоты, можно судить об увеличении или уменьшении насоса по тому, достигает ли заданная частота верхнего или нижнего предела частоты. При небольшом расходе воды используется вспомогательный насос.

Система водоснабжения разделена на три части, одна - холодная вода, другая - нагретая горячая вода. Две части воды собираются в третью с помощью управления водяным клапаном. Часть оснащена датчиком температуры воды, который возвращает сигнал температуры на модуль контроля температуры UniMAT, а затем управляет переключением первых двух частей водяного клапана с помощью ПЛК для управления третьей частью воды. Температура поддерживается в заданном диапазоне.

Чтобы насос не работал в течение длительного времени, любой насос не может работать непрерывно более 3 часов. Когда количество насосов промышленной частоты равно нулю и один насос работает в состоянии преобразования частоты, запустите таймер, когда он достигнет 3 часов, количество насосов преобразования частоты изменится, то есть переключится на другой насос. Когда насос работает на частоте сети или запускается вспомогательный насос, таймер прекращает отсчет и обнуление.

Обработка ошибок: он может сигнализировать о нижнем пределе уровня воды, частотном преобразователе, неисправности ПЛК и так далее. Сбой ПЛК, система автоматически переводится в ручной режим.

Программа мониторинга: основная форма системы с четырьмя кнопками управления, соответственно, настройки параметров, мониторинг в реальном времени, запуск и закрытие системы, пользователи могут изменять фактическую ситуацию давления, настройки температуры.

К основным функциям управления относятся:

(1) диапазон значений настройки давления: 0,30-0,60 МПа; диапазон настройки температуры воды: 5 C -60 C.

(2) поправочный коэффициент: в основном для коррекции отображения давления, чтобы отображение давления соответствовало показаниям манометра.

(3) кнопка сброса: нажмите во время работы, что перезапустит систему и вернет параметры к первоначальным настройкам.

(4) Кнопка настройки: Нажмите эту кнопку после ввода в текстовое поле настроек давления и поправочных коэффициентов, настроек давления и поправочных коэффициентов, которые можно отправить на нижний компьютер через последовательный порт.

1. Введение

В системе водоснабжения постоянный напор подачи воды означает, что выходное давление остается неизменным при изменении расхода воды в водопроводной сети. В этой статье компьютер (ПК), программируемый логический контроллер (ПЛК) и преобразователь частоты используются для составления системы мониторинга подачи воды с постоянным давлением с преобразованием частоты, которая может реализовать подачу воды с постоянным давлением и удовлетворить требования энергосбережения и снижения потребления за счет преобразование частоты и регулирование скорости, а также выгодно реализовать автоматизацию и удаленный мониторинг производства. Изменение водопотребления носит стохастический характер, а напор воды недостаточен при использовании пиковой воды. Система подачи воды с постоянным давлением с преобразованием частоты может автоматически регулировать увеличение и уменьшение мощности насоса, режим работы двигателя насоса и скорость двигателя в соответствии с изменением давления в водопроводной сети общего пользования с помощью ПЛК и преобразователя частоты для обеспечения подачи воды с постоянным давлением, что не только предотвращает потребление энергии, но и позволяет избежать воздействия импульсного тока на оборудование при запуске двигателя.

2. принцип работы

Система водоснабжения постоянного давления с преобразованием частоты использует преобразователь частоты для привода двух мощных двигателей, которые могут работать как с преобразованием частоты, так и с частотой сети; маломощный двигатель, как двигатель вспомогательного насоса.

Режим пуска: Чтобы избежать импульсного тока при пуске, двигатель использует режим пуска с преобразованием частоты с выходной клеммы инвертора для постепенного увеличения частоты и напряжения. Перед запуском инвертор должен быть сброшен.

Регулировка скорости преобразования частоты: в соответствии с потоком водопроводной сети, выходная частота преобразователя автоматического управления изменением давления, чтобы отрегулировать скорость двигателя и насоса, чтобы обеспечить подачу воды с постоянным давлением. Если выходное напряжение и частота оборудования не могут соответствовать требованиям подачи воды, когда выходное напряжение и частота повышаются до частоты сети, ПЛК выдает инструкции № 1, насос автоматически переключается на работу с частотой сети, пока № 1 насос полностью прекращает работу с преобразованием частоты, после сброса инвертора насос № 2 переходит в режим преобразования частоты.

Переключение нескольких насосов: в зависимости от потребности в постоянном напряжении используйте принцип отсутствия первичного и вторичного переключения, то есть доступ и выход «начало первой остановки». В программе ПЛК, установив рабочий номер насоса преобразования частоты и количество насосов промышленной частоты, можно судить об увеличении или уменьшении насоса по тому, достигает ли заданная частота верхнего или нижнего предела частоты. При небольшом расходе воды используется вспомогательный насос.

Чтобы насос не работал в течение длительного времени, любой насос не может работать непрерывно более 3 часов. Когда количество насосов промышленной частоты равно нулю и один насос работает в состоянии преобразования частоты, запустите таймер, когда он достигнет 3 часов, количество насосов преобразования частоты изменится, то есть переключится на другой насос. Когда насос работает на частоте сети или запускается вспомогательный насос, таймер прекращает отсчет и обнуление.

Обработка ошибок: он может сигнализировать о нижнем пределе уровня воды, частотном преобразователе, неисправности ПЛК и так далее. Сбой ПЛК, система автоматически переводится в ручной режим.

3. Цепь управления ПЛК

Система использует S7-200PLC в качестве ведомого компьютера. Аппаратная система ПЛК S7-200 содержит определенное количество точек ввода/вывода (I/O), но также может расширять модуль ввода/вывода и различные функциональные модули, чтобы обеспечить стабильность системы на основе сокращения системы. расходы, мы выбираем модуль расширения UniMAT после процессора. Входной точкой является 6, а сигналами верхнего и нижнего пределов являются I0.0 и I0.1 соответственно. Точка выхода равна 10, а O0.0-O1.0 соответствует выходному терминалу ПЛК. Сброс инвертора осуществляется контактной точкой выхода О1.0 через промежуточное реле КА. В соответствии с точкой ввода-вывода и назначением адреса системы управления, система имеет пять точек ввода количества переключения, девять точек вывода количества переключения, одну точку ввода аналоговой величины и одну точку вывода аналоговой величины. Вы можете выбрать CPU224PLC (14DI/10DO) и расширить аналоговый модуль UniMAT EM235 (4AI/1AO).

4. электронный дизайн программы управления

Проектирование и анализ программного обеспечения насосной станции 4.1

(1) управление количеством рабочей группы, требуемым требованием «постоянного давления».

Чтобы поддерживать постоянное давление воды, выходную частоту преобразователя частоты следует увеличивать при снижении давления воды, а второй насос следует запускать, когда один насос не может удовлетворить требование постоянного давления. Существует критерий для определения необходимости запуска нового насоса, то есть, достигает ли выходная частота преобразователя установленного верхнего предела частоты. Эта функция может быть достигнута путем сравнения инструкций. Чтобы судить об уверенности в том, что частота преобразователя частоты достигает верхнего предела, необходимо отфильтровать верхний предел колебаний частоты, вызванных случайными факторами, и в программе должна быть предусмотрена временная фильтрация.

(2) спецификация управления насосными станциями на насосных станциях

Поскольку инверторная насосная станция надеется, что каждый пуск двигателя будет плавным, существует правило, согласно которому каждый насос должен использоваться поочередно, поэтому для работы многих насосных станций требуется спецификация управления. В этой конструкции требование управления предусматривает, что любой насос не должен работать непрерывно более 3 часов. Поэтому целесообразно использовать новый насос в качестве преобразователя частоты при запуске нового насоса или переключении насоса с преобразователем частоты. В конкретной операции преобразователь удаляется из преобразователя и подключается к источнику питания промышленной частоты для работы, а преобразователь сбрасывается и используется для запуска нового насоса. Кроме того, существует еще одна проблема управления группой насосов — управление рабочим циклом насоса. В этой конструкции использование метода «количество насосов плюс 1» обеспечивает управление циклом преобразователя частоты, т. е. логику «3 плюс 1 в 0». насосы промышленной частоты в сочетании с номером насоса для обеспечения вращения насоса промышленной частоты.

4.2 Структура программы и реализация ее программных функций.

Согласно вышеизложенному, ПЛК выполняет множество функций в системе водоснабжения с постоянным давлением. Поскольку для аналогового блока и настройки ПИД-регулятора необходимо составить программу инициализации и прерывания, эту программу можно разделить на три части: основная программа, подпрограмма и программа прерывания.

(1) Часть инициализации системы выполняется в подпрограмме инициализации, что экономит время сканирования. Используйте время

Программа инициализации

(2) блок-схема основной программы показана на рисунке 2. Она имеет большинство функций, таких как генерация сигнала переключения насоса, синтез логического сигнала управления контактором группы насосов и обработка аварийных сигналов, и т.д. в основной программе. Два постоянных значения жизни и двойное постоянное давление огня программируются напрямую цифровым способом. Система водоснабжения настроена на 70% полной шкалы, а система настроена на 90% полной шкалы противопожарного водопровода. Коэффициенты усиления и постоянные времени системы: коэффициент усиления Kc = 0,25, время дискретизации Ts = 0,2 с, время интегрирования Ti = 30 мин.

Мастер-программа управления

(3) Программа прерывания показана на рисунке 3. Ее функция в основном используется для соответствующего расчета PID. Он работает под управлением нормально замкнутого реле SM0.0 ПЛК.

5. заключительные замечания

В технологии подачи воды с постоянным давлением используется преобразователь частоты для изменения частоты питания двигателя, чтобы отрегулировать скорость насоса для изменения давления на выходе насоса, чем путем регулирования клапана для управления давлением на выходе насоса с эффектом уменьшения трубы. сопротивление значительно уменьшить потери перехвата. Поскольку насос с переменным рабочим объемом работает в режиме преобразования частоты, когда его выходной поток меньше номинального расхода, скорость насоса снижается, уменьшается износ подшипников и тепловыделение, а также продлевается механический срок службы насоса и двигателя. Чтобы реализовать автоматическое управление постоянным давлением, операторам не требуется часто работать, что снижает трудоемкость и экономит рабочую силу.

Двигатель насоса использует режим плавного пуска, ускоряется в соответствии с установленным временем ускорения, избегает воздействия тока при запуске двигателя и вызывает колебания напряжения в сети. В то же время это позволяет избежать перенапряжения насосной системы, вызванного внезапным ускорением двигателя.

Поскольку насос с переменным рабочим объемом работает в режиме преобразования частоты, его скорость определяется внешним водоснабжением во время его работы, поэтому система может значительно экономить электроэнергию в процессе работы, а ее экономическая выгода очень очевидна. Из-за этого система может быстро окупить инвестиции, а долгосрочные выгоды, ее социальные выгоды огромны.

На практике подачей воды с постоянным давлением можно управлять с помощью ПЛК, а программу управления можно легко изменить в любое время, чтобы изменить время работы и условия работы каждого компонента в соответствии с различными требованиями. С реле или оборудованием.