Преобразователь гидростатического давления ПД100-ДГ

 Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП)

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ
Зав. Кафедрой КСУП
Проф., д-р техн. наук
________ Ю.А. Шурыгин
«___»__________2010 г.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГОРОДСКОЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ СТАНЦИИ

Пояснительная записка к дипломному проекту,

ФВС ДП.468331.001 ПЗ

СОГЛАСОВАННО

Консультант по экономике
канд.экон.наук, доцент каф. Экономики
_________Васильковская Н. Б. 
«___»__________2010 г.
     
Студент гр. з-514-б  
_________ Р.И. Васильев
«___»__________2010 г.



Консультант по безопасности жизнедеятельности
канд. техн. наук, доцент каф. ЭП
_________ Башкиров А.И. «___»__________2010 г.

Руководитель
Мастер цеха КИПиА
МУП «Тепловодоканал», г. Мегион
_________ В.Г. Мищенко
«___»__________2010 г.
2010
Реферат
       Дипломный проект содержит 157 с., 56 рис., 79 табл., 23 источников, 3 приложения.
       АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУ ТП), ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЛЕР (ПЛК),  СЕНСОРНАЯ ПАНЕЛЬ ОПЕРАТОРА (СПО), АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ РАБОЧЕЕ (АРМ). 
       Объектом разработки является система автоматического регулирования давления питьевой воды и контроля технологических параметров городской фильтровальной станции.
       Цель проекта - разработка современной САУ и системы контроля технологических параметров городской фильтровальной станции, направленной на повышение надёжности и бесперебойности подачи питьевой воды.
       В результате работы было выполнено проектирование заданной системы согласно техническому заданию.
       Расчет показателей экономической эффективности позволяет судить о целесообразности и эффективности данной разработки. 
       Пояснительная записка по дипломному проекту выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2007, блок-схемы и электрические принципиальные схемы выполнены в редакторе sPlan 7.0, рисунки в графическом редакторе CorelDraw Graphic Suite X4.


Abstract
       The diploma project consists of 157 pages, 56 figures, 79 tables, 23 sources, 3 enclosures.
       AUTOMATED PROCESS CONTROL SYSTEM (APCS), PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER (PLC), TOUCHSCREEN CONTROL (TC), AUTOMATED WORKSTATION (AWS).
       The object of the research is an automated control system of drinking water pressure and technological parameters of a city filter station.
       The objective of the project is a research of a modern automated control system of drinking water pressure and technological parameters of a city filter station directed to improvement of reliability and uninterrupted supply of drinking water.
       As a result the design of a given system was worked out according to the technical task. 
       Economic efficiency evaluation shows profitability of the research.
       The explanatory note to the diploma project is written in the text editor Microsoft Word 2007, the block and electrical circuit diagrams are made with the help of sPlan 7.0, the figures are made with the help of graphical editor CorelDRAW Graphic Suite X4.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)

Кафедра компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП)

УТВЕРЖДАЮ
Зав. Кафедрой КСУП
Проф., д-р техн. наук
________ Ю.А. Шурыгин
«___»__________2010 г.

ЗАДАНИЕ
По дипломному проектированию студенту Васильеву Роману Игоревичу группа з-514-б факультет Вычислительных систем
Тема проекта: СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И КОНТРОЛЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГОРОДСКОЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНОЙ СТАНЦИИ
Cрок сдачи студентом законченного проекта: «17» декабря 2010г.
Исходные данные к проекту:
 требования к системе
 технологическая схема ФС
       Содержание пояснительной записки:
         1 Введение
         2 Описание ФС  
         3 Система автоматизации ФС
         4 Подбор приборной базы
         5 Программируемые логические котроллеры СА
         6 Верхний уровень СА
         7 Экономическая эффективность СА
         8 Безопасность жизнедеятельности
Перечень графического материала:
      Приложение А. Перечень сигналов ввода-вывода
      Приложение Б. Схема электрическая принципиальная СПД
Приложение В. Схема электрическая принципиальная СКТП
Консультанты:
Консультант по экономике:
канд.экон.наук, доцент каф. Экономики
Васильковская Н. Б.
«_____»___________ 2010г.
       
       
       
       
подпись
Консультант по безопасности жизнедеятельности:
канд. техн. наук, доцент каф. ЭП
Башкиров А.И.
«_____»___________ 2010г.




подпись
Дата выдачи задания:_______«6» сентября 2010 года_________________
Руководитель:


подпись
Мастер Цеха КИПиА МУП «Тепловодоканал»,
Мищенко Виталий Григорьевич
Здание принял к исполнению
«6» сентября 2010 года
Васильев Роман Игоревич

подпись

        
Список сокращений
        ТЗ – техническое задание;
        ПЛК – программируемый логический контроллер;
        СПД – система поддержания давления;
        СКТП – система контроля технологических параметров;
        СА – система автоматики;
АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами;
        АРМ – автоматизированное рабочее место;
        ЦДП – центральный диспетчерский пункт;
        ФС – фильтровальная станция;
        ПЧ – преобразователь частоты (инвертор);
        РЧВ – резерв чистой воды;
АСКДУ – автоматическая система контроля и дистанционного управления;
        СЧР – станция частотного регулирования; 
        УПП – устройство плавного пуска; 
        СПО – сенсорная панель оператора;
        ПО – программное обеспечение.



Содержание
1 Введение
2 Описание ФС  
  2.2 Общая характеристика ФС
  2.2 Описание технологических процессов ФС
3 Система автоматизации ФС
  3.1 Описание СА ФС
  3.2 Постановка задачи по реализации СА
  3.3 Система поддержания давления на выходе ФС
    3.3.1 Описание СПД ФС
    3.3.2 Функции СПД ФС
    3.3.3 Описание режимов работы СПД ФС
      3.3.3.1 Ручной дистанционный режим управления
      3.3.3.2 Автоматический дистанционный режим управления
3.3.3.3  Автоматический дистанционный режим управления с коррекцией по ЦТП.
      3.3.3.4 Ручной местный режим управления
      3.3.3.5 Автоматический местный режим управления
      3.3.3.6 Управление от АСКДУ
    3.3.4 Автоматические переходы между режимами работы СПД ФС
    3.3.5 Перечень параметров контролируемых СПД
  3.4 Система контроля технологических параметров ФС
    3.4.1 Описание СКТП ФС
    3.4.2 Функции СКТП ФС
  3.5 Структура СА
4 Подбор приборной базы

12
14
14
14
16
16
16
17
17
17
18
18
18

19
19
19
20
20
21
23
22
25
25
27




  4.1 Подбор средств измерения уровня
    4.1.1 Требования к датчику уровня
    4.1.2 Обзор имеющихся аналогов
      4.1.2.1 Преобразователь гидростатического давления ПД100-ДГ
      4.1.2.2 Преобразователь гидростатического давления LMP 808
4.1.2.3 Преобразователь гидростатического давления Метран-55-ЛМП 308 
    4.1.3 Выбор датчика уровня
  4.2 Подбор средств измерения давления
    4.2.1 Требования к датчику давления
    4.2.2 Обзор имеющихся аналогов
      4.2.2.1 Датчик избыточного давления ПД100-ДИ 
      4.2.2.2 Датчик избыточного давления Метран-55-ДИ
      4.2.2.3 Датчик давления DMP 331
    4.2.3 Выбор датчика давления
  4.3 Подбор средств измерения расхода
    4.3.1 Общие требования к датчику измерения расхода
    4.3.2 Требования к датчику измерения расхода с Dy 100 мм
      4.3.2.1 Обзор имеющихся аналогов
        4.3.2.1.1 Преобразователь расхода электромагнитный ПРЭМ
        4.3.2.1.2 Расходомер электромагнитный Метран-370
        4.3.2.1.3 Расходомер электромагнитный СИМАГ 11
      4.3.2.2 Выбор датчика измерения расхода с Dy 100 мм
    4.3.3 Требования к датчику измерения расхода с Dy более 150мм
      4.3.3.1 Обзор имеющихся аналогов
4.3.3.1.1 Ультразвуковой расходомер-счётчик жидкостей 
US-800
4.3.3.1.2 Ультразвуковой расходомер-счётчик жидкостей 
UFM 005-2
        4.3.3.1.3 Ультразвуковой расходомер УРЖ2КМ модель 2
      4.3.3.2 Выбор датчика измерения расхода с Dy более 150мм
  4.4 Подбор прочих средств измерения и датчиков
    4.4.1 Требования к датчикам наличия напряжения
      4.4.1.1 Обзор имеющихся аналогов
28
28
28
28
29

30
31
32
32
33
33
34
35
36
37
37
37
38
38
39
41
42
42
42

42

43
44
45
46
46
46
        4.4.1.1.1 Датчик наличия напряжения ADS
        4.4.1.1.2 Реле контроля напряжения CM-PVE
        3.4.1.1.3 Реле контроля напряжения РКН-1-3-15
      4.4.1.2 Выбор датчика наличия напряжения
5 Программируемые логические котроллеры СА
  5.1 ПЛК СПД ФС
    5.1.1 Общие требования к ПЛК СПД ФС
    5.1.2 Подбор ПЛК СПД ФС
      5.1.2.1 Обзор имеющихся аналогов
        5.1.2.1.1 ПЛК150-220.А-М
        5.1.2.1.2 ПЛК SIMATIC S7-200 CPU224
        5.1.2.1.3 ПЛК Decont-A9
      5.1.2.2 Выбор ПЛК для СПД
    5.1.3 Структурная схема СПД.
    5.1.4 Внутренняя программа ПЛК СПД ФС
      5.1.4.1 Описание блоков программы
5.1.4.1.1 Блок связи и обработки входных и выходных сигналов
        5.1.4.1.2 Блок выбора ЦТП
        5.1.4.1.3 Блок выбора режимов
          5.1.4.1.3.1 Ручной дистанционный режим управления
5.1.4.1.3.2 Автоматический дистанционный режим управления
5.1.4.1.3.3 Автоматические переходы между режимами
        5.1.4.1.4 Блок регулятора
  5.2 ПЛК СКТП ФС
    5.2.1 Общие требования к ПЛК СКТП ФС
    5.2.2 Подбор ПЛК СКТП ФС
      5.2.2.1 Описание ПЛК100-220.P-М.
    5.2.3 Структурная схема СКТП.
46
47
48
48
49
49
49
49
49
49
55
58
63
64
65
65

65
76
78
78

79
81
82
85
85
85
86
90
    5.2.4 Внутренняя программа ПЛК СКТП ФС
6 Верхний уровень СА
  6.1 Панель оператора
    6.1.1 Общие требования к сенсорной панели оператора
    6.1.2 Подбор сенсорной панели оператора
      6.1.2.1 Обзор имеющихся аналогов
        6.1.2.1.1 СПО MT8150X
        6.1.2.1.2 СПО EA7-T15C
        6.1.2.1.3 СПО DomiOP eBIS50C
      6.1.2.2 Выбор СПО
    6.1.3 Назначение и функции СПО
    6.1.4 Описание алгоритма работы СПО
    6.1.5 Экраны СПО
7  Экономическая эффективность СА
  7.1 Резюме проекта
  7.2 Актуальность темы
  7.3 Организация и планирование работы
  7.4 Расчёт затрат на разработку системы
    7.4.1 Расчёт затрат на заработную плату
    7.4.2 Затраты на услуги сторонних организаций
    7.4.3 Затраты на электроэнергию
    7.4.4 Накладные расходы
     7.4.5 Затраты на вспомогательные материалы
    7.4.6 Полная себестоимость разработки системы
     7.4.7 Затраты на реализацию системы
  7.5 Смета затрат система-аналог
  7.6 Целесообразность применения системы
  7.7 Экономическая эффективность разрабатываемой системы
8 Безопасность жизнедеятельности
  8.1 Безопасность персонала
  8.2 Общие требования безопасности СА
  8.3 Разработка инструкции по охране труда.
    8.3.1 Общие требования безопасности
    8.3.2 Требования безопасности перед началом работы
    8.3.3 Требования безопасности во время работы
    8.3.4 Действия в аварийных ситуациях
    8.3.5 Требования безопасности по окончании работы
9 Заключение
Список использованных источников
Приложение А. Перечень сигналов ввода-вывода
Приложение Б. Схема электрическая принципиальная СПД
Приложение В. Схема электрическая принципиальная СКТП
91
99
99
99
99
99
99
101
103
104
104
105
106
112
112
112
113
115
115
117
117
118
118
118
119
120
121
123
126
126
133
134
134
136
137
139
140
141
142
144
146
150
Графический материал:
    Презентация в формате Power Point
    «Система автоматического регулирования давления 
    питьевой воды и контроля технологических параметров 
    городской фильтровальной станции»				__ слайдов
    Твёрдая копия презентации на русском языке	7 экземпляров
CD-ROM:
    Пояснительная записка к дипломному проекту, 
    презентация 							в конверте, на обложке


       1 Введение
       Комплексная автоматизация производственных процессов позволяет повысить качество и снизить себестоимость продукции, позволяет добиться значительного экономического эффекта.
       Целью создания и внедрения автоматизированной системы управления является достижение оптимальных производственно-экономических, технологических и технических параметров за счет внедрения современных и передовых технологий управления, снижение объема ручного труда, обеспечение стабильности характеристик технологического процесса, обеспечение возможности наблюдения, анализа и управления параметрами технологического процесса человеком. Результатом этого процесса является получение автоматизированной системы. 
       Автоматизированная система является совокупностью автоматических управляющих устройств, в которой часть функций управления выполняет человек. Автоматизированная система собирает информацию об объекте управления получая её от различных устройств ввода-вывода и обработки сигналов, передает, преобразует и обрабатывает ее, формирует управляющие воздействия на механизмы объекта. Человек выполняет лишь настройку и наблюдение за системой.
       Данная работа представляет собой разработку современной САУ и системы контроля технологических параметров городской фильтровальной станции, направленной на повышение надёжности и бесперебойности подачи питьевой воды в город.
       В проекте решается задача разработки нижнего уровня, он построен на базе датчиков давления, уровня, расхода, напряжения, а в качестве    исполнительного механизма используется станция частотного регулирования с подключенными к ней четырьмя насосами. В качестве среднего уровня используются два ПЛК производства компании ОВЕН, одним  ПЛК обеспечивается средний уровень системы подержания давления на выходе ФС, а вторым средний уровень системы контроля технологических параметров ФС. В качестве верхнего уровня предложена сенсорная панель оператора с диагональю  15 дюймов.
       Реализованная СА обеспечивает контроль и отображения всех необходимых параметров на экране СПО, регистрацию параметров, и запись событий. В системе имеется возможность дистанционного управления, реализованы автоматические защитные функции, предотвращающие её некорректную работу. Данная система позволяет повысить общий уровень автоматизации ФС, уменьшить количество отказов оборудования, повысить контроль над работой оборудования. Наличие регистрации технологических параметров позволит тщательней анализировать произошедшие аварии и остановки оборудования. 




        2 Описание ФС
       На городской фильтровальной станции (ФС) осуществляется очистка, подготовка и подача питьевой воды в город. Очистка воды осуществляется в три этапа: декарбонизация воды (обезжелезивание), очистка фильтрами I ступени и очистка фильтрами II ступени. Фильтровальная станция является стратегическим объектом, так как на оборудования ФС и обслуживающем её персонале лежит ответственность за чистоту и бесперебойность подачи питьевой воды в город.
       2.1 Общая характеристика ФС
       ФС  включает в себя три здания: 
 «декарбонизаторная» - включающая в себя: две промежуточных ёмкости, два декабонизатора, 3 насоса «аэрированной воды» и 2 вентилятора;
 «фильтровальный зал» - включающий в себя 20 фильтров, по 10 в каждой ступени;
 «станция второго водоподъёма» - насосная станция, на которой осуществляется подача воды в город, включающая в себя 6 насосов, 4 из них подключены к станции частотного регулирования.
       Также на ФС имеются две ёмкости резерва чистой воды(РЧВ), объёмом 2000 м3 и 3000 м3.
       2.2 Описание технологических процессов ФС
       На ФС происходят следующие технологические процессы - вода поднятая насосами из артезианских скважин на поверхность поступает на ФС. Поступившая  на ФС вода подаётся в декарбонизаторную установку, в которой в результате падения воды с высоты через деревянные решётки, на решётках оседает карбонат железа. Таким образом, осуществляется обезжелезивание воды, для протекания процесса снизу в декарбонизаторную установку под напором подаётся воздух. Далее из декарбонизаторной установки вода поступает в промежуточную ёмкость, уровень воды в которой должен поддерживаться для правильного протекания химических процессов. Из промежуточной ёмкости вода с помощью насосов  «аэрированной воды» подаётся на фильтры I ступени, всего фильтров может быть до 10. После прохождения через фильтры I ступени вода поступает на фильтры II ступени, всего фильтров II ступени может быть до 10. Далее после прохождения двух ступеней очистки очищенная вода поступает в ёмкости РЧВ, из которых она перекачивается насосами станции второго водоподъёма и подаётся в город. 
       Схема технологического процесса ФС изображена на рисунке 2.1.
       
Рисунок 2.1 – Схема технологического процесса ФС
       3 Система автоматизации ФС
       Основные требования, которые предъявляются к системе автоматизации ФС – это надёжность, простота обслуживания и эксплуатации, невысокая стоимость внедрения системы. 
       Согласно приведённым выше требованиям стоит задача разработать надёжную и не дорогую СА. 
       3.1 Описание СА ФС
       Так как физически  основные структурные объекты ФС, которые в ходе данной работы необходимо автоматизировать находятся в разных зданиях, система автоматизации будет состоять из двух подсистем: «Системы поддержания давления воды на выходе ФС» (СПД) и «Системы контроля технологических параметров ФС» (СКТП), объединяемых в единое целое АРМ оператора. Так как СА подразделяется на две подсистемы, рассмотрение и разработка подсистем будет производится раздельно.
       3.2 Постановка задачи по реализации СА
       Для реализации СА потребуется произвести:
 проработку режимов работы СПД;
 определение перечня технологических параметров, контроль которых необходим для реализации СПД;   
 определение перечня технологических параметров, контроль которых необходим для реализации СКТП;
 определение требований к приборной базе СА;
 подбор приборной базы для реализации СА;
 определение требований к ПЛК СПД;
 подбор ПЛК для СПД;
 разработку алгоритмов работы ПЛК СПД;
 определение требований к ПЛК СКТП;
 подбор ПЛК для СКТП;
 разработку алгоритмов работы ПЛК СКТП;
 определение требований к АРМ оператора;
 подбор АРМ оператора;
 разработку мнемосхем АРМ оператора.
       3.3 Система поддержания давления на выходе ФС
       3.3.1 Описание СПД ФС
       СПД ФС осуществляет автоматическое подержание давления питьевой воды на выходе ФС с помощью четырёх насосов подключенных к СЧР. Функция ручного управления насосами, органы управления расположены непосредственно на панели управления СЧР, которая находится в машинном зале станции второго водоподъёма. Так же имеются два резервных насоса, управление ими осуществляется только в ручном режиме с помощью отдельных постов управления, с помощью СПД ФС осуществляется только контроль их работы. Для осуществления коррекции значения давления заданного для поддержания на выходе ФС в зависимости от давления в точке города (давления на ЦТП) ПЛК СПД считывает данные о давлениях с ПЛК ЦДП, [1].  
       3.3.2 Функции СПД ФС
Так как СЧР расположена в разных зданиях с АРМ оператора, система обеспечивает как «местное управление» (управление непосредственно с пульта СЧР), так и «дистанционное управление» (управление с АРМ оператора).
 Функционирование СПД может осуществляться в следующих режимах: 
 Режимы, функционирование которых, возможно при управлении системой с АРМ оператора (Дистанционные режимы управления СЧР): 
 ручной дистанционный режим управления;
 автоматический дистанционный режим управления;
 автоматический дистанционный режим управления с коррекцией по ЦТП.
Переключение между данными режимами осуществляется с АРМ оператора.
 Режимы, функционирование которых, возможно при управлении системой непосредственно с пульта станции управления насосами (Местные режимы управления СЧР):
 ручной местный режим управления;
 автоматический местный режим управления;
 управление от АСКДУ.
Переключение между данными режимами осуществляется с панели управления СЧР. В данных режимах ПЛК СПД ФС осуществляет только контроль работы насосов.
3.3.3 Описание режимов работы СПД ФС
3.3.3.1 Ручной дистанционный режим управления
       В ручном режиме управления – оператор имеет возможность прямой задачи выходной частоты ПЧ в переделах от 0 до 50Гц с помощью функциональных кнопок АРМ. Данный режим называется на АРМ оператора «Ручной». 
3.3.3.2 Автоматический дистанционный режим управления
       Данный режим обеспечивает автоматическое поддержание давления на выходе ФС в зависимости от «задания» заданного оператором на АРМ, значение задания поступает на вход ПИД-регулятора. Данный режим называется на АРМ оператора «Автоматический»


       3.3.3.3  Автоматический дистанционный режим управления с коррекцией по ЦТП.
       Данный режим обеспечивает автоматическое поддержание давления на выходе ФС в зависимости от давления в удалённой точке города, то есть коррекция задания регулятору(значения давления которое необходимо поддерживать на выходе ФС) в зависимости от давления в точке города и давления заданного для поддержания в точке.  Данный режим является дополнительным к режиму «Автоматический», для осуществления коррекции задания в зависимости от давления в точке города дополнительно должен быть активирован режим «коррекция» на АРМ оператора. Коррекция осуществляется по алгоритму, реализованному в ПЛК СПД. На вход ПИД-регулятора поступает «задание» скорректированное в зависимости от давления в точке города. Выбор необходимого ЦТП производится на АРМ оператора.
       3.3.3.4 Ручной местный режим управления
       В данном режиме управление осуществляется с помощью элементов управления станции частотного регулирования расположенной в машинном зале станции второго водоподъёма. Данный режим называется на панели управления СЧР «Местный Ручной».
       3.3.3.5 Автоматический местный режим управления
       Данный режим обеспечивает автоматическое поддержание давления на выходе ФС в зависимости от «задания» заданного оператором на панели управления СЧР с помощью задатчика, управление станцией в данном режиме осуществляется ПЛК встроенным в станцию. Данный режим называется на панели управления СЧР «Местный Автоматический».


       3.3.3.6 Управление от АСКДУ
       В данном режиме на аналоговый вход ПЧ поступает сигнал от ПЛК СПД, а силовыми переключениями в СЧР (отключение насосов по аварии, переключение между насосами, подключение дополнительных насосов) управляет встроенный в СЧР ПЛК. ПЛК СПД осуществляет только контроль работы станции и ПЧ и задание частоты ПЧ.  Данный режим называется на панели управления СЧР «АСКДУ».
       3.3.4 Автоматические переходы между режимами работы СПД ФС
       Для предотвращения сбоев в работе ФС, ПЛК СПД ФС осуществляет автоматические переходы между режимами, данные переходы осуществляются, только когда СЧР работает в дистанционных режимах, то есть задание выходной частоты ПЧ осуществляется ПЛК СПД. В ПЛК СПД реализовано три функции автоматического перехода между режимами:
 «переход в ручной режим при неисправности датчика давления» - в данном случае ПЛК СПД осуществляет автоматический переход в ручной режим, при обнаружении неисправности датчика давления. При этом на экране АРМ выводится соответствующие сообщение и подаётся звуковой сигнал;
 «отключение коррекции при неопределённости давления в точке» - в данном случае ПЛК СПД осуществляет автоматическое отключение «коррекции» при обнаружении неопределённости значения давления в точке города.  При этом на экран АРМ выводится соответствующие сообщение предлагающее оператору осуществить выбор другой точки (другого ЦТП) с обратным отсчётом времени равным 10 секунд (данное значение времени может корректироваться при эксплуатации) и подаётся звуковой сигнал. Если выбор не был произведён, происходит отключение «коррекции» с выводом соответствующего сообщения на экран АРМ и подачей звукового сигнала;
 «отключение коррекции при потере связи с ПЛК ЦДП» - в данном случае ПЛК СПД осуществляет автоматическое отключение «коррекции» при обнаружении потери связи с ПЛК ЦДП. При этом на экран АРМ оператора выводится соответствующие сообщение и подаётся звуковой сигнал.
       3.3.5 Перечень параметров контролируемых СПД
       Для функционирования СПД во всех описанных в П.3.3.3 режимах потребуется контроль необходимых для этого параметров. В конструкции СЧР предусмотрены выходные дискретные сигналы позволяющие судить об её состоянии, соответственно остаётся только контролировать их с помощью ПЛК СПД. Для контроля параметров давления холодной воды в точках города необходимо будет производить их чтение и ПЛК ЦДП.   Контроль работы ПЧ и управление им производится с помощью аналоговых сигналов напряжением от 0 до 10В. Общий перечень параметров и сигналов управления СПД, приведен в таблице 3.1. 
       Таблица 3.1
Наименование параметра
Тип сигнала
Аналоговые входные сигналы:
Давление на выходе ФС
Ток 4…20 мА
Частота ПЧ
Напряжение 0…10В
Ток ПЧ
Напряжение 0…10В
Дискретные входные сигналы:
Работа от сети насоса №5
Сухой контакт
Работа от ПЧ насоса №5
Сухой контакт
Работа от сети насоса №3
Сухой контакт
Работа от УПП насоса №3
Сухой контакт
Работа от сети насоса №6
Сухой контакт
Работа от ПЧ насоса №6
Сухой контакт
Работа от сети насоса №4
Сухой контакт
       Окончание таблицы 3.1
Работа от УПП насоса №4
Сухой контакт
Авария насоса №5
Сухой контакт
Авария насоса №3
Сухой контакт
Авария насоса №6
Сухой контакт
Авария насоса №4
Сухой контакт
Авария ПЧ
Сухой контакт
Авария УПП 1
Сухой контакт
Авария УПП 1
Сухой контакт
Насос №5 в автоматическом режиме
Сухой контакт
Насос №3 в автоматическом режиме
Сухой контакт
Насос №6 в автоматическом режиме
Сухой контакт
Насос №4 в автоматическом режиме
Сухой контакт
Насос №5 в ручном режиме
Сухой контакт
Насос №3 в ручном режиме
Сухой контакт
Насос №6 в ручном режиме
Сухой контакт
Насос №4 в ручном режиме
Сухой контакт
Аналоговые выходные сигналы:
Задание частоты ПЧ
Напряжение 0…10В
Параметры, читаемые из ПЛК ЦДП:
Давление холодной воды на ЦТП – 3 
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 4
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 6
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 7
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 8
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 9
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 9а
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 14
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 13
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 14а
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 15
аналог
Давление холодной воды на ЦТП – 20
аналог
       
       
3.4 Система контроля технологических параметров ФС
       3.4.1 Описание СКТП ФС
       Система контроля технологических параметров (СКТП) предназначена для контроля и регистрации технологических параметров ФС. К технологическим параметрам ФС относятся:
 расход воды на выходе (2 трубы); 
 расход воды на входе (2 трубы);
 расход воды через фильтры (20шт.);
 давление воды на входе; 
 давление воды перед I ступенью; 
 давление воды перед II ступенью; 
 давление воды на выходе (параметр из СПД); 
 уровень в РЧВ (2 шт.); 
 уровень в промежуточной ёмкости (2 шт.);
 положение регулятора промежуточной ёмкости;
 контроль работы насосов аэрированной воды (3 шт.);
 контроль работы вентиляторов декарбонизаторной установки (2 шт.). 
       Для вышеперечисленных параметров потребуется подбор приборной базы, кроме уровня в промежуточной ёмкости и положения регулятора уровня, там уже установлен измеритель-регулятор ТРМ212 с интерфейсом RS-485. Так как переключение рабочей ёмкости(выбор датчика уровня) осуществляется с помощью переключателя для правильного отображения уровня выбранной ёмкости на АРМ оператора потребуется контроль положения переключателя (2 дискретных сигнала). 
       Исходя из приведённого выше описания, СКТП будет осуществлять контроль параметров приведённых в таблице 3.2. 


       Таблица 3.2
Наименование параметра
Тип сигнала
Аналоговые входные сигналы:
давление воды на входе 
Ток 4…20 мА
давление воды перед I ступенью
Ток 4…20 мА
давление воды перед II ступенью 
Ток 4…20 мА
уровень в РЧВ 1
Ток 4…20 мА
уровень в РЧВ 2
Ток 4…20 мА
Дискретные входные сигналы:
Насос аэрированной воды №1 «Включён»
Транзисторный ключ
Насос аэрированной воды №2 «Включён»
Транзисторный ключ
Насос аэрированной воды №3 «Включён»
Транзисторный ключ
Вентилятор декарбонизаторной №1 «Включён»
Транзисторный ключ
Вентилятор декарбонизаторной №2 «Включён»
Транзисторный ключ
Переключатель выбора промежуточной ёмкости в положении «Ёмкость №1»
Сухой контакт
Переключатель выбора промежуточной ёмкости в положении «Ёмкость №2»
Сухой контакт
Параметры, читаемые из измерителей расхода:
Расход на входе ФС труба  №1 
аналог
Расход на входе ФС труба  №2
аналог
Расход на выходе ФС труба  №1
(D 200) 
аналог
Расход на выходе ФС труба  №2
(D 400)
аналог
Расход через фильтр №1 
аналог
Расход через фильтр №2
аналог
Расход через фильтр №3
аналог
Расход через фильтр №4
аналог
Расход через фильтр №5
аналог
Расход через фильтр №6
аналог
Расход через фильтр №7
аналог
Расход через фильтр №8
аналог
Расход через фильтр №9
аналог
Расход через фильтр №10
аналог
Расход через фильтр №10
аналог
Расход через фильтр №11
аналог
       Окончание таблицы 3.2
Расход через фильтр №12
аналог
Расход через фильтр №13
аналог
Расход через фильтр №14
аналог
Расход через фильтр №15
аналог
Расход через фильтр №16
аналог
Расход через фильтр №17
аналог
Расход через фильтр №18
аналог
Расход через фильтр №19
аналог
Расход через фильтр №20
аналог
       3.4.2 Функции СКТП ФС
       Система контроля технологических параметров ФС обладает следующими функциями:
 регистрация параметров (давление; расход; «пуск», «останов» насосов и вентиляторов)
 сигнализация о выходе параметров за допустимые границы, настраиваемые пользователем
 сохранение в журнале всех аварийных сообщений
       3.5 Структура СА
       Исходя из приведённых выше описаний подсистем СА, а именно СПД (П.3.3) и СКТП (П.3.4), структурная схема СА будет выглядеть, следующим образом – рисунок 3.1.
       

Рисунок 3.1 – Структурная схема СА ФС
       4 Подбор приборной базы
       Для реализации системы потребуются средства измерения давления, уровня, расхода и средства контроля работы насосов и вентиляторов. Так как  основная задача спроектировать надёжную и недорогую систему, основным критерием отбора будет служить соотношение цена-качество. Исходя из перечней контролируемых параметров приведённых в таблице 3.1 П.3.3.5 и таблице 3.2 П.3.4.1, перечень необходимых средств измерения указан в таблице 4.1.
       Таблица 4.1
Наименование измеряемого параметра
Единицы измерения и рабочий диапазон.
Кол-во точек измерения
Примечание
расход воды на выходе

м3/ч, 60-90
м3/ч, 350-600

1 шт.
1 шт.
Диаметр трубы 
200 мм.
400 мм.
расход воды на входе
м3/ч,
120-320
2 шт.
Диаметр труб  300 мм.
расход воды через фильтры
м3/ч,
40-80
20 шт.
Диаметр труб 100 мм.
давление воды на входе 
кгс/см2,
4-5,5
1 шт.

давление воды перед I ступенью
кгс/см2,
4-6,5
1 шт.

давление воды перед II ступенью 
кгс/см2,
1,8-2,5
1 шт.

давление воды на выходе ФС
кгс/см2,
3,5-6,5
1 шт.

уровень в РЧВ
м, 0-10
2 шт.

контроль работы насосов аэрированной воды
-
3 шт.

контроль работы вентиляторов декарбонизаторной 
-
2 шт.




       4.1 Подбор средств измерения уровня
       4.1.1 Требования к датчику уровня
       Так как высота ёмкостей РЧВ 10 метров и нет возможности установить внешний датчик давления для измерения уровня, самым оптимальным и недорогим способом измерения уровня на данном объекте, будет погружной метод измерения уровня, то есть измерение уровня с помощью погружного датчика гидростатического давления.   
       Датчик измерения уровня предназначен для измерения уровня воды и должен соответствовать следующим требованиям:
 обладать повышенными коррозионными свойствами;
 диапазон рабочей температуры от +5 ?С до +40 ?С;
 удобство в эксплуатации и обслуживании;
 оптимальное соотношение цена/качество;
 унифицированный выходной сигнал (4…20мА); 
 долгий срок службы;
 измерение уровня в пределах от 0 до 10 м. водяного столба. 
       4.1.2 Обзор имеющихся аналогов
       4.1.2.1 Преобразователь гидростатического давления ПД100-ДГ
       Преобразователь гидростатического давления ПД100-ДГ выпускается компанией «ОВЕН». Стоимость данного преобразователя по прайс-листу сайта компании [2] - 7198 рублей + по 177 рублей за каждый метр кабеля. ПД100-ДГ – изображён на рисунке 4.1. 

Рисунок 4.1 – Преобразователь гидростатического давления ПД100-ДГ
       Основные технические характеристики преобразователя ПД100-ДГ, приведены в таблице 4.2.
       Таблица 4.2
Наименование
Значение
Выходной сигнал постоянного тока 
4...20 мА
Пределы допустимой основной погрешности измерения: 
±0,5 %, ±1,0 % от ВПИ
Диапазон рабочих температур контролируемой и окружающей среды
4…70 °С
Напряжение питания 
12…36 В постоянного тока
Устойчивость к механическим 
воздействиям 
группа исполнения V3
Степень защиты корпуса 
IP68
Среднее время наработки на отказ 
не менее 100 000 ч
Средний срок службы 
12 лет
Штуцер для подключения давления 
M24х1,5 (открытая мембрана)
Тип соединителя 
встроенный кабель заказной длины
      Верхние пределы измеряемого давления и предельные давления перегрузки ПД100-ДГ, приведены в таблице 4.3.
       Таблица 4.3
Характеристика
Стандартные модификации
Верхний предел измеряемого давления, МПа
0,04
0,06
0,1
0,16
Предельное давление перегрузки, МПа
0,08
0,12
0,2
0,32

       4.1.2.2 Преобразователь гидростатического давления LMP 808
       Преобразователь гидростатического давления LMP 808 выпускается компанией «BD | SENSORS RUS». Стоимость данного преобразователя по прайс-листу сайта компании «ПРОМПОСТАВКА» [3] – 14498 рублей. LMP 808 – изображён на рисунке 4.2. 

Рисунок 4.2 – Преобразователь гидростатического давления LMP 808
      Основные технические характеристики преобразователя LMP 808, приведены в таблице 4.4
Таблица 4.4
Наименование
Значение
Выходной сигнал постоянного тока 
4...20 мА
Пределы допустимой основной погрешности измерения: 
? ±0,35% ВПИ
Диапазон рабочих температур контролируемой и окружающей среды
0…70 °С

Напряжение питания 
12…36 В постоянного тока
Тип соединителя 
встроенный кабель заказной длины
      Верхние пределы измеряемого давления и предельные давления перегрузки LMP 808, приведены в таблице 4.5
Таблица 4.5
Характеристика
Стандартные модификации
Номинальное давление PN изб. [бар]
0,4
0,6
1
1,6
Уровень [м вод. ст.]
4
6
10
16
Максимальная перегрузка Pmax [бар]
1
3
3
6
      4.1.2.3 Преобразователь гидростатического давления Метран-55-ЛМП 308 
      Преобразователь гидростатического давления Метран.......................