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

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 це ...

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
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
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

.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
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
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

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 фу нкций 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.

Стоимость ПЛК150-220.А-М совместно с модулями ввода-вывода МДВВ составляет 19706 рублей, в отличие от комплекта SIEMENS стоимостью 34146 рублей и комплекта DEP стоимостью 46728 рублей.5.1.3 Структурная схема СПДИсходя из произведённого подбора оборудования структурная схема СПД примет следующий вид – рисунок 5.13.Рисунок 5.13 – Структурная схема СПД5.1.4 Внутренняя программа ПЛК СПД ФСВнутренняя программа ПЛК СПД ФС разбита на четыре функциональных блока:блок связи и обработки входных и выходных сигналов;блок выбора режимов;блок выбора ЦТП;блок регулятора. Схема взаимодействия блоков между собой – приведена на рисунке 5.14.Рисунок 5.14 – Схема взаимодействия блоков алгоритма5.1.4.1 Описание блоков программы5.1.4.1.1 Блок связи и обработки входных и выходных сигналовБлок связи - предназначен для осуществления обмена информацией с верхним уровнем системы - АРМ оператора ФС, чтения данных с модулей ввода-вывода и ПЛК ЦДП, а также для обработки входных и выходных дискретных и аналоговых сигналов ПЛК СПД. Обмен данными с внешними устройствами осуществляется по протоколу ModBus RTU со скоростью обмена 9600 бод и периодом обмена 500 мс., при обмене данными с ПЛК ЦДП и модулями ввода-вывода МДВВ, ПЛК СПД выступает в роли «master», а ПЛК ЦДП и модули МДВВ в роли «slave». При обмене данными с АРМ оператора ФС, ПЛК СПД выступает в роли «slave», а АРМ оператора ФС в роли «master». Для всех входных и выходных дискретных сигналов ПЛК СПД, применяются следующие логические состояния: «0» - отключён, «1» - включён. Параметры, участвующие в обмене между ПЛК СПД и ПЛК ЦДП приведены в таблице 5.13. Таблица 5.13НаименованиеТипНаправление обменаИмя в алгоритмеДавление холодной воды на ЦТП – 3 аналогчтениеPi01Давление холодной воды на ЦТП – 4аналогчтениеPi02Давление холодной воды на ЦТП – 6аналогчтениеPi03Давление холодной воды на ЦТП – 7аналогчтениеPi04Давление холодной воды на ЦТП – 8аналогчтениеPi05Давление холодной воды на ЦТП – 9аналогчтениеPi06Давление холодной воды на ЦТП – 9ааналогчтениеPi07Давление холодной воды на ЦТП – 14аналогчтениеPi08Давление холодной воды на ЦТП – 13аналогчтениеPi09Давление холодной воды на ЦТП – 14ааналогчтениеPi10Давление холодной воды на ЦТП – 15аналогчтениеPi11Давление холодной воды на ЦТП – 20аналогчтениеPi12Параметры, участвующие в обмене между ПЛК СПД и модулями МДВВ приведены в таблице 5.14. Таблица 5.14НаименованиеТипНаправление обменаИмя в алгоритмеРабота от сети насоса №5дискретчтениеR_S_N5Работа от ПЧ насоса №5дискретчтениеR_Ph_N5Работа от сети насоса №3дискретчтениеR_S_N3Работа от УПП насоса №3дискретчтениеR_UPP_N3Работа от сети насоса №6дискретчтениеR_S_N6Работа от ПЧ насоса №6дискретчтениеR_Ph_N6Работа от сети насоса №4дискретчтениеR_S_N4Работа от УПП насоса №4дискретчтениеR_UPP_N4Авария насоса №5дискретчтениеAv_N5Авария насоса №3дискретчтениеAv_N3Авария насоса №6дискретчтениеAv_N6Окончание таблицы 5.14Авария насоса №4дискретчтениеAv_N4Авария ПЧдискретчтениеAv_PhАвария УПП 1дискретчтениеAv_UPP1Авария УПП 2дискретчтениеAv_UPP2Насос №5 в автоматическом режимедискретчтениеAvt_r_N5Насос №3 в автоматическом режимедискретчтениеAvt_r_N3Насос №6 в автоматическом режимедискретчтениеAvt_r_N6Насос №4 в автоматическом режимедискретчтениеAvt_r_N4Насос №5 в ручном режимедискретчтениеRuch_r_N5Насос №3 в ручном режимедискретчтениеRuch_r_N3Насос №6 в ручном режимедискретчтениеRuch_r_N6Насос №4 в ручном режимедискретчтениеRuch_r_N4Параметры, участвующие в обмене между ПЛК СПД и АРМ оператора ФС приведены в таблице 5.15.Таблица 5.15НаименованиеТипНаправление обменаИмя в алгоритмеДавление холодной воды на ЦТП – 3 аналогчтениеPiOut01Давление холодной воды на ЦТП – 4аналогчтениеPiOut02Давление холодной воды на ЦТП – 6аналогчтениеPiOut03Давление холодной воды на ЦТП – 7аналогчтениеPiOut04Давление холодной воды на ЦТП – 8аналогчтениеPiOut05Давление холодной воды на ЦТП – 9аналогчтениеPiOut06Давление холодной воды на ЦТП – 9ааналогчтениеPiOut07Давление холодной воды на ЦТП – 14аналогчтениеPiOut08Давление холодной воды на ЦТП – 13аналогчтениеPiOut09Давление холодной воды на ЦТП – 14ааналогчтениеPiOut10Давление холодной воды на ЦТП – 15аналогчтениеPiOut11Давление холодной воды на ЦТП – 20аналогчтениеPiOut12Давление на выходе ФСаналогчтениеP_FS_OutПродолжение таблицы 5.15Давление в точке.аналогчтениеP_Dis_OutЧастота ПЧаналогчтениеF_Ph_OutТок ПЧаналогчтениеI_Ph_OutМестное задание для ПИДаналогчтение/записьZadPpanРучное задание частоты ПЧ оператораналогчтение/записьUprav_Op_OutРежим работы Н6аналогчтениеSostH6Режим работы Н5аналогчтениеSostH5Режим работы Н4аналогчтениеSostH4Режим работы Н3аналогчтениеSostH3Режим Н6аналогчтениеRegH6Режим Н5аналогчтениеRegH5Режим Н4аналогчтениеRegH4Режим Н3аналогчтениеRegH3Обратный отсчёт до отключения коррекциианалогчтениеTimeOffKorНеопределённость давления ЦТП-3дискретчтениеNeopIn01Неопределённость давления ЦТП-4дискретчтениеNeopIn02Неопределённость давления ЦТП-6дискретчтениеNeopIn03Неопределённость давления ЦТП-7дискретчтениеNeopIn04Неопределённость давления ЦТП-8дискретчтениеNeopIn05Неопределённость давления ЦТП-9дискретчтениеNeopIn06Неопределённость давления ЦТП-9адискретчтениеNeopIn07Неопределённость давления ЦТП-14дискретчтениеNeopIn08Неопределённость давления ЦТП-13дискретчтениеNeopIn09Неопределённость давления ЦТП-14адискретчтениеNeopIn10Неопределённость давления ЦТП-15дискретчтениеNeopIn11Неопределённость давления ЦТП-20дискретчтениеNeopIn12Неопределённость Р в точке.дискретчтениеNeoPdisВывод сообщения об отключении коррекции с отсчётомдискретчтениеSoobOffKorDelПричина отключения коррекциидискретчтениеPriOtklKorrВывод сообщения об отключении коррекциидискретчтениеSoobOffKorВывод сообщения об отключении дистанционного Авт. РежимадискретчтениеSoobOffDistРабота Н6дискретчтениеOnH6Работа Н5дискретчтениеOnH5Работа Н4дискретчтениеOnH4Работа Н3дискретчтениеOnH3Окончание таблицы 5.15Авария Н6дискретчтениеAvH6Авария Н5дискретчтениеAvH5Авария Н4дискретчтениеAvH4Авария Н3дискретчтениеAvH3Авария ПЧдискретчтениеAv_Ph_OutАвария УПП1дискретчтениеAv_UPP1_OutАвария УПП2дискретчтениеAv_UPP2_OutДистанционный автоматический режим включёндискретчтениеDistAInabДистанционный ручной режим включёндискретчтениеDistRInabКоррекция включенадискретчтениеKorInabБлокировка включения коррекциидискретчтениеBlokOnKorБлокировка включения дистанционного авт. режимадискретчтениеBlokOnDistВключение/отключение дистанционного Авт. режимадискретчтение/записьDistAOnВключение/отключение дистанционного Ручного режимадискретчтение/записьDistROnВключение/отключение коррекциидискретчтение/записьKorZOnАдреса устройств участвующих в обмене приведены в таблице 5.16Таблица 5.16Наименование устройстваАдресПЛК СПД1АРМ оператора2Модуль МДВВ №13Модуль МДВВ №24ПЛК ЦДП5Параметры, сигналы которых поступают на аналоговые входы ПЛК СПД и параметр, сигнал которого выводится через аналоговый выход ПЛК СПД, приведены в таблице 5.17.Таблица 5.17НаименованиеТипНаправление Имя в алгоритмеДавление на выходе ФСаналогВходIn_P_FsЧастота ПЧаналогВходIn_F_PhТок ПЧаналогВходIn_ I_PhЗадание частоты ПЧаналогВыходOut_F_PhДля обмена данными по протоколу ModBus данные должны быть расположены в регистрах обмена. Перечень регистров подмодуля ModBus Slave ПЛК ЦДП, в которых расположены аналоговые параметры, приведён в таблице 5.18Таблица 5.18Наименование параметраТип данныхНомер регистраДавление холодной воды на ЦТП – 3 float0,1Давление холодной воды на ЦТП – 4float2,3Давление холодной воды на ЦТП – 6float4,5Давление холодной воды на ЦТП – 7float6,7Давление холодной воды на ЦТП – 8float8,9Давление холодной воды на ЦТП – 9float10,11Давление холодной воды на ЦТП – 9аfloat12,13Давление холодной воды на ЦТП – 14float14,15Давление холодной воды на ЦТП – 13float16,17Давление холодной воды на ЦТП – 14аfloat18,19Давление холодной воды на ЦТП – 15float20,21Давление холодной воды на ЦТП – 20float22,23Перечень регистров модулей МДВВ-Р, в которых расположены дискретные входные сигналы, приведён в таблице 5.19Таблица 5.19Наименование параметраТип данныхНомер бита в регистреНомер регистраАдрес модуляРабота от сети насоса №5bit0513Работа от ПЧ насоса №5bit1Работа от сети насоса №3bit2Работа от УПП насоса №3bit3Работа от сети насоса №6bit4Работа от ПЧ насоса №6bit5Окончание таблицы 5.19Работа от сети насоса №4bit6513Работа от УПП насоса №4bit7Авария насоса №5bit8Авария насоса №3bit9Авария насоса №6bit10Авария насоса №4bit11Авария ПЧbit0Авария УПП 1bit1514Авария УПП 2bit2Насос №5 в автоматическом режимеbit3Насос №3 в автоматическом режимеbit4Насос №6 в автоматическом режимеbit5Насос №4 в автоматическом режимеbit6Насос №5 в ручном режимеbit7Насос №3 в ручном режимеbit8Насос №6 в ручном режимеbit9Насос №4 в ручном режимеbit10Перечень регистров подмодуля ModBus Slave ПЛК СПД, в которых расположены аналоговые параметры, приведён в таблице 5.20Таблица 5.20Наименование параметраТип данныхНомер регистраДавление холодной воды на ЦТП – 3 float0,1Давление холодной воды на ЦТП – 4float2,3Давление холодной воды на ЦТП – 6float4,5Давление холодной воды на ЦТП – 7float6,7Давление холодной воды на ЦТП – 8float8,9Давление холодной воды на ЦТП – 9float10,11Давление холодной воды на ЦТП – 9аfloat12,13Давление холодной воды на ЦТП – 14float14,15Давление холодной воды на ЦТП – 13float16,17Давление холодной воды на ЦТП – 14аfloat18,19Давление холодной воды на ЦТП – 15float20,21Давление холодной воды на ЦТП – 20float22,23Давление на выходе ФСfloat24,25Давление в точке.float26,27Частота ПЧfloat28,29Ток ПЧfloat30,31Местное задание для ПИДfloat32,33Ручное задание частоты ПЧ операторfloat34,35Окончание таблицы 5.20Режим работы Н6word36Режим работы Н5word37Режим работы Н4word38Режим работы Н3word39Режим Н6word40Режим Н5word41Режим Н4word42Режим Н3word43Обратный отсчёт до отключения коррекцииword44Перечень регистров подмодуля ModBus Slave ПЛК СПД, в которых расположены дискретные параметры, приведён в таблице 5.21Таблица 5.21Наименование параметраТип данныхНомер бита в регистреНомер регистраНеопределённость давления ЦТП-3bit045Неопределённость давления ЦТП-4bit1Неопределённость давления ЦТП-6bit2Неопределённость давления ЦТП-7bit3Неопределённость давления ЦТП-8bit4Неопределённость давления ЦТП-9bit5Неопределённость давления ЦТП-9аbit6Неопределённость давления ЦТП-14bit7Неопределённость давления ЦТП-13bit8Неопределённость давления ЦТП-14аbit9Неопределённость давления ЦТП-15bit10Неопределённость давления ЦТП-20bit11Неопределённость Р в точке.bit12Вывод сообщения об отключении коррекции с отсчётомbit13Причина отключения коррекцииbit14Вывод сообщения об отключении коррекцииbit15Вывод сообщения об отключении дистанционного Авт. Режимаbit046Работа Н6bit1Работа Н5bit2Работа Н4bit3Работа Н3bit4Авария Н6bit5Окончание таблицы 5.21Авария Н5bit646Авария Н4bit7Авария Н3bit8Авария ПЧbit9Авария УПП1bit10Авария УПП2bit11Дистанционный автоматический режим включёнbit12Дистанционный ручной режим включёнbit13Коррекция включенаbit14Блокировка включения коррекцииbit15Блокировка включения дистанционного авт. режимаbit047Включение/отключение дистанционного Авт. режимаbit048Включение/отключение дистанционного Ручного режимаbit1Включение/отключение коррекцииbit2Для уменьшения количества параметров читаемых АРМ оператора из ПЛК СПД и удобства их обработки в АРМ оператора, в блоке связи производится кодирование состояния и режима работы насосов подключенных к СЧР. Блок-схема алгоритма кодирования состояния на примере насоса №3 приведена на рисунке 5.15.Рисунок 5.15 – блок-схема алгоритма кодирования состоянияБлок-схема алгоритма кодирования режима на примере насоса №3 приведена на рисунке 5.16.Рисунок 5.16 – блок-схема алгоритма кодирования режимаТак же для проверки исправности датчика давления на выходе ФС в блоке связи производится декодирование его состояния. Кодирование состояние датчика осуществляется ПЛК в обработчике входного аналогового сигнала, соответственно входной параметр после прохождения обработчика содержит в себе код состояния датчика. Декодирование осуществляется с помощью библиотечного программного блока, входящего в состав CoDeSys [16, 17]. Вид данного блока приведён на рисунке 5.17.Рисунок 5.17 – блок кодирования состояния датчикаОписание входов и выходов блока ПИД – регулятор:Входные параметры: VALUE: REAL; – значение, получаемое на входе прибора; DEF_VALUE: REAL; – значение «по умолчанию», которым будет заменяться значение на выходе при ошибке. Выходы блока: OUT_VALUE: REAL; – выходное значение соответствует VALUE или, при ошибке, DEF_VALUE _ERR: BYTE; – код ошибки, расшифровка: 0 – нет ошибок; 6 – нет данных; 7 – датчик отключен; 8 – велика температура холодного спая; 9 – мала температура холодного спая; 10 – вычисленное значение слишком велико; 11 – вычисленное значение слишком мало; 12 – короткое замыкание; 13 – обрыв датчика; 14 – отсутствие связи с АЦП; 15 – некорректный калибровочный коэффициент.5.1.4.1.2 Блок выбора ЦТПВ данном блоке осуществляется проверка значений давлений воды в точках города(на ЦТП) на недостоверность(неопределённость), выбор ЦТП происходит в соответствие с выбранным номером. Так как в алгоритме, реализованном в ПЛК ЦДП, неопределённому значению давления присваивается значение 1000, блок-схема алгоритма проверки неопределённости и выбора ЦТП выглядит следующим образом (рисунок 5.18). Рисунок 5.18 – Блок-схема алгоритма проверки неопределённости и выбора ЦТПФрагмент алгоритма проверки неопределённости и выбора ЦТП на языке ST(Структурированный текст) из программного комплекса CoDeSys [16, 17], приведён далее:IF (in15>=1000){Проверка входа №15} THEN In15:=StarIn15; in15neop:=1;ELSE in15neop:=0;StarIn15:=In15;END_IF;IF (in16>=1000){Проверка входа №16} THEN In16:=StarIn16; in16neop:=1;ELSE in16neop:=0;StarIn16:=In16;END_IF;CASE inNom OF{Выбор ЦТП}1: out:= in1; OutNeop:=in1neop;2: out:= in2; OutNeop:=in2neop;4: out:= in3; OutNeop:=in3neop;8: out:= in4; OutNeop:=in4neop;16: out:= in5; OutNeop:=in5neop;32: out:= in6; OutNeop:=in6neop;64: out:= in7; OutNeop:=in7neop;128: out:= in8; OutNeop:=in8neop;256: out:= in9; OutNeop:=in9neop;512: out:= in10; OutNeop:=in10neop;1024: out:= in11; OutNeop:=in11neop;2048: out:= in12; OutNeop:=in12neop;4096: out:= in13; OutNeop:=in13neop;ELSEout:=inAv; OutNeop:=0;END_CASE; 5.1.4.1.3 Блок выбора режимовВ данном блоке происходит обработка параметров предназначенных для функционирования ПИД-регулятора и переключение между режимами работы СПД. Функционирование данного блока зависит от выбранного на АРМ оператора, оператором ФС режима. Согласно описанию, приведённому выше(раздел 5.1.2), СПД ФС может функционировать в трёх режимах:ручной дистанционный режим управления;автоматический дистанционный режим управления;автоматический дистанционный режим управления с коррекцией по ЦТП.По умолчанию при включении система переходит в ручной режим работы.5.1.4.1.3.1 Ручной дистанционный режим управленияВ данном режиме значение выходной частоты ПЧ заданное на АРМ оператора поступает напрямую на выход ПЛК СПД. Блок-схема алгоритма данного режима приведена на рисунке 5.19.Рисунок 5.19 – Блок-схема алгоритма «Ручное управление»5.1.4.1.3.2 Автоматический дистанционный режим управленияВ данном режиме на вход ПИД-регулятора в качестве «задания» поступает значение давления, заданное для подержания на АРМ оператора, а в качестве значения регулируемого параметра, поступает значение давления на выходе ФС. Так как «Автоматический дистанционный режим управления с коррекцией по ЦТП» функционирует совместно с «Автоматическим дистанционным режим управления» для этих режимов приводиться общая блок-схема алгоритма. Блок-схема алгоритма данных режимов приведена на рисунке 5.20.Рисунок 5.20 – Блок-схема алгоритма «Автоматическое управление»В ходе осуществления коррекции «задания», происходит коррекция значения давления заданного для поддержания на выходе ФС в зависимости от давления в точке города. Блок-схема алгоритма коррекции приведена на рисунке 5.21.Рисунок 5.21 – Блок-схема алгоритма коррекциигде, Вход – значение давления в точке;Задание – значение давления заданного для поддержания в точке;Зона корр. – Значение зоны нечувствительности для коррекции;К – коэффициент приращения;Pmax – значение ограничивающее максимальное давление вычисленное в ходе коррекции задания;Pmin – значение ограничивающее минимальное давление вычисленное в ходе коррекции задания.5.1.4.1.3.3 Автоматические переходы между режимамиКак уже говорилось раннее (П.3.3.4) для предотвращения сбоев в работе ФС, ПЛК СПД ФС осуществляет автоматические переходы между режимами. В ПЛК СПД реализовано три функции автоматического перехода между режимами:«переход в ручной режим при неисправности датчика давления»; «отключение коррекции при неопределённости давления в точке»; «отключение коррекции при потере связи с ПЛК ЦДП». Блок-схема перехода в ручной режим при неисправности датчика давления приведена на рисунке 5.22.Рисунок 5.22 – Блок-схема алгоритма «Переход в ручной режим при неисправности датчика давления»Блок-схема отключения коррекции при неопределённости давления в точке приведена на рисунке 5.23.Рисунок 5.23 – Блок-схема алгоритма «Отключение коррекции при неопределённости давления в точке»5.1.4.1.4 Блок регулятора В данном блоке осуществляется проверка попадания значения давления на выходе ФС в зону нечувствительности и собственно само ПИД-регулирование. Блок-схема алгоритма, проверки попадания значения давления на выходе ФС, в зону нечувствительности приведена на рисунке 5.24.Рисунок 5.24 – Блок-схема алгоритма проверки попадания в зону нечувствительностиВ качестве блока ПИД-регулирования используется готовый библиотечный блок CodeSys [16, 17]. Вид данного блока с описанием его входов и выходов, приведён на рисунке 5.25.Рисунок 5.25 – Блок ПИД – регуляторОписание элементов блока ПИД – регулятор: Входы блока:PV: REAL; – значение регулируемой величины (сигнал обратной связи, приходящий с датчика); PV_TIME: WORD; – время получения значений регулируемой величины (циклическое время), используется для вычисления интегральной и дифференциальной составляющих;SP: REAL; – уставка регулятора; START_ANR: BOOL; – значение TRUE необходимо установить для проведения процесса автонастройки ПИД-коэффициентов регулятора. При подаче значения FALSE – автонастройка ПИД-коэффициентов прекращается и начинается процесс регулирования; YDOP: REAL; – максимальная амплитуда колебаний регулируемой величины при автонастройке; TVAL: REAL; – время хода рабочего органа исполнительного механизма (например, полное время хода задвижки); PST: REAL; – начальное значение мощности на выходе регулятора при автонастройке; PTOL: REAL; – отклонения мощности на выходе регулятора при автонастройке; _IMIN: REAL; – минимальное ограничение накопления интегральной составляющей, диапазон от минус 1 до 1; _IMAX: REAL; – максимальное ограничение накопления интегральной составляющей, диапазон от минус 1 до 1. Выходы блока: OUT: REAL; – выходной сигнал регулятора, от -100 до 100% относительной мощности; STATE_ANR: BYTE; – состояние автонастройки (0 – идет автонастройка; 1 – автонастройка завершена; иное значение – код ошибки). В простейшем случае для работы автонастройки этот выход может соединяться со входом START_ANR. По окончании автонастройки выход START_ANR = FALSE.5.2 ПЛК СКТП ФС5.2.1 Общие требования к ПЛК СКТП ФСПЛК СКТП ФС должен соответствовать следующим требованиям:удобство монтажа, эксплуатации и обслуживания;оптимальное соотношение цена/качество;долгий срок службы;удобство программирования;наличие стандартных протоколов обмена (например ModBus).Так же, исходя из данных таблицы 3.2 П.3.4.1, получаем требуемое количество входов и выходов ПЛК СКТП:аналоговые входы (диапазон измерения 0…20мА) – 5шт.;дискретные входы – 7 шт.Для обмена данными с расходомерами потребуется интерфейс RS-485, так как в преобразователях расхода ПРЭМ используется протокол (ПРЭМ) отличный от протокола расходомеров УРЖ (ModBus RTU), потребуются два интерфейса RS-485. Для связи с АРМ оператора, так как ПЛК СКТП и АРМ оператора будут расположены рядом, будем использоваться интерфейс RS-232.5.2.