Емкость на КНС

Введение 3
1 Общая характеристика объекта 4
1.1 Характеристика объекта 4
1.2 Описание технологического процесса 6
2 Автоматизация процесса 11
2.1 Структура и функции системы автоматического управления технологическим процессом 11
2.2 Описание функциональной схемы автоматизации 19
2.3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня 21
3 Программируемый логический контроллер 28
3.1 Назначение микропроцессорного контроллера 28
3.2 Выбор микропроцессорного контроллера 31
3.3 Выбор конфигурации контроллера 35
4. Расчет системы автоматического регулирования 38
4.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора 38
4.2 Расчет оптимальных настроек регулятора 42
Заключение 44
Список использованных источников 45

1.1 Характеристика объекта
На сегодняшний день практически все канализационные насосные станции (КНС) автоматизированные в тот или иной способ. В большинстве случаев автоматизация насосных станций (на русском насосные станции) КНС проводится практически по одной и той же схеме. В приемном резервуаре КНС устанавливаются датчики нижнего и верхнего уровня. Датчиков верхнего уровня может быть несколько, которые используются при каскадном включены насосов КНС. Конструкция датчиков может быть различной: поплавковые, штыревые, гидростатические, ультразвуковые и так далее.
Алгоритм работы автоматизированной КНС следующий: при наполненные приемного резервуара срабатывает датчик верхнего уровня и включает насос, который начинает откачивать приемный резервуар до нижнего уровня, после чего отключается датчиком нижнего уровня.
...

1.2 Описание технологического процесса
По роду перекачиваемой жидкости канализационные насосные станции делятся на четыре группы: для перекачивания бытовых сточных вод; производственных сточных вод; атмосферных вод; осадков.
Насосные станции первой группы находятся на канализационной сети. В зависимости от места расположения в общей схеме канализации города и выполняемых функций станции могут быть:
• районными, перекачивающими сточные воды от отдельных районов канализуемой территории из лежащих ниже коллекторов в лежащие выше;
• главными,      перекачивающими
• сточную жидкость, отводимую со всей канализуемой территории на очистные сооружения.
К устройству насосных станций второй группы предъявляется целый ряд специфических требований в зависимости от рода перекачиваемой сточной жидкости.
...

2.1 Структура и функции системы автоматического управления технологическим процессом
Автоматизированными системами управления технологическими процессами — АСУ ТП — называют разнообразные компьютерные устройства, которые управляют различными действиями на производстве. Современные АСУ ТП начинали производиться и применяться на производстве, однако с развитием таких систем стало возможным их использование и в других сферах деятельности — в управлении транспортом, инженерными системами зданий, оборонными сооружениями, и так далее. Принцип действиями программно-аппаратных комплексов всегда един: они собирают данные о происходящих процессах и своевременно управляют деятельностью объекта. Существует трехуровневая система, типичная для всех АСУ ТП. Согласно этой структуре, программно-аппаратный комплекс состоит из нижнего, среднего и верхнего уровней.
На нижнем уровне, который еще называют полевым, расположены разнообразные датчики и сенсоры, а также исполнительные механизмы.
...

2.2 Описание функциональной схемы автоматизации
Функциональная схема автоматического контроля и управления содержит упрощенное изображение технологической схемы автоматизируемого процесса или агрегата. На функциональной схеме изображаются системы автоматического контроля, регулирования, дистанционного управления, сигнализации, защиты и блокировок. Все элементы систем управления показываются в виде условных изображений и объединяются в единую систему линиями функциональной связи. Нанесенные на условные изображения буквенные обозначения отражают функции, выполняемые аппаратурой управления.
Автоматизация насосных установок позволяет повышать надежность и бесперебойность водоснабжения, уменьшать затраты труда и эксплуатационные расходы, размеры регулирующих резервуаров.
...

2.3 Выбор технических средств автоматизации нижнего уровня
Семейство приборов АДМ-100 позволяет получать исчерпывающую информацию об избыточном  давлении жидкостей, паров и газов: визуальную (с циферблата), аналоговую (ток 4-20мА) и дискретную (в зависимости от модификации). Применяются в жилищно-коммунальном хозяйстве, в системах централизованного контроля и управления технологическими процессами на объектах тепло-, водо-, нефте- и газоснабжения, в распределительных сетях, а также в локальных системах автоматизации насосного, компрессорного и другого оборудования.
АДМ-100 выпускается в следующих модификациях.
Изделие
Описание
АДМ-100.1-хх
Преобразователи давления с токовым выходом и двумя дискретными выходами.
АДМ-100.2.1-хх
Преобразователи давления с токовым выходом и цифровым выходом RS-485.
АДМ-100.2.2-хх
Преобразователи давления с токовым выходом и цифровым выходом Ethernet.
АДМ-100.3-хх
Преобразователи давления с токовым выходом.

АДМ-100.
...

3.1 Назначение микропроцессорного контроллера
Термином программируемыйммикропроцессорный контроллер (ПМК) обозначают изделия группы устройств преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, реализованных на базе микропроцессорной техники и являющихся по сути специализированными управляющими микроЭВМ для работы в локальных и распределенных системах управления в реальном времени в соответствии с фиксированным набором рабочих программ, размещенным в ПЗУ, а не в ОЗУ.
Особенности программируемых микропроцессорных контроллеров, отличающие их от мини- и микроЭВМ:
• проблемно-ориентированное программное обеспечение на конкретную задачу или на набор задач;
• схожесть физической структуры ПМК различных назначений;
• программирование ПМК в процессе их изготовления, поэтому изменение программы работы (обычно это делается редко), настройка, реконфигурация и т.п.
...

3.2 Выбор микропроцессорного контроллера
В процессе выбора МПК автоматизированной системы управления (АСУ ТП), прежде всего, необходимо определиться с hardware и software характеристиками контроллера. Следующий этап выбора — оценка соответствия выбранного микроконтроллера заданным системным требованиям. Последнее — оценка стоимости, доступности средств разработки прикладного программного обеспечения для создания гибких АСУ ТП, развитая служба поддержки и сопровождения.
Основные критерии выбора микропроцессорного контроллера автоматизированной системы управления:
I. Пригодность для решения поставленной прикладной задачи.
A. Доступное число входов-выходов.
B. Доступность требуемых периферийных устройств (последовательные порты ввода/вывода, RAM, ROM, A/D, D/A и т.д.).
C. Достаточная вычислительная мощность микропроцессорного модуля (CPU).
II. Перспективы дальнейшего развития производителя. Для построения серьезных АСУ ТП не логично применять устройства так называемых «фирм-однодневок».
...

3.3 Выбор конфигурации контроллера
Монтажные шасси Modicon M340
• Монтажные шасси являются основой платформы автоматизации Modicon M340, они используются для установки всех модулей в ПЛК
• Монтажные шасси Modicon M340 можно монтировать на панель, пластину или DIN-рейку
• Монтажные шасси Modicon M340 оборудованы шинами Bus-x, предназначенных для распределения питания, данных и служебных сигналов по всему ПЛК. Поддерживается "Горячая установка"

Процессорные модули Modicon M340
Стандартный и усовершенствованный процессорные модули платформы автоматизации Modicon M340 обеспечивают полноценное управление всем монтажным шасси ПЛК, оснащенным максимум 11 слотами под установку:
• модулей дискретного ввода/вывода
• модулей аналогового ввода/вывода
• специализированных модулей (счетного, связи по Ethernet TCP/IP и др.
...

4.1 Определение параметров модели объекта и выбор типа регулятора
Требования к системе автоматического управления (САУ):
• поддержание уровня в пределах 140 С;
• система должна работать в автоматическом и ручном режиме;
• отображение изменения температуры на мониторе компьютера или на промышленном щите;
• регистрация значений уровня на компьютере;
• отображение степени открытия клапана на мониторе компьютера или на промышленном щите;
• отображение задания на мониторе компьютера;
• вывод на экран настройки регулятора;
• ПИ закон регулирования;
среднее время наработки САУ на отказ не менее 35000
На рис. 1 изображена структурная схема САУ уровня.

Рис.1 - Структурная схема САУ

Рис.
...

4.2 Расчет оптимальных настроек регулятора

Параметрическая оптимизация разработанной АСР заключается в нахождении оптимальных параметров настройки регулятора, обеспечивающих наилучшее значение критерия качества переходного процесса. В зависимости от поставленных перед автоматической системой регулирования задач критериям качества могут быть время регулирования, интегральные оценки.
Для улучшения процесса регулирования необходимо использовать регулятор отрабатывает пропорционально-интегральный закон регулирования.
0,3 Тоб Тоб=43.5

A()

0.1
0.343
-127.458
0.2
0.103
-161.198
0.3
0.046
-177.392
0.4
0.025
-188.223
0.5
0.016
-196.538
0.6
0.01
-203.334

АіСі=ОАі/wiTi

A1C1
A2C2
A3C3
A4C4
A5C5
A6C6
0.1
0.263
0.158
0.113
0.088
0.072
0.066
0.2
0.039
0.024
0.017
0.013
0.011
9.866e-3
0.3
0.012
7.05e-3
5.036e-3
3.917e-3
3.204e-3
2.937e-3
0.4
0.193
0.116
0.083
0.064
0.053
0.048
0.5
3.831e-3
2.299e-3
1.642e-3
1.277e-3
1.045e-3
9.579e-4
0.6
2.043e-3
1.226e-3
8.758e-4
6.811e-4