Аннотация 2
Введение 6
1 Рассмотрение технологического процесса повышения давления воды на водопроводной и повышающей насосной станции 8
1.1 Понятие насосной станции 8
1.2 Повышающие насосные станции и водопроводные насосные станции 9
1.3 Типы насосов применяемых на насосных станциях 13
2 Анализ основных причин возникновения аварий и остановок на объектах водопроводного комплекса 15
2.1 Причины возникновения аварий и остановок 15
2.2 Анализ причин возникновения аварий в городской водопроводной сети 15
3 Анализ схемы повышающей насосной станции, применяемых датчиков, используемых промышленных сетей и устройства насосной станции 18
3.1 Анализ схемы повышающей насосной станции 18
3.2 Анализ применяемых датчиков на повышающей насосной станции 18
3.3 Анализ используемых промышленных сетей 20
3.4 Анализ устройства повышающей насосной станции 21
4 Разработка структурной схемы управляющего шкафа 25
4.1 Структура автоматизированной системы диспетчерского контроля 25
4.2 Описание структуры автоматизированной системы диспетчерского контроля насосной станции 27
4.3 Описание структуры Управляющего шкафа 27
4.4 Описание принципа работы Управляющего шкафа 29
5. Выбор электронных компонентов разрабатываемой системы контроля насосной станции 30
5.1 Разработка системы контроля насосной станции 30
6. Разработка схемы электрических соединений 37
7. Проектирование программного обеспечения HMI панели 39
7.1 Выбор среды проектирования 39
7.2 Проектирование программного обеспечения панели оператора 40
7.3 Цветовая политика 41
7.4 Авария 43
7.5 База данных 45
7.6 Описание принципа работы разработанного программного обеспечения 46
Заключение 48
Список используемой литературы 49
Вода и водопроводная отрасль в России играет одну из ключевых ролей в жилищно-коммунальном хозяйстве. Одним из самых дешевых способов транспортировки питьевой воды является транспортировка по подземным водопроводам.
Одной из самых крупных компаний в Самарской области, занимающихся транспортировкой питьевой воды является ОАО «ТЕВИС». По состоянию на 2014 год на балансе компании числятся порядка 300 километров водопроводных сетей имея при этом транспортировку 18 миллионов кубических метров питьевой воды в год. С каждым годом потребность в питьевой воде возрастает и требует увеличение транспортируемых объемов питьевой воды, а первую очередь благодаря развитию промышленности.
Насосные станции являются неотъемлемой частью городского хозяйства, поэтому любые аварии и поломки приводящие к нарушению водоснабжения потребителей практически недопустимы.
Учитывая эти факты, можно сказать о том, что обеспечение бесперебойной работы объектов насосного комплекса связано с сохранением привычного образа жизни и здоровья людей, а также уменьшением материального ущерба, принесенного в процессе аварии. Проблема длительного восстановления работы насосной станции и обеспечение бесперебойного контроля работы данных объектов является весьма актуальной.
В данной работе будет улучшен электрошкаф с щитом управления, называемый управляющим шкафом, который будет находиться в помещении повышающей насосной станции. Сигналы, считываемые с датчиков давления и насосного оборудования передаются на центральный контроллер, с частотным регулятором, который передает данные на HMI панель и в диспетчерскую службу. Центральный контроллер отдает команду на выключение насоса или для всех насосов на станции, так же отключает аварийную остановку для одного или всех насосов на станции. Применение электрошкафа с индикацией на HMI панель и автоматизированным управлением позволит значительно уменьшить время простоя повышающей нс в случае возникновения аварийной ситуации, улучшить стабильность работы насосных установок путем круглосуточного диспетчерского контроля.
Задачами, решающимися в бакалаврской работе, являются:
• рассмотрение технологического процесса повышения давления воды на водопроводной и повышающей насосной станции;
• Анализ основных причин возникновения аварий и остановок на объектах водопроводного комплекса;
• Анализ схемы повышающей нс, применяемых датчиков, используемых промышленных сетей для передачи данных с датчиков, устройство объекта;
• Разработка структурной схемы системы диспетчеризации в составе управляющего шкафа;
• Выбор электронных компонентов разрабатываемой системы контроля насосной станции;
• Разработка схемы электрических соединений;
• Проектирование программного обеспечения HMI панели.
Итогом проделанной работы является повышение эффективности работы насосной станции путем снижения времени восстановления после аварийной ситуации, за счёт применения автоматизированных средств диспетчерского контроля.
В процессе выполнения бакалаврской работы были достигнуты следующие результаты:
• Рассмотрен технологический процесс повышения давления холодной питьевой воды на водопроводной и повышающей насосной станции;
• Проведен анализ основных причин возникновения аварий и остановок на объектах водопроводного комплекса, который позволил получить необходимые данные о природе аварий на объектах водопроводного комплекса;
• Проведен анализ схемы повышающей насосной станции, применяемых датчиков, используемых промышленных сетей и устройства насосной станции на основании, которого осуществлен выбор электронных компонентов и разработана структура автоматизированной системы диспетчеризации. Расширен функционал управляющего шкафа;
• Разработан графический интерфейс, формы и алгоритмы работы программы при выполнении, которого все необходимые данные состояния системы выводятся на HMI панель и сервер.
Результатом данной бакалаврской работы является разработанная автоматизированная система диспетчеризации повышающей насосной станции, которая в дальнейшем может найти применение на различных объектах водопроводного комплекса путем её модернизации под конкретную станцию.
1 Ileana Wald. Modeling Flow Rate to Estimate Hydraulic Conductivity in a Parabolic Ceramic Water Filter. Undergraduate Journal of Mathematical Modeling: One + Two, 2012.
2 S. Angraa, A. K. Chandab, V. K. Chawlaa. 2. Comparison and evaluation of job selection dispatching rules for integrated scheduling of multi-load automatic guided vehicles serving in variable sized flexible manufacturing system layouts: A simulation study. GrowingScience, 2018.
3 Dan R. Lipsa, Richard C. Roberts, Robert S. Laramee. 3. FoamVis, A Visualization System for Foam Research: Designand Implementation. ResearchGate, 2015.
4 Y.M. Chiang, L.C. Chang, M.J. Tsai, Y.F. Wang, F.J. Chang. 4. Autocontrol of pumping operations in sewerage systems by rule-based fuzzy neural networks. Hydrology and Earth System Sciences, 2010.
5 James H. Thorne, Patrick R. Huber, Evan H. Girvetz, Jim Quinn, Michael C. McCoy. Integration of Regional Mitigation Assessment and Conservation Planning. Ecology and Society, 2009.
6 The RS232 Standard [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://www.camiresearch.com/Data Com Basics/RS232 standard.html
7 Modbus Specifications and Implementation Guides (ModBus TCP/IP) [Электронный ресурс]: Режим доступа: http: //www. modbus .org/specs. php
8 Delta Control 2000 [Электронный ресурс]: Режим доступа:
http://proftechservice.ru/download/DeltaControl 2000 964219191198.pdf
9 Ethernet [Электронный ресурс]: Режим доступа:
https: //ru.wikipedia. org/wiki/Ethernet
10 Барашко, О.Г. Проектирование систем автоматизации: учеб. пособие. / О. Г. Барашко, А. В. Овсянников. - «Белорусский государственный технологический университет», 2006 - 57с.
11 Андреев. Е.Б., Куцевич Н.А., Синенко О.В. SCADA-системы: взгляд изнутри / Е.Б. Андреев, Н.А. Куцевич, О.В. Синенко - М.: Издательство «РТСофт», 2004. - 176 с.:ил.
12 Елизаров. И.А., Интегрированные системы проектирования и управления: SCADA-системы : учебное пособие / И. А. Елизаров, А. А. Третьяков, А. Н. Пчелинцев и др. - Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2015. - 160 с.
13 RS-232. Рекомендованный стандарт 232. Интерфейс между терминалом данных и передающим оборудованием линии связи, применяющий последовательный обмен двоичными данными [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.softelectro.ru/rs232.html
14 RS-485 рекомендованный стандарт электрических характеристик генераторов и приемников для использования в балансных многоточечных системах [Электронный ресурс]: Режим доступа:
http://www.softelectro.ru/rs232.html
15 ДАТЧИКИ ДАВЛЕНИЯ МИДА-13П [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.midaus.com/images/docs/13p.pdf
...