АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Производственный контроль
1.1.1 Автоматизированная система управления
технологическими параметрами 7
1.1.2 Структура системы и назначение её частей 8
1.2 Подсистема КТПЛЧС
1.2.1 Структура и задачи подсистемы КТПЛЧС 10
1.2.2 Учёт технологических параметров 11
1.2.3 Контроль технологических параметров 12
1.2.4 Учёт состояния оборудования 13
1.2.5 Контроль состояния оборудования 14
1.2.6 Контроль аварийного состояния оборудования 15
1.2.7 Управление оборудованием 17
1.2.8 Диспетчеризация 17
1.3 Описание КТС
1.3.1 Общие положения 18
1.3.2 КТС среднего уровня КТПЛЧС 20
1.3.3 Шкафы с ПЛК 20
1.3.4 ПЛК GE Fanuc 90-70 22
2 СРАВНЕНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ И ПЕРЕДОВЫХ
ЗАРУБЕЖНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РЕШЕНИЙ 26
2.1 Выбор SCADA - системы 27
2.2 Выбор оборудования нижнего уровня 30
2.2.1 Выбор запорной арматуры с электроприводом 31
2.2.2 Выбор уровнемера воды 37
2.2.3 Выбор погружного насоса 40
2.3 Выбор оборудования среднего уровня - ПЛК 42
2.4 Программное обеспечение среднего уровня 44
3 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
3.1 Алгоритм управления и контроля состояния оборудования
в приёмном резервуаре помещения сбора дренажных вод 48
3.2 Конфигурация ПЛК и модулей ввода-вывода 51
3.2.1 Конфигурация модуля аналогово ввода 54
3.2.2 Конфигурация модуля дискретного вывода 55
3.3 Программирование ПЛК 55
3.3.1 Функциональный блок контроля и управления
насосом EL2 56
3.3.2 Функциональный блок управления и контроля задвижки
коллектора MV4 62
3.3.3 Функциональный блок обработки аналогового сигнала
датчика уровня воды IA3 62
3.4 Обработка сигналов ввода-вывода на верхнем уровне 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 77
Комплекс технических средств (КТС) АСУТП ХДМ обеспечивает централизованное дистанционное управление оборудованием и технологическими процессами комплекса хранилища делящихся материалов (ХДМ). АСУТП ХДМ представляет собой многоуровневую иерархическую структуру и состоит из нескольких подсистем.
Отвод дренажных вод в здании ХДМ обеспечивается специальными насосами, установленными в приямках помещений, где необходимо откачивать воду. В приямках помещений, для автоматизации работы насоса и контроля наличия воды, устанавливаются сигнализаторы уровня, предупреждающие об аварии и обеспечивающие включение насоса при достижении верхнего уровня и отключение насоса при достижении нижнего уровня. Для исключения попадания радиоактивных загрязнений в окружающую среду, предусмотрена система слива, обеспечивающая сток радиоактивной воды в специальный резервуар, для последующей утилизации. Чистая вода сливается в дождевую канализацию. Автоматизированное управление системой слива не предусмотрено.
Таким образом, слив дренажных вод из здания хранилища, осуществляется слесарем ТВК при непосредственном присутствии в помещении «сбора дренажных вод», с риском контакта с загрязнённой водой. Кроме того, без дистанционного управления сливом дренажных вод, объем загрязнённой воды (подлежащей утилизации) будет увеличен, если своевременно не произвести слив ещё чистой воды, до того как в неё попала загрязнённая.
Целью выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматизированного контроля и управления насосной станцией отвода дренажных вод.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- ознакомиться с многоуровневой распределённой структурой АСУТП ХДМ;
- разработка алгоритма для дистанционного контроля состояния и управления оборудованием насосной станции;
- сопоставление вариантов, оценка и выбор оборудования и программного обеспечения системы;
- разработка электрических схем подключения оборудования;
- произвести конфигурацию и программирование оборудования выполняющего управляющие и информационные функции;
- реализовать централизованный контроль состояния и управления оборудованием насосной станции на автоматизированном рабочем месте оператора.
Объектом выпускной квалификационной работы является система удалённого контроля и управления оборудованием насосной станции.
Предметом выпускной квалификационной работы является конфигурирование ПЛК, модулей ввода/вывода, SCADA-системы для управления оборудованием насосной станции.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы состоит в том, что при помощи данной системы, можно дистанционно управлять сливом дренажных вод не находясь в помещении с возможным присутствием загрязнённой воды. Так же, оперативно сливать «чистую» воду, до того как в неё попадёт загрязнённая, для того чтобы сократить объем загрязнённой воды, которую необходимо утилизировать.
Структура выпускной квалификационной работы. ВКР состоит из введения, трёх разделов, заключения и библиографического списка.
Объем выпускной квалификационной работы составляет 79 страниц машинописного текста и содержит 33 иллюстрацию, 3 таблиц, библиографический список из 43 наименований.
Цель данной выпускной квалификационной работы разработать автоматизированную систему контроля и управления насосной станцией для отвода дренажных вод на ФГУП ПО «Маяк» ХДМ. Контроль и управление насосной станцией отвода дренажных вод должен осуществляться с основного АРМ оператора в диспетчерской. Для решения этой задачи была изучена многоуровневая распределённая структура АСУТП ХДМ. Было принято решение включить разрабатываемую систему контроля и управления насосной станцией в комплекс задач «Отвод дренажных вод» подсистемы КТПЛЧС АСУТП ХДМ. На основании этого была выбрана SCADA система Cimplicity.
Были рассмотрены различные варианты и выбрано подходящее и недорогое оборудование нижнего уровня. Выбран программируемый логический контроллер для среднего уровня. Был разработан алгоритм контроля и управления и разработана электрическая схема подключения оборудования.
Для обработки сигналов управления, поступающих с АРМ оператора, и сигналов контроля, поступающих с оборудования, была произведена настройка и конфигурация ПЛК и модулей ввода-вывода. Для визуализации контроля состояния и управления оборудованием насосной станции на АРМ оператора, использовали графический бокс-индикатор SCADA-системы. Для его корректной работы в проекте CIMPLICITY были созданы новые точки, которые имеют соответствие с адресами точек в ПЛК.
Таким образом, все поставленные задачи решены, цель - достигнута.
При помощи разработанной системы оператор может контролировать и управлять насосной станцией с автоматизированного рабочего места, не подвергаясь риску контакта с загрязнённой водой и своевременно произвести слив ещё не загрязнённой воды, сократив объём воды подлежащий специальной утилизации.
