Помощь студентам в учебе
Модернизация системы водоснабжения линейной производственно- диспетчерской станции
|
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса 8
1.2 Описание основного оборудования и алгоритма работы
механизма 10
1.3 Цели, задачи и требования к системе автоматизации 19
1.4 Обзор существующих вариантов автоматизации технологического
процесса 19
1.5 Разработка упрощенной функциональной схемы системы
автоматизации 22
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 25
2.1 Разработка архитектура системы автоматизации 25
2.2 Выбор технических средств автоматизации 28
2.2.1 Датчики и преобразователи сигналов 28
2.2.2 Исполнительные элементы 31
2.2.3 Электрические элементы системы автоматизации 33
2.2.4 Модули удаленного ввода/вывода и панель оператора 41
2.3 Разработка схем соединения элементов системы автоматизации .... 43
2.3.1 Разработка функциональной схемы автоматизации 43
2.3.2 Разработка схемы электрической принципиальной 44
2.4 Разработка алгоритма управления и программного обеспечения
систем автоматизации 45
2.4.1 Разработка алгоритма 45
2.4.2 Программное обеспечение 49
2.5 Разработка системы визуализации управления технологическим процессом 54
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 57
3.1 Характеристика предприятия и выпускаемой продукции 57
3.2 Расчет производственной программы 58
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 59
3.4 Расчет РСЭО до внедрения проектируемых мероприятий 61
3.5 Расчет РСЭО после внедрения проектируемых мероприятий 64
3.6 Расчет итоговых показателей 67
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 68
3.8 Сводная таблица технико-экономических показателей 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А Функциональная схема автоматизации 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Схема электрическая принципиальная УСО 1.1 73
ПРИЛОЖЕНИЕ В Схема электрическая принципиальная УСО 1.2 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Программный код 83
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И ОПИСАНИЕ
ОБОРУДОВАНИЯ 8
1.1 Характеристика цеха, описание технологического процесса 8
1.2 Описание основного оборудования и алгоритма работы
механизма 10
1.3 Цели, задачи и требования к системе автоматизации 19
1.4 Обзор существующих вариантов автоматизации технологического
процесса 19
1.5 Разработка упрощенной функциональной схемы системы
автоматизации 22
2 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ 25
2.1 Разработка архитектура системы автоматизации 25
2.2 Выбор технических средств автоматизации 28
2.2.1 Датчики и преобразователи сигналов 28
2.2.2 Исполнительные элементы 31
2.2.3 Электрические элементы системы автоматизации 33
2.2.4 Модули удаленного ввода/вывода и панель оператора 41
2.3 Разработка схем соединения элементов системы автоматизации .... 43
2.3.1 Разработка функциональной схемы автоматизации 43
2.3.2 Разработка схемы электрической принципиальной 44
2.4 Разработка алгоритма управления и программного обеспечения
систем автоматизации 45
2.4.1 Разработка алгоритма 45
2.4.2 Программное обеспечение 49
2.5 Разработка системы визуализации управления технологическим процессом 54
3 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ 57
3.1 Характеристика предприятия и выпускаемой продукции 57
3.2 Расчет производственной программы 58
3.3 Расчет сметы капитальных затрат 59
3.4 Расчет РСЭО до внедрения проектируемых мероприятий 61
3.5 Расчет РСЭО после внедрения проектируемых мероприятий 64
3.6 Расчет итоговых показателей 67
3.7 Расчет срока окупаемости проекта 68
3.8 Сводная таблица технико-экономических показателей 68
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 70
ПРИЛОЖЕНИЕ А Функциональная схема автоматизации 71
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Схема электрическая принципиальная УСО 1.1 73
ПРИЛОЖЕНИЕ В Схема электрическая принципиальная УСО 1.2 78
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Программный код 83
На современном этапе развития техники водообработки невозможно управлять системами водоснабжения и водоотведения без их автоматизации. Высокая производительность оборудования, скорости потоков, большие объемы аппаратов и сооружений, зависимость технико-экономических показателей от большого числа разнообразных факторов - все это предъявляет высокие требования к управлению систем водоснабжения.
Автоматизация на объектах, обеспечивающих водоснабжение, необходима для повышения эффективности технологического процесса добычи и транспортировки воды, повышения качества и надежности подачи воды потребителям.
Автоматизация любого технологического процесса в системах водоснабжения осуществляется, с одной стороны, на базе глубоких знаний самого процесса, а с другой - на основе принципов построения систем автоматического управления [1].
Рассматриваемая в выпускной квалификационной работе (далее ВКР) система предназначена для откачивания воды из артезианских скважин, находящихся за территорией станции, и транспортировки ее конечным потребителям - линейной производственно-диспетчерской станции (далее ЛПДС) и поселку.
Водоснабжение - одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства.
Основной целью ВКР является сокращение расходов на обслуживание системы водоснабжения за счет полной автоматизации процесса перекачки воды и поддержания необходимого уровня в нагорном резервуаре. Для этого необходимо подобрать соответствующе средства автоматического управления, разработать алгоритм функционирования системы, а также разработать систему визуализации.
В качестве основных источников информации используются техническая документация, взятая с ЛПДС, данные о принципах построения и законах функционирования автоматических и автоматизированных систем управления процессами водоснабжения и водоотведения взяты из открытых источников.
Объектом исследования в выпускной квалификационной работе является система управления водоснабжением ЛПДС. Оператору местного диспетчерского пункта (далее МДП) необходимо по сигналу системы вручную отправлять сигнал на включение насоса, также отсутствует возможность полного контроля системы, так как один насос управляется исключительно по месту. Поэтому в данном случае основной задачей модернизации водоснабжения является минимизация человеческого фактора, а также совершенствование текущих параметров системы.
Для того, чтобы реализовать систему автоматизированного управления системы водоснабжения, необходимо поддерживать необходимый уровень воды в нагорном резервуаре, с помощью ПЛК. Модернизировать алгоритм функционирования системы - переключение между насосами. Разработать систему визуализации для системы водоснабжения станции, разработать структуру системы, ее основные сигналы и описать взаимодействие систем всех уровней.
Первая глава ВКР содержит основную информацию о системе водоснабжения ЛПДС. Приведено описание основного оборудования, обзор существующих вариантов модернизации подобных систем. По итогам полученных данных составлена упрощенная функциональная схема автоматизации.
В главе по разработке системы автоматизации произведена разработка структуры системы автоматизации, распределение типов и видов сигналов и связь между элементами автоматики. Выбрано основное оборудование: датчики и исполнительные элементы. Построены основные схемы автоматизации. Написан код для контроллера, реализована система визуализации на панели оператора.
Экономическая часть проекта имеет большую роль при модернизации и разработке новых систем в любой отрасли. Поэтому в данной работе рассмотрены технико-экономические обоснования и оценка экономической эффективности проведения модернизации.
Автоматизация на объектах, обеспечивающих водоснабжение, необходима для повышения эффективности технологического процесса добычи и транспортировки воды, повышения качества и надежности подачи воды потребителям.
Автоматизация любого технологического процесса в системах водоснабжения осуществляется, с одной стороны, на базе глубоких знаний самого процесса, а с другой - на основе принципов построения систем автоматического управления [1].
Рассматриваемая в выпускной квалификационной работе (далее ВКР) система предназначена для откачивания воды из артезианских скважин, находящихся за территорией станции, и транспортировки ее конечным потребителям - линейной производственно-диспетчерской станции (далее ЛПДС) и поселку.
Водоснабжение - одна из важнейших отраслей техники, направленная на повышение уровня жизни людей, благоустройство населенных пунктов, развитие промышленности и сельского хозяйства.
Основной целью ВКР является сокращение расходов на обслуживание системы водоснабжения за счет полной автоматизации процесса перекачки воды и поддержания необходимого уровня в нагорном резервуаре. Для этого необходимо подобрать соответствующе средства автоматического управления, разработать алгоритм функционирования системы, а также разработать систему визуализации.
В качестве основных источников информации используются техническая документация, взятая с ЛПДС, данные о принципах построения и законах функционирования автоматических и автоматизированных систем управления процессами водоснабжения и водоотведения взяты из открытых источников.
Объектом исследования в выпускной квалификационной работе является система управления водоснабжением ЛПДС. Оператору местного диспетчерского пункта (далее МДП) необходимо по сигналу системы вручную отправлять сигнал на включение насоса, также отсутствует возможность полного контроля системы, так как один насос управляется исключительно по месту. Поэтому в данном случае основной задачей модернизации водоснабжения является минимизация человеческого фактора, а также совершенствование текущих параметров системы.
Для того, чтобы реализовать систему автоматизированного управления системы водоснабжения, необходимо поддерживать необходимый уровень воды в нагорном резервуаре, с помощью ПЛК. Модернизировать алгоритм функционирования системы - переключение между насосами. Разработать систему визуализации для системы водоснабжения станции, разработать структуру системы, ее основные сигналы и описать взаимодействие систем всех уровней.
Первая глава ВКР содержит основную информацию о системе водоснабжения ЛПДС. Приведено описание основного оборудования, обзор существующих вариантов модернизации подобных систем. По итогам полученных данных составлена упрощенная функциональная схема автоматизации.
В главе по разработке системы автоматизации произведена разработка структуры системы автоматизации, распределение типов и видов сигналов и связь между элементами автоматики. Выбрано основное оборудование: датчики и исполнительные элементы. Построены основные схемы автоматизации. Написан код для контроллера, реализована система визуализации на панели оператора.
Экономическая часть проекта имеет большую роль при модернизации и разработке новых систем в любой отрасли. Поэтому в данной работе рассмотрены технико-экономические обоснования и оценка экономической эффективности проведения модернизации.
При выполнении ВКР была осуществлена модернизация системы водоснабжения, достигнуты поставленные задач и цели. Все это было реализовано засчет применения новых средств автоматизации, разработки и внедрения нового алгоритма в режим работы системы, а также благодаря разработке необходимого программного обеспечения и системы визуализации.
Автоматизация позволяет контролировать и регулировать основные параметры процесса, тем самым обеспечивая безопасность работ и предотвращение ошибок оперативного персонала
Помимо всего, получилось реализовать контроль уточек и дистанционный учет потребляемой воды, благодаря счетчикам холодной воды с импульсным выходом.
Для системы водоснабжения также были разработаны основные схемы, необходимые для построения САУ, а структура системы автоматизаци наглядно отражает спектр основного оборудования данной системы, иерархию и функциональную принадлежность каждого из элементов. Был проведен комплексный анализ необходимого оборудования для реализации поставленных задач, это позволило подобрать оптимальный перечень датчиков, средств связи с объектами и исполнительных механизмов. Представлено обоснование по выбору того или иного оборудования.
Составлена смета капитальных затрат, были рассчитаны расходы на содержание и эксплуатацию до и после внедрения новой системы управления и контроля, посчитана амортизация.
Все это позволило реализовать эффективную систему водоснабжения станции не только с точки зрения технологического процесса, но и с точки зрения экономической целесообразности. Проект является экономически выгодным, так как сумма, получаемая в результате экономии на утечках, выездах персонал для контроля и обслуживания перекрывает новые возникшие капитальные затраты.
Срок окупаемости проекта составил 1 год и 8 месяцев.
Автоматизация позволяет контролировать и регулировать основные параметры процесса, тем самым обеспечивая безопасность работ и предотвращение ошибок оперативного персонала
Помимо всего, получилось реализовать контроль уточек и дистанционный учет потребляемой воды, благодаря счетчикам холодной воды с импульсным выходом.
Для системы водоснабжения также были разработаны основные схемы, необходимые для построения САУ, а структура системы автоматизаци наглядно отражает спектр основного оборудования данной системы, иерархию и функциональную принадлежность каждого из элементов. Был проведен комплексный анализ необходимого оборудования для реализации поставленных задач, это позволило подобрать оптимальный перечень датчиков, средств связи с объектами и исполнительных механизмов. Представлено обоснование по выбору того или иного оборудования.
Составлена смета капитальных затрат, были рассчитаны расходы на содержание и эксплуатацию до и после внедрения новой системы управления и контроля, посчитана амортизация.
Все это позволило реализовать эффективную систему водоснабжения станции не только с точки зрения технологического процесса, но и с точки зрения экономической целесообразности. Проект является экономически выгодным, так как сумма, получаемая в результате экономии на утечках, выездах персонал для контроля и обслуживания перекрывает новые возникшие капитальные затраты.
Срок окупаемости проекта составил 1 год и 8 месяцев.