Тема: Разработка АСУТП на базе ПЛК и SCADA-системы

Актуальность темы: для различных производственных и хозяйственных нужд в ХДМ используется горячая вода. По проекту, снабжение в ХДМ происходит только холодной питьевой водой, а горячей водой для отопления, только в зимнее время, использование для хозяйственных нужд которой не предусмотрено. Нагрев воды в ХДМ осуществляется водонагревателями электрического типа ВПЭ-500- 1К-01, установленными в технических помещениях зданий, где и осуществляется водоразбор.
Для поддержания температуры воды в электрическом водонагревателе используется схема автоматики на основе термометра манометрического показывающего электроконтактного ТКП-100ЭК-М1-УХЛ4 (далее - ТКП).
Эти приборы предназначены для измерения температуры воды, масла и других неагрессивных жидкостей, и управления электрическими цепями от внешних сигнализирующих устройств, приборов, применяемых в промышленности. Термометры состоят из измерительной системы и сигнализирующего устройства. Измерительная часть представляет собой термосистему, состоящую из термобаллона, дистанционного капилляра и манометрической пружины. Подвижный конец манометрической пружины соединён с сектором трибосекторного механизма, на конце оси механизма крепится стрелка. Для коммутации внешних электрических цепей сигнализирующим устройством, в термометре используется два предельных контакта, один из которых - замыкает цепь минимального, а другой - максимального значения температуры контролируемой среды.
Принцип действия термометра основан на строгой зависимости между температурой измеряемой среды и давлением насыщенных паров заполнителя термосистемы, находящегося в герметично замкнутой манометрической термосистеме. Под воздействием температуры изменяется давление внутри манометрической системы, происходит раскрутка манометрической пружины, связанной со стрелкой отсчетного устройства. Вместе с показывающей стрелкой перемещается ведущий поводок, жёстко связанный с сигнализирующим механизмом.
Такой механизм проявил низкую надёжность и со временем участились отказы, приводящие к перегреву водонагревателя, закипанию воды и выходу из строя трубчатых нагревателей (ТЭН). Замена электрических нагревателей является трудоёмким процессом, требующим отключения водонагревателя от сетей электро- и водоснабжения, слива воды, разборки резервуара.
Для решения этой проблемы был рассмотрен вариант замены прибора типа ТКП на более надёжный, обеспечивающий постоянный дистанционный контроль и управление.
По проекту в ХДМ есть АСУТП. Она состоит из следующих уровней.
Нижнего уровня - датчики, измерительные преобразователи, исполнительные механизмы.
Среднего уровня - ПЛК, осуществляющие прием входных данных, первичную обработку данных, автоматическое формирование и выдачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы, обмен информацией с верхним уровнем.
Верхнего уровня - сервер, рабочие станции, диспетчера.
Человек-диспетчер входит в систему как одно из функциональных звеньев верхнего уровня управления. Он контролирует и управляет технологическим и вспомогательным оборудованием, используя человеко-машинный интерфейс SCADA-системы.
Таким образом, целесообразно было бы предоставить диспетчеру возможность контролировать и управлять водонагревателем со своего рабочего места.
АСУТП подаст сигналы, и покажет состояние бойлера, а диспетчер с лёгкостью удалённо сможет предотвратить, перегрев бойлера или изменить режим его работы и степень нагрева воды.
В связи с этим принято следующее решение - разработать автоматизированную систему управления бойлером, удовлетворяющую условиям:
- обеспечить связь с АСУТП ХДМ;
- обеспечить управление бойлером из диспетчерского пункта;
- обеспечить локальное управление бойлером (без участия АСУТП).
Данное решение использует существующее оборудование и практически не требует дополнительных затрат. Это позволяет изменять уставки и режим работы водонагревателя из помещения центральной диспетчерской [12].
Рассматриваемая, в выпускной квалификационной работе АСУ водонагревателя, должна позволять задавать желаемую температуру воды и удерживать ее в требуемом диапазоне с точностью 10С и иметь три основных режима:
- «Циклический» - постоянное поддержание заданной температуры воды в резервуаре.
- «Разовый» - однократный нагрев воды до заданной температуры и автоматическое отключение.
- «Местный» - ручное включение и выключение нагревателя.
Местный режим - резервный, чтобы в случае выхода из строя автоматического режима, или по желанию персонала была возможность нагрева воды в бойлере. Для этого необходимо установить переключатель на бойлере в положение «Местное», и нагреватель будет подключен к сети, а управляющие команды ПЛК АСУТП будут игнорироваться, сохраняя отображение текущего состояния на АРМ диспетчера [11].
Целью выпускной квалификационной работы: является разработка АСУ водонагревателя для хранилища делящихся материалов.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- выбрать температурный датчик, подходящий по характеристикам к системе;
- исключить приборы ТКП-100ЭК-М1-УХЛ4 из схемы управления
водонагревателями электрического типа ВПЭ-500-1К-01, и в имеющиеся технологические отверстия корпуса водонагревателя установить датчик
температуры;
- выбрать подсистему, в которой будет отображаться состояние водонагревателя;
- выбрать место подключения (в какой шкаф ПЛК будут передаваться данные);
- установленный температурный датчик подключить к модулю ввода аналоговых сигналов, соответствующего ПЛК АСУТП по трёх проводной схеме, принятой по проекту на ХДМ;
- внести изменения в электрическую схему водонагревателя, подключить ПЛК и разработать новый экран подсистемы.
Объектом выпускной квалификационной работы: является система
удаленного контроля температуры воды и управление водонагревателем.
Предметом выпускной квалификационной работы: является
конфигурирование модулей ввода/вывода шины периферийных устройств Genius bus (дискретного ввода, дискретного вывода, аналогового ввода), создание видеограммы, разработка электрической схемы управления.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы состоит в повышении надежности и безопасности эксплуатации, удаленном контроле и управлении электрическими водонагревателями.
Структура выпускной квалификационной работы состоит из введения, трех разделов, заключения и библиографического списка.
Объем выпускной квалификационной работы составляет 53 страницы машинописного текста и содержит 14 иллюстраций, 4 таблицы,
библиографический список из 42 наименований и 1 приложение.

Купить

Актуальность темы проведенного исследования заключается в том, что для различных производственных и хозяйственных нужд в ХДМ используется горячая вода. По проекту, снабжение в ХДМ происходит только холодной питьевой водой, а горячей водой для отопления, только в зимнее время, использование для хозяйственных нужд которой не предусмотрено. Нагрев воды в ХДМ осуществляется водонагревателями электрического типа ВПЭ-500-1К-01, установленными в технических помещениях зданий, где и осуществляется водоразбор.
Первый раздел ВКР посвящен теоретическому обоснованию темы исследования. В нем рассмотрены такие общие аспекты как: автоматизированная система управления технологическими параметрами, scada-системы, их требования и программное обеспечение, ОБОРУДОВАНИЕ ШКАФА ПЛК GENERAL ELECTRIC FANUK 90-70, устройства и модули ввода/вывода, датчики температуры.
Второй раздел выпускной квалификационной посвящен анализу сравнения отечественных и передовых зарубежных технологий и решений . Выбор типа температурного датчика является сложным и ответственным техническим решением. При изучении вопросом, касающихся сложного выбора системы контроля и изучения технических параметров существующим систем контроля мы пришли к выводу, что выбор SCADA-системы является очевидным, т.к. существующие в настоящее время SCADA-пакеты выполняют множество функций, которые можно разделить на несколько групп:
- настройка SCADA на конкретную задачу (т. е. разработка программной части системы автоматизации);
- диспетчерское управление;
- автоматическое управление;
- хранение истории процессов;
- выполнение функций безопасности;
- выполнение общесистемных функций.
Несмотря на множество функций, выполняемых SCADA, основным её отличительным признаком является наличие интерфейса с пользователем.
Нам не придётся создавать отдельный проект на сервере, а нужно добавить в уже имеющийся проект Cimplicity УТС новые точки, которые будут иметь соответствие с адресами точек в ПЛК. На станции оператора нужно отредактировать экран отображения проекта УТС, добавив туда интересующие нас контролируемые точки разрабатываемой автоматизированной системы, добавить управление нагрева бойлера с водой в трёх режимах.
Выбирая SCADA-систему Cimplicity, мы существенно экономим. Используя любую другую SCADA-систему, нам придётся закупить оборудование для создания нового сервера, оплатить создание нового проекта и лицензию.
Третий раздел выпускной квалификационной работы полностью посвящен построению технологического процесса конфигурирования элементов АСУ водонагревателя. Подробно исследована Система удаленного контроля температуры воды в бойлере. Разработана новая схема пульта управления водонагревателя. Сконфигурирован ПЛК при помощи программного обеспечения «Logicmaster 90-70» и произведено построение видеограмм в SCADA Cimplicity.
Разработка автоматизированной системы управления водонагревателя ВПЭ- 500-1К-01 выполнена в полном объеме. Выбран температурный датчик, выбрана SCADA-система, построена схема подключения нашего водонагревателя к АСУТП, написан программный блок HEATER с помощью программного обеспечения «Logicmaster 90-70», и построены видеограммы для несколько режимов работы водонагревателя.
С помощью нашей АСУ водонагревателя, оператор дистанционно может контролировать температуру воды в бойлере, включать и выключать бойлер, устанавливать циклический или разовый нагрев до верхней температурной уставки, с последующим отключением.
Целью выпускной квалификационной работы: является разработка АСУ водонагревателя для хранилища делящихся материалов.
Задачи выпускной квалификационной работы:
- выбрать температурный датчик, подходящий по характеристикам к системе;
- исключить приборы ТКП-100ЭК-М1-УХЛ4 из схемы управления водонагревателями электрического типа ВПЭ-500-1К-01, и в имеющиеся технологические отверстия корпуса водонагревателя установить датчик температуры;
- выбрать подсистему, в которой будет отображаться состояние водонагревателя;
- выбрать место подключения (в какой шкаф ПЛК будут передаваться данные);
- установленный температурный датчик подключить к модулю ввода аналоговых сигналов, соответствующего ПЛК АСУТП по трёх проводной схеме, принятой по проекту на ХДМ;
- внести изменения в электрическую схему водонагревателя, подключить ПЛК и разработать новый экран подсистемы.
Объектом выпускной квалификационной работы: является система
удаленного контроля температуры воды и управление водонагревателем.
Предметом выпускной квалификационной работы: является
конфигурирование модулей ввода/вывода шины периферийных устройств GENIUS BUS (дискретного ввода, дискретного вывода, аналогового ввода), создание видеограммы, разработка электрической схемы управления.
Практическая значимость выпускной квалификационной работы состоит в повышении надежности и безопасности эксплуатации, удаленном контроле и управлении электрическими водонагревателями.
Разработка автоматизированной системы управления водонагревателя ВПЭ- 500-1К-01 выполнена в полном объеме. Выбран температурный датчик, выбрана SCADA-система, построена схема подключения нашего водонагревателся к АСУТП, написан програмный блок HEATER с помощью программного обеспечения «Logicmaster 90-70», и построены видеограммы для несколько режимов работы водонагревателя.
С помощью нашей АСУ водонагревателя, оператор дистанционно может контролировать температуру воды в бойлере, включать и выключать бойлер, устанавливать циклический или разовый нагрев до верхней температурной уставки, с последующим отключением.
Так же в нашей АСУ предусмотрено автоматическое аварийное отключения бойлера, если произойдет непреднамеренный перегрев.



Купить