Cистемы автоматизации технического оснащения бассейна

Cистемы автоматизации технического оснащения бассейна

Выполнили проектирование РД системы автоматизации технического оснащения бассейна АСУ

проект АСУ бассейна АСДУ

Описание системы автоматизации технического оснащения бассейна

Используемые в тексте сокращения

АСУ – автоматизированная система управления

СЕ – сбросная емкость

ПЕ – переливная емкость

ПВГ – пятивентильная группа

УФ лампа – ультрафиолетовая лампа

Проект АСУ бассейна

Система автоматизации технического оснащения бассейна спроектирована на базе контроллера EXCEL 5010 и пяти модулей расширения XFC2A06001 производства компании Honeywell. В последствии АСУ реализована в составе шкафа автоматизации и экрана диспетчерского управления, а также интегрирована в существующую систему автоматизации усадьбы.

Объем автоматизации:

1) Измерение

- температура воды на выходе из бассейна

- уровень воды в переливной емкости

- уровень воды в сбросной емкости

- уровень жидкости в бочке станции коагуляции

- уровень жидкости в бочке станции PH

- уровень жидкости в бочке станции H2O2

- PH воды

- содержание озона

- давление на подаче в фильтрационную колонну

- давление на выходе фильтрационной колонны

- расход воды

2) Управление

- открытие/закрытие клапана 1 ПВГ

- открытие/закрытие клапана 2 ПВГ

- открытие/закрытие клапана 3 ПВГ

- открытие/закрытие клапана 4 ПВГ

- открытие/закрытие клапана 5 ПВГ

- открытие/закрытие клапана долива воды в переливную емкость

- открытие/закрытие клапана теплоносителя теплообменника

- включение/выключение электропитания станции коагуляции

- включение/выключение электропитания станции PH

- включение/выключение электропитания станции H2O2

- включение/выключение электропитания озонатора

- включение/выключение электропитания УФ лампы

- включение/выключение насоса теплоносителя теплообменника

- включение/выключение циркуляционного насоса

3) Сигнализация

- срабатывание магнитного пускателя циркуляционного насоса

- срабатывание магнитного пускателя насоса теплообменника

- срабатывание магнитного пускателя клапана долива воды

- срабатывание магнитного пускателя станции PH

- срабатывание магнитного пускателя станции H2O2

- срабатывание магнитного пускателя станции флокуляции

- срабатывание магнитного пускателя озонатора

- срабатывание магнитного пускателя УФ лампы

- концевое закрытое положение клапана 1

- концевое закрытое положение клапана 2

- концевое закрытое положение клапана 3

- концевое закрытое положение клапана 4

- концевое закрытое положение клапана 5

- концевое открытое положение клапана 1

- концевое открытое положение клапана 2

- концевое открытое положение клапана 3

- концевое открытое положение клапана 4

- концевое открытое положение клапана 5

4) Регулирование

- температура воды в бассейне

- уровень воды в переливной емкости

- уровень воды в сбросной емкости

ЗАМЕЧАНИЕ: регулирование прочих параметров осуществляется соответствующими станциями (PH, H2O2, озонатор).

ЩИТ АВТОМАТИЗАЦИИ

Схема щита автоматизации предусматривает подключение периферийного оборудования, обеспечивающего измерение параметров и управление системами технического оснащения бассейна. На дверях щита размещены органы управления и сигнальные лампы, принимающие непосредственное участие в алгоритме работы АСУ. Подробное описание внутренних и внешних соединений щита приведено в «Рабочем проекте».

Органы управления и сигнальные лампы

Внешний вид дверей щита автоматизации представлен на рисунке 2.1. Органы управления и сигнальные лампы на них пронумерованы в соответствии с описанием их функционального назначения.

1 кнопка «Тест ламп»

осуществляет одновременное зажигание всех ламп, с целью проверки их работоспособности. Рекомендуется нажимать при каждом осмотре щита.

2 переключатель трехпозиционный «Управление циркуляционным насосом»

позволяет произвести запуск циркуляционного насоса в ручном режиме (положение «Р»), выключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»). Дополнен функцией сброса аварий. Для этого необходимо произвести перевод в положение выключения, а затем в автоматический режим.

3 лампа сигнальная зеленая «Работа циркуляционного насоса»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя циркуляционного насоса.

4 лампа сигнальная красная «Срабатывание термозащиты»

5 переключатель трехпозиционный «Управление насосом теплообменника»

позволяет произвести запуск насоса теплообменника в ручном режиме (положение «Р»), выключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

6 лампа сигнальная зеленая «Работа насоса теплообменника»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя насоса теплообменника

7 переключатель трехпозиционный «Управление клапаном долива воды»

позволяет произвести открытие клапана долива воды в ручном режиме (положение «Р»), закрытие (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

8 лампа сигнальная зеленая «Работа клапана долива воды»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя клапана долива воды.

9 переключатель трехпозиционный «Управление станцией PH»

позволяет включить подачу электропитания станции PH в ручном режиме (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

10 лампа сигнальная зеленая «Работа станции PH»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя станции PH

11 переключатель трехпозиционный «Управление станцией H2O

позволяет включить подачу электропитания станции H2O2 в ручном режиме (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

12 лампа сигнальная зеленая «Работа станции H2O

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя станции H2O2

13 переключатель трехпозиционный «Управление станцией флокуляции»

позволяет включить подачу электропитания станции коагуляции в ручном режиме (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

14 лампа сигнальная зеленая «Работа станции флокуляции»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя станции флокуляции

15 переключатель трехпозиционный «Управление сервомотором 1»

позволяет перевести управление клапана 1 в ручной режим (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

16 переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 1

позволяет закрыть (положение «Закрыть») или открыть клапан 1 (положение «Открыть») только в ручном режиме управления.

17 лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 1 открыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 1

18 лампа сигнальная красная «Сервомотор 1 закрыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 1

19 переключатель трехпозиционный «Управление сервомотором 2»

позволяет перевести управление клапана 2 в ручной режим (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

20 переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 2

позволяет закрыть (положение «Закрыть») или открыть клапан 2 (положение «Открыть») только в ручном режиме управления.

21 лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 2 открыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 2

22 лампа сигнальная красная «Сервомотор 2 закрыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 2

23 переключатель трехпозиционный «Управление сервомотором 3»

позволяет перевести управление клапана 3 в ручной режим (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

24 переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 3

позволяет закрыть (положение «Закрыть») или открыть клапан 3 (положение «Открыть») только в ручном режиме управления.

25 лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 3 открыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 3

26 лампа сигнальная красная «Сервомотор 3 закрыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 3

27 переключатель трехпозиционный «Управление сервомотором 4»

позволяет перевести управление клапана 4 в ручной режим (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

28 переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 4

позволяет закрыть (положение «Закрыть») или открыть клапан 4 (положение «Открыть») только в ручном режиме управления.

29 лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 4 открыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 4

30 лампа сигнальная красная «Сервомотор 4 закрыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 4

31 переключатель трехпозиционный «Управление сервомотором 5»

позволяет перевести управление клапана 5 в ручной режим (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

32 переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 5

позволяет закрыть (положение «Закрыть») или открыть клапан 5 (положение «Открыть») только в ручном режиме управления.

33 лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 5 открыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 5

34 лампа сигнальная красная «Сервомотор 5 закрыт»

сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 5

35 переключатель трехпозиционный «Управление озонатором»

позволяет включить подачу электропитания озонатора в ручном режиме (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

36 лампа сигнальная зеленая «Работа озонатора»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя озонатора

37 переключатель трехпозиционный «Управление УФ лампой»

позволяет включить подачу электропитания УФ лампы в ручном режиме (положение «Р»), отключить (положение «О») или перевести в автоматический режим (положение «А»).

38 лампа сигнальная зеленая «Работа озонатора»

сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя УФ лампы

Для запуска системы в автоматическом режиме необходимо, чтобы все трехпозиционные переключатели были переведены в положение автоматического режима.

ЗАМЕЧАНИЕ: в случае необходимости допускается переводить в положение отключения трехпозиционные переключатели станций и озонатора при автоматическом режиме работы бассейна. Остальное оборудование будет продолжать отрабатывать заданную программу с выведенными из процесса станциями или озонатором.

Алгоритмы режимов работы бассейна

Предусматривается четыре задаваемых режима работы бассейна:

- стоп систем

- процесс фильтрации

- процесс промывки

- процесс уплотнения

Стоп систем

Определяет состояние системы, при котором процессы управления и регулирования остановлены. Все оборудование отключено, клапана закрыты. Поступление измерительной и статусной информации не прекращается. При переходе в «Стоп систем» из других состояний производится отключение устройств и формирование команды на закрытие клапанов ПВГ.

Состояние «Стоп систем» может быть вызвано пользователем, путем присвоения точке PROCESS_MODE значения «0». Данное состояние может быть также вызвано программно и без участия пользователя в случаях:

- переключения между двумя любыми из трех других состояний

- критической аварии (кроме аварий станций и озонатора)

- затопления помещения технологического оборудования

Для выхода из состояния «Стоп систем» при отсутствии аварии достаточно присвоить точке PROCESS_MODE другое значение, соответствующее одному из трех прочих состояний. Рекомендуется переводить системы бассейна в состояние «Стоп систем» при проведении процедур обслуживания оборудования бассейна и обнаружении нештатной ситуации, не предусматриваемой программой. А также при отсутствии необходимости в эксплуатации бассейна.

Процесс фильтрации

Определяет состояние системы, при котором клапаны ПВГ находятся в положении прогонки воды через фильтрационную колонну и последующей ее подачи в чашу бассейна, запущен циркуляционный насос и отрабатывают алгоритмы управления устройствами подготовки воды. Поступление измерительной и статусной информации не прекращается.

При переходе в состояние фильтрации выполняется задержка, в процессе которой оборудование будет находиться, или будет переведено в состояние «Стоп систем», однако будет запущен алгоритм работы клапана долива воды. Задержка определяется таймером в одну минуту каждый новый запуск и уставкой допустимого уровня в ПЕ для запуска фильтрационного режима в случае, когда действительный уровень ниже ее. Тогда фильтрация будет запущена только по достижении уровнем воды ПЕ указанной уставки. По завершении задержки клапаны ПВГ будут переведены в состояние, требуемое режимом фильтрации (однако положение клапанов может быть изменено пользователем путем установки соответствующего состояния точек ServoDrv1_Set1, ServoDrv2_Set1, ServoDrv3_Set1, ServoDrv4_Set1, ServoDrv5_Set1, указанного в таблице 3.4). После установки ПВГ в течение 10 секунд производится запуск циркуляционного насоса. По ответу от статуса магнитного пускателя циркуляционного насоса производится одновременный запуск алгоритмов работы станции коагуляции, УФ лампы, теплообменника, озонатора, станций PH и H2O2.

Состояние «Процесс фильтрации» может быть вызвано пользователем, путем присвоения точке PROCESS_MODE значения «1». Данное состояние не может быть вызвано программно, но может быть приостановлено с последующим автоматическим запуском в случаях:

- ночного «отдыха» систем бассейна

- недостаточном уровне воды в ПЕ

В обоих случаях алгоритм работы клапана долива воды приостановлен не будет.

Также фильтрация может быть прекращена без автоматического перезапуска в случаях:

- критической аварии

- затопления помещения технологического оборудования

Для выхода из состояния «Процесс фильтрации» достаточно присвоить точке PROCESS_MODE другое значение, соответствующее одному из трех прочих состояний. Процесс промывки. Определяет состояние системы, при котором клапаны ПВГ находятся в положении прогонки воды через фильтрационную колонну в обратном направлении и последующей ее подачи в СЕ, запущен циркуляционный насос, остальное оборудование отключено. Поступление измерительной и статусной информации не прекращается.

При переходе в состояние промывки выполняется задержка, в процессе которой оборудование будет находиться, или будет переведено в состояние «Стоп систем». Задержка определяется таймером в одну минуту каждый новый запуск и уставками допустимых уровней в ПЕ и СЕ для запуска процесса промывки в случае, когда действительный уровень воды в ПЕ ниже своей уставки, а в уровень воды СЕ – выше. Тогда промывка будет запущена только по достижении уровнем воды в ПЕ указанной уставки, а в СЕ снижением уровня воды ниже разрешающей уставки. По завершении задержки клапаны ПВГ будут переведены в состояние, требуемое режимом промывки (однако положение клапанов может быть изменено пользователем путем установки соответствующего состояния точек ServoDrv1_Set2, ServoDrv2_Set2, ServoDrv3_Set2, ServoDrv4_Set2, ServoDrv5_Set2, указанного в таблице 3.4). После установки ПВГ в течение 10 секунд производится запуск циркуляционного насоса.

Состояние «Процесс промывки» может быть вызвано пользователем, путем присвоения точке PROCESS_MODE значения «2». Данное состояние не может быть вызвано программно, но может быть приостановлено с последующим автоматическим запуском в случаях:

- недостаточном уровне воды в ПЕ

- достижением водой запрещающего уровня СЕ

Запуск не будет произведен, в случае если запрещающей уставке уровня СЕ (точка SE_PROM_H_Set) задано значение меньше разрешающей уставки СЕ (точка SE_PROM_L_Set).

Также промывка может быть прекращена без автоматического перезапуска в случаях:

- критической аварии

- затопления помещения технологического оборудования

Для выхода из состояния «Процесс промывки» достаточно присвоить точке PROCESS_MODE другое значение, соответствующее одному из трех прочих состояний.

Рекомендуется выполнять процесс промывки при достижении перепада давления на фильтре уставки (уставка задается пользователем) и по истечении установленного числа дней после последней процедуры промывки. Остальные рекомендации определяются требованиями по эксплуатации.

При прекращении режима промывки по достижении запрещающего уровня в СЕ, необходимо осуществить запуск процесса уплотнения, в противном случае система останется в режиме ожидания опорожнения СЕ для повторения процесса промывки.

Процесс уплотнения

Определяет состояние системы, при котором клапаны ПВГ находятся в положении прогонки воды через фильтрационную колонну в обратном направлении и последующей ее подачи в СЕ, запущен циркуляционный насос, остальное оборудование отключено. Поступление измерительной и статусной информации не прекращается.

При переходе в состояние уплотнения выполняется задержка, в процессе которой оборудование будет находиться, или будет переведено в состояние «Стоп систем». Задержка определяется таймером в три минуты каждый новый запуск и уставками допустимых уровней в ПЕ и СЕ для запуска процесса уплотнения в случае, когда действительный уровень воды в ПЕ ниже своей уставки, а в уровень воды СЕ – выше. Тогда уплотнение будет запущено только по достижении уровнем воды в ПЕ указанной уставки, а в СЕ снижением уровня воды ниже разрешающей уставки. По завершении задержки клапаны ПВГ будут переведены в состояние, требуемое режимом уплотнения (однако положение клапанов может быть изменено пользователем путем установки соответствующего состояния точек ServoDrv1_Set3, ServoDrv2_Set3, ServoDrv3_Set3, ServoDrv4_Set3, ServoDrv5_Set3, указанного в таблице 3.4). После установки ПВГ в течение 10 секунд производится запуск циркуляционного насоса.

Состояние «Процесс уплотнения» может быть вызвано пользователем, путем присвоения точке PROCESS_MODE значения «3». Данное состояние не может быть вызвано программно, но может быть приостановлено с последующим автоматическим запуском в случаях:

- недостаточном уровне воды в ПЕ

- достижением водой запрещающего уровня СЕ

Запуск не будет произведен, в случае если запрещающей уставке уровня СЕ (точка SE_UPLOT_H_Set) задано значение меньше разрешающей уставки СЕ (точка SE_UPLOT_L_Set).

Также промывка может быть прекращена без автоматического перезапуска в случаях:

- критической аварии

- затопления помещения технологического оборудования

Для выхода из состояния «Процесс уплотнения» достаточно присвоить точке PROCESS_MODE другое значение, соответствующее одному из трех прочих состояний. Рекомендуется выполнять процесс уплотнения сразу же после процесса промывки и согласно требованиям по эксплуатации оборудования бассейна. При прекращении режима уплотнения по достижении запрещающего уровня в СЕ, необходимо вызвать состояние «Стоп систем» или «Процесс фильтрации», в противном случае система останется в режиме ожидания опорожнения СЕ для повторения процесса уплотнения.

Алгоритмы работы систем бассейна

Работа по описываемым алгоритмам возможна только при включении трехпозиционных переключателей на щите в положение «автомат».

Клапан ПВГ

Положение клапана задается режимом работы бассейна. Ответом о текущем состоянии клапана служат сигналы от датчиков концевого положения сервопривода клапана. При несоответствии состояния требованиям режима, осуществляется управление приводом клапана, в процессе которого контролируются исчезновение сигнала исходного положения и появление сигнала достигнутого положения. Достижение требуемого положения формирует ответ о готовности клапана. Наличие сигнала исходного положения более трех секунд расценивается как заклинивание, а отсутствие сигнала о достигнутом положении более двадцати секунд как выход из строя сервопривода. В этих случаях клапан выводится в аварию.

Циркуляционный насос

Запускается только в трех режимах:

- процесс фильтрации

- процесс промывки

- процесс уплотнения

Условием на запуск служит готовность клапанов к работе в выбранном режиме. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд циркуляционный насос выводится в аварию.

Теплообменник

Запускается только в режиме фильтрации при работающем циркуляционном насосе. Осуществляет подогрев воды до требуемого значения, определяемого уставкой, путем одновременного запуска насоса теплоносителя и открытия клапана теплоносителя. Логика включения релейного типа с гистерезисом по температуре, также задаваемого уставкой. При отключении сначала останавливается насос теплоносителя, а затем через пятнадцать секунд закрывается клапан теплоносителя. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд теплообменник выводится в аварию.

УФ лампа

Работает только в режиме фильтрации совместно с циркуляционным насосом. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд УФ лампа выводится в аварию.

Озонатор

Работает только в режиме фильтрации совместно с циркуляционным насосом. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд озонатор выводится в аварию.

Станция PH

Работает только в режиме фильтрации совместно с циркуляционным насосом. В случае снижения уровня жидкости в бочке станции PH ниже установленного станция выводится в аварию. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд станция также выводится в аварию.

Станция H202

Работает только в режиме фильтрации совместно с циркуляционным насосом. В случае снижения уровня жидкости в бочке станции H2O2 ниже установленного станция выводится в аварию. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд станция также выводится в аварию.

Станция коагуляции

Работает только в режиме фильтрации совместно с циркуляционным насосом. В случае снижения уровня жидкости в бочке станции коагуляции ниже установленного станция выводится в аварию. При наличии сигнала на запуск и отсутствии ответа от магнитного пускателя в течение пяти секунд станция также выводится в аварию.

Клапан долива воды

Работает только при выбранном режиме фильтрации. Осуществляет заполнение ПЕ водой до установленного уровня. Логика включения релейного типа с гистерезисом по уровню воды.

Аварии

Критическая авария

Обобщающая авария, которая определяет состояние, когда присутствует любая из аварий:

- любого клапана ПВГ

- циркуляционного насоса

- насоса теплообменника

- УФ лампы

- затопление помещения технологического оборудования

При появлении критической аварии бассейн переводится в режим «Стоп систем». Для ликвидации аварии необходимо выявить и устранить ее причину, а затем произвести сброс критической аварии, влекущий за собой сброс аварий, перечисленных выше систем.

Авария станций

Обобщающая авария, которая определяет состояние, когда присутствует любая из аварий:

- озонатора

- станции PH

- станции H2O2

- станции коагуляции

При появлении аварии станций, происходит отключение станции или озонатора, вызвавшей аварию. Для ликвидации аварии необходимо выявить и устранить ее причину, а затем произвести сброс аварии станций, влекущей за собой сброс аварий станций и озонатора. Появление аварии станций не изменяет режима работы бассейна.