Проектирование систем автоматики и телемеханики

Тип работы: Курсовая работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 30 страниц
В избранное:

Министерство образования и науки Республики Казахстан НАО Государственный университет имени Шакарима г. Семей
Факультет инженерно-технологический
Кафедра автоматики и информационных технологий

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Проектирование систем автоматики и телемеханики
(название дисциплины)

Тема: Автоматизированной комплекс контроля расхода воды на водозаборе с применением - SCADA технологии

Студент __Қанғожин Е.Е._______ Топ ___ДАУ-901с____
(ФИО) (шифр)

____________________ ___________
(подпись) (дата)

Руководитель___________________ _____Золотов А.Д.__
(подпись) (дата)

________________
(оценка)

Семей
2021г.

Содержание

Введение
3
1
Автоматизированный комплексконтроля расхода воды на водозаборе с применением SCADA - технологии
5
1.1
Описание технологического процесса
18
2
Функциональная схема автоматизации
20
4
Принципиальная схема автоматизации
24
5
Общий вид щита
26
6
Монтажная схема щита
28
7
Схема внешних соединений
30
8
Выбор приборов и средств автоматизации
32

Заключение
34

Литература
35

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время основной целью совершенствования любого производства в различных отраслях народного хозяйства является достижение максимального производственного эффекта, т.е. увеличения производительности оборудования, повышения качества готовой продукции при минимуме затрат труда, сырья, энергии.
Стремление повысить эффективность производства неизбежно приводит к поиску новой технологии и технологических схем, к разработке нового технологического оборудования, позволяющего организовать непрерывно-поточный процесс.
Переход к непрерывно-поточным технологическим процессам требует применения автоматического управления, поскольку при больших скоростях процесса малейшее отклонение его от заданных режимов может привести к выпуску большого количества недоброкачественного продукта. Следовательно, для управления процессом необходимо наличие специальных устройств, которые могли бы быстро и точно производить оценку параметров технологического процесса, перерабатывать полученную информацию, вырабатывать и исполнять соответствующие управляющие воздействия. С усложнением производственных процессов увеличивается поток информации, необходимой для суждения о ходе этих процессов, и человек-оператор при ограниченности своих физических возможностей не в состоянии быстро и правильно переработать ее и выполнить соответствующие функции управления
Автоматизация производства - это процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Главная цель автоматизации производства заключается в повышении производительности труда, улучшении качества выпускаемой продукции, создании условий для оптимального использования всех ресурсов производства. Автоматизация является одним из основных факторов современной научно-технической революции. В основе автоматизации производства лежит системный подход к анализу и синтезу объектов управления, а также к построению и использованию комплекса технических средств автоматического управления, регулирования и контроля. В автоматических системах широко используются новейшие достижения науки и техники.
В зависимости от степени участия человека- оператора в управлении различают следующие системы:
oo ручного дистанционного управления, в которых функции переработки измерительной информации, определения необходимых управляющих воздействий и их реализации (с помощью технических средств дистанционного управления) выполняет человек;
- автоматизированные, в которых человек выполняет только часть функций системы управления;
- автоматические, в которых процесс управления протекает без непосредственного участия человека.
С появлением новых технических средств автоматизации в виде управляющих вычислительных машин в практику автоматизации производственных процессов вошел принципиально новый тип систем управления - автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Широкое внедрение автоматизации пищевых производств позволяет повысить эффективность технологических процессов и обеспечить полную сохранность натуральных свойств исходного сырья, поступающего на переработку.

1Автоматизированный комплексконтроля расхода воды на водозаборе с применением SCADA - технологии

1.1 Описание технологического процесса

Автоматизация производства - это процесс, при котором функции управления и контроля, ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и автоматическим устройствам. Главная цель автоматизации производства заключается в повышении производительности труда, улучшения качества выпускаемой продукции, создание условии для оптимального использования всех ресурсов производства.
Автоматизация является одним из основных факторов современной научно-технической революции. В основе автоматизации производства лежит системный подход к анализу и синтезу объектов управления, а также к построению и использованию комплексу технических средств автоматического управления, регулирования и контроля. В автоматических системах широко используются новейшие достижения науки и техники.
Схема насосной станции представлена на рисунке 1, водозабор состоит из двух артезианских скважин, трех фильтров, в которых остаются держатели различных крупных механических примесей, двух резервуаров для сбора воды, насосной станции и насосов пожарной безопасности. Для того, чтобы насос длительной работы и подсыхания скважин, артезианские насосы последовательно включаются. Вода с помощью I, II насосов откачивается через трубопроводы на фильтры IV, V, VI, где происходит процесс очистки воды (обезжелезивание). В целом существует несколько способов очистки воды из скважин. Метод очистки без реагента соответствует современным требованиям, в котором очистка проводится посредством насыщения воды кислородом. Кроме того, воду можно очистить через окислители, используемые в фильтрах. В этом случае основным активным компонентом является гипохлорид натрия, озон или калий перманганат. Очищенная вода подается из фильтра в резервуары VII, VIІІ, собирающие воду с открытием клапана 11-2.В резервуарах измеряются уровни воды, низкий уровень воды 3-4 м., а высокий уровень 50 м. Далее вода поступает в водозаборное сооружение насосной станции ІХ, которое называется первой подъемной станцией. 2-х входная камера ворот соединяется с расходом через окна, окна будут решетчатыми, так как она задерживает крупные механические примеси. Для очистки сетки от накопленного мусора со стороны Восточной камеры предусматриваются специальные устройства, направляющие поток воды под большим давлением. Чистая вода, подаваемая на предприятие, откачивается в магистральный водопровод с помощью центробежных насосов. Надежность работы насосной станции осуществляется за счет резервирования насосов, как правило, устанавливается пять.

Рисунок 1. Система автоматизации водозаборных сооружений

Качество работы насосной станции характеризуется надежностью поддержания в заданных пределах давления в магистральном водопроводе, уровня в обратном водосборнике, производственных сточных вод. В зависимости от производительности насоса в рабочем состоянии и расхода воды в магистральном водоводе. Если потребляемая вода выше производительности насоса, то давление в магистральном водопроводе поступает. Уровни в отсасываемом жидком накопителе определяются их поступлением и расходом. Расход охлажденной оборотной воды зависит от потребления ее технологической станции.
Уровень воды в расходной камере сушарбусного устройства значительно ниже уровня входной камеры, чем у источников находящихся в ней решеток имеются гидравлические барьеры. Застой большого количества крупных механических примесей в решетках приводит к снижению уровня воды в расходной камере. На насосной станции необходимо не допускать снижения уровня в накопителе до трубопроводов насоса, так как при попадании воздуха в корпус центробежного насоса его производительность быстро падает.
Кроме того, для обеспечения необходимой водой для пожаротушения установлены пожарные насосы Х, ХІ.
Рассмотренные особенности работ на насосной станции определяют основные требования к их автоматизации: осуществление необходимого давления на магистральном водопроводе, поддержание уровня в накопителях (резервуарах) на заданном уровне.
Требования к точности поддержания уровня и давления воды в накопителях минимальны, поэтому допускается применение системы пазиционного регулирования указанных параметров. Необходимость осуществления надежности работы насосных агрегатов требует применения автоматического резервирования. При дистанционном управлении первой подъемной насосной станцией для уменьшения пускового тока электродвигателей приводов силовых центробежных насосов их следует отключить при закрытом возбуждении напорных труб насосов.
Система автоматической блокировки предназначена для надежного обеспечения станции. При остановке одного из насосов или повышении давления магистрального водопровода включается резервный насос. Рабочий режим рабочего или резервного насоса с ключом Управления назначается М4. Сигнал о работе насоса и давлении проводника подается на электрическую схему блокировки или сигнализации из реле давления РІ 18-2 и блока управления электродвигателя насоса. При пуске насоса в его напорной трубе возбуждение (задвижка)должно быть закрытым, затем контакт последнего выключателя должен быть закрыт. В противном случае нельзя включить насос в автоматическом режиме. После включения насоса через некоторое время после замыкания контакта реле времени подает команду для открытия возбуждения.
Сигнализация состояния насоса и возбуждения о предельных значениях давления и спуска уровня предназначена для контроля работы насосной станции и сообщает персоналу об отклонении работы от нормального режима. Световые сигналы о работе насоса и аварийном режиме повторяются на центральном посту управления. На посте местного управления наряду с световым сигналом предусмотрен и звуковой сигнал.
Для упрощения условий труда персонала предусматривается местное и дистанционное управление электродвигателями насосов и приводами возбуждения.

2 Функциональная схема автоматизации

В систему автоматизации технологического процесса входит значительное количество различных элементов, которые во взаимодействии выполняют различные функции. Для разъяснения процессов, протекающих в системе автоматизации или её отдельных элементах, разрабатываются специальные схемы, получившие название функциональных.
Функциональные схемы автоматизации являются основным техническим документом проектной документации, определяющим структуру и характер систем автоматизации технологическим процессом, а так же оснащение их приборами и средствами автоматизации.
При выполнении функциональных схем автоматизации учитывают состав и содержание задач по контролю и управлению технологическими процессами, организацию пунктов контроля и управления между местными системами управления отдельными объектами и центральной системой управления.
Вспомогательные устройства, такие как редукторы и фильтры для воздуха, источники питания, реле, соединительные коробки, автоматы, выключатели, и предохранители в цепях питания на функциональных схемах не показывают. В результате составления функциональных схем автоматизации определяют оптимальный объем (уровень) автоматизации, параметры технологического объекта, подлежащие контролю, регулированию и сигнализации, а так же пределы их изменения; методы измерения технологических параметров; основные технические средства автоматизации, наиболее полно отвечающие предъявляемым требованиям и условиям работы автоматизированного объекта; размещение средств автоматизации на щитах, пультах технологическом оборудовании, трубопроводах и т.п., а также способы передачи и представления информации о состоянии технологического процесса и оборудования; взаимосвязь между средствами автоматизации.
Таким образом, функциональные схемы автоматизации являются основным исходным материалом для разработки всех остальных документов автоматизации.
В данном дипломном проекте представлена автоматизированный комплекс контроля расхода воды на водозаборе с применением SCADAтехнологии
При выполнении функциональных схем автоматизации необходимо учитывать содержание и вопросы управления и контроля за технологическими процессами, связь пунктов контроля и локальной системы управления с системой центрального управления.
а) от автоматизации работы электродвигателя:
Управление насосами первого подъема
1) от электродвигателя I насоса артезианской скважины I (ЭДВ1);
2) из II насосного электродвигателя артезианской скважины II (ЭДВ2);
Работа насосной станции второго подъема
3) от электродвигателя насосной станции I (ЭДВ3);
4) от II насосного электродвигателя насосной станции (ЭДВ4);
5) от III насосного электродвигателя насосной станции (ЭДВ5);
6) ІV насосного электродвигателя насосной станции (ЭДВ6);
7) V насосного электродвигателя насосной станции (ЭДВ7);
8) насос пожарный Х от электродвигателя (ЭДВ8);
9) насос пожарный XI от электродвигателя (ЭДВ9).
б) сигнализация:
1) подача питания на щит управления (HL1);
2) Работа I насоса артезианской скважины (HL2);
3) Работа II насоса артезианской скважины (HL3);
4) работа насосной станции I (HL4);
5) работа насосной станции II насоса (HL5);
6) работа насосной станции III (HL6);
7) работа насосной станции IV (HL7);
8) работа насосной станции V (HL8);
9) пожарный насос Х работа насоса (HL9);
10) насос пожарный XI (HL10).

Система работает следующим образом: с помощью автоматического отключения SF1, тип А-63 оператор подает питание на щит управления, после чего выбирается режим работы системы С помощью выключателя SA1, тип ПКУ-3-12.
Система работает в автоматическом режиме, а режим ручного управления предусмотрен для отключения клапана всеми электродвигателями в аварийном состоянии и во время ремонтных работ.
Система передачи будет иметь модули добавления до ADAM-7000Е 8. Это релейные выходные модули Р1, Р2, Р3-восемь канальных релейных выходов ADAM-5068, которые необходимы для управления электродвигателями и исполнительными механизмами. Модуль Р4 восьми канальный аналоговый вводный модуль ADAM-5012 предназначен для измерения уровня продукта.
При передаче тока на щит управления загорается сигнальная лампа HL1.
Вода откачивается из скважины через отсосы I, II, работа насосов с подключением электродвигателей М1-М2, контролируется через релейно-выходной модуль ADAM5068 (Р1), давление отсасываемой воды из скважины регулируется подачей воды в фильтры IV, V, VI, с помощью манометров РІ 1-1, РІ 1-2 и исполнительных механизмов 12-1, 13-1, 13-1. Входная камера ворот соединяется с расходом через окна, окна будут решетчатыми, так как она задерживает крупные механические примеси. Для очистки сетки от накопленного мусора со стороны Восточной камеры предусматриваются специальные устройства, направляющие поток воды под большим давлением. В целом существует несколько способов очистки воды из скважин. Метод очистки безреагента соответствует современным требованиям, в котором очистка проводится посредством насыщения воды кислородом. Кроме того, воду можно очистить через окислители, используемые в фильтрах. В этом случае основным активным компонентом является гипохлорид натрия, озон или калий перманганат. На каждом фильтре предусмотрен обратный клапан, Обратный клапан обеспечивает подачу воды только в одном направлении. Очищенная вода из фильтра подается в резервуары VII, VIІІ, собирающие воду с открыванием клапанов 10-1, 11-1. Уровень воды в резервуарах контролируется датчиком уровня ЭХО-3, подключенным к аналоговому модулю ввода ADAM5012 (Р4), низкий уровень воды 3-4 м, а высокий уровень 50 м. Вода подается в магистральный водопровод 1а-1а с помощью центробежных насосов. При этом вода поступает в водозаборное сооружение ІХ насосной станции, которое соединяется с электродвигателями М3-М7,контролируется через релейно-выходной модуль ADAM5068 (Р1, Р2), который называется второй подъемной станцией. Надежность работы насосной станции осуществляется за счет резервирования насосов, как правило, устанавливается пять.
Для контроля за работой насосной станции сигнализации состояния насоса и возбуждения о предельных значениях давления и сброса уровня контролируют приток воды с большим давлением насосной станции через манометр Pi 1-3, и сообщают персоналу об отклонении работы от нормального режима. Световые сигналы о работе насоса и аварийном режиме повторяются на центральном посту управления. На посте местного управления наряду с световым сигналом предусмотрен и звуковой сигнал.
Для упрощения условий труда персонала предусматривается местное и дистанционное управление электродвигателями насосов и приводами возбуждения.
Выбор режима дистанционного, местного и автоматического управления осуществляется с помощью кнопок SB3-SB7.
Х, ХІ, ХІ пожарные насосы предусматривают в условиях тушения ПТР.

3 Принципиальная схема автоматизации

Принципиальная схема определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств, действие которых обеспечивает решение задач управления, регулирования, защиты, измерения и сигнализации.
Принципиальная схема - это первый рабочий документ, на основании которого выполняют чертежи общих видов и монтажных схем щитов и схемы внешних соединений.
В АСУ ТП разработаны следующие типы принципиальных схем: управления, автоматического регулирования, контроля, сигнализации и питания.
Принципиальные схемы управления, автоматического регулирования, контроля, сигнализации и питания выполняются в соответствии с требованиями государственных стандартов по правилам выполнения схем, условным графическим обозначениям, маркировки цепей и буквенно-цифровым обозначениям элементов схем.
Схемы выполняются без соблюдения масштаба.
Принципиальная схема - это схема, каждый элемент которой, выполняя определенную функцию, не может быть разделен на части, имеющие самостоятельное функциональное назначение.
На основании принципиальных схем, определяющих полный состав элементов и связей между ними, разрабатываются остальные материалы проекта, общие виды щитов, их монтажные схемы, схемы внешних соединений.
Принципиальная схема разрабатывается на основании функциональной схемы автоматизации контроля расхода воды на водозаборе.
Условно можно разделить принципиальную схему на схемы управления, сигнализации и питания.
Силовые питающие цепи (трехфазные) А, В, С показываем горизонтальными сплошными линиями, нулевую линию изображаем также горизонтальной, но пунктирной линией.
На схеме питания изображаем питание электродвигателей М1..М12.
Цепи питания для электродвигателя представлены тремя фазами А, В, С, пакетным автоматическим выключателем QF1 типа ПВЕ-25, магнитным пускателем КМ1 типа ПМЕ-112 и тепловыми реле КК1 и КК2.
Цепи питания для остальных электродвигателей аналогичны вышеизложенным.
Для облегчения чтения электрических схем, особенно когда эти схемы сложны, целесообразно маркировать цепи путем последовательной их нумерации, а также указывать адреса контактов этой аппаратуры. При горизонтальном изображении цепей схемы цепи и их ответвления нумеруются сверху вниз, а при вертикальном слева направо.
Маркировка цепей производится следующим образом: цепи питания и силовые - 800 и выше, цепи сигнализации - 400 и выше, цепи управления - 1 и выше.
Цепи питания ЭДВ (силовые цепи) маркируем буквами обозначающими фазы и последовательными цифрами А1, А2 и т.д.
Провод, приходящий с фазы А, имеет нумерацию 800, а с провода N, нумерацию 801. Провод 800 разделен автоматом SF2 типа А-63, поэтому это считается разными участками и ему уже соответствует нумерация 802.
Цепи управления условно можно разделить на цепи управления электродвигателями, цепи управления исполнительными механизмами и цепи управления распределительной системой с модулями.
Питающие участки цепей управления располагаем с правой стороны силовых цепей, они представлены двумя сплошными вертикальными линиями фаза и ноль. К питающим участкам подсоединяем приборы и аппаратуру управления, регулирования и сигнализации, причем цепи управления и сигнализации располагают горизонтально в порядке вертикальной последовательности их действия при чтении схемы сверху вниз.
В верхней части цепей управления располагаем автомат SF1 типа А-63 для подачи питания на розетку, а также автомат SF2 типа А-63 для подачи питания на щит управления.
Схемы управления в зависимости от степени участия оператора могут работать в автоматическом, автоматизированном и ручном режимах. Данная система поддерживает два режима: автоматический и ручной. Причем работа процесса происходит только в автоматическом режиме, а ручной режим необходим для проверки работоспособности клапанов и электродвигателей и при аварийном отключении всей системы.
Реализует работу в двух режимах переключатель Выбор режима, при помощи которого оператор выбирает необходимый режим.
Питание щита и вторичных приборов осуществляется при помощи включения автомата SF1 марки A3161 в замкнутое токопроводящее состояние напряжением 220В 50Гц от фазы С, так же внутри щита установлены розетка, питание на которые подается при включении автомата SF1. При включении автомата SF1 загорается сигнальная лампа HL1. При помощи переключателя SA1 типа выбирается режим работы системы: операторный (ручной) или автоматический.
Схема управления предусматривает и ручной вариант управления оборудованием, при котором оператор может осуществить включение всех электродвигателей и исполниельных механизмов. Однако, поскольку основным режимом работы является автоматический, такое управление носит характер опробывания оборудования или аврийного управления им.
Для включения электродвигателя М1 насоса всасывания воды из скважины в режиме ручного управления используется кнопочный пост управления SB1. С помощью кнопки Пуск включается магнитный пускатель КМ1, в результате чего включается электродвигатель М1. Для остановки электродвигателя используется кнопка Стоп SB1.2.
Автоматическое управление двигателем М1 осуществляется через 1 контакт промежуточного реле К1. Силовые цепи двигателя оборудованы автоматическим выключателем QF1 типа ПВЕ-25.
Предусмотрены насосы для откачки воды из скважины с электродвигателями М1, М2, они работают поочередно. Кнопочный пост SB2 предназначен для запуска второго насоса М2 со щита управления. Автоматическое управление двигателем М2 осуществляется через 1 контакт промежуточного реле К2. Силовые цепи двигателя оснащены автоматическим выключателем QF2 типа ПВЕ-25.
Надежность работы насосной станции повышается за счет резервирования насосов. Из резервуара 1 вода откачивается с помощью двух насосов М8 - М9, из резервуара 2 с помощью пяти насосов с электродвигателям М3-М7. Для включения электродвигателя М3 насосной станции в режиме ручного управления используется кнопочный пост SB3, расположенный на щите. Автоматическое управление двигателем М3 осуществляется через 1 контакт промежуточного реле К3. Сигнальная лампа HL4 типа MT22 LED загорается при включении двигателя М3. Силовые цепи двигателя оснащены автоматическим выключателем QF3 типа ПВЕ-25.
Насосы с электрдвигателями М4, М5, М6, М7 являются вспомогательными, и включаются поочередно.аналогичным образом откачивается вода из резервуара 1.
Для управления системой в автоматическом режиме используется микроконтроллер ADAM, в составе распределительной системы ADAM 5000Е, трех модулей вывода и двух модулей ввода. Релейные выходные модули Р1, Р2, Р3 типа ADAM 5068 предназначены для коммутации цепей управления электродвигателей М1 - М9 через промежуточные реле КV1 - КV9 и цепей управления исполнительными механизмами через промежуточные реле КV10 - КV15.
Для подключения датчиков предназначены модули аналогового ввода Р4, Р5 типа ADAM 5012. К модулю Р4 подключаются датчики давления, к модулю Р5 подключаются датчики уровня.
Работой исполнительных механизмов в автоматическом режиме управляет микроконтроллер ADAM через промежуточные реле КV10 - КV15, а в режиме ручного управления используются переключатели SA2 - SA7.
Схема сигнализации состоит из десяти сигнальных ламп HL1 - HL10. Сигнальная лампа HL1 ... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.