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 и расшифровки

АСУ это автоматизированная система управления
СЕ это сбросная емкость
ПЕ это переливная емкость
ПВГ это пятивентильная группа
УФ лампа это 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:

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

Управление

открытие и закрытие клапана ПВГ
открытие и закрытие клапана долива воды в переливную емкость
открытие и закрытие клапана теплоносителя теплообменника
включение/выключение электропитания станции коагуляции
включение выключение электропитания станции PH
включение выключение электропитания станции H2O2
включение или выключение электропитания озонатора
включение либо выключение электропитания УФ лампы
включение либо выключение насоса теплоносителя теплообменника
включение или выключение циркуляционного насоса

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

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 и диспетчеризации представлен на рисунке 2.1. Органы управления и сигнальные лампы на них пронумерованы в соответствии с описанием их функционального назначения.

кнопка Тест ламп осуществляет одновременное зажигание всех ламп, с целью проверки их работоспособности. Рекомендуется нажимать при каждом осмотре щита.
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.
лампа сигнальная зеленая Работа циркуляционного насоса сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя циркуляционного насоса.
лампа сигнальная красная Срабатывание термозащиты
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).
лампа сигнальная зеленая Работа насоса теплообменника сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя насоса теплообменника
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).
лампа сигнальная зеленая «Работа клапана долива воды» сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя клапана долива воды.
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).
лампа сигнальная зеленая «Работа станции PH» сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя станции PH
переключатель трехпозиционный «Управление станцией H2O2» позволяет включить подачу электропитания станции H2O2 в ручном режиме (положение Р), отключить (положение О) или перевести в автоматический режим (положение А).
лампа сигнальная зеленая «Работа станции H2O2» сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя станции H2O2
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).
лампа сигнальная зеленая «Работа станции флокуляции» сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя станции флокуляции
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).
переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 1 позволяет закрыть (положение Закрыть) или открыть клапан 1 (положение Открыть) только в ручном режиме управления.
лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 1 открыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 1
лампа сигнальная красная «Сервомотор 1 закрыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 1
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).
переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 2 позволяет закрыть (положение Закрыть) или открыть клапан 2 (положение Открыть) только в ручном режиме управления.
лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 2 открыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 2
лампа сигнальная красная «Сервомотор 2 закрыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 2
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).
переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 3 позволяет закрыть (положение Закрыть) или открыть клапан 3 (положение Открыть) только в ручном режиме управления.
лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 3 открыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 3
лампа сигнальная красная «Сервомотор 3 закрыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 3
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).
переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 4 позволяет закрыть (положение Закрыть) или открыть клапан 4 (положение Открыть) только в ручном режиме управления.
лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 4 открыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 4
лампа сигнальная красная «Сервомотор 4 закрыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 4
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).
переключатель двухпозиционный «Открыть/Закрыть» сервомотора 5 позволяет закрыть (положение Закрыть) или открыть клапан 5 (положение Открыть) только в ручном режиме управления.
лампа сигнальная зеленая «Сервомотор 5 открыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого открытого положения клапана 5
лампа сигнальная красная «Сервомотор 5 закрыт» сигнализирует о срабатывании датчика концевого закрытого положения клапана 5
переключатель трехпозиционный «Управление озонатором» позволяет включить подачу электропитания озонатора в ручном режиме (положение Р), отключить (положение О) или перевести в автоматический режим (положение А).
лампа сигнальная зеленая «Работа озонатора» сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя озонатора
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).
лампа сигнальная зеленая «Работа озонатора» сигнализирует о срабатывании магнитного пускателя УФ лампы

диспетчеризация бассейна

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 указанного в таблице проекта. 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, указанного в проекте). 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 задано значение меньше разрешающей уставки СЕ.

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 указанного в таблице. 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.

Оборудование автоматики

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