Современные применения насосов на основе контроллеров easyE4

13.07.2021

Водоснабжение на основе программируемого реле easyE4

Задачи систем автоматизации на гидротехнических сооружениях, несомненно, являются сложными. По этой причине в прошлом они были автоматизированы системой программируемых логических контроллеров (PLC) среднего размера. Компания Eaton попросила автора учебников и эксперта по автоматизации Ульриха Каннгисера изучить эти варианты применения.

Задача: простое управление насосами

Процесс эксплуатации насосов на гидротехнических сооружениях выдвигает серьёзные требования к методам управления и измерения. Производители систем часто внедряют сложные концепции автоматизации на основе программируемых логических контроллеров (PLC). Это требует обширных и глубоких познаний в сложных и специфичных языках программирования для PLC. Наиболее важными целями являются экономически эффективное создание подходящего объекта, его качественное и бесперебойное функционирование, долгосрочное обслуживание и возможность постепенного расширения и модернизации. Однако в настоящее время наблюдается тенденция к тому, что как производители систем, так и операторы все чаще передают обслуживание внедряемых устройств местным электротехническим компаниям. Это сокращает время реакции и позволяет интеграторам избежать ненужных выездов. Тем не менее, сложные концепции автоматизации, основанные на программируемых логических контроллерах, являются потенциальным препятствием на этом этапе: требуемый опыт в области автоматизации значительно ограничивает выбор подходящих местных электрических компаний.

Гибкая, децентрализованная концепция автоматизации

Альтернативой для автоматизации управления насосами с помощью PLC является использование современных программируемых реле, таких как easyE4 компании Eaton. Это позволяет внедрять концепцию автоматизации, которая соответствует основным требованиям в управлении насосами: постоянная доступность объекта и его надежная работа на протяжении долгого времени. Это требует гибкой, децентрализованной концепции, которая может быть также внедрена и обслуживаться локальной электрической компанией.

Модульное исполнение с тремя питающими насосами

Для иллюстрации эффективности такой концепции управления была создана автоматизированная модель на основе easyE4.

• Модель основана на системе подачи воды с тремя питающими насосами, которые заполняют несколько башенных резервуаров из одного источника.

• Из-за того, что башенные резервуары устанавливаются на различной высоте, клапаны, находящиеся в них, не позволяют спускать воду с более высоких резервуаров в более низкие. Также перед тем, как включить насос, необходимо убедиться в том, что, хотя бы один клапан на резервуаре полностью открыт.

• Насос должен включаться в подходящий момент, т.е. после выравнивания гидростатического давления при открытии одного или нескольких клапанов.

• Моделируемая система включает комплексную систему датчиков измерения интенсивности, скорости потока и уровня жидкости.

Также объект должен быть оптимизирован с точки зрения управления энергией. По этой причине насосы должны работать только в период дешевого тарифа электроэнергии; в то же время не стоит превышать ограничение мощности для использования электрической энергии в режиме накачки. Резервуары также должны быть заполненными.

Быстрое создание нестандартных функциональных блоков

Язык релейных схем LD, язык функциональных блоков FBD и структурированный текст ST можно использовать одновременно в одном проекте. Возможность создания подпрограмм в данных языках программирования поддерживает общую модульную концепцию. Структурированный текст дает созданным пользователем функциональным блокам возможности, похожие на те, что есть в блоках производителя в easySoft7. Созданные блоки могут использоваться многократно в рамках различных гидротехнических решений, таких как последовательное управление насосами, отслеживание времени работы и линеаризация измеряемых значений. В модулируемом решении вся система была реализована на блоках данного типа. Таким образом, было реализовано управление насосами и клапанами вместе с требуемыми функциями мониторинга.

Мониторинг положения клапана

Клапаны, позволяющие воде поступать и препятствующие нежелательному обратному потоку — это ещё одна важная черта в башенных резервуарах. Они должны надежно работать, а позиции «открыто» или «закрыто» должны быть четкими и передаваться системе управления насосом. Это происходит благодаря мониторингу времени работы, которое нужно для открытия или закрытия клапанов, а также благодаря слежению за правильной последовательностью подтверждающих сигналов. Более того, изменение положения отображается даже тогда, когда электропривод не работает. Это значит, что функциональный блок клапана определит, когда положение было изменено вручную. Можно получить аварийное сообщение, если порвался провод или наступило короткое замыкание в соединениях датчика. Измерение потребления мощности и времени работы привода клапана предоставляет информацию о механических проблемах или неисправностях на объекте, которые появляются при калибровке системы датчиков.

Управления насосами с множеством параметров

Чтобы обеспечить высокий уровень надежности, предприятия по управлению водными ресурсами часто оборудованы несколькими насосами, общая производительность которых превышает нужный уровень. Это позволяет постоянно иметь один или два насоса в резерве на тот случай, если один из насосов нуждается в ремонте или замене. Раньше управление насосами использовалось только для учета времени работы каждого насоса и для включения насоса с меньшим временем работы, когда нужно было наполнить резервуар. Насос проходил обслуживание после того, как отработал определенное время.

easyE4 – визуализация в браузере

easyE4 – визуализация easySoft7

Децентрализованная визуализация

Визуализация в водопроводной сети осуществляется не только в центре управления, но и локально, непосредственно на насосах, преобразователях частоты, контролирующих устройствах, приемниках и датчиках. Возможности разнообразны и масштабируемы - от простого светодиодного индикатора и встроенного дисплея в ПЛК easyE4 до экономичной сенсорной панели серии устройств easyE4. Для более крупных приложений вы также можете использовать экраны с большой диагональю и поддержкой жестов. Благодаря этому, например, после нажатия кнопки, отображающей насос, могут отображаться рабочие параметры соответствующего преобразователя частоты, а также записанные данные счетчиков и уровень заполнения подключенных башенных резервуаров. Это можно сделать в цифровом виде или в цвете и с использованием графических элементов, таких как гистограммы или линейные диаграммы - в зависимости от устройства.

Результат:

Преимущества для всех, кто участвует в проекте

Концепция, разработанная для моделируемой системы, основанная на программируемом реле easyE4, дает преимущества всем сторонам, участвующим в планировании и эксплуатации водопроводной сети: модульность системы дает инжиниринговым компаниям хорошую основу для проведения тендеров, монтажные компании могут снизить затраты на проводку благодаря децентрализованной концепции, а время выполнения проекта сокращается за счет одновременной модульной сборки и ввода в эксплуатацию.

Благодаря простой конфигурации, программированию и настройке параметров программируемых реле easyE4, местные электротехнические компании могут легко проводить техническое обслуживание и последующее расширение системы. Инвестору и оператору гарантируется долгосрочная гибкость и доступность объекта.

Уточнить цены, наличие, получить квалифицированную консультацию можно по телефонам ☎️ +7(831)431-06-66 и +7(831)439-65-55, либо у своего менеджера.