95995

УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ВОДОПОДГОТОВКИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СТАНЦИИ №9 «ПЕТРОВИЧИ»

Дипломная

Экология и защита окружающей среды

Технология ультрафиолетовой очистки грунтовых вод. Состав программно-технического комплекса станции обезжелезивания (ПТК СОЖ). Состав программно-технического комплекса станции повторного использования воды (ПТК СПИВ). Состав программно-технического комплекса ультрафиолетовой обработки воды (ПТК УФО).

Русский

2015-10-01

5.04 MB

3 чел.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим процессом;

ПЛК – программируемый логический контроллер;

ПТК – программно-технический комплекс;

СОЖ – станция обезжелезивания;

СПИВ – станция повторного использования воды;

УФО – установка ультрафиолетовой очистки;

LT  -    ультразвуковой уровнемер;

LSA  -  контактный уровнемер;

M  -   затвор.


РЕФЕРАТ

Дипломный проект: 102 страницы, 37 рисунков, 25 таблиц, 16 источников.

АСУ ТП, SIEMENS, TIA PORTAL, ПЛК, ОБЕЗЖЕЛЕЗИВАНИЕ ВОДЫ, УЛЬТРАФИАЛЕТОВАЯ ОЧИСТКА ВОДЫ, АВТОМАТИЗАЦИЯ.

 

Очистка грунтовых вод или водоподготовка — комплекс физических, химических и биологических процессов для снижения содержания в воде вредных примесей и обогащения ее недостающими ингредиентами, чтобы сделать ее пригодной для хозяйственно-питьевого, промышленного или сельскохозяйственного использования.

В поверхностных и подземных природных водах обычно присутствуют во взвешенном состоянии песчаные и глинистые частицы, ил, планктон, коллоиды органического и минерального происхождения, в том числе: гуматы, кремне-кислота, гидроксид трехвалентного железа; в истиннорастворимом состоянии — минеральные соли натрия, магния, кальция, фтора, двухвалентного железа, хлориды, сульфаты, бикарбонаты и др.

В воде нередко присутствуют также антропогенные загрязнения: соединения азота, фосфора, нефтепродукты, пестициды, токсичные вещества: мышьяк, стронций, бериллий, тяжелые металлы. Обычно в воде обнаруживаются также бактерии и вирусы. Кислород, диоксид углерода и сероводород — интенсифицируют процессы коррозии металлических трубопроводов и оборудования. После хлорирования цветных вод, а также вод, загрязненных нефтепродуктами и планктоном, образуются канцерогенные хлорорганические соединения. В ряде случаев в воде обнаруживается метан, что иногда является взрывоопасным.

В настоящее время разрабатывается большое количество методов очистки грунтовых вод от вредных примесей с множеством дополнительных очистных средств.  

Целями дипломного проекта являются изучение технологических процессов очистки грунтовых вод (обезжелезивание и ультрафиолетовая очистка) и разработка алгоритмов работы ПЛК для улучшения качества очистки.


ОГЛАВЛЕНИЕ

[1] СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

[2] РЕФЕРАТ

[3] ВВЕДЕНИЕ

[4] Технологии очистки грунтовых вод

[4.1] Технология обезжелезивания грунтовых вод

[4.2] Технология ультрафиолетовой очистки грунтовых вод.

[5] составные части автоматизированной системы управления «Петровичи»

[5.1]  Состав  программно-технического комплекса  станции обезжелезивания   (ПТК СОЖ)

[5.2] Состав  программно-технического комплекса  станции повторного использования воды   (ПТК СПИВ)

[5.3] Состав программно-технического комплекса ультрафиолетовой обработки воды   (ПТК  УФО)

[5.4] Состав программно-технического комплекса камеры переключения №2 (ПТК КП-2)

[6] Датчики, контроллерное оборудование и исполнительные механизмы системы

[6.1] Измерительные преобразователи MultiRanger 100/200 для ультразвуковых сенсоров Echomax

[6.2] Ультразвуковые датчики уровня Siemens Sitrans Echomax XPS

[6.3] Емкостные датчики уровня Siemens Pointek CLS 100

[6.4] Погружные датчики гидростатического уровня Siemens Sitrans MPS

[6.5] Электромагнитные расходомеры Siemens MAGFLO

[6.6] Преобразователь сигналов электромагнитного расходомера MAG 6000 (Измерительный преобразователь MAGFLO MAG 6000)

[6.7] Многооборотный электропривод AUMA SA 07.1 – SA 16.1

[6.8] Программируемые контроллеры и среда разработки программного обеспечения

[6.9] Контакторы SIEMENS 3RT10

[7] Описание режимов работы технологического оборудования

[7.1] Работа технологического оборудования в автоматическом режиме

[7.2] Работа технологического оборудования в ручном режиме

[7.3] Работа технологического оборудования в дистанционном режиме

[8] АППАРАТНАЯ И ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ

[8.1] Аппаратная и программная часть подсистемы обезжелезивания

[8.2] Технологическая схема фильтрации

[8.3] Алгоритм и код программы работы ПЛК подсистемы фильтрации

[8.4] Аппаратная и программная часть подсистемы ультрафиолетового обеззараживания

[8.5] Технологическая схема подсистемы ультрафиолетового обеззараживания

[8.6] Алгоритм и код программы работы ПЛК подсистемы ультрафиолетового обеззараживания

[9] УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ВОДОПОДГОТОВКИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СТАНЦИИ №9 «ПЕТРОВИЧИ»

[10] ОХРАНА ТРУДА

[10.1] Производственная санитария, техника безопасности и пожарная профилактика

[10.1.1] Метеоусловия

[10.1.2] Вентиляция и отопление

[10.1.3] Освещение

[10.1.4] Шум

[10.1.5] Электробезопасность

[10.1.6] Излучение

[10.1.7] Пожарная безопасность

[10.2] Требования к помещениям для работы с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

[11] ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ЗАТРАТЫ НА МОДЕРНИЗАЦИЮ АСУ ТП «ПЕТРОВИЧИ»

[12] ЗАКЛЮЧЕНИЕ

[13] СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННой литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А – СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КОНТРОЛЛЕРНОЙ РЕЙКИ ФИЛЬТРА СОЖ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б – СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ КОНТРОЛЛЕРНОЙ РЕЙКИ УФО


ВВЕДЕНИЕ

В основе работы станции «Петровичи» лежит стандартная технологическая схема обезжелезивания воды при помощи безнапорного фильтра (рисунок). Вода от скважины поступает в аэрационное устройство, где обогащается кислородом воздуха до 10-12 мг/л и одновременно свободным изливом над поверхностью воды фильтра освобождается от избыточного количества растворенных газов (углекислоты и сероводорода). Далее вода проходит через безнапорный фильтр. Обезжелезивание происходит ниспадающим потоком в объёме фильтрующей загрузки. Очищенная вода после фильтра поступает в резервуар, из которого подается насосом 2-го подъёма на установку обеззараживания воды и далее в сеть потребителя.

Рисунок – Технологическая схема очистки грунтовых вод

По мере работы фильтра увеличивается количество задержанных им загрязнений: нарастает толщина пленки на поверхности фильтрующей загрузки, увеличивается количество загрязнений, отложившихся в толще загрузки, и глубина их проникания в песок, возрастает сопротивление фильтра.

Промывка фильтров осуществляется восходящим потоком исходной воды с использованием того же насоса. Для этого подачу исходной воды на фильтры прекращают и подают воду через дренажную систему [1]. Переключение режимов осуществляется простым поворотом рукоятки шарового крана. Промывная вода поступает в дренажную систему фильтра, равномерно распределяется по площади фильтра и поднимается вверх через загрузку с интенсивностью, обеспечивающей переход зерен фильтрующей загрузки во взвешенное состояние.

Зерна расширившегося песка, хаотично двигаясь, соударяются друг с другом, налипшие загрязнения оттираются и попадают в промывную воду. Промывная вода вместе с вымытыми загрязнениями из фильтра отводится в канализацию, не увлекая за собой частицы взмученного и поднятого водой песка. Фильтр промывают до тех пор, пока вода не станет прозрачной.


  1.  Технологии очистки грунтовых вод
    1.  Технология обезжелезивания грунтовых вод

В природных условиях в воде, чаще подземной, а иногда и в воде поверхностных источников содержится железо в таком количестве, которое делает ее непригодной для использования без специальной обработки. Так, анаэробная (не имеющая контакта с воздухом) прозрачная подземная вода может содержать соединения двухвалентного железа (Fe2+) до нескольких миллиграммов на литр без ее помутнения при прямой подаче из источника[2]. Однако при контакте с воздухом, а точнее с кислородом воздуха, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного коллоидного состояния (формула 1), что придает воде характерный красно-коричневый оттенок:

4Fe(НСО3)2 + О+2Н2О=4 Fe(ОН)+8СО2                                           (1)

Гидроксид трехвалентного железа Fe(ОН)3 коагулирует и переходит в оксид железа Fe2О3 , 3Н2О, выпадающий в виде бурых хлопьев. Эти хлопья, выпадая в осадок, могут вызвать зарастание труб. Зарастанию способствуют также железистые бактерии, которые развиваются в воде, содержащей железо.

В воде поверхностных источников обычно содержится растворенный кислород, поэтому ионов двухвалентного железа в этой воде, как правило, нет.

  1.  Технология ультрафиолетовой очистки грунтовых вод.

Технология ультрафиолетового обеззараживания воды основана на бактерицидном действии УФ излучения [3].

Ультрафиолетовое излучение — электромагнитное излучение, занимающее диапазон между рентгеновским и видимым излучением (диапазон длин волн от 100 до 400 нм). Различают несколько участков спектра ультрафиолетового излучения (рисунок ), имеющих разное биологическое воздействие: УФ-A (315–400 нм), УФ-B (280–315 нм), УФ-C (200–280 нм), вакуумный УФ (100–200 нм).

Из всего УФ диапазона участок УФ-С часто называют бактерицидным из-за его высокой обеззараживающей эффективности по отношению к бактериям и вирусам. Максимум бактерицидной чувствительности микроорганизмов приходится на длину волны 265 нм.

УФ излучение – это физический метод обеззараживания, основанный на фотохимических реакциях, которые приводят к необратимым повреждениям ДНК и РНК микроорганизмов (рисунок). В результате микроорганизм теряет способность к размножению (инактивируется). 

 

Рисунок – Ультрафиолет в спектре электромагнитного излучения



Рисунок – Механизм ультрафиолетового обеззараживания

Технология УФ обеззараживания может применяться как в системах водоподготовки и водоотведения, так и при обеззараживании воздуха и поверхностей.

Основные преимущества УФ технологии:

  •  высокая эффективность обеззараживания в отношении широкого спектра микроорганизмов, в том числе устойчивых к хлорированию микроорганизмов, таких как вирусы и цисты простейших;
  •  отсутствие влияния на физико-химические и органолептические свойства воды и воздуха, не образуются побочные продукты, нет опасности передозировки;
  •  низкие капитальные затраты, энергопотребление и эксплуатационные расходы;
  •  УФ установки компактны и просты в эксплуатации, не требуют специальных мер безопасности.

Основными промышленно применяемыми источниками УФ излучения являются ртутные лампы высокого давления и ртутные лампы низкого давления, в том числе их новое поколение – амальгамные. Лампы высокого давления обладают высокой единичной мощностью (несколько кВт), но более низким КПД (9–12%) и меньшим ресурсом, чем лампы низкого давления (КПД 40%), единичная мощность которых составляет десятки и сотни ватт. УФ системы на амальгамных лампах чуть менее компактны, но гораздо более энергоэффективны, чем системы на лампах высокого давления. Поэтому требуемое количество УФ оборудования, а также тип и количество используемых в нем УФ ламп, зависит не только от требуемой дозы УФ облучения, расхода и физико-химических показателей качества обрабатываемой среды, но и от условий размещения и эксплуатации. 


  1.  составные части автоматизированной системы управления «Петровичи» 

Автоматизированная система управления технологическими процессами водозаборной станции «Петровичи» (рисунок ), далее по тексту АСУ ТП, предназначена для оперативного управления технологическим процессом очистки питьевой воды.

Объекты контроля и управления АСУ ТП:

  •  станция обезжелезивания (СОЖ);
  •  станция повторного использования воды (СПИВ);
  •  установка ультрафиолетового обеззараживания СОЖ (МИНИ  УФО);
  •  камера переключения №2 (КП-2);
  •  установка ультрафиолетового обеззараживания (УФО).

Рисунок – Схема автоматизации станции "Петровичи"

АСУ ТП представляет собой трёхуровневую систему:

  •  0 уровень (объектный);
  •  1 уровень (контроллерный);
  •  2 уровень (диспетчеризации).

В приведенной ниже таблице  указаны составные единицы оборудования каждого из уровней.

Таблица – Составные уровни системы

Уровень

Состав уровня

0

Датчики, исполнительные механизмы, запорная арматура, устройства защиты исполнительных механизмов, насосные агрегаты.

1

Контроллер, модули расширения, средства передачи данных, интеллектуальные устройства сбора и обработки данных.

2

Автоматизированное рабочее место оператора: персональный компьютер, оборудование связи, принтер.

0 уровень - уровень объекта включает датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию на 1-уровень.

Для снижения объёмов передаваемых данных, информация в контроллерах предварительно обрабатывается. Обработанные данные в автоматическом режиме передаются на 2-ой уровень.

Станция управления с установленной SCADA-системой предназначена для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. SCADА – это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между оператором и АСУТП.

  1.   Состав  программно-технического комплекса  станции обезжелезивания   (ПТК СОЖ)

Станция обезжелезивания воды предназначена для удаления из холодной воды железа 2-х и 3-х валентного (до 10 мг./дм3), сероводорода, марганца методом фильтрации сырой воды.  СОЖ имеет в своём составе десять камер фильтрации (рисунок ). Восемь камер (№1-№8) предназначены для фильтрации сырой воды.  Две камеры (№9, №10) предназначены для фильтрации осветлённой воды, поступающей со СПИВ. Промывная вода из камер фильтрации сбрасывается на станцию повторного использования воды (СПИВ) или на площадки-шламонакопители.

Схема автоматизации фильтра СОЖ показана на рисунке .

ПТК СОЖ обеспечивает автоматизацию процессов:

  •  подача сырой воды в камеры фильтрации №1-8;
  •  подача осветлённой воды в камеры обеззараживания;
  •  подача осветлённой воды в камеры фильтрации №9,10;
  •  отвод фильтрата;
  •  обратная промывка фильтра в камерах фильтрации №1-10;
  •  контроль технологических параметров процесса фильтрации, промывки, обеззараживания.

Рисунок - Камера фильтрации

Рисунок – Схема автоматизации камеры фильтрации СОЖ

Полная автоматизация работы станции обеспечивается технологической схемой промывки фильтров с применением современной и надёжной запорно-регулирующей арматуры (гидравлических затворов) и средств автоматики. Шкаф управления затворами каждого фильтра показан на рисунках а,б. Приборный шкаф СОЖ показан на рисунках а,б.

        

Рисунки а,б - Шкаф управления камерой фильтрации

Компоненты  ПТК СОЖ:

  1.  Приборы, датчики, исполнительные устройства, установленные на технологических объектах:
  2.  Ультразвуковой уровнемер с преобразователем уровня  Multiranger + Echomax  XPS 10   (10 шт.);
  3.  Контактный датчик уровня  CLS 100  (10 шт.);
  4.  Счётчик жидкости  ультразвуковой  Siemens MAG  (5 шт.);
  5.  Электропривод затвора  (60 шт., тип AUMA SG, AUMA SА ) с датчиками контроля положения затвора и температуры подшипников электродвигателя
  6.  Видеокамера  цифровая  IP  (5шт).
  7.  Шкафы автоматики   ПТК :
  8.  Шкаф АСУ (1 шт.).
  9.  Шкаф управления затворами MИНИ  УФО (1шт).
  10.  Шкаф оборудования ЛВС (1 шт.).
  11.  Шкаф серверный (1 шт.).
  12.  Шкаф приборный (1шт.).
  13.  Шкаф  управления  затворами камер фильтрации (рисунок 7а,б)  (10 шт.).
  14.  Программное обеспечение.

Рисунок а,б - Приборный шкаф СОЖ

  1.  Состав  программно-технического комплекса  станции повторного использования воды   (ПТК СПИВ)

Сооружение повторного использования воды (рисунок) предназначено для очистки промывной воды от железа методом отстоя. Отработанная промывная вода по напорно-самотёчному трубопроводу поступает в отстойник на отстаивание. После 8 часового отстаивания осветлённая вода равномерно через трубу-поплавок поступает в колодец-усреднитель.  Из колодца-усреднителя осветлённая вода насосом прокачивается через МИНИ УФО и далее на СОЖ к фильтрам №9, №10 для дальнейшей очистки.  Управление подачей промывной и осветлённой водой осуществляется системой затворов с электроприводом. Шкафы управления СПИВ показаны на рисунках ,а,б.

Рисунок - Шкафы управления СПИВ. Вид снаружи

Рисунки а,б - Шкафы управления спив. Вид изнутри

Для перекачки шлама из отстойников на иловые площадки используются песковые насосы. Переливная вода откачивается из приямка дренажными насосами.  

Полная автоматизация работы станции, достигается применением современной и надёжной запорно-регулирующей арматуры (гидравлических затворов) и средств автоматики. Схема автоматизации СПИВ показана на рисунке.

Рисунок – Схема автоматизации СПИВ

Рисунок - Сооружение повторного использования воды

ПТК СПИВ  включает:

  1.  Приборы, датчики, исполнительные устройства, установленные на технологических объектах:
  2.  Ультразвуковой уровнемер с преобразователем уровня  Multiranger + Echomax  XPS 10 (6 шт.);
  3.  Электропривод затвора  (26 шт., тип AUMA SG, AUMA SА ) с датчиками контроля положения затвора и температуры подшипников электродвигателя;       
  4.  Насосы:

- NP 3127-180 HT   N=5,9 кВт  (2 шт.) – подача осветлённой воды из колодца-усреднителя  в напорный трубопровод осветлённой воды (В13Н);

- ПР 12,5/12,5  N=2,2кВт (2 шт.) - перекачка шлама из отстойников на иловые площадки;

- Grundfos 12.50.11.3,  N=1,1 кВт (2 шт.) - аварийно-дренажные.

  1.  Видеокамера  цифровая  IP  (1шт);
  2.  Шкафы автоматики ПТК:
  3.  Шкаф АСУ.
  4.  Шкаф управления 16-ю затворами  (1 шт.).
  5.  Шкаф управления 10-ю  затворами  (1шт.).
  6.  Шкаф управления насосами (1шт.).
  7.  Шкаф оборудования ЛВС  (1 шт.).     
  8.  Локальный пост управления (31 шт.).
  9.  Программное обеспечение.
    1.  Состав программно-технического комплекса ультрафиолетовой обработки воды   (ПТК  УФО)

Установка ультрафиолетовой обработки (рисунок ) используется для обеззараживания воды, подаваемой в городскую сеть.  Автоматизируется подача воды в камеры обеззараживания. Автоматизация работы установки, достигается применением гидравлических затворов с электроприводом и средств автоматики. Схема автоматизации УФО показана на рисунке . Шкаф управления УФО показан на рисунке .

ПТК УФО включает:

  1.  Исполнительные устройства, установленные на технологических объектах:
  2.  Электропривод затвора AUMA SА 10.2 – F10 (10 шт.) с датчиками контроля: положение затвора, температуры подшипников электродвигателя;
  3.  Шкафы автоматики ПТК:
  4.  Шкаф оборудования ЛВС  (1 шт.).
  5.  Шкаф  управления  затворами (1шт.).
  6.  Локальный пост управления (10  шт.).
  7.  Программное обеспечение.

Рисунок – Схема автоматизации УФО

Рисунок - Ультрафиолетовые стерилизаторы

Рисунок - Шкаф управления УФО

  1.  Состав программно-технического комплекса камеры переключения №2 (ПТК КП-2)

Камера переключения используется для управления потоками воды, подаваемой со станции 2-го подъёма на станцию УФО и промывку фильтров СОЖ.  Автоматизация управления, достигается применением затворов с электроприводом и средств автоматики. Схема автоматизации КП-2 показана на рисунке .

Шкаф управления затворами КП-2 показан на рисунках а,б.

ПТК  КП-2 включает:

  1.  Исполнительные устройства, установленные на технологических объектах:
  2.  Электроприводы затвора  (7 шт., тип AUMA SG) с датчиками контроля положения затвора и температуры подшипников электродвигателя;
  3.  Видеокамера  цифровая  IP  (1шт).
  4.  Шкафы автоматики ПТК:
  5.  Шкаф оборудования ЛВС (1 шт.).
  6.  Шкаф  управления  затворами КП (1ед.).
  7.  Программное обеспечение.

Рисунок – Схема автоматизации КП-2

Рисунки а,б - Шкаф управления КП-2


  1.  Датчики, контроллерное оборудование и исполнительные механизмы системы
    1.  Измерительные преобразователи MultiRanger 100/200 для ультразвуковых сенсоров Echomax

Рисунок - Измерительный преобразователь Multiranger 100/200

Технические характеристики измерительных преобразователей MultiRanger 100/200 для ультразвуковых сенсоров Echomax показаны в таблице .

Таблица - Технические характеристики Multiranger

Тип

Измерительный преобразователь

1

2

Совместимые сенсоры

ST-H и Echomax серии XPS-10/10F, XPS 15/15F, XCT-8, XCT-12 и XRS-5

Диапазон измерений

0.3.. 15 м

Точность

0.25% или 6 мм (действует большее значение)

Температурная компенсация

-50.. 150 °C

Температура эксплуатации

-20.. 50 °C


1

2

Функция на выходе

 6 реле 5А 250 В AC, 4.. 20 мА, 0.. 20 мА

Модули коммутации

PROFIBUS DP, DeviceNet

Питание

AC / DC

Материал корпуса

Поликарбонат

Настройка диапазона измерения

Ручной программатор или через ПК

Siemens MultiRanger (рисунок ) представляет собой измерительный преобразователь для ультразвуковых датчиков уровня Echomax с короткими и средними диапазонами измерения (до 15 м).

Преобразователи MultiRanger 100 и MultiRanger 200 расширяют возможности стандартных датчиков уровня, поскольку обладают следующими преимуществами[4]:

  •  Коммуникация со встроенным Modbus RTU через RS 485.
  •  Совместимость с системой SmartLinx и ПО конфигурирования SIMATIC PDM и Dolphin Plus.
  •  Одно- или двухканальное измерение уровня (опция).
  •  Автоматическое подавление ложного отражения от неподвижных деталей конструкции;
  •  3 реле (стандарт), 6 реле (опция);
  •  Передатчик/приемник с дифференциальным усилителем для подавления
  •  Синфазных помех и улучшенное отношение сигнал/шум;
  •  Полевой корпус или монтаж в панель управления.

Измерительные преобразователи MultiRanger 100/200 в комплекте с сенсорами Echomax подходят для различных материалов: отходы, мазут, кислоты, древесная стружка (в том числе с образованием высоких насыпных конусов). 

MultiRanger предлагает одно- или двухканальное измерение, цифровую коммуникацию со встроенным Modbus RTU через RS 485 и тем самым является совместимым с Dolphin Plus и SIMATIC PDM, что позволяет осуществлять конфигурирование и настройку через PC. ПО Sonic Intelligence® для обработки отраженного сигнала обеспечивает надежные результаты измерения.

Преобразователь MultiRanger 100 обеспечивает доступные функции сигнализации уровня, а также включение/выключение и последовательное управление насосами.

MultiRanger 200 контролирует расход и характеризуется расширенными функциями сигнализации реле, управления насосами и вычислением объема.

  1.  Ультразвуковые датчики уровня Siemens Sitrans Echomax XPS

Ультразвуковые датчики уровня Siemens SITRANS Echomax XPS (рисунок) широко используются для измерения и контроля объема жидких и сыпучих веществ в резервуаре и уровня заполнения емкости[5].

Технические характеристики Ультразвуковые датчики уровня Siemens Sitrans Echomax XPS показаны в таблице .

Принцип работы ультразвуковых уровнемеров основан на том, что звуковые волны отражаются от препятствия, которыми являются объекты измерения. Излучатель ультразвукового уровнемера, расположенный в корпусе датчика, посылает ультразвуковые волны, часть которых отражается от объекта измерения и возвращается назад в приемник. В датчике принятый отраженный сигнал преобразуется встроенной электроникой в напряжение. Таким образом, интегрированный контроллер измеряет время, за которое сигнал проходит путь от излучателя, отражается от объекта и возвращается в приемник.

Рисунок - Ультразвуковой сенсор Siemens Sitrans Echomax

Таблица - Технические характеристики Siemens Sitrans Echomax

Тип

Уровнемер

1

2

Принцип действия

Ультразвуковой


1

2

Измеряемая среда

Жидкость, сыпучее вещество

Диапазон измерений

0.3..40 м

Температура эксплуатации

-40..95 °C

Давление в системе

0.5 / 8 бар

Материал

PVDF, опция

Настройка диапазона измерения

MultiRanger 100/200 и ручной программатор

Преимущества ультразвуковых датчиков уровня очевидны, ведь отсутствует контакт с продуктом, а поэтому на уровнемере не образуются отложения.

Sitrans Echomax XPS это ультразвуковые уровнемеры, состоящие из ультразвукового сенсора и блока электроники (преобразователя сигналов) Multiranger 100/200 в раздельных корпусах. Отдельный блок электроники с дисплеем значительно расширяет возможности по настройке и обработке данных от сенсора.

Echomax XPS предлагает варианты с диапазонами измерения до 40 м и температурой до 95 °C. Особенностью уровнемеров Sitrans Echomax XPS являются: встроенная температурная компенсация, химическая стойкость, широкий температурный диапазон эксплуатации и самоочистка.

Датчики бывают трех исполнений Sitrans Echomax XPS 10 (диапазон 0.3- 10м); Sitrans Echomax XPS 15 (диапазон 0.3- 15м); Sitrans Echomax XPS 30 (диапазон 0.6- 30м) и Sitrans Echomax XPS 40 (диапазон 0.9- 40м).

  1.  Емкостные датчики уровня Siemens Pointek CLS 100

Емкостные сигнализаторы уровня Siemens Pointek CLS 100 (рисунок ) измеряют предельный уровень как жидких, так и сыпучих веществ, пластиковых гранул и т.д. При проведении контактных измерений с помощью механических датчиков уровня (например, поплавковых датчиков уровня) возможны ошибки из-за образования отложений, кроме того, механическим датчикам свойственен износ [6].

Электронные емкостные датчики уровня Pointek CLS 100 не содержат механических компонентов и устойчивы к налипаниям и изменениям свойств среды. Это делает датчики уровня Pointek особо надежными. Регулярного технического обслуживания и очистки не требуется. Полностью литая конструкция гарантирует надежную работу емкостного сигнализатора уровняв условиях вибрации, например, в резервуарах с мешалками. Защитный колпачок SensGuard защищает от износа, толчков и абразии при эксплуатации в тяжелых условиях.

Рисунок - Емкостной датчик уровня Siemens Pointek CLS

Технические характеристики Емкостные датчики уровня Siemens Pointek CLS 100 показаны в таблице :

Таблица - Технические характеристики Siemens Pointek CLS

Тип

Сигнализатор уровня

Принцип действия

Емкостной

Температура измеряемой среды

-40.. 110 °C

Давление в системе

-1.0.. 10 бар

Настройка диапазона измерения

Настройка чувствительности потенциометром

Функция на выходе

Реле AC/DC, транзистор DC, 4.. 20 мА

Питание

AC/DC

Емкостной сигнализатор уровня Pointek CLS 100 поставляется в трех версиях. Версия с соединительным кабелем имеет подключение к процессу из нержавеющей стали и опции зондов из PPS или PVDF. Стандартная версия емкостного сигнализатора уровня Pointek CLS100 имеет термопластичный корпус из полиэстра с подключением к процессу из нержавеющей стали, в комбинации с зондом из PPS или PVDF.  

  1.  Погружные датчики гидростатического уровня Siemens Sitrans MPS

Рисунок - Гидравлический датчик уровня Siemens Sitrans MPS

Технические характеристики Погружные датчики гидростатического уровня Siemens Sitrans MPS показаны в таблице .

Таблица - Технические характеристики Siemens Sitrans MPS

Тип

Уровнемер

Принцип действия

Гидростатическое давление

Диапазон измерения

0.. 2 бар

Точность

0.3% (от диапазона измерения)

Температура измеряемой среды

-10.. 80 °C

Давление разрушения мембраны

6 бар

Функция на выходе

4..20 мА

Питание

DC

Материал, контактирующий со средой

Нержавеющая сталь 1.4571

При непрерывном измерении уровня в емкости высота уровня измеряется непрерывно во всем диапазоне измерения уровнемера. Показатель обрабатывается, преобразуется в электрический сигнал и выдается датчиком (рисунок ). Для дальнейшей обработки сигнала используются программируемые переключаемые выходы или аналоговый выход [7].

Гидростатический датчик уровня Siemens Sitrans MPS представляет собой преобразователь давления с оборудованным с фронтальной стороны измерительной мембраной из нержавеющей стали и тензоризистивным датчиком. Блок электроники вместе с мембраной и датчиком заключены в прочный корпус из нержавеющей стали, на соединительном кабеле расположена вентиляционная трубка.

На мембрану датчика уровня жидкости Sitrans MPS действует гидростатическое давление, которое пропорционально глубине погружения. Мембрана датчика передает давление столба жидкости на тензорезистор, напряжение с которого передается в блок электроники, где преобразуется в нормированный сигнал 4..20 мА.

  1.  Электромагнитные расходомеры Siemens MAGFLO

Рисунок - Электромагнитный расходомер MAGFLO

Принцип измерения электромагнитных датчиков расхода основан на законе Фарадея об электромагнитной индукции, а именно: в проводнике, который перемещается в электромагнитном поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС). Эта ЭДС пропорциональная скорости перемещения проводника. Ток, вызванный ЭДС, называется индукционным током. Протекающая по трубопроводу проводящая жидкость является, в данном случае, проводником. В электромагнитном расходомере так же имеются: источник электромагнитного поля (катушки) и электроды, передающие возникающий индукционный ток в блок электроники[8]. По величине тока судится о величине расхода проводящей жидкости. Тип измеряемой среды - любая проводящая жидкость (проводимость более 5 мкСм/см).

Технические характеристики электромагнитные расходомеров MAGFLO) показаны в таблице :

Таблица - Технические характеристики Siemens MAGFLO

Принцип действия

Электромагнитный

Присоединение в систему

Фланцевое

Диаметр Dy

15.. 2000 мм

Температура измеряемой среды

-40.. 180 °C

Давление

До 40 бар

Футеровка

Неопрен, EPDM, тефлон (PTFE), полиуретан, эбонит, Linatex

Точность

0.25% (с преобразователем MAG 6000), 0.5% (преобразователь MAG 5000)

Электроды

AISI 316 Ti, хастеллой, платина/иридий, монель, титан, тантал

Степень пыле-влаго-защиты

IP67/IP68

Электромагнитный расходомер Siemens SITRANS F M MAGFLO MAG 3100 (рисунок ) подходит для измерения расхода практически в любых условиях. Монтаж в систему осуществляется с помощью фланцев. Широкий спектр материалов футеровки и электродов, стойких к самым агрессивным веществам. Электромагнитный расходомер MAG 3100 состоит из датчика расхода MAG 3100 и электронного преобразователя сигналов MAG 5000 или MAG 6000.

Электромагнитные расходомеры MAGFLO  легко настраиваются с помощью системы меню с использованием встроенных клавиатуры и дисплея и имеют пропорциональные расходу выходные токовый и частотно-импульсный сигналы, а также программируемый релейный выход. Электромагнитный расходомер MAG 3100 может иметь дозировочные функции и специальный блок очистки электродов. 

  1.  Преобразователь сигналов электромагнитного расходомера MAG 6000 (Измерительный преобразователь MAGFLO MAG 6000)

Рисунок - Измерительный преобразователь MAG 6000

Технические характеристики преобразователя сигналов электромагнитного расходомера MAG 6000 (измерительного преобразователя MAGFLO MAG 6000) показаны в таблице :

Таблица - Технические характеристики MAG 6000

Точность

0.25% от измеряемого значения

Выходные сигналы

Токовый выход, цифровой выход, релейный выход

Температура эксплуатации

-20.. 50 °C (с дисплеем), -20.. 60 °C (без дисплея)

Индикация

Алфавитно- цифровой дисплей 3х20 символов для отображения действительного расхода, суммарных значений, установок, неисправностей с фоновой подсветкой

Питание

12- 24 В AC/DC, 115- 230 В AC

Степень пыле-влаго-защиты

IP67 (компактная версия)/IP20 (для монтажа в стойку)

Принцип измерения электромагнитных датчиков расхода основан на законе Фарадея об электромагнитной индукции, а именно: в проводнике, который перемещается в электромагнитном поле, возникает электродвижущая сила (ЭДС). Эта ЭДС пропорциональная скорости перемещения проводника. Ток, вызванный ЭДС, называется индукционным током. Протекающая по трубопроводу проводящая жидкость является, в данном случае, проводником. В электромагнитном расходомере так же имеются: источник электромагнитного поля (катушки) и электроды, передающие возникающий индукционный ток в блок электроники. По величине тока судится о величине расхода проводящей жидкости. Тип измеряемой среды - любая проводящая жидкость (проводимость более 5 мкСм/см).

Измерительный преобразователь MAGFLO Siemens MAG 6000 (рисунок ) обрабатывает поступающие сигналы от электромагнитного датчика расхода и обеспечивает функцию блока питания катушки индуктивности в электромагнитном датчике расхода. 

Преобразователи MAGFLO MAG 6000[9] легко настраиваются с помощью системы меню на нескольких языках с использованием встроенных клавиатуры и дисплея и имеют пропорциональные расходу выходные токовый и частотно-импульсный сигналы, а также программируемый релейный выход.

  1.  Многооборотный электропривод AUMA SA 07.1 – SA 16.1

Конструктивные особенности привода показаны в таблице .

Таблица - Конструктивные особенности AUMA SA 07.1 – SA 16.1

Тип электропривода

Многооборотный

Климатическое исполнение: 

ТУ (теплый умеренный)

Температурный диапазон (С˚)

–25...+80

Пылевлагозащита: 

IP67

Технические характеристики привода показаны в таблице .

Таблица - Технические характеристики AUMA SA 07.1 – SA 16.1

Присоединение к арматуре

EN ISO 5210

Модель

NORM

Крутящий момент (Нм)

10 - 1000

Скорость вращения (об/мин.)

4 - 180*

Питание ~ (B)

380 - 400 В, 50 Гц

Автоматизируемая арматура

Клапаны запорные, регулирующие, задвижки

Многооборотные приводы компании AUMA (рисунок ) работают от электродвигателей. Усилие к ним прикладывается через втулку. Для ручного управления предусмотрен маховик. Отключение в конечных положениях осуществляется концевым или моментным выключателем. Для управления и обработки сигнала привода требуется блок управления[10].

При настройке и вводе в эксплуатацию, а также в случае неисправности двигателя и потери питания, привод может управляться вручную. Ручное управление включается с помощью механики переключения, и выключается автоматически после включения мотора. При электромеханическом управлении маховик не двигается.

Во время техобслуживания рекомендуется использовать литиевую универсальную смазку с ЕР-присадками на основе минеральных масел.

Рисунок - Электропривод AUMA SA 07.1 – SA 16.1

  1.  Программируемые контроллеры и среда разработки программного обеспечения
    1.  Программируемый контроллер Simatic S7-1200

Рисунок - Программируемый логический контроллер Simatic S7-1200

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-1200 (рисунок ) представляют собой новое семейство микроконтроллеров, предназначенных для решения самых различных задач автоматизации малого уровня.

Данные контроллеры универсального назначения имеют модульную конструкцию. Эти устройства могут работать в реальном масштабе времени, их также возможно применять для построения относительно простых узлов локальной автоматики, либо узлов комплексных систем автоматического управления, которые поддерживают интенсивный коммуникационный обмен данными посредством сети Industrial Ethernet/PROFINET и PtP (Point-to-Point) соединения.

Компактные пластиковые корпуса контроллеров S7-1200 имеют степень защиты IP20 и работают в температурном диапазоне от 0 до +50 °C. Они могут монтироваться на стандартную 35 мм профильную шину DIN или на монтажную плату[11].

Контроллеры способны обслуживать от 10 до 284 дискретных и от 2 до 51 аналоговых каналов ввода-вывода.

S7-1200 занимает на 35% меньший монтажный объем, по сравнению с контроллером S7-200, при одинаковых  конфигурациях ввода-вывода.

К центральному процессору (CPU) S7-1200 возможно осуществление подключения коммуникационных модулей (CM); сигнальных модулей (SM) и сигнальных плат (SB) ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов. Вместе с ними применяются 4-канальный коммутатор Industrial Ethernet (CSM 1277) и модуль блока питания (PM 1207).

 

  1.  Программируемый контроллер Simatic S7-300 

Рисунок - Программируемый логический контроллер Simatic S7-300

Программируемый логический контроллер SIMATIC S7-300 (рисунок ) - предназначен для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности. Модульная конструкция контроллера S7-300, работа с естественным охлаждением, возможность применения структур локального и распределенного ввода-вывода, широкие коммуникационные возможности, множество функций, поддерживаемых на уровне операционной системы, высокое удобство эксплуатации и обслуживания обеспечивают возможность получения оптимальных решений для построения систем автоматического управления технологическими процессами в различных областях промышленного производства.

Использование нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров повышает эффективность применения контроллеров SIMATIC S7-300[12].

Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и состоят из таких элементов:

  •  Центральные процессоры.

Модуль центрального процессора (CPU). В зависимости от сложности задачи в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, которые отличаются производительностью, размером памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, количеством и типом встроенных коммуникационных интерфейсов и т.д.

  •  Блоки питания.

Блоки питания (PS), обеспечивают питание контроллера от сети переменного тока напряжением 120/230 В или от источника постоянного тока напряжением 24/48/60/110 В.

  •  Сигнальные модули SM.

Сигнальные модули (SM), предназначены для ввода и вывода дискретных или аналоговых сигналов с различными электрическими и временными параметрами.

  •  Коммуникационные модули.

Коммуникационные процессоры (CP) обеспечивают возможность подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS-Interface или организации связи по PtP (point to point) интерфейсу.

  •  Функциональные модули.

Функциональные модули (FM), могут самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и выполняют возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора программируемого логического контроллера.

  •  Интерфейсные модули.

Интерфейсные модули (IM), обеспечивают возможность подключения к базовому блоку (стойка с CPU) стоек расширения ввода-вывода. Программируемые контроллеры Siemens SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по 4 монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.

Области применения:

  •  Системы управления машин специального назначения. 
  •  Системы управления текстильных машин. 
  •  Системы управления упаковочных машин. 
  •  Системы управления машиностроительного оборудования. 
  •  Системы управления оборудования для производства технических средств управления и электротехнической аппаратуры. 
  •  Построение систем автоматического регулирования и позиционирования. 
  •  Системы управления измерительными установки и другие. 

  1.  Сведения по среде разработки программного обеспечения контроллеров Siemens «TIA-Portal»

Результатом многолетних усилий и значительных инвестиций, вложенных в разработку, стал программный продукт, получивший название Totally Integrated Automation Portal или кратко TIA Portal[13].

Первая версия TIA Portal получила номер 11, как бы подчеркивая, гигантский шаг в развитии по сравнению с прошлым поколением. В нем, как в единой программной платформе, удалось объединить все что необходимо для работы со всеми компонентами автоматизации SIEMENS на всех этапах работы с проектом. Разработка проектов для контроллеров и устройств распределённого ввода-вывода, конфигурирование систем человеко-машинного интерфейса и SCADA систем, параметрирование сетевых компонентов и модулей связи, отладка программных алгоритмов управления, а так же ввод в эксплуатацию приводов – все это объединено в общую структуру программного обеспечения и имеют унифицированный пользовательский интерфейс.

Первый экран предлагает пользователю выбор доступных компонентов (рисунок ). Можно сразу перейти к параметрированию оборудования, написанию программ или разработки графических объектов человеко-машинного интерфейса. Если задействован дополнительный инструментарий, например, для параметризации приводов, он так же появляется на «портальной» странице. При этом весь проект рассматривается как единое целое, а обработка отдельных функций проекта производится соответствующим инструментом. Можно, наоборот, переключиться в «проектный» вид, где представлена детализация и, уже в зависимости от решаемой задачи, выбирать инструментарий.

Для создания нового проекта необходимо нажать «Create new project». Для открытия существующего проекта необходимо нажать «Open exiting project».

Для перехода в режим разработки необходимо нажать «Project view» в левом нижнем углу экрана.

Для того, чтобы добавить нужное оборудование для работы в дерево проекта.

TIA Portal имеет свой конфигуратор оборудования (рисунок ). Составленная конфигурация выглядит очень реалистично. Все характеристики выбранного оборудования находя расположены в дополнительных окнах на рабочем столе. Выбор набора характеристик осуществляется выбором объекта, к которому они привязаны. Например, выделив ЦПУ, мы получим доступ к общим настройкам процессора. Кликнув мышкой по его сетевому интерфейсу – работаем с конкретными характеристиками встроенных портов связи.

Рисунок - Стартовый экран TIA Portal

Рисунок - Выбор конфигурации оборудования TIA Portal

Точно так же представлена сетевая структура проекта (рисунок ). Центральный общий план и окна с параметрами выбранных сетей и интерфейсов. Сбоку расположено отдельное окно со справочной информацией, заказные номера, технические характеристики, краткое описание выделенного объекта.

Рисунок - Настройка сетевых соединений TIA Portal

В центре расположено «главное окно», в котором представлен обрабатываемый объект, будь то аппаратная конфигурация или листинг программы. По периферии расположены дополнительные окна, в которых находится вспомогательная информация, детализация, операционные объекты или библиотеки. Причём основная работа может происходить как в центральном окне, так и во вспомогательных. Вспомогательные окна разбиты на три зоны, правая, левая и нижняя. Если окон в зоне слишком много, срабатывает механизм ярлычков, когда скрытое под другими окно, выставляет сбоку ярлык-закладку с названием

В прикладном программном пакете TIA-Portal присутствует чрезвычайно гибкий механизм управления окнами, их трансформацией. Можно перемещать, менять размеры, скрывать, прикреплять окна. Присутствует специальный элемент управления, позволяющий менять масштаб изображения в окне и просматривать положение отображаемого участка относительно полной картины.

Интерфейса TIA Portal имеет очень высокую информативность. Даже стандартный указатель мыши обладает полезными функциями. Если задержать его на каком либо объекте, появляется контекстная подсказка, которая может иметь активные гиперссылки не только информативного характера, но и давать быстрый доступ к определённым функциям. Контекстное меню по правой кнопке открывает доступ к привычному меню. Привычные элементы интерфейса так же присутствуют: сверху располагается традиционное меню со множеством вложенных пунктов, работают «горячие» сочетания клавиш, в боковом окне можно вывести «древовидное» представление объекта и всех его функций и так далее.

Работа над программой для контроллера (рисунок ) начинается с определения переменных. TIA Portal имеет возможность заполнить таблицу переменных, привязав их к физическим адресам. Редактор предлагает богатый выбор возможностей в плане автозаполнения и импорта – экспорта готовых таблиц из внешних редакторов, например Excel. Можно вызвать контекстную функцию назначения переменных прямо из редактора, в момент первого обращения к переменной. Таблица переменных в этом случае формируется автоматически. Можно писать программу пользуясь символьными переменными не привязывая их ни к чему, редактор позволяет это делать. И появилась ещё одна интересная возможность, можно зацепить переменную мышкой и «перетащить» её на изображение модуля в аппаратном конфигураторе. Привязка и заполнение таблице переменных в этом случае так же произойдёт автоматически. Если попытаться использовать физические адреса напрямую, то редактор всё равно присвоит символьные имена по умолчанию.

Рисунок - Окно работы над программой контроллера

Редактор кода изначально был ориентирован на работу с мышкой. Максимальное количество операций происходит по механизму «перетащил-бросил» (drag-and-drop). Присутствуют дополнительные панели, на которых можно сформировать свой, наиболее удобный для конкретной задачи, инструментарий, натаскав часто используемых операций из необъятных библиотек. Можно вырезать, копировать и перетаскивать операции и группы команд из одного сегмента программы в другой. Курсор в это время постоянно выдает дополнительную информацию. Будучи наведённый на объект, он предлагает то контекстную подсказку, то выбор подходящей переменной, то выбор типа функции. Всё ориентировано на быструю и комфортабельную работу мышью. Также можно вызвать маленькую экранную клавиатуру. И даже «текстовый» набор команд требует только ручного ввода оператора, операнд может быть выбран из выпадающего контекстного списка. Редактор также следит за синтаксисом, сразу выделяет все ошибки в словах и типах данных.

Оболочка TIA Portal (включая справочную систему) реализована на пяти европейских языках, включая русский.

  1.  Контакторы SIEMENS 3RT10

Рисунок - Siemens 3RT10

Контакторы Siemens 3RT10 (рисунок ) выпускаются на напряжение управления катушки AC и DС. Контакторы 3RT1 устойчивы к климатическим воздействиям и безопасны для прикосновения. Контакторы 3RT1 поставляются с винтовыми зажимами или пружинными зажимами Cage Clamp. В контакторах типоразмера S00 в базовое устройство встроен блок-контакт. 

Все базовые устройства могут быть дополнены блок-контактами. Начиная с типоразмера S0, имеются комплектные устройства с 2 НО + 2 НЗ (обозначение присоединений по DIN EN 50012), блок-контакты съемные. Для типоразмеров S00 и S0 дополнительно предлагаются комплектные устройства с несъемными блок-контактами (2 НО + 2 НЗ по DIN EN 50012). Эти модификации выпускаются согласно особым требованиям «SUVA» и внешне отличаются красной маркировочной табличкой. Контакторы типоразмеров S3 оснащены съемными рамочными зажимами силовых подсоединений. Благодаря этому возможно присоединение кольцевых кабельных наконечников или шин.

При коммутации напряжений ≤ 110 В и токов ≤ 100 мА должны использоваться блок контакты контакторов 3RT1 или вспомогательные контакторы 3RH11, обеспечивающие высокую надежность контактов. Эти блок контакты предназначены для цепей электроники с токами ≥ 1 мА при напряжении 17 В.

При установке беспредохранительных фидеров двигателей следует выбирать силовой выключатель и контактор в соответствии с указаниями, приведенными в разделе «Фидерные сборки без предохранителей».

Для защиты от перегрузки с контакторами 3RT1 могут использоваться навесные тепловые реле перегрузки 3RU11 или электронные реле перегрузки 3RB10. Реле перегрузки заказываются отдельно.

Магнитные пускатели Siemens 3RT1 могут дополнительно оснащаться RC-цепочками, варисторами, диодами или комбинациями диодов (комбинация помехоподавляющего диода с диодом Зенера для сокращения времени отключения) для подавления коммутационных перенапряжений, возникающих в катушке при отключении.

В контакторах типоразмера S00 ограничители перенапряжений вставляются с лицевой стороны. Для них предусмотрено место рядом с втычным блок контактом. В контакторах типоразмеров от S0 до S3 варисторы и RC-звенья могут вставляться сверху или снизу прямо под контактами катушки. Комбинации диодов с учетом их полярности поставляются в 2 различных модификациях. В зависимости от назначения они могут втыкаться или только снизу (установка вместе с силовым автоматическим выключателем), либо только сверху (с реле перегрузки).


  1.  Описание режимов работы технологического оборудования

Технологическое оборудование, включенное в АСУ ТП, имеет три режима управления:

  •  режим «АВТОМАТ» - управление от АСУ ТП;
  •  режим «РУЧНОЙ» - управление по месту;
  •  режим «ДИСТАНЦИОННОЕ» - управление из ДП.

Изменение режима работы «РУЧНОЙ» - «АВТОМАТ» и обратно осуществляется оператором на шкафу АСУ.

Изменение режима работы оборудования на «ДИСТАНЦИОННОЕ» - «АВТОМАТ» и обратно осуществляется оператором с АРМа.

Состояние оборудования контролируется системой независимо от режима его работы.

На мнемосхеме над каждым агрегатом отображается режим управления. Информация о смене режима управления передаётся в ДП автоматически и заносится в журнал сообщений.

Информация о состоянии оборудования, изменениях его режимов, о параметрах техпроцесса записывается в базу данных.

  1.  Работа технологического оборудования в автоматическом режиме 

В режиме «АВТОМАТ» автоматически осуществляется:

  •  контроль технологического процесса обезжелезивания, повторного использования воды, работы камеры переключения;
  •  управление технологическим процессом обезжелезивания, повторного использования воды, работы камеры переключения.

Управление объектами выполняется по заданным алгоритмам. При необходимости увеличения/ уменьшения количества воды в фильтрах % открытия задвижки на выходе из фильтра регулируется автоматически. Информация о состоянии агрегатов передаётся в ДП для последующей обработки. На основе полученной информации строятся соответствующие графики и таблицы, рассчитываются необходимые параметры техпроцесса.

Этот режим управления является основным.

  1.  Работа технологического оборудования в ручном режиме

Перевод оборудования в ручной режим работы производится в аварийных ситуациях или для проведения ремонтных и наладочных работ. Перевод оборудования в ручной режим производится с обязательным уведомлением оператора. Оператору системой выдается сообщение о переводе оборудования в ручной режим.

  1.  Работа технологического оборудования в дистанционном режиме

Режим работы оборудования задается оператором из ДП, право на управление имеет только оператор ДП.

Перевод оборудования в дистанционный режим работы производится оператором в ситуациях, требующих оперативного вмешательства в технологический процесс.


  1.  АППАРАТНАЯ И ПРОГРАММНАЯ ЧАСТЬ СИСТЕМЫ
    1.  Аппаратная и программная часть подсистемы обезжелезивания
      1.  Технологическая схема фильтрации

Подсистема управления камерой фильтрации осуществляет:

  •  управление затворами камеры фильтрации;
  •  контроль уровня воды в камере (ультразвуковой и контактный датчики уровня).

В технологической схеме СОЖ имеется 10 камер фильтрации исходной воды, каждая камера имеет шесть затворов, переключением которых осуществляется управления технологическим процессом фильтрации и промывки фильтра.  Структурная схема камеры фильтрации станции обезжелезивания приведена на рисунке .

Рисунок - Структурная схема фильтра СОЖ

  1.  Алгоритм и код программы работы ПЛК подсистемы фильтрации

Управление затворами камеры фильтрации осуществляется в автоматическом режиме программируемым логическим контроллером S7-1200 в соответствии с алгоритмом работы камеры. Упрощенный алгоритм работы фильтра показан на рисунке .

Рисунок - Упрощенный алгоритм работы контроллера фильтра СОЖ

Программируемые логические контроллеры Siemens предоставляют возможность работать как с прямыми, так и с символьными адресами контроллера для упрощения восприятия кода.

Упрощенная программа работы фильтра написана на языке SCL (Техно ST) в программной среде Siemens TIA Portal V13. Электрическая схема ПЛК приведена в приложении А.

 

Код программы:

// состояние «Авария»

#ISalarm := NOT "Voltage220" OR NOT "Voltage24" OR NOT "Voltage380" OR "AccidentBoltM1" OR "AccidentBoltM2" OR "AccidentBoltM3" OR "AccidentBoltM4" OR "AccidentBoltM5" OR "AccidentBoltM6";

// состояние «В работе»

#ISworking := "OpenBoltM1" AND "OpenBoltM2" AND "ClosedBoltM3" AND "ClosedBoltM4" AND "ClosedBoltM5" AND "ClosedBoltM6";

// состояние «Промывка»

#ISwashing := "OpenBoltM3" AND "OpenBoltM4" AND "ClosedBoltM1" AND "ClosedBoltM2" AND "ClosedBoltM5" AND "ClosedBoltM6";

// состояние «Стоп»

#ISstop := "ClosedBoltM1" AND "ClosedBoltM2" AND "ClosedBoltM3" AND "ClosedBoltM4" AND "ClosedBoltM5" AND "ClosedBoltM6";

// состояние «Промывка днища»

#ISWashing_Bottom:="ClosedBoltM1" AND "ClosedBoltM2" AND "ClosedBoltM3" AND "ClosedBoltM4" AND "OpenBoltM5" AND "OpenBoltM6";

// функция преобразования показаний аналогового уровнемера, IN – сигнал 4..20мА,

HI_LIM – верхний предел, HI_LIM – нижний предел, OUT – выходная величина (уровень)

#Temp := "Scale"(IN := WORD_TO_INT("CurrLevel"), HI_LIM := 217, LO_LIM := 0, OUT => #level); //функция уровнемера

IF "FilterRU" THEN                      // Фильтр в РУ

   "BoltM1RUASU" := FALSE;

   "BoltM2RUASU" := FALSE;

   "BoltM3RUASU" := FALSE;

   "BoltM4RUASU" := FALSE;

   "BoltM5RUASU" := FALSE;

   "BoltM6RUASU" := FALSE;

END_IF;

IF "FilterASU" THEN         // Фильтр в АСУ

   "BoltM1RUASU" := TRUE;

   "BoltM2RUASU" := TRUE;

   "BoltM3RUASU" := TRUE;

   "BoltM4RUASU" := TRUE;

   "BoltM5RUASU" := TRUE;

   "BoltM6RUASU" := TRUE;

//Уровень >= 180 см  и нет аварии– необходима промывка

 IF (#level >= 180) AND (NOT #ISalarm) THEN

       #Washing := TRUE;       

       #Working := FALSE;

       #Stop := FALSE;

//Уровень <= 180 см  и нет аварии– вводив в работу

   ELSIF (#level <= 180) AND (NOT #ISalarm) THEN

       #Washing := FALSE;

       #Working := TRUE;

       #Stop := FALSE;

// Если Авария - вывести фильтр из работы

   ELSIF #ISalarm THEN   

       #Washing := FALSE;

       #Working := FALSE;

       #Stop := TRUE;

   END_IF;

// вывести фильтр из работы

       IF (#Stop) AND ( #ISalarm) THEN  

       "BoltM1Open" := FALSE;

       "BoltM1Close" := TRUE;

       "BoltM2Open" := FALSE;

       "BoltM2Close" := TRUE;

       "BoltM3Open" := FALSE;

       "BoltM3Close" := TRUE;

       "BoltM4Open" := FALSE;

       "BoltM4Close" := TRUE;

       "BoltM5Open" := FALSE;

       "BoltM5Close" := TRUE;

       "BoltM6Open" := FALSE;

       "BoltM6Close" := TRUE;

   END_IF;

// ввести фильтр в работу

   IF (#Working) AND (NOT #ISalarm) THEN  

       "BoltM1Open" := TRUE;

       "BoltM1Close" := FALSE;

       "BoltM2Open" := TRUE;

       "BoltM2Close" := FALSE;

       "BoltM3Open" := FALSE;

       "BoltM3Close" := TRUE;

       "BoltM4Open" := FALSE;

       "BoltM4Close" := TRUE;

       "BoltM5Open" := FALSE;

       "BoltM5Close" := TRUE;

       "BoltM6Open" := FALSE;

       "BoltM6Close" := TRUE;

   END_IF;

// начать промывку фильтра

   IF (#Washing) AND (NOT #ISalarm)   THEN     

       "BoltM1Open" := FALSE;

       "BoltM1Close" := TRUE;

       "BoltM2Open" := FALSE;

       "BoltM2Close" := TRUE;

       "BoltM3Open" := TRUE;

       "BoltM3Close" := FALSE;

       "BoltM4Open" := TRUE;

       "BoltM4Close" := FALSE;

       "BoltM5Open" := FALSE;

       "BoltM5Close" := TRUE;

       "BoltM6Open" := FALSE;

       "BoltM6Close" := TRUE;

       "IEC_Timer_0_DB".TON(IN := #ISwashing,

 // таймер длительности промывки 

                            PT := T#50000ms,

                            Q => #Washing_End);

 // закончилась промывка – начинаем промывку днища

       IF #Washing_End THEN  

           "BoltM1Open" := FALSE;

           "BoltM1Close" := TRUE;

           "BoltM2Open" := FALSE;

           "BoltM2Close" := TRUE;

           "BoltM3Open" := FALSE;

           "BoltM3Close" := TRUE;

           "BoltM4Open" := FALSE;

           "BoltM4Close" := TRUE;

           "BoltM5Open" := TRUE;

           "BoltM5Close" := FALSE;

           "BoltM6Open" := TRUE;

           "BoltM6Close" := FALSE;

           "IEC_Timer_0_DB_1".TON(IN := #ISWashing_Bottom,

 

//таймер промывки днища

                                  PT := T#50000ms,

                                  Q => #Washing_Bottom_End);

       END_IF;  

// Промывка днища закончилась – возвращаем фильтр в работу

       IF #Washing_Bottom_End THEN

  #Washing_End := FALSE;

             "BoltM1Open" := TRUE;

           "BoltM1Close" := FALSE;

           "BoltM2Open" := TRUE;

           "BoltM2Close" := FALSE;

           "BoltM3Open" := FALSE;

           "BoltM3Close" := TRUE;

           "BoltM4Open" := FALSE;

           "BoltM4Close" := TRUE;

           "BoltM5Open" := FALSE;

           "BoltM5Close" := TRUE;

           "BoltM6Open" := FALSE;

           "BoltM6Close" := TRUE;

       END_IF;

   END_IF;

END_IF;    

Таблица  - Таблица адресов ПЛК Фильтра СОЖ

Символьная адресация

Тип данных

Прямая адресация

Комментарий

1

2

3

4

Reserve1

Word

%IW64

Резерв

Reserve2

Word

%IW66

Резерв

Voltage380

Bool

%I0.0

Наличие напряжения 380В

Voltage220

Bool

%I0.1

Наличие напряжения питания 220В

Voltage24

Bool

%I0.2

Наличие напряжения питания постоянных 24В

AccidentBoltM1

Bool

%I0.3

"Авария" Затвор M1

OpenBoltM1

Bool

%I0.4

"Открыто" Затвор M1

ClosedBoltM1

Bool

%I0.5

"Закрыто" Затвор M1

AccidentBoltM2

Bool

%I0.6

"Авария" Затвор M2

OpenBoltM2

Bool

%I0.7

"Открыто" Затвот M2

ClosedBoltM2

Bool

%I1.0

"Закрыто" Затвор M2

AccidentBoltM3

Bool

%I1.1

"Авария" Затвор M3

OpenBoltM3

Bool

%I1.2

"Открыто" Затвор M3

ClosedBoltM3

Bool

%I1.3

"Закрыто" Затвор M3

AccidentBoltM4

Bool

%I1.4

"Авария" Затвор M4

OpenBoltM4

Bool

%I1.5

"Открыто" Затвор M4

BoltM1RUASU

Bool

%Q0.0

Затвор M1 "РУ/АСУ"

BoltM1Open

Bool

%Q0.1

Затвор М1 "Открыть"

BoltM1Close

Bool

%Q0.2

Затвор M1 "Закрыть"

BoltM2RUASU

Bool

%Q0.3

Затвор M2 "РУ/АСУ"

BoltM2Open

Bool

%Q0.4

Затвор М2 "Открыть"

BoltM2Close

Bool

%Q0.5

Затвор M2 "Закрыть"

BoltM3RUASU

Bool

%Q0.6

Затвор M3 "РУ/АСУ"


1

2

3

4

BoltM3Open

Bool

%Q0.7

Затвор M3 "Открыть"

BoltM3Close

Bool

%Q1.0

Затвор M3 "Закрыть"

BoltM4RUASU

Bool

%Q1.1

Затвор M4 "РУ/АСУ"

ClosedBoltM4

Bool

%I12.0

"Закрыто" Затвор М4

AccidentBoltM5

Bool

%I12.1

"Авария" Затвор M5

OpenBoltM5

Bool

%I12.2

"Открыто" Затвор M5

ClosedBoltM5

Bool

%I12.3

"Закрыто" Затвор M5

AccidentBoltM6

Bool

%I12.4

"Авария" Затвор M6

OpenBoltM6

Bool

%I12.5

"Открыто" Затвор M6

ClosedBoltM6

Bool

%I12.6

"Закрыто" Затвор M6

FilterASU

Bool

%I12.7

"АСУ" Фильтра

Reserve3

Bool

%I13.0

Резерв

FilterRU

Bool

%I13.1

"РУ" Фильтра

UPSOK

Bool

%I13.2

UPS OK

UPSAlarm

Bool

%I13.3

UPS тревога

Reserve4

Bool

%I13.4

Резерв

Reserve5

Bool

%I13.5

Резерв

Reserve6

Bool

%I13.6

Резерв

Reserve7

Bool

%I13.7

Резерв

BoltM4Open

Bool

%Q16.0

Затвор М4 "Открыть"

BoltM4Close

Bool

%Q16.1

Затвор М4 "Закрыть"

BoltM5RUASU

Bool

%Q16.2

Затвор М5 "РУ/АСУ"

BoltM5Open

Bool

%Q16.3

Затвор М5 "Открыть"

BoltM5Close

Bool

%Q16.4

Затвор М5 "Закрыть"

BoltM6RUASU

Bool

%Q16.5

Затвор М6 "РУ/АСУ"

BoltM6Open

Bool

%Q16.6

Затвор М6 "Открыть"

BoltM6Close

Bool

%Q16.7

Затвор М6 "Закрыть"

Isalarm

Bool

%Q17.0

состояние – «авария»

Isstop

Bool

%Q17.1

состояние – «стоп»

Iswashing

Bool

%Q17.2

СОСТОЯНИЕ – «ПРОМЫВКА»

Isworking

Bool

%Q17.3

СОСТОЯНИЕ – «В РАБОТЕ»

ISWashing_Bottom

Bool

%Q17.4

СОСТОЯНИЕ – «ПРом. ДН.»

CurrLevel

Word

%IW96

Уровень в фильтре

LevelMax

Word

%IW98

Уровень MAX

Reserve

Word

%IW102

Резерв


  1.  Аппаратная и программная часть подсистемы ультрафиолетового обеззараживания
    1.  Технологическая схема подсистемы ультрафиолетового обеззараживания

Рисунок - Структурная схема УФО

Шкаф управления подсистемой ультрафиолетового обеззараживания осуществляет:

  •  управление затворами ультрафиолетовых стерилизаторов;
  •  управление работой ультрафиолетовых стерилизаторов и затворов.

Структурная схема УФО показана на рисунке .

Управление затворами осуществляется в автоматическом, дистанционном  и ручном режиме.  Переключение работы технологического оборудования на различные режимы осуществляется переключателями, расположенными на двери шкафа.

  1.  Алгоритм и код программы работы ПЛК подсистемы ультрафиолетового обеззараживания

Рисунок - Алгоритм работы контроллера УФО

Управление затворами и ультрафиолетовыми стерилизаторами подсистемы ультрафиолетового обеззараживания осуществляется в автоматическом режиме программируемым логическим контроллером S7-1200 в соответствии с алгоритмом работы подсистемы. Электрическая схема контроллерной рейки показана в приложении Б. Упрощенный алгоритм работы показан на рисунке .

Таблица  - Адреса ПЛК контроллера УФО

Символьная адресация

Тип данных

Прямая адресация

Комментарий

1

2

3

4

AccidentBoltM1

Bool

%I0.0

"Авария" Затвор M1

AccidentBoltM1.1

Bool

%I0.1

"Авария" Затвор M1.1

AccidentBoltM2

Bool

%I0.2

"Авария" Затвор M2

AccidentBoltM2.1

Bool

%I0.3

"Авария" Затвор M2.2

AccidentBoltM3

Bool

%I0.4

"Авария" Затвор M3

AccidentBoltM3.1

Bool

%I0.5

"Авария" Затвор M3.3

AccidentBoltM4

Bool

%I0.6

"Авария" Затвор M4

AccidentBoltM4.1

Bool

%I0.7

"Авария" Затвор M4.4

AccidentBoltM5

Bool

%I1.0

"Авария" Затвор M5

AccidentBoltM5.1

Bool

%I1.1

"Авария" Затвор M5.5

Voltage380

Bool

%I1.2

Наличие напряжения 380В

Voltage220

Bool

%I1.3

Наличие напряжения 220В

Voltage24

Bool

%I1.4

Наличие напряжения 24В

AccidentControlCircuit

Bool

%I1.5

Авария цепей управления

BoltM1Open

Bool

%Q0.0

Открыть затвор М1

BoltM1Close

Bool

%Q0.1

Закрыть затвор М1

BoltM1.1Open

Bool

%Q0.2

Открыть затвор М1.1

BoltM1.1Close

Bool

%Q0.3

Закрыть затвор М1.1

BoltM2Open

Bool

%Q0.4

Открыть затвор М2

BoltM2Close

Bool

%Q0.5

Закрыть затвор М2

BoltM2.1Open

Bool

%Q0.6

Открыть затвор М2.1

BoltM2.1Close

Bool

%Q0.7

Закрыть затвор М2.1

BoltM3Open

Bool

%Q1.0

Открыть затвор М3

BoltM3Close

Bool

%Q1.1

Закрыть затвор М3

BoltM3.1Open

Bool

%Q16.0

Открыть затвор М3.1

BoltM3.1Close

Bool

%Q16.1

Закрыть затвор М3.1

BoltM4Open

Bool

%Q16.2

Открыть затвор М4

BoltM4Close

Bool

%Q16.3

Закрыть затвор М4

BoltM4.1Open

Bool

%Q16.4

Открыть затвор М4.1


1

2

3

4

BoltM4.1Close

Bool

%Q16.5

Закрыть затвор М4.1

BoltM5Open

Bool

%Q16.6

Открыть затвор М5

BoltM5Close

Bool

%Q16.7

Закрыть затвор М5

BoltM5.1Open

Bool

%Q17.0

Открыть затвор М5.1

BoltM5.1Close

Bool

%Q17.1

Закрыть затвор М5.1

OpenedBoltM1

Bool

%I8.0

Затвор М1 "Открыт"

ClosedBoltM1

Bool

%I8.1

Затвор М1 "Закрыт"

OpenedBoltM1.1

Bool

%I8.2

Затвор М1.1 "Открыт"

ClosedBoltM1.1

Bool

%I8.3

Затвор М1.1 "Закрыт"

OpenedBoltM2

Bool

%I8.4

Затвор М2 "Открыт"

ClosedBoltM2

Bool

%I8.5

Затвор М2 "Закрыт"

OpenedBoltM2.1

Bool

%I8.6

Затвор М2.1 "Открыт"

ClosedBoltM2.1

Bool

%I8.7

Затвор М2.1 "Закрыт"

OpenedBoltM3

Bool

%I9.0

Затвор М3 "Открыт"

ClosedBoltM3

Bool

%I9.1

Затвор М3 "Закрыт"

OpenedBoltM3.1

Bool

%I9.2

Затвор М3.1 "Открыт"

ClosedBoltM3.1

Bool

%I9.3

Затвор М3.1 "Закрыт"

OpenedBoltM4

Bool

%I9.4

Затвор М4 "Открыт"

ClosedBoltM4

Bool

%I9.5

Затвор М4 "Закрыт"

OpenedBoltM4.1

Bool

%I9.6

Затвор М4.1 "Открыт"

ClosedBoltM4.1

Bool

%I9.7

Затвор М4.1 "Закрыт"

OpenedBoltM5

Bool

%I12.0

Затвор М5 "Открыт"

ClosedBoltM5

Bool

%I12.1

Затвор М5 "Закрыт"

OpenedBoltM5.1

Bool

%I12.2

Затвор М5.1 "Открыт"

ClosedBoltM5.1

Bool

%I12.3

Затвор М5.1 "Закрыт"

RU

Bool

%I12.4

Ручной режим

ASU

Bool

%I12.5

Автоматический режим

UPS85

Bool

%I13.7

Заряд аккумулятора <85%

UPSOK

Bool

%I13.6

"Готовность" UPS

UPSAlarm

Bool

%I13.5

"Авария" UPS

Voltage24Power

Bool

%I13.4

Питание контроллера 24В от блока питания

Voltage24UPS

Bool

%I13.3

Питание контроллера 24В от батареи

Lamp1.CmdON

Bool

%Q18.0

Включить лампу №1

Lamp2.CmdON

Bool

%Q18.1

Включить лампу №2

Lamp3.CmdON

Bool

%Q18.2

Включить лампу №3

Lamp4.CmdON

Bool

%Q18.3

Включить лампу №4

Lamp5.CmdON

Bool

%Q18.4

Включить лампу №5

Lamp1.CmdOFF

Bool

%Q18.5

Выключить лампу №1


1

2

3

4

Lamp2.CmdOFF

Bool

%Q18.6

Выключить лампу №2

Lamp3.CmdOFF

Bool

%Q18.7

Выключить лампу №3

Lamp4.CmdOFF

Bool

%Q19.0

Выключить лампу №4

Lamp5.CmdOFF

Bool

%Q19.1

Выключить лампу №5

Lamp1.InWork

Bool

%I10.0

Лампа №1 "Включена"

Lamp2.InWork

Bool

%I10.1

Лампа №2 "Включена"

Lamp3.InWork

Bool

%I10.2

Лампа №3 "Включена"

Lamp4.InWork

Bool

%I10.3

Лампа №4 "Включена"

Lamp5.InWork

Bool

%I10.4

Лампа №5 "Включена"

Код программы:

// состояние аварии

#IsAlarm := (NOT "Voltage24") OR (NOT "Voltage24Power") OR (NOT "Voltage24UPS") OR (NOT "Voltage220") OR (NOT "Voltage380") OR "UPSAlarm";

// состояние работы 

#UFO1_InWork := "Lamp1.InWork" AND "OpenedBoltM1" AND "OpenedBoltM1.1";

#UFO2_InWork := "Lamp2.InWork" AND "OpenedBoltM2" AND "OpenedBoltM2.1";

#UFO3_InWork := "Lamp3.InWork" AND "OpenedBoltM3" AND "OpenedBoltM3.1";

#UFO4_InWork := "Lamp4.InWork" AND "OpenedBoltM4" AND "OpenedBoltM4.1";

#UFO5_InWork := "Lamp5.InWork" AND "OpenedBoltM5" AND "OpenedBoltM5.1";

// режим АСУ

IF "ASU" THEN

   IF (NOT "AccidentBoltM1") AND (NOT "AccidentBoltM1.1") THEN

       "BoltM1Open" := TRUE;

       "BoltM1.1Open" := TRUE;

       "Lamp1.CmdON" := TRUE;

       "BoltM1Close" := FALSE;

       "BoltM1.1Close" := FALSE;

       "Lamp1.CmdOFF" := FALSE;

   ELSE

       "BoltM1Close" := TRUE;

       "BoltM1.1Close" := TRUE;

       "Lamp1.CmdOFF" := TRUE;

       "BoltM1Open" := FALSE;

       "BoltM1.1Open" := FALSE;

       "Lamp1.CmdON" := FALSE;

   END_IF;

   IF (NOT "AccidentBoltM2") AND (NOT "AccidentBoltM2.1") THEN

       "BoltM2Open" := TRUE;

       "BoltM2.1Open" := TRUE;

       "Lamp2.CmdON" := TRUE;

       "BoltM2Close" := FALSE;

       "BoltM2.1Close" := FALSE;

       "Lamp2.CmdOFF" := FALSE;

   ELSE

       "BoltM2Close" := TRUE;

       "BoltM2.1Close" := TRUE;

       "Lamp2.CmdOFF" := TRUE;

       "BoltM2Open" := FALSE;

       "BoltM2.1Open" := FALSE;

       "Lamp2.CmdON" := FALSE;

   END_IF;

   IF (NOT "AccidentBoltM3") AND (NOT "AccidentBoltM3.1") THEN

       "BoltM3Open" := TRUE;

       "BoltM3.1Open" := TRUE;

       "Lamp3.CmdON" := TRUE;

       "BoltM3Close" := FALSE;

       "BoltM3.1Close" := FALSE;

       "Lamp3.CmdOFF" := FALSE;

   ELSE

       "BoltM3Close" := TRUE;

       "BoltM3.1Close" := TRUE;

       "Lamp3.CmdOFF" := TRUE;

       "BoltM3Open" := FALSE;

       "BoltM3.1Open" := FALSE;

       "Lamp3.CmdON" := FALSE;

   END_IF;

   IF (NOT "AccidentBoltM4") AND (NOT "AccidentBoltM4.1") THEN

       "BoltM4Open" := TRUE;

       "BoltM4.1Open" := TRUE;

       "Lamp4.CmdON" := TRUE;

       "BoltM4Close" := FALSE;

       "BoltM4.1Close" := FALSE;

       "Lamp4.CmdOFF" := FALSE;

   ELSE

       "BoltM4Close" := TRUE;

       "BoltM4.1Close" := TRUE;

       "Lamp4.CmdOFF" := TRUE;

       "BoltM4Open" := FALSE;

       "BoltM4.1Open" := FALSE;

       "Lamp4.CmdON" := FALSE;

   END_IF;

   IF (NOT "AccidentBoltM5") AND (NOT "AccidentBoltM5.1") THEN

       "BoltM5Open" := TRUE;

       "BoltM5.1Open" := TRUE;

       "Lamp5.CmdON" := TRUE;

       "BoltM5Close" := FALSE;

       "BoltM5.1Close" := FALSE;

       "Lamp5.CmdOFF" := FALSE;

   ELSE

       "BoltM5Close" := TRUE;

       "BoltM5.1Close" := TRUE;

       "Lamp5.CmdOFF" := TRUE;

       "BoltM5Open" := FALSE;

       "BoltM5.1Open" := FALSE;

       "Lamp5.CmdON" := FALSE;

   END_IF;

END_IF;

  1.  УТИЛИЗАЦИЯ ОТХОДОВ ВОДОПОДГОТОВКИ И ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД СТАНЦИИ №9 «ПЕТРОВИЧИ»

Вовлечение в хозяйственный оборот отходов производства и потребление в качестве вторичного сырья обеспечивает эффективное решение задач ресурсосбережения и охраны окружающей среды.

Несмотря на значительный уровень использования отходов производства (более 70% без учета галитовых отходов и глинисто-солевых шламов), некоторые из них до сегодняшнего дня не перерабатываются, а размещаются в ведомственных полигонах и полигонах твердых коммунальных отходов и в течение длительного времени практически не поддаются биодеградации. К таким отходам относятся и отходы водоподготовки[14].

В настоящее время разработан ряд технологий переработки отходов водоподготовки и очистки сточных вод, однако в Беларуси практически в полном объеме данные отходы сливаются в канализацию, либо складируются на промышленных площадках. Использование данных отходов в качестве вторичного сырья позволяет решить важнейшие экологические, экономические и социальные вопросы.

Основу осадка промывных вод составляет немагнитная фаза α -оксогидроксида железа (гетит α -FеООН). Часть осадка представлена рентгеноаморфной фазой, Fе(ОН)3, - Fе2О3 , - Fе2О3 и другими продуктами. Порошок осадка обладает большой удельной поверхностью.

Для осадка характерны малый размер частиц (от 0,02 мкм до 10 мкм.), подверженных броуновскому движению, большое количество бесструктурных частиц, наличие поверхностного заряда, стабилизация коллоидных частиц адсорбированными полифосфатами и органическими веществами (гуминового или микробного происхождения). Эти факторы препятствуют агрегированию и быстрому осаждению крупных частиц .

На станции «Петровичи» было установлено сооружение повторного использования воды (СПИВ). Данное сооружение показано рисунке 36. СПИВ позволяет не только повторно использовать промывную воду, но и скапливать отходы водоподготовки в специально оборудованных шламонакопителях. Они показаны на рисунке 37. Для препятствия попадания вредных веществ в землю, шламонакопители застилают специальной пленкой.

Для большего эффекта очистки промывной воды в отстойники СПИВ добавляют каолинитовые глины. Глины давно используются в качестве хорошего адсорбента в различных производственных отраслях. Хорошие результаты по осаждению осадка промывных вод были получены в экспериментах с суспензией бентонитовой глины (минералы группы монтмориллонита), однако монтмориллонитовые глины мало распространены в Беларуси и имеют большую стоимость. Каолинитовые глины обладают меньшей адсорбционной способностью по сравнению с монтмориллонитовыми в виду своей структуры, но имеют и меньшую стоимость.

Рисунок - Сооружение повторного использования воды

Рисунок - Шламонакопитель водозабора "Петровичи"

По мере переполнения шламонакопителей шлам вывозится на специально оборудованных машинах для дальнейшей переработки.

Сооружение повторного использования воды позволяет не только повторно использовать промывную воду, но и решить проблему утилизации отходов и охраны окружающей среды станции №9 «Петровичи».

Сегодня СПИВ введен в эксплуатацию и на станции «Фелицианово». Дальнейшее внедрение данных сооружений в работу станций УП «Минскводоканал» поможет решить проблемы загрязнения окружающей среды водоподготовки в республике Беларусь.

  1.  
  2.  ОХРАНА ТРУДА

В связи с автоматизацией процессов производства и управления, развитием вычислительной техники и разработкой систем автоматизации проектных, исследовательских и технологических работ широкое распространение получили персональные компьютеры (ПК). Персональные компьютеры используются в информационных и вычислительных центрах, в диспетчерских пунктах управления технологическими процессами и т.д[15].

Основными видами работ на ПЭВМ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ) являются: считывание информации с экрана с предварительным запросом; ввод информации; творческая работа в режиме диалога с ПЭВМ. Наибольшая нагрузка на орган зрения имеет место при вводе информации в ПЭВМ. Наибольшее общее утомление вызывает работа в режиме диалога. Наибольшее напряжение вызывает выполнение работы при дефиците времени для принятия решения (при управлении непрерывными технологическими процессами). При длительной работе за экраном ВДТ возникает напряжение зрительного аппарата (зрительное утомление, головные боли, раздражительность, болезненные ощущения в глазах и т. д.), напряжение мышц спины, шеи, рук, ног. Неблагоприятное влияние на условия труда работающих с ВДТ оказывает нерациональное естественное и искусственное освещение помещений и рабочих мест, яркие и темные пятна на рабочих поверхностях, засветка экрана посторонним светом, наличие ярких и блестящих предметов.

  1.  Производственная санитария, техника безопасности и пожарная профилактика

Работающие с ПЭВМ могут подвергаться воздействию различных опасных и вредных производственных факторов, основными из которых являются: физические: повышенные уровни: электромагнитного, рентгеновского, ультрафиолетового и инфракрасного излучения; статического электричества; запыленности воздуха рабочей зоны; повышенное или пониженное содержание аэроионов в воздухе рабочей зоны; повышенный или пониженный уровень освещенности рабочей зоны и др.; химические: содержание в воздухе рабочей зоны оксида углерода, озона, аммиака, фенола, формальдегида и полихлорированных фенилов; психофизиологические: напряжение зрения, памяти, внимания; длительное статическое напряжение; большой объем информации, обрабатываемой в единицу времени; монотонность труда; нерациональная организация рабочего места; эмоциональные перегрузки.

Работа с ПЭВМ проводится в соответствии с Санитарными нормами и правилами «Требования при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами» и Гигиеническим нормативом «Предельно-допустимые уровни нормируемых параметров при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами», утвержденными постановлением Министерства здравоохранения от 28.06.2013 г. № 59 и Типовой инструкцией по охране труда при работе с персональными ЭВМ, утвержденной постановлением Министерства труда и социальной защиты от 24.12.2013 № 130.

Площадь одного рабочего места для пользователей ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные и другое) составляет не менее 4,5 м2.

Метеоусловия

В производственных помещениях, в которых работа с использованием ВДТ, ЭВМ или ПЭВМ является основной (диспетчерские, операторские, расчетные, кабины и посты управления, залы вычислительной техники и др.) или связана с нервно-эмоциональным напряжением, обеспечиваются оптимальные параметры микроклимата для категории работ 1а и 1б, предусмотренные Гигиеническим нормативом (таблица 12).

Таблица  - Оптимальные параметры микроклимата для помещений с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Период года

Категория работ

Температура воздуха, оС, не более

Относительная влажность воздуха, %

Скорость движения воздуха, м/с

Холодный

легкая-1а

22-24

40-60

0,1

легкая-1б

21-23

40-60

0,1

Теплый

легкая-la

23-25

40-60

0,1

легкая-1б

22-24

40-60

0,2

 

Оптимальные микроклиматические условия - это сочетание показателей микроклимата (температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха, интенсивность инфракрасных излучений), которое обеспечивает человеку ощущение теплового комфорта в течение рабочей смены без нарушения механизмов терморегуляции и не вызывает отклонений в здоровье. При этом создаются предпосылки для высокого уровня работоспособности.

Работа с компьютером относится к категории 1а (к данной категории работ относят работы, производимые сидя и сопровождающиеся незначительным физическим напряжением, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч, т.е. до 139 Вт).

Согласно ГОСТ 12.1.005-88 и Санитарных нормам и правилам интенсивность теплового излучения работающих от нагретых поверхностей технологического оборудования, осветительных приборов, инсоляции на постоянных местах не превышает значений, указанных в таблице 13.

Таблица  - Предельно допустимые уровни интенсивности излучения в инфракрасном и видимом диапазоне излучения на расстоянии 0,5 м со стороны экрана ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Диапазоны длин волн

400-760 нм

760-1050 нм

свыше 1050 нм

Допустимые уровни

0,1 Вт/м2

0,05 Вт/м2

4,0 Вт/м2

 

Для создания нормальных метеорологических условий наиболее целесообразно уменьшить тепловыделения от самого источника — монитора, что предусматривается при разработке его конструкции.

В производственных помещениях для обеспечения необходимых показателей микроклимата предусмотрены системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Вентиляция и отопление

Воздух рабочей зоны производственного помещения соответствует санитарно-гигиеническим требованиям по параметрам микроклимата, содержанию вредных веществ (газа, пара, аэрозоли) и частиц пыли, приведенным в ГОСТе 12.1.005-88 СББТ и Санитарных нормах, правилах и гигиенических нормативах «Перечень регламентированных в воздухе рабочей зоны вредных веществ».

В помещениях, оборудованных ВДТ, ЭВМ или ПЭВМ, проводится ежедневная влажная уборка и систематическое проветривание после каждого часа работы с ВДТ, ЭВМ или ПЭВМ.

Уровни положительных и отрицательных аэроионов, а также коэффициент униполярности в воздухе всех помещений, где расположены ВДТ, ЭВМ или ПЭВМ, соответствуют значениям, указанным в таблице 14.

Одним из мероприятий по оздоровлению воздушной среды является устройство вентиляции и отопления. Задачей вентиляции является обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий на рабочих местах. Чистота воздушной среды достигается удалением загрязненного или нагретого воздуха из помещения и подачей в него свежего воздуха. Работа видеотерминалов сопровождается выделением тепла. Для поддержания нормального микроклимата необходим достаточный объем вентиляции, для чего в вычислительном центре предусматривается кондиционирование воздуха, осуществляющее поддержание постоянных параметров микроклимата в помещении независимо от наружных условий.

Таблица  - Уровни ионизации и коэффициент униполярности воздуха помещений при работе с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Уровни

Число ионов в 1 см3 воздуха

Коэффициент униполярности (У)

n+

n-

Минимально допустимые

400

600

0,4 У < 1,0

Оптимальные

1500-3000

3000-5000

Максимально допустимые

50000

50000

 

Параметры микроклимата поддерживаются в указанных пределах в холодное время за счет системы водяного отопления с нагревом воды до 100°С, в теплый - за счет кондиционирования, с параметрами отвечающими требованиям СНБ 4.02.01-03.

Освещение

Важное место в комплексе мероприятий по охране груда и оздоровлению условий труда работающих с ЭВМ занимает создание оптимальной световой среды, т.е. рациональная организация освещения помещения и рабочих мест.

Помещения для эксплуатации ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ имеют естественное и искусственное освещение. Естественное освещение на рабочих местах с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ осуществляется через световые проемы, ориентированные преимущественно на север, северо-восток, восток, запад или северо-запад и обеспечивать коэффициент естественной освещенности не ниже 1,5%. Оконные проемы оборудованы регулируемыми устройствами типа жалюзи, занавесей, внешних козырьков и другое.

Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, используются диффузно отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка – 0,7-0,8; для стен – 0,5-0,6; для пола – 0,3-0,5.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ осуществляется системой общего равномерного освещения. В производственных, административных и общественных помещениях в случаях преимущественной работы с документами  применяют системы комбинированного освещения.

Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300-500 люкс. Освещение не создает бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не более 300 люкс.

Неравномерность распределения яркости в поле зрения пользователя ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, при этом соотношение яркости между рабочими поверхностями не превышает 3:1 – 5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования – 10:1.

В качестве источников света при искусственном освещении применяем преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы.

Коэффициент запаса для осветительных установок общего освещения принимается равным 1,4. Коэффициент пульсации не превышает 5 %.

Шум

Шум, неблагоприятно воздействуя на организм человека, вызывает психические и физиологические нарушения, снижающие работоспособность, приводит к увеличению числа ошибок при работе.

.

Нормированные уровни шума согласно Санитарных норм и правил «Требования при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами» и Гигиенических нормативов «Предельно-допустимые уровни нормируемых параметров при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами» приведены в таблице 15 и обеспечиваются путем использования малошумного оборудования, применением звукопоглощающих материалов для облицовки помещений, а также различных звукопоглощающих устройств (перегородки, кожухи и т. д.).

Таблица  - Предельно-допустимые уровни звука, эквивалентные уровни звука и уровни звукового давления в октавных полосах частот при работе с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ и периферийными устройствами

Категория нормы

шума

Уровни звукового давления, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц

Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА

31.5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

I

86

71

61

54

49

45

42

40

38

50

II

93

79

70

63

58

55

52

50

49

60

III

96

83

74

68

63

60

57

55

54

65

IV

103

91

83

77

73

70

68

66

64

75

 

Шум не превышает допустимых пределов, так как в вычислительной технике нет вращающихся узлов и механизмов (за исключением вентилятора), а наиболее шумное оборудование (АЦПУ) находится в специально отведенных помещениях.

Электробезопасность

Помещение вычислительного центра по степени опасности поражения электрическим током относится к помещениям без повышенной опасности.

Основные меры защиты от поражения током:

  •  изоляция и недоступность токоведущих частей;
  •  защитное заземление (R3 = 4 Ом ГОСТ 12.1.030 - 81).

Первая помощь при поражениях электрическим током состоит из двух этапов: освобождение пострадавшего от действия тока и оказание ему доврачебной медицинской помощи. После освобождения пострадавшего от действия электрического тока необходимо оценить его состояние. Во всех случаях поражения электрическим током необходимо вызвать врача независимо от состояния пострадавшего.

Излучение

При работе с дисплеем могут возникнуть следующие опасные факторы: электромагнитные поля, электростатические поля, рентгеновское излучение, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Уровни физических факторов, создаваемые ВДТ, ЭВМ, ПЭВМ и периферийными устройствами, не превышают предельно-допустимые уровни: электромагнитных и электростатических полей (таблица 16, 17), ультрафиолетового (таблица 18), установленных Гигиеническим нормативом «Предельно-допустимые уровни нормируемых параметров при работе с видеодисплейными терминалами и электронно-вычислительными машинами».

Наиболее эффективным и часто применяемым методом защиты от электромагнитных излучений является установка экранов. Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Часто экран устанавливают непосредственно на монитор.

При работе монитора на экране кинескопа накапливается электростатический заряд, создающий электростатическое поле. При этом люди, работающие с монитором, приобретают электростатический потенциал. Когда электростатическое поле субъективно ощущается, потенциал пользователя служит решающим фактором при возникновении неприятных субъективных ощущений. Заметный вклад в общее электростатическое поле вносят электризующиеся от трения поверхности клавиатуры и мыши.

Таблица  - Предельно допустимые уровни электромагнитных полей от экранов ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Наименование параметра

Предельно-допустимые уровни

Напряженность электрического поля в диапазоне частот:

5 Гц-2 кГц

не более 25,0 В/м

2-400 кГц

не более 2,5 В/м

Плотность магнитного потока магнитного поля в диапазоне частот:

5 Гц-2 кГц

не более 250 нТл

2-400 кГц

не более 25 нТл

Напряженность электростатического поля

не более 15 кВ/м

Таблица  - Предельно допустимые уровни электромагнитных полей при работе с ВДТ, ЭВМ, ПЭВМ от клавиатуры, системного блока, манипулятора «мышь», беспроводных системам передачи информации и иных периферийных устройств

Диапазоны частот

0,3-300

кГц

0,3-3

МГц

3-30

МГц

30-300

МГц

0,3-300

ГГц

Предельно допустимые уровни

25 В/м

15 В/м

10 В/м

3 В/м

10 мкВт/см2

Таблица  - Предельно допустимые уровни интенсивности излучения в ультрафиолетовом диапазоне на расстоянии 0,5 м со стороны экрана ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Диапазоны длин волн

200-280 нм

280-315 нм

315-400 нм

Предельно допустимые уровни

не допускается

0,0001 Вт/м2

0,1 Вт/м2

Пожарная безопасность

По взрывопожарной и пожарной опасности помещения и здания относятся по ТКП 474-2013 к категории Д в зависимости от выполняемых в них технологических процессов, свойств применяемых веществ и материалов, а также условиями их обработки. Здания для ВЦ и части зданий другого назначения, в которых предусмотрено размещение ЭВМ, относятся к 2 степени огнестойкости согласно ТКП 45-2.02-142-2011.

Для предотвращения распространения огня во время пожара с одной части здания на другую устраивают противопожарные преграды в виде стен, перегородок, дверей, окон. Особое требование предъявляется к устройству и размещению кабельных коммуникаций.

Примерные нормы первичных средств пожаротушения приведены в таблице 19.

Для ликвидации пожаров в начальной стадии применяются первичные средства пожаротушения: внутренние пожарные водопроводы, огнетушители типа ОВП-10, ОУ-2, асбестовые одеяла и др.

В здании ВЦ пожарные краны устанавливают в коридорах, на площадках лестничных клеток, у входа, т.е. в доступных и защитных местах. На каждые 100 квадратных метра пола производственных помещений требуется 1 - 2 огнетушителя.

Эвакуация сотрудников вычислительного центра осуществляется по путям эвакуации через эвакуационные выходы. Количество и общая ширина эвакуационных выходов определяются в зависимости от максимального возможного числа эвакуирующихся через них людей и предельно допустимого расстояния от наиболее удаленного места возможного пребывания людей до ближайшего эвакуационного выхода согласно ТКП 45-2.02-22-2006, ТКП 45-2.02-279-2013.

Таблица  - Примерные нормы первичных средств пожаротушения для вычислительного центра

Помещение

Площадь, м2

Углекислотные огнетушители ручные

Порошковые огнетушители

Вычислительный центр

100

1

1

 

Расчетное время эвакуации устанавливается по реальному расчету времени движения одного или нескольких потоков людей через эвакуационные выходы из наиболее удаленных мест размещения людей. Необходимое время эвакуации устанавливается на основе данных о критической продолжительности пожара с учетом степени огнестойкости здания, категории производства по взрывной и пожарной опасности. Для успешной эвакуации необходимо, чтобы расчетное время было меньше необходимого.

  1.  Требования к помещениям для работы с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ

Помещения для эксплуатации ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ имеют естественное и искусственное освещение.

Запрещается выполнение основной работы с использованием ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ на постоянных рабочих местах без естественного освещения, если это не обусловлено технологическим процессом.

Естественное освещение на рабочих местах с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ осуществляется через световые проемы, ориентированные преимущественно на север, северо-восток, восток, запад или северо-запад и обеспечивает коэффициент естественной освещенности не ниже 1,5%.

Оконные проемы оборудованы регулируемыми устройствами типа жалюзи, занавесей, внешних козырьков и другое.

Площадь одного рабочего места для пользователей ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ на базе электронно-лучевой трубки (далее – ЭЛТ) составляет не менее 6 м2.

Минимальная площадь одного рабочего места для взрослых пользователей и обучающихся учреждений образования с использованием ВДТ, ЭВМ или ПЭВМ на базе ЭЛТ может составлять не менее 4,5 м2 при следующих условиях:

  •  отсутствие на рабочем месте периферийных устройств (принтер, сканер и другое);
  •  продолжительность работы должна составлять не более 4 часов в день.

Площадь одного рабочего места для пользователей ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные и другое) составляет не менее 4,5 м2.

Помещения, где размещаются рабочие места с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.

Запрещается размещать рабочие места с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ на расстоянии менее 10 м от силовых кабелей, вводов и высоковольтных трансформаторов.

Помещения, в которых для работы используются преимущественно ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ (диспетчерские, операторские, расчетные, классы и другое), не граничат с помещениями, в которых уровни шума и вибрации превышают нормируемые значения для данной категории проводимых в них работ и их типа (механические цеха, мастерские, гимнастические залы и другое).

Звукоизоляция ограждающих конструкций помещений с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ обеспечивает нормируемые параметры шума в них.

Помещения с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ оборудованы системами отопления, кондиционирования воздуха или эффективной приточно-вытяжной вентиляцией.

Полимерные материалы, используемые для внутренней отделки интерьера помещений с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, соответствуют требованиям Санитарных норм и правил, устанавливающих критерии гигиенической безопасности полимерных и полимеросодержащих материалов, изделий и конструкций, применяемых в промышленном и гражданском строительстве.

Запрещается применение полимерных материалов (древесностружечные плиты, слоистый бумажный пластик, синтетические ковровые покрытия и другое) для отделки внутреннего интерьера помещений с ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ в учреждениях образования.

Поверхность пола в помещениях эксплуатации ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ ровная, без выбоин, нескользкой, удобной для очистки и влажной уборки, обладает антистатическими свойствами.

Для внутренней отделки интерьера помещений, где расположены ВДТ, ЭВМ и ПЭВМ, использованы диффузно отражающие материалы с коэффициентом отражения для потолка – 0,7-0,8; для стен – 0,5-0,6; для пола – 0,3-0,5.


  1.  ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. ЗАТРАТЫ НА МОДЕРНИЗАЦИЮ АСУ ТП «ПЕТРОВИЧИ»

Модернизация очистки грунтовых вод на станции №9 «Петровичи» необходима для:

  •  Повышения эффективности работы станции обезжелезивания.
    •  Улучшение качества очистки воды.
    •  Оптимизация и сокращение эксплуатационных затрат.
    •  Увеличение срока службы технологического оборудования и трубопроводов.
    •  Улучшение условий труда сотрудников водозаборной станции.

Затраты на модернизацию станции очистки грунтовых вод «Петровичи» включают в себя затраты на:

  •  проектирование;
    •  материалы;
    •  оборудование;
    •  строительно-монтажные;
    •  пусконаладочные работы.

Проектирование  состоит из следующих частей:

  •  общесистемные решения (ОР): концепция автоматизации, задачи АСУ ТП, автоматизируемые функции, функциональная структура АСУ ТП, проектная оценка надежности АСУ ТП, локальный сметный расчет, программа и методика испытаний АСУ ТП;
    •  организационное обеспечение (ОО): организационная структура, права и обязанности пользователей и эксплуатационного персонала АС в условиях функционирования, проверка и обеспечение работоспособности АС;
    •  информационное обеспечение (ИО): формы документов, классификаторов, нормативной базы и реализованных решений по объемам, размещению и формам существования информации, применяемой в АС при ее функционировании;
    •  техническое обеспечение (ТО): структура комплекса технических средств (КТС), общие виды, схемы принципиальные, расположения, соединений и подключений, спецификации материалов и оборудования, инструкции по эксплуатации КТС;
    •  математическое обеспечение (МО): математические методы, моделии алгоритмы, применяемые в АС;
    •  программное обеспечение (ПО): программы на носителях данных и программные документы, предназначенные для отладки, функционирования и проверки работоспособности автоматизированной системы управления.

Далее подсчитаем трудоёмкость написания программ для промышленных контроллеров Siemens.

Стоимость написания программного обеспечения для ПЛК рассчитывается следующим образом. Для начала необходимо рассчитать трудоёмкость написания программного продукта (формула 2).

Трз = Тоа + Тбс + Тп + Тотл + Тдр + Тдо ,                     (2)

где  Тоа - трудоемкость подготовки описания задачи и исследования алгоритма решения, чел-ч;

Тбс - трудоемкость разработки блок-схемы алгоритма, чел-ч;

Тп  - трудоемкость программирования по готовой блок-схеме, чел-ч;

Тотл -трудоемкость отладки программы на ЭВМ, чел-ч;

Тдр - трудоемкость подготовки документации по задаче в рукописи, чел-ч;

Тдо - трудоемкость редактирования, печати и оформления документации по задаче, чел-ч.

Составляющие приведенной  формулы определяются,  в свою очередь, через условное число операторов Q в разрабатываемой программе по формуле 3.

Q = q * C * (1+p),                                 (3)

где    q - число операторов в программе;

        С - коэффициент сложности программы;

        p - коэффициент коррекции программы в ходе ее разработки.

Коэффициент сложности программы С характеризует  относительную сложность программ задачи по отношению к так называемой типовой задаче, сложность которой принята за единицу. Значение коэффициента примем равным двум.

Коэффициент коррекции программ p характеризует увеличение объема работ за счет внесения изменений в алгоритм и программу,  изменения состава и структуры информации,  а также уточнений, вносимых разработчиком программы  для  улучшения  ее качества без изменения постановки задачи. Значение p может быть принято равным 0.15...0.5. Примем равным p=0.15.

Условное число операторов показано в таблице 20.

Таблица - Условное число операторов ПЛК

№ п/п

Контроллер

Условное число операторов

1

Siemens S7-300 (СОЖ)

687

2

Siemens S7-1200 (УФО)

524

3

Сумма

1211

 

Тогда составляющие трудоемкости разработки программы определятся по формулам 4-9.

          Тоа = Q *  W / (75...85 ) / К                           (4)

          Тбс = Q / (20...25) / К                                     (5)

          Тп  = Q / (20...25) / К                                      (6)

          Тотл= Q / (4...5) / К                                         (7)

          Тдр = Q / (15...20)/ К                                       (8)

          Тдо = 0,75 * Тдр,                                             (9)

где    W - коэффициент увеличения затрат труда  вследствие  недостаточного или некачественного описания задачи (W = 1,2...1,5). Коэффициент примем равным W=1.2.

К - коэффициент квалификации разработчика алгоритмов и программ (при стаже работы до двух лет К=0,8, при стаже от двух до трех лет К=1.0, при стаже от трех до пяти лет К=1.1...1.2 , при стаже  от  пяти до семи лет К=1.3...1.4 , при стаже свыше семи лет  К= 1.5...1.6.). Отсюда K=0.8.

Тоа = Q *  W / 75 / К=1211*1.2/75/0.8=24.2 чел-ч,

          Тбс = Q /20/ К=1211/20/0.8=75.7 чел-ч,

          Тп  = Q / 20 / К=1211/20/0.8=75.7 чел-ч,

          Тотл= Q / 5 / К=1211/5/0.8=302.8 чел-ч,

          Тдр = Q / 15/ К=1211/15/0.8=100.9 чел-ч,

          Тдо = 0,75 * Тдр=0.75*100.9=75.7 чел-ч.

Тогда трудоёмкость написания программного продукта будет равно:

Трз = Тоа + Тбс + Тп + Тотл + Тдр + +Тдо=24.2+75.7+75.7+302.8+100.9+75.7=655 чел-ч.

Стоимость машиночаса работы ЭВМ определяется по формуле 10.

Sмч = Сэ + ( Аэвм +Рэвм + Апл + Рпл + Нн ) / Фэвм,      (10)

где  Сэ - расходы на электроэнергию за час работы ЭВМ, руб;

      Аэвм - годовая величина амортизационных отчислений на реновацию ЭВМ;

      Рэвм - годовые затраты на ремонт и техническое обслуживание ЭВМ, руб;

      Апл - годовая величина амортизационных отчислений на реновацию производственных площадей, занимаемых ЭВМ, руб;

      Рпл - годовые затраты на ремонт и содержание производственных площадей, руб;

       Нн - годовая величина налога на недвижимость, руб;

       Фэвм - годовой фонд времени работы ЭВМ, час.

Расходы на электроэнергию за час работы ЭВМ определяются по формуле 11.

Сэ = Nэ * kис * Цэ  или  Сэ = Чэл * Цэ,                        (11)

где Nэ - установленная мощность электродвигателя ЭВМ, кВт( принимается по паспортным данным);

         kис - коэффициент использования энергоустановок по мощности ( kис = 0.9 ),

        Цэ - стоимость 1 квт-часа электроэнергии, руб;

        Чэл- среднечасовое потребление электроэнергии ЭВМ, кВт.

Сэ = Nэ * kис * Цэ=0,4*0,9*250=90 руб/час

Годовая величина  амортизационных  отчислений  на  реновацию ЭВМ определяется по формуле 12.

Аэвм = Цэвм * kу * kм * Наэвм /100 = Цбэвм * Наэвм /100,              (12)

где Цэвм - цена ЭВМ на момент ее выпуска, руб;

        kу - коэффициент удорожания ЭВМ ( зависит от года выпуска)

        (В том  случае,  когда  в  качестве цены используется цена текущего года., коэффициент удорожания kу=1).

        kм - коэффициент, учитывающий затраты на монтаж и транспортировку ЭВМ (kм = 1.05);

        Наэвм - норма амортизационных отчислений на ЭВМ, % (Наэвм =10);

        Цбэвм - балансовая стоимость ЭВМ, руб.

Отсюда:

Аэвм = Цбэвм * Наэвм /100=12 000 000*10/100= 1 200 000.

Годовые затраты  на ремонт и техническое обслуживание ЭВМ укрупненно определены по формуле 13.

Рэвм = Цбэвм * kро ,                                         (13)

        где  kро - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт и техническое обслуживание ЭВМ, в том числе затраты на запчасти, зарплату ремонтного персонала и др.(kро = 0.1).

Рэвм = Цбэвм * kро=12*106*0.1=1 200 000.

Годовая величина амортизационных отчислений на реновацию производственных площадей, занятых ЭВМ определяется по формуле 14.

Апл = Цбпл * Напл /100 = Sэвм * kд * Цпл * Напл /100,                 (14)

где Цбпл- балансовая стоимость площадей, руб;

        Напл- норма амортизационных отчислений на производственные площади, % ( Напл =1,2 );

        Sэвм - площадь, занимаемая ЭВМ, кв.м.;

        kд - коэффициент, учитывающий дополнительную площадь (kд = 3);

        Цпл - цена 1 квадратного метра производственной площади, руб.

Тогда:

Апл = Sэвм * kд * Цпл * Напл /100=2,5*3*16500000*1.2/100=14850000.

Годовые затраты на ремонт и содержание производственных площадей укрупненно могут быть определены по формуле 15.

Рпл = Цбпл * kрэ ,                                        (15)

где kрэ - коэффициент, учитывающий затраты на ремонт и эксплуатацию производственных площадей (kрэ = 0.05).

Рпл = Цбпл * kрэ=3 000 000* 0.05=150 000

Величина налога на недвижимость определяется по формуле 16.

Нн = (Цбэвм + Цбпл ) * Снн,                      (16)

где Снн - ставка налога на недвижимость, равная 1%.

Нн = (Цбэвм + Цбпл ) * Снн=(12*106+3*106)*0.01=150 000

Годовой фонд времени работы ЭВМ определяется исходя из режима ее

работы и может быть рассчитан по формуле 17.

Фэвм = tсс * Тсг,                                             (17)

где tсс - среднесуточная фактическая загрузка ЭВМ, час;

         Тсг - среднее количество дней работы ЭВМ в год.

Фэвм = tсс * Тсг=6.5*252=1638

Тогда:

Sмч = Сэ + ( Аэвм +Рэвм + Апл + Рпл + Нн ) / Фэвм=90+(1.2*106+1.2*106+36000+150000+150000)/1638=1760.3 бел. руб.

Для определения себестоимости  создания  программного  продукта необходимо определить  затраты  на  заработную плату разработчика по формуле 18.

Зрз = Трз * tчр * (1+q) * (1+a) * (1+b),                   (18)

где   Трз -трудоемкость разработки программного продукта, чел-ч.;

          tчр -среднечасовая ставка работника, осуществлявшего разработку программного продукта, руб;

          q   -коэффициент,  учитывающий процент премий в организации-разработчике (принят 0.3...0.4);

          а - коэффициент, учитывающий дополнительную заработную плату (принят 0.15);

          b - коэффициент, учитывающий начисления на заработную плату.  b =0.36 .

В себестоимость разработки ПП включаются также затраты на отладку ПП в процессе его создания. Для определения их величины необходимо  рассчитать стоимость машиночаса работы ЭВМ,  на которой осуществлялась отладка.  Данная величина  соответствует  величине  арендной платы за  один час работы ЭВМ.

Зрз = Трз * tчр * (1+q) * (1+a) * (1+b)=655*47058*(1+0.3)*(1+0.15)*1.36=62669300 бел руб

Затраты на отладку программы определяются по формуле 19.

Зот = Тотл * Sмч,                                        (19)

где Тотл - трудоемкость отладки программы, час

       Sмч  - стоимость машиночаса работы ЭВМ, руб/час.

Зот = Тотл * Sмч=302.8*1760.3=533000.

Себестоимость разработки ПП определяется по формуле 20.

Спр = Зрз * F + Зот,                         (20)

где F  - коэффициент накладных расходов проектной организации без учета  эксплуатации ЭВМ ( при отсутствии данных принят 1.15...1.2 );

Тогда

Спр = Зрз * F + Зот= 62669300 *1.15+ 533000 =72602700.

Общие затраты на программное обеспечение включают в себя затраты на ПО ПЛК (Спр) и  Scada-системы (Сск).

Общие затраты на программное обеспечение равны:

Спо= Спрск= 72602700 + 11000000 = 83602700.

Затраты на проектирование приведены в таблице 21:

Таблица - Затраты на проектирование

№ п/п

Части проектной документации на АСУТП

Стоимость, млн

1

Общесистемные решения (ОР)

11

2

Организационное обеспечение (ОО)

8

3

Информационное обеспечение (ИО)

14

4

Техническое обеспечение (ТО)

26

5

Математическое обеспечение (МО)

43

6

Программное обеспечение(ПО) ПЛК

84

7

Всего расходов

186

Затраты на оборудование включают в себя затраты на все шкафы автоматики, датчики, исполнительные механизмы.

Затраты на оборудование приведены в таблице 22:

Таблица - Затраты на оборудование

№ п/п

Наименование

Стоимость одной единицы, млн

Число единиц

Стоимость, млн

1

2

3

4

5

2

Электроприводы Auma SA

10

70

700

3

Шкаф управления затворами камер фильтрации

52

10

520

4

Шкаф управления затворами УФО

65

1

65


1

2

3

4

5

5

Персональный компьютер оператора

8

1

8

6

Ультразвуковой уровнемер Multiranger+Echomax

2.5

10

25

7

Контактный датчик уровня Siemens CLS 100

0.8

10

8

8

Цифровая видеокамера IP

1

5

5

9

Всего расходов

1331

Затраты на материалы включают в себя затраты на все типы кабеля и короба и приведены в таблице 23:

Таблица - Затраты на материалы

№ п/п

Наименование

Стоимость 1 м

Количество метров

Стоимость, млн

1

Кабель ВВГнг 4x1.5 (силовой), 0.5 км

10400

500

5.2

2

Кабель КВВГ 37x1 (контрольный), 0.4 км

30250

400

12.1

3

Кабель SFTP 4x2x0.5 (сетевой), 0.2 км

7500

200

1.5

4

Кабель «витая пара», 0.5 км

4000

500

2

5

Короб пластмассовый 10x10, 300 м

24000

300

7

6

Всего расходов

27.8

Затраты на строительно-монтажные работы (СМР) включают в себя затраты на установку и подключение оборудования и приведены в таблице 24:

Таблица - Затраты на строительно-монтажные работы

№ п/п

Наименование

Стомость, млн

1

2

3

2

Прокладка короба

20

3

Подключение шкафов

30

4

Подключение датчиков

10

5

Подключение затворов

40

6

Монтаж датчиков

10

7

Подключение насосов

20


1

2

3

8

Прокладка кабеля

10

9

Всего расходов

140

10

Налоги на зарплату рабочим (34% от расходов)

47

11

Отчисления в страховой фонд (0.47% от расходов)

0.7

12

Всего с учетом налогов

187.7

Затраты на пусконаладочные работы включают в себя затраты на настройку оборудования, отладку алгоритма ПЛК, установку ПО и приведены в таблице 25:

Таблица - Затраты на пусконаладочные работы

№ п/п

Наименование

Стоимость, млн

1

Настройка ультразвуковых уровнемеров

4

2

Настройка концевых выключателей на затворах

15

3

Отладка алгоритмов ПЛК

15

4

Установка программного обеспечения на персональный компьютер

2

5

Всего расходов

36

6

Налоги на зарплату рабочим (34% от расходов)

12.2

7

Отчисления в страховой фонд (0.47% от расходов)

0.2

8

Всего с учетом налогов

48.4

Итоговая смета расходов показана в таблице 26 и имеет вид:

Таблица - Итоговая смета

№ п/п

Наименование

Стоимость, млн

1

Затраты на проектирование

186

2

Затраты на материалы

27.8

3

Затраты на оборудование

1331

4

Затраты на строительно-монтажные работы

187.7

5

Затраты на пусконаладочные работы

48.4

6

Всего расходов

1780.9

7

НДС

356.2

8

Всего расходов с учетом НДС

2137.6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках дипломного проекта были разработаны алгоритмы работы и программы промышленных контроллеров фильтров станции обезжелезивания и здания ультрафиолетовой очистки грунтовых вод станции №9 «Петровичи».

Разработанные алгоритмы программ позволили:

  •  Повысить эффективность работы станции обезжелезивания.
    •  Улучшить качество очистки воды.
    •  Оптимизировать и сократить эксплуатационные затраты.
    •  Увеличить срок службы технологического оборудования и трубопроводов.
    •  Улучшить условия труда сотрудников водозаборной станции.


СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННой литературы

  1.  Аквавилль [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://www.aquaville.ru/tehnology/bez.php
  2.  Nestor [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://www.nestor.minsk.by/sn/1998/24/sn82414.htm
  3.  Студопедия [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://studopedia.net/7_20425_diapazoni-elektromagnitnogo-izlucheniya.html
  4.  Сенсорен [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://www.sensoren.ru/izmeritelnie_preobrazovateli_multiranger_100200_dlya_ultrazvukovih_sensorov_echomax.html
  5.  Сенсорен [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://www.sensoren.ru/ultrazvukovie_datchiki_urovnya_siemens_sitrans_probe_lu.html
  6.  Сенсорен [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://www.sensoren.ru/emkostnie_datchiki_urovnya_siemens_pointek_cls_100.html
  7.  Сенсорен [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://www.sensoren.ru/pogrujnie_datchiki_gidrostaticheskogo_urovnya_siemens.html
  8.  Сенсорен [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://www.sensoren.ru/elektromagnitnie_rashodomeri_siemens_sitrans_f_m_mag_5100_w_rashodomer_magflo.html
  9.  Сенсорен [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://www.sensoren.ru/preobrazovatel_signalov_elektromagnitnogo_rashodomera_mag_6000_izmeritelnii_preobrazovatel_magflo_mag_6000.html
  10.   КИП-КХ [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://www.kip.kh.ua/Auma/Controls/ba_sar1_25_48_ac1_nonin_dp_ru.pdf
  11.  Прософт [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://www.prosoft.ru/products/brands/siemens/simatic-s7-1200/
  12.  Про-Автоматик [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://www.promautomatic.ru/catalog/S7_PROF1_PA.pdf
  13.  Сименс [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа:http://dfpd.siemens.ru/assets/files/infocenter/Downloads/AS/Articles/TIA-Portal_aticle_rus.pdf
  14.  СОЮЗ ПРОФЕССИОНАЛОВ [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://s.compcentr.ru/06/oo/tems903.html
  15.  СанПин 2.2.4/2.1.8.10-32-2011. Производственная санитария, техника безопасности и пожарная профилактика
  16.  Блог по сметному делу [Электронный ресурс]. – Электронные данные. – Режим доступа: http://gk-adept.livejournal.com/5126.html

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Схема электрическая контроллерной рейки СОЖ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Схема электрическая контроллерной рейки УФО

PAGE   \* MERGEFORMAT5


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

82926. Технологическое проектирование ГАТП на 130 автомобилей ЗИЛ-130 с агрегатным участком 75.66 KB
  В связи с этим современный специалист занимающийся эксплуатацией ремонтом экономикой и организацией автомобильного транспорта должен знать основы технологического проектирования и планировочных решений автотранспортных предприятий уметь грамотно решать различные вопросы...
82927. Постройка магазина «Спектр» по индивидуальному проекту за 5 месяцев, не превышая затрат $180 000 10.89 MB
  Стоит отметить также, что человек на протяжении своей истории практически непрерывно создает что - либо. Но результаты всегда разные, а именно по тому - можно сказать, что универсальному признаку, который позволяет выделить среди них более или менее повседневные и уникальные плоды человеческой деятельности.
82928. Реагування на НС та ліквідація її наслідків - вибух на складі боєприпасів навчального центру «Оршанець» Державної прикордонної служби, розташованому біля с. Геронимівка 133.74 KB
  Надзвичайний стан ‒ це особливий правовий режим, який може тимчасово вводитися в Україні чи в окремих її місцевостях при виникненні надзвичайних ситуацій техногенного або природного характеру не нижче загальнодержавного рівня, що призвели чи можуть призвести до людських і матеріальних втрат...
82929. Проектирование системы вентиляции в общественном здании магазина «Универсам» торговой площадью 650 метров квадратных 859.5 KB
  Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена для обеспечения заданного состояния воздушной среды в помещении и на рабочих местах в соответствии со строительными нормами. Речь идет о свежем воздухе, который должен поступать в помещение.
82930. Корегування пасажиропотоків з урахуванням пропусконої здатності ділянок вулично-дорожної мережі 993.5 KB
  Модель мережі будується у вигляді плоского графа. Для створення топологічної схеми територія міста розділяється на окремі транспортні райони. Умовні центри транспортних районів показані як вершини графа, ділянки вулично-дорожньої мережі, на яких можна організувати рух маршрутного транспорту, показані як дуги цього граф
82933. Организация работ по возведению земляной плотины в составе Ильинского гидроузла на реке Сереж 67.02 KB
  В районе водохранилища имеются водозаборные сооружения, что позволяет осуществлять водоснабжение близ лежащих населенных пунктов. Также строительство гидроузла оказало существенное влияние на социальную сферу.
82934. ГАЛЬШАНСКІ ЗАМАК - 2014 78.48 KB
  Абагульненне вопыту арганізацыі і правядзенне сучаснага старажытнага фестывалю дазволіць знайсці новыя арыгінальныя метады і прыёмы, элементы новых канцэпцый правядзення фестываляў і асобных яго мерапрыемстваў. Такім чынам, вывучэнне гісторыі, разпрацоўка рэжысёрскага праэкта і правядзенне фестывалю...