3.1 Оборудование
Для реализации данного проекта нам потребуется три клапана перепада
давления марки AFP/VFG2.
AFP/VFG2 является автоматическим регулятором перепада давлений для
использования в системах централизованного теплоснабжения. При повышении
регулируемого перепада давлений клапан регулятора закрывается. Регулятор
состоит из регулирующего фланцевого клапана, регулирующего блока с диаф-
рагмой и пружиной для настройки перепада давлений.
Основные характеристики:
• условный проход: Д
у
= 15-250 мм;
• условное давление: Р
у
= 16,25,40 бар;
• регулируемая среда: вода;
• макс. температура регулируемой среды: 200 °С. Устанавливается на
подающем или обратном трубопроводе.
Диапазон регулируемого перепада давлений составляет от 0,05 до 6 бар
Манометры марки мт-160, или другие подобные, всего три манометра.
Два запорно-регулировочных клапана фирмы Clorius марки 50M1F-SFL с
диаметром условного прохода 50мм. Один 100M2F с диаметром условного
прохода 100мм. Электроприводы на первые две задвижки марки VB-30 и на
вторую задвижку марки V. Все электроприводы оснащены дополнительными
концевыми выключателями, они полностью синхронны с основными
выключателями и электрически независимы от них, используются, как датчики
положения. Полное время открытия, закрытия клапана марки 50M1F-SFL
оснащенного электроприводом VB-30 составляет 60 секунд. Полное время
открытия, закрытия клапана марки 100M2F оснащенного электроприводом
марки V составляет 80 секунд. Электроприводы этих марок управляются
напряжением 220В и потребляют максимально 7Вт.
Четыре твердотельных реле, для управления насосными группами по
одному реле на насос. У нас используются насосы марки ЗК-45/30 включенные
по однофазной схеме включения и потребляющие 5,5кВт. Реле для включения
этих насосов подобраны марки MD2544ZD3 рассчитанные на напряжение 440В
переменного тока и ток 25А.
Два реле марки ПР110-24.12Д.8Р на 12 входов и 8 выходов со
встроенными часами реального времени. Напряжение питания дискретных
входов 21 36В постоянного тока, логическая единица 9 27В ток 3,5 9Ма,
логический ноль 0 2В ток 0 0,005Ма. Выходы транзисторы с открытым
коллектором для управления твердотельными реле.
Преобразователь интерфейсов ПР-МИ485, для подключения реле ПР110 к
сети RS-485.
Шесть твердотельных реле марки MD0544ZD3 рассчитанные на
напряжение 440В и ток 5А, для управления электроприводами по два реле на
задвижку.
Пять поплавковых датчиков уровня марки ПДУ1.1, возможно
использование и кондуктометрических датчиков.
Три дискретных датчика давления типа АВС.
Для программирования ПР110 используется среда программирования
Oven Logic 1.5.35, для связи и управления прибором по сети RS-485 SCADA
OWEN PROCESS MANAGER (OPM). Программа позволяет следить за уровнем
выходных сетевых переменных и вводить данные с помощью входных сетевых
переменных, тем самым управлять прибором по сети.
3.2. Первая программа
Программа для первого программируемого реле приведена ниже на
рисунке 3.2. Она состоит из блоков (макросов). Каждый макрос содержит в себе
определенное количество простых логических элементов таких, как (И, НЕ,
ИЛИ, Триггеров, Счетчиков, и.т.д.). Прямоугольники с заостренными
вершинами на схеме, это соединительные линии, сделано так для удобства
чтения схемы. Прямоугольники с закругленными вершинами, это сетевые
переменные, входящие и исходящие. По ним в прибор можно вводить новое
значение или получать информацию из прибора, следить за состоянием
датчиков. Всего ПР110 поддерживает до 64 сетевых переменных. Краткое
описание работы первой программы следующее.
Макрос «Уровень» установленный на входе схемы следит за состоянием
датчиков уровня, нижнего и верхнего. Когда эти датчики разомкнуты на выходе
устанавливается логическая единица, что свидетельствует о пустом баке. При
наборе нижний датчик замыкается, логическая 1 на выходе сохраняется, при
замыкании верхнего датчика на выходе макроса будет логический ноль, бак
полон. При расходе, когда верхний датчик размыкается, на выходе макроса
будет ноль и только когда нижний датчик осушится, на выход придет 1.
Рисунок 3.2 - Схема макроса уровень
Параллельно ему включен макрос «авария». Если верхний датчик уровня
будет замкнут, а нижний разомкнут, что в принципе не возможно, это будет
свидетельствовать о явной аварии датчиков уровня. Элемент GT включен через
инвертор и при нормальной работе датчиков уровня устанавливает на выходах
Q1 и Q2 логическую единицу, что является подтверждение нормальной работы
датчиков уровня. При комбинации, изображенной на рисунке 3.3, на этих
выходах установится логический ноль, что сигнализирует об аварии. Выход Q1
используется выходной сетевой переменной, по ней сигнал аварии поступит на
компьютер дежурному оператору. Выход Q2 использован внутри схемы, он
заблокирует сигнал на включение насосных групп.
Рисунок 3.3 - Схема макроса авария
Макросы «Гл-управ», «1-управ», «2-управ» формируют необходимые
наборы логических комбинаций, необходимых для открытия и закрытия
задвижек. На пример логический ноль на входе макроса «Гл-управ»
свидетельствует об отсутствии давления в городском водопроводе и выдает
сигнал на закрытие главной задвижки. Комбинация логических единиц на
входе макроса «1-управ» выдает сигнал на открытие первой задвижки. Это
макрос принимает сигнал с макроса «уровень» и с датчика давления, наличие
воды в городском водопроводе. Если бак пуст и давление в городском
водопроводе в норме, то сигнал на открытие первой задвижки. И по её полному
открытию, а также подтверждение открытия главной задвижки, если нет аварии
датчиков уровня, будет подан сигнал на включения насосов первой насосной
группы. Аналогично работает макрос «2-управ», он также принимает сигналы с
датчика давления и макроса «уровень». Если на входах этого макроса будут
логические нули, то есть, давления нет, бак полон, то сигнал на открытие
второй задвижки и по её полному открытию, сигнал на включение насосов
второй насосной группы.
Рисунок 3.4 - Схема макроса главное управление
Рисунок 3.5 - Схема макроса 1-управление.
Рисунок 3.6 - Схема макроса 2-управление
Макрос «расход» нужен для принудительного включения резервного
режима работы системы. Это сделано в целях, чтобы вода не застаивалась в
резервной ёмкости. Этот макрос отключает датчик давления и устанавливает
его в ноль, что при наличии воды в резервной ёмкости автоматически запускает
режим её расхода. Этот макрос позволяет сделать это по сети. Установить это
режим работы можно и со щита, где установлен блок логики. На рисунке 4.7,
это макрос в режиме блокировки датчика давления.
Рисунок 3.7 - Схема макроса расход
Макрос «Задвижка» управляет работой задвижки, открывает её или
закрывает. Элементы TON, 4 элемента, служат для устранения дребезга
контактов. На входы I1или I3, со схемы с макросов «Гл-управ», «1-управ», «2-
управ» какой нибудь один макрос, поступает сигнал на открытие вход I1, или
на закрытие вход I3. Рассмотрим открытие задвижки. На вход I1 поступил
сигнал на открытие главной задвижки от макроса «Гл-управ». Входы I2 и I4
используются, для приёма сигналов с дополнительных концевых
выключателей, здесь они использованы, как датчики положения. Если на этих
входах I2=1 I4=0, то сигнал на открытие главной задвижки будет заблокирован,
эта комбинация сигналов свидетельствует о полном открытии задвижки. Если
I2=0 I4=1, то задвижка полностью закрыта, а при I2=1 I4=1 неопределенное
состояния, задвижка способна принимать сигналы, как на открытие, так и на
закрытие. Через инкрементный счетчик с авто-сбросом CT2, сигнал поступает
на счетный вход RS-триггера, элемент RS1, устанавливает на его выходе
логическую единицу и через элемент «И» подаёт сигнал на открытие задвижки.
Одновременно с этим, через этот же счетчик, сигнал подается на таймер,
выполненный на элементах TOF1, AND, TON1, это задержка, время полного
открытия, закрытия задвижки. Пока на входе I1 будет присутствовать
логическая единица, этот таймер будет отсчитывать время, по истечении
времени, через логический элемент «ИЛИ» сигнал сброса установит RS1 в
ноль, тем самым прекратит подачу сигнала на открытие задвижки.
Одновременно с этим он включит RS-триггер, элемент RS3, что эмулирует
включение концевого выключателя установленного на самой задвижке.
Сигналы логических единиц на входе I1 и на выходе Q2 подтверждают полное
открытие задвижки. Это описание открытие задвижки по времени её полного
открытия, закрытия. Одновременно с этим процессом, будет происходить
открытие задвижки при помощи дополнительных концевых выключателей. Как
уже писалось выше, при полном открытии образуется комбинация входах I2=1
I4=0. Эти два процесса проходят параллельно и дублируют друг друга, в идеале
эти два сигнала должны приходить одновременно. Хотя приоритет отдан
дополнительным концевым выключателям. Допустим, мы включаем прибор
ПР110 и не знаем, в каком положении находится задвижка. В соответствии с
логикой макросов «Гл-управ», «1-управ», «2-управ» на задвижку будет подан
открывающий или закрывающий сигнал. Задвижка в это время может
находиться в неопределенном состоянии, и тогда дополнительный концевой
выключатель сработает раньше, чем задвижка отключится по времени. Логика
работы на закрывание задвижки, точно такая же, что и на открывание. И ещё на
эти макросы не может быть подан одновременно сигнал на открытие и
закрытие задвижки. На рисунке 3.8 приведена схема этого относительно
сложного макроса.
Рисунок 3.8 - Схема макроса задвижка и положение концевых выключателей, поясняющаю работу этого
макроса
Макросы «контроль» три макроса почти полностью идентичные друг
другу, собирают информацию о состояниях задвижек и через сетевые
переменные передают её на компьютерный терминал дежурному оператору.
Кроме того с этих макросов передаются сигналы на включение или
выключение насосных групп.
Рисунок 3.9 - Схема макроса контроль
Макросы насосных групп, это элементы «И» с тремя входами. Они
подают сигналы на включение насосных групп. Когда на всех входах «И»
присутствуют логические единицы, то выход тоже логическая единица, что
включает соответствующую насосную группу. Один вход, это полное открытие
или закрытие первой или второй задвижки, второй вход, это открытие или
закрытие главной задвижки, время её открытия, закрытия больше, чем первой
или второй, третий вход отсутствие или подтверждение аварии датчиков
уровня.
На рисунке 4.10 изображена вся программа для первого реле ПР110.
Рисунок 3.10 - Схема программы для первого программируемого реле.
На рисунке режим работы, когда резервная ёмкость полная, а давление в городском водопроводе отсутствует.