330 / ЗаданКурсЖурналПолныйМПУСУ / 2СУводонасСтанцией

ВВЕДЕНИЕ

является, по мнению авторов, опти

частотное регулирование, для по

Несмотря на высокие требования

мальной. Она обеспечивает оператору

жарных — включение/отключение);

к водоканалам по непрерывности пода

полный контроль над функционирова

● мониторинг двигателей насоса стан

чи воды в наши квартиры, уровень ав

нием водозаборного узла (ВЗУ), но при

ции второго подъема по таким пара

томатизации на этих предприятиях

этом не перегружена излишними воз

метрам, как частота вращения, ток,

весьма низок, а зачастую и вовсе ника

можностями, которые могли бы ска

потребляемая мощность;

кой автоматизации там нет. Отчасти это

заться на увеличении её стоимости.

● мониторинг и учет выходных пара

объясняется недостаточным финанси

метров насосной станции второго

рованием — ведь известно, что цены на

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

подъема: кумулятивного и мгновен

воду и тепло пока не соответствуют ми

СИСТЕМЫ

ного расхода и давления по обеим

ровым. Однако автоматизация на водо

Система мониторинга и управления

ниткам выхода в городскую сеть;

каналах необходима, и в первую оче

ВЗУ обеспечивает:

● индикацию уровня воды в накопи

редь, для более эффективного управле

● полностью автоматизированное уп

тельном резервуаре насосной стан

ния технологическим процессом добы

равление водозаборным узлом,

ции;

чи и транспортировки воды, так как это

включая насосную станцию и семь

● управление двигателями глубинных

позволяет снизить затраты энергии

скважин, с центрального поста опе

насосов в скважине (дистанционное

и более рационально распорядиться

ратора в реальном масштабе време

включение/отключение);

имеющимися ресурсами.

ни;

● мониторинг параметров скважин:

Представленная в статье автоматизи

● управление двигателями основных и

токов глубинных насосов, давления,

рованная система водозаборного узла

пожарных насосов (для основных —

мгновенного и кумулятивного расхо

дов воды из скважин, температуры

воздуха в павильоне скважины, уров

ня воды в скважине;

● тревожную сигнализацию в случаях

несанкционированного проникно

вения на территорию ВЗУ, в павиль

оны скважин, а также снятия люков

с резервуара.

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА

Проект ВЗУ Химки 3 является типо

вым (рис. 1). Вода из семи одинаково

оборудованных скважин подается в ре

зервуар, где накапливается, и затем че

рез насосную станцию поступает в го

родскую сеть. Скважины находятся в

отдельно стоящих павильонах, распо

ложенных на удалении от 20 до 150 ме

26

Насосная станция

тров от резервуара. В каждом павильо

не располагается шкаф с силовым обо

www.cta.ru

СТА 4/2000

трубку, связывающую внутреннюю по

лость датчика с внешней атмосферой.

Измерение давления в трубопроводе,

идущем от скважины, осуществляется

датчиком DMP 331. Датчик ввинчен

в предварительно приваренный изме

рительный отвод. Выходной

сигнал

датчика — токовый 4 20 мА.

Ток насоса измеряется датчиком

NNC 300GA, использующим эффект

Холла. Выходным сигналом датчика

является переменное напряжение ча

стотой 50 Гц с амплитудой, пропор

циональной измеряемому току. С по

мощью дополнительного

модуля

нормализации GLT 02 этот сигнал

преобразуется в стандартный токо

вый 4 20 мА.

Сигналы с датчиков тока, давления,

уровня воды, а также температуры воз

духа в павильоне скважины поступают

на модуль аналогового ввода ADAM

4017. Питание датчиков обеспечивает

ся блоком питания GPWR 01.

Расход воды из скважины измеряет

ся индукционным расходомером

SIMA FC 2. Первичный блок расходо

мера врезан в трубу, вторичный уста

новлен в шкафу вместе с прочим обо

рудованием узла сбора данных. Расхо

Условные обозначения:

водоподъемных колоннах над глубин

домер обеспечивает измерение мгно

H — уровень воды в резервуаре;

ными насосами. Датчики используют

венного и кумулятивного (суммарного)

I — ток насоса станции;

принцип измерения давления столба

расходов воды. Вторичный блок расхо

P — давление на выходе станции;

жидкости и имеют выходной сигнал

домера подключен к остальному обо

Q — расход воды на выходе станции;

4 20 мА. Автоматическая компенсация

рудованию по сети RS 485. Программ

V — скорость вращения вала двигателя насоса;

возможных погрешностей, связанных

но вторичный блок расходомера эму

l — уровень воды в скважине;

с колебаниями атмосферного давле

лирует модуль сбора данных ADAM

p — давление воды в скважине;

ния, обеспечивается использованием

4017, у которого первый канал выдает

q — расход воды скважины;

специального гидрометрического ка

значение мгновенного расхода, вто

t — температура воздуха

беля, имеющего внутри пустотелую

рой — кумулятивного.

Рис. 1. Структурная схема ВЗУ Химки 3

рудованием и блоком управления дви

гателем насоса «Каскад». Из резервуа

ра, служащего промежуточным нако

пителем и отстойником, вода поступа

ет на насосную станцию второго подъ

ема. Насосная станция имеет в своем

составе шесть насосов, из которых

три — хозяйственно питьевые, и три —

пожарные. Из насосной станции вода

поступает в сеть городского водоснаб

жения.

ОСНАЩЕНИЕ СКВАЖИН

Павильоны скважин оборудованы

датчиками и узлами сбора данных и уп

равления, смонтированными в элект

ротехнических шкафах (рис. 2).

Измерение уровня воды в скважине

осуществляется погружными уровне

27

мерами LMP 308, установленными на

Рис. 2. Структурная схема оборудования скважин

СТА 4/2000

www.cta.ru

Управление включением/отключе

нием глубинного насоса, а также опрос

датчиков охранной сигнализации осу

ществляется через модуль дискретного

ввода вывода ADAM 4050. Управление

силовым контактором насоса выпол

няется промежуточным реле.

Модули ADAM 4017, ADAM 4050

и вторичный блок расходомера SIMA

FC 2 установлены в монтажный шкаф

фирмы

Schroff

размером

600·400·200 мм. В шкафах наиболее

удаленных скважин дополнительно ус

тановлен радиомодем НЕВОД 1. Все

контроллеры и радиомодем связаны

Оборудование павильона скважин

сетью RS 485. Связь с центральным

постом оператора обеспечивается либо

чающим за управление частотными

по сети RS 485.1. Для согласования

по радио с помощью радиомодема НЕ

регуляторами, измерение расхода

интерфейсов установлено три конвер

ВОД 1, либо по сети RS 485.2. К сква

и давления воды на выходе насосной

тора RS 485/RS 232 ADAM 4520.

жинам, подключенным по RS 485.2,

станции, измерение уровня воды в ре

Пуск/останов пожарных насосов

проложен

промышленный кабель

зервуаре, а также за включение/от

обеспечивается при помощи модуля

3105А фирмы Belden.

ключение и измерение токов пожар

ADAM 4050 и промежуточных реле

ных насосов.

RM 204. На этот же модуль поступают

ОБОРУДОВАНИЕ

Для частотного управления двигате

сигналы охранной сигнализации ворот

ЭЛЕКТРОЩИТОВОЙ НАСОСНОЙ

лями хозяйственно питьевых насосов

ВЗУ и люков резервуара.

СТАНЦИИ

применено три регулятора ER 55

В качестве датчика уровня воды в на

В электрощитовом зале

насосной

мощностью 55 кВт каждый. Регулято

копительном резервуаре используется

станции (рис. 3) второго подъема уста

ры имеют интерфейс RS 232. Управ

уровнемер LMP 308 с выходным сиг

новлен шкаф с оборудованием, отве

ление регуляторами осуществляется

налом 4 20 мА.

www.cta.ru

СТА 4/2000

Рабочее место оператора

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программное обеспечение (ПО) уп

равляющего компьютера выполнено

на языке С++ с использованием гра

фической системы Photon и работает

Оборудование электрощитовой насосной станции

под управлением операционной систе

мы реального времени QNX. Загрузка

дачи информации в центральную дис

Давление на каждом из двух выходов

программного обеспечения осуществ

насосной станции измеряется датчи

петчерскую водоканала, устройство

ляется с флэш диска DiskOnChip объе

ками DMP 331 с выходным сигналом

бесперебойного питания.

мом 8 Мбайт. Вместе с использованием

4 20 мА.

Электрощитовая связана с централь

сторожевого таймера это обеспечивает

Отпуск воды в городскую сеть холод

ным постом оператора двумя каналами

бесперебойную работу системы в тече

ного водоснабжения измеряется двумя

RS 485: RS 485.1 и RS 485.2.

ние длительного времени.

расходомерами SIMA FC 2 c диамет

ром условного прохода 400 мм.

Ток каждого из трех пожарных насо

сов мощностью 130 кВт измеряется

датчиками NNC 300GA с модулями

нормализации GLT 02, питание датчи

ков

обеспечивается тремя модулями

питания GPWR 01.

Выходные сигналы с датчиков уров

ня, давления и тока поступают на мо

дуль ADAM 4017. Контроллеры и вто

ричные блоки расходомеров SIMA

FC 2 объединены в сеть RS 485.2.

Оборудование смонтировано в шка

фу Schroff размером 600·600·320.

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ПОСТ

ОПЕРАТОРА

Центральный пост

оператора

(рис. 4) — комплекс

технических

средств, находящийся в операторской

комнате. Он включает в себя шкаф

с оборудованием, монитор и консоль

управления.

В качестве управляющего в системе

используется промышленный компью

тер, имеющий в своем составе корпус

PAC 40H с пассивной объединитель

ной платой, процессорную плату PCA

6154

с флэш диском

DiskOnChip,

24 B

32 Мбайт ОЗУ и процессором Pentium

150 МГц, интерфейсную плату PCL 745

(два гальванически изолированных ка

нала RS 485).

В шкафу смонтированы промыш

ленный компьютер с коммуникацион

29

ными платами, радиомодем для пере

Рис. 4. Технические средства центрального поста оператора

СТА 4/2000

www.cta.ru

Рис. 5. Режим «Технологическая схема»

Рис. 7. Режим «Насосная станция»

Рис. 8. Режим «Управление насосным агрегатом»

да воды, тока на

менее одного раза в секунду, что обес

соса, давления в

печивает в каждый момент времени

Рис. 6. Режим «Скважины»

трубопроводе, уровня воды в скважи

отображение текущих значений пара

не, глубины загрузки насоса (спра

метров.

Программное обеспечение имеет три

вочная информация), температуры

основных режима работы: «Технологи

воды в павильоне скважины и состо

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ческая схема», «Скважины», «Насос

яние датчиков охранной сигнализа

Внедрение системы на водозабор

ная станция». Переход между режима

ции (рис. 6). На этом же экране отоб

ном узле Химки 3 обеспечило значи

ми осуществляется клавишами на кон

ражены состояния датчиков охраны

тельное увеличение эффективности

соли управления.

ворот ВЗУ и двух люков резервуара. В

мониторинга и управления основны

В режиме «Технологическая схема»

режиме «Скважины» также произво

ми режимами ВЗУ. За счет объедине

на экране отображается укрупненная

дится управление пуском/остановом

ния данных в единую картину мони

технологическая схема водозаборного

насосов и включение/отключение

торинга на экране у диспетчера по

узла (рис. 5). На экране показаны вели

охранной сигнализации на скважи

высилась оперативность регулирова

чины расхода воды из скважин, токи

нах.

ния параметров подачи воды в го

насосов скважин, уровень воды в ре

В режиме «Насосная станция» на

родскую сеть. За счет использования

зервуаре, обороты и токи хозяйствен

экране отображаются текущие оборо

частотного

регулирования

электро

но питьевых и пожарных насосов, зна

ты, токи и мощности силовых агрега

двигателей

насосов

уменьшились

чения расхода и давления на выходах

тов станции, их суммарная мощность,

энергозатраты и увеличились сроки

насосной станции. Цвета пиктограмм

а также значения давления и расхода

службы оборудования. Налажен учет

насосов изменяются в зависимости от

воды, поступающей в город (рис. 7).

поднятой и

поданной

потребителю

режима работы: прозрачный — насос

Также в этом режиме производится

воды и мониторинг состояния уров

остановлен, синий — насос запущен,

управление насосными агрегатами че

ня подземных вод в водозаборных

красный — перегрузка по току. Также

рез табло управления (рис. 8), где

скважинах.

в нижней части экрана отображается

можно запустить, остановить двига

Эксплуатация системы в течение од

текущее время.

тель, а также установить его текущие

ного года подтвердила её эффектив

В режиме «Скважины» на экране

обороты.

ность и надежность. ●

для каждой скважины в табличной

Сбор данных от технологического

форме отображаются величины

оборудования производится в реаль

Автор — сотрудник СП «Геолинк»

мгновенного и кумулятивного расхо

ном масштабе времени с частотой не

Телефон: (095) 795&0723

31

СТА 4/2000

www.cta.ru