Система автоматизованого каскадного керування насосною станцією для підтримання тиску
Система автоматизованого каскадного керування насосною станцією для підтримання тиску
Для забезпечення стабільної роботи системи водопостачання гірськолижного комплексу було виконано модернізацію існуючої насосної станції. Через значне та нерівномірне споживання води підтримання стабільного тиску вимагало постійного втручання персоналу, а ручне керування насосами призводило до нерівномірного напрацювання двигунів і нестабільної роботи системи. Основною метою проєкту стало створення автоматизованої системи керування, здатної підтримувати заданий тиск незалежно від навантаження та рівномірно розподіляти ресурс насосного обладнання.
У межах проєкту було модернізовано існуючу шафу керування без її повної заміни. До складу системи інтегровано програмований логічний контролер Siemens SIMATIC S7-1200, операторську панель Siemens KTP400 Basic та частотний перетворювач для керування ведучим насосом. Було розроблено програмне забезпечення PLC та HMI, яке реалізує алгоритм каскадного керування трьома насосними агрегатами. Підтримання необхідного тиску здійснюється за допомогою ПІД-регулятора, який керує швидкістю ведучого насоса через частотний перетворювач. Коли продуктивності одного насоса стає недостатньо і його швидкість досягає максимальної, система автоматично запускає другий насос із прямим пуском. Після цього ведучий насос знижує оберти, а ПІД-регулятор продовжує підтримувати необхідний тиск. При подальшому збільшенні споживання аналогічним чином підключається третій насос.
На операторській панелі Siemens KTP400 Basic реалізовано екрани для повного контролю роботи насосної станції. Оператор має можливість: контролювати поточний та заданий тиск; переглядати стан кожного насосного агрегату; змінювати ведучий насос; запускати та зупиняти насосну станцію; контролювати режими роботи обладнання; переглядати аварійні стани системи. Для рівномірного використання обладнання реалізовано можливість зміни ведучого насоса без внесення змін до програми, що дозволяє рівномірно розподіляти напрацювання між усіма двигунами та збільшувати термін їх експлуатації.
Задача проєкту
Модернізувати існуючу систему керування насосною станцією, автоматизувати підтримання заданого тиску, реалізувати каскадне керування насосами та забезпечити стабільну роботу системи водопостачання при змінному навантаженні.
Що було виконано
1
Аналіз існуючої системи керування насосною станцією.
2
Модернізація електричної схеми існуючої шафи керування.
3
Інтеграція програмованого логічного контролера Siemens SIMATIC S7-1200.
4
Підключення та налаштування операторської панелі Siemens KTP400 Basic.
5
Інтеграція частотного перетворювача для керування ведучим насосом.
6
Розробка програмного забезпечення PLC для каскадного керування насосами.
7
Реалізація ПІД-регулювання для автоматичного підтримання заданого тиску.
8
Розробка алгоритму автоматичного підключення та відключення насосів залежно від навантаження.
9
озробка операторських екранів HMI для керування насосною станцією та контролю технологічного процесу.
10
Налаштування системи аварійної сигналізації та індикації станів обладнання.
11
Проведення пусконалагоджувальних робіт та введення системи в експлуатацію.
Приклади реалізації
Використані технології та обладнання
У межах проєкту було використано сучасні рішення Siemens для побудови надійної системи автоматизації насосної станції. Основою системи став програмований логічний контролер Siemens SIMATIC S7-1200, який забезпечує виконання алгоритму каскадного керування насосними агрегатами, підтримання заданого тиску за допомогою ПІД-регулювання та обробку сигналів польового обладнання. Для взаємодії оператора із системою реалізовано операторську панель Siemens SIMATIC KTP400 Basic, на якій розроблено екрани керування насосною станцією, відображення поточного тиску, стану насосів, аварійних повідомлень та основних технологічних параметрів. Регулювання продуктивності ведучого насоса здійснюється за допомогою частотного перетворювача, що дозволяє плавно змінювати швидкість обертання двигуна та підтримувати стабільний тиск у системі. Додаткові насоси підключаються автоматично за каскадним алгоритмом при збільшенні навантаження. Розробка програмного забезпечення PLC та HMI виконувалася у середовищі Siemens TIA Portal, що забезпечило повну інтеграцію всіх компонентів системи автоматизації та спростило подальше технічне обслуговування.
Результат для замовника
01
Автоматизовано керування насосною станцією.
02
Забезпечено стабільне підтримання заданого тиску.
03
Реалізовано каскадне керування насосними агрегатами.
04
Усунено необхідність постійного ручного керування.
05
Забезпечено рівномірний розподіл напрацювання насосів.
06
Підвищено енергоефективність роботи системи.
07
Покращено надійність та безперервність водопостачання.
08
Реалізовано сучасний операторський інтерфейс для контролю та керування.
