Автоматизация и управление

Автоматизация очистных сооружений

Очистные сооружения - одно из главных направлений, работы ПО "ЭКОЛОГИЯ ВОДЫ".

Автоматизация очистных сооружений может представлять собой как локальную систему управления, то есть шкаф управления установки очистки воды, так и программно-технический комплекс с визуализацией технологического процесса очистки стоков, например, организация АРМ оператора комплекса очистных сооружений.

При разработке автоматизированных систем очистки специалистами ПО "ЭКОЛОГИЯ ВОДЫ"  учитываются индивидуальные особенности каждой технологии, используются передовые технологии в сфере автоматизации и управления.

Очистные сооружения – наш профиль, и здесь мы работаем в трех направлениях:

1. Очистные сооружения хозяйственно-бытовых сточных вод.

ПО "ЭКОЛОГИЯ ВОДЫ" оказывает услуги по комплексной автоматизации очистных сооружений хозяйственно-бытовых сточных вод. Мы производим автоматизированные системы управления локальными очистными сооружениями, системы диспетчеризации для очистных сооружений, а также снабжаем свои проекты всей необходимой технической документацией.

Очистные сооружения поверхностно-ливневых и талых сточных вод.

Очистка - необходимое условие при строительстве ливневых стоков предприятий и жилищных объединений, так как неочищенные ливневые стоки наносят вред экологии и окружающей среде

Очистные сооружения промышленных сточных вод.

Комплексная автоматизация технологии очистки промышленных стоков, автоматизированные системы управления технологическим процессом АСУТП, система визуализации технологического процесса, SCADA-система для очистных сооружений – всё это профильные направления работы ПО "ЭКОЛОГИЯ ВОДЫ".

В заявке укажите Ваши контактные данные, реквизиты предприятия, а также подробно опишите задачи и алгоритм работы системы. Наши специалисты свяжутся с Вами в кротчайшие сроки и предложат решение по автоматизации очистных сооружений.

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ

ПО "ЭКОЛОГИЯ ВОДЫ" выполняет работы по автоматизации процессов очистных сооружений как своего производства, так и при реконструкции. Щиты распределительные и шкафы управления поставляются в полной заводской готовности в собранном виде. Каждое изделие проходит технический контроль и тестирование программного обеспечения. Различные варианты исполнения щитов распределительных и шкафов управления по техническому заданию Заказчика.

Автоматизация очистных сооружений

В настоящее время автоматизация очистных сооружений дает возможность наиболее оптимальным образом обеспечить функционирование фильтрующего и очистительного оборудования. Современные элементы контроля предотвращают перегрузки системы, вовремя сигнализируя о тех или иных неполадках в системе и контролируя весь процесс, что значительно облегчает работу оператору.

Процесс автоматизации

Процесс автоматизации можно представить как локальную систему управления, выполненную в виде шкафа, где заключен программно-технический комплекс. Современное оборудование обычно оснащается визуальными средствами контроля, а также дублирующими световыми и звуковыми сигналами. Это в значительной степени облегчает управление очистительным оборудованием, предотвращая ошибки и сбои, снижая риск человеческого фактора.

Устройство шкафа управления

Конфигурация центральных шкафов управления может быть разной, что обуславливается типом устанавливаемого оборудования.

Однако, несмотря на это практически каждый комплекс состоит из следующих компонентов:

  • Устройство защиты
  • Панель для контроля со стороны оператора
  • Переключатели и лампы сигнализации
  • Преобразователи частоты
  • Комплексы плавного пуска
  • Логические контроллеры программируемого типа

Как следствие, автоматизация сооружений позволяет в значительной степени снизить эксплуатационные финансовые затраты, поскольку управлять установкой могут всего 1-2 человека, делая это посменно.

Функции шкафа управления:

  • Автоматическое управление насосами,
  • Защита от перегрузки двигателя насоса по току,
  • Защита двигателя насоса от короткого замыкания,
  • Тепловая защита двигателя насоса посредством,
  • Защита насосного оборудования посредством подключения датчика гигрометра,
  • Защита насосов от работы при низком уровне жидкости в канализационном колодце посредством подключаемого датчика сухого хода,
  • Защита от несанкционированного доступа к программируемым параметрам контроллера,
  • Автоматическая активация резервного насоса при срабатывании термореле или защиты двигателя насоса,
  • Контроль исправности поплавковых выключателей,
  • Диспетчеризация посредством GSM канала.

Преимущества комплексной автоматизации очистных сооружений:

  • Сокращение эксплуатационных затрат на очистные сооружения на 70-80%
  • Оптимизация численности обслуживающего персонала
  • Гарантия стабильного качества очищенной воды
  • Повышение безаварийности работы
  • Осуществление удаленного мониторинга оборудования посредством GSM канала

 

Вводно-распределительное устройство (ВРУ)

  • Автоматическое переключение на резервную линию
  • Индикация питающего напряжения на каждой линии
  • Сигнализация отсутствия питания на каждой линии
  • Исполнение: общепромышленное/взрывозащищенное
  • Сборка по заданию Заказчика

Принцип работы

К вводно-распределительному устройству подводятся две подводящие линии от независимых источников электроснабжения. По умолчанию первая подводящая линия является основным вводом и в случае наличия питающего напряжения на ней питание нагрузки вводно-распределительного устройства производится от нее.
В случае аварийного отсутствия питающего напряжения на основном вводе вводно-распределительное устройство производит переключение питания нагрузки на резервный ввод (по умолчанию вторая подводящая линия). При этом производится размыкания контакта сигнала в диспетчерский пункт о наличии питающего напряжения на основном вводе, что сигнализирует об аварийной ситуации на основном вводе. В случае аварийного отсутствия питающего напряжения на резервном вводе вводно-распределительное устройство производит размыкания контакта сигнала в диспетчерский пункт о наличии питающего напряжения на резервном вводе, что сигнализирует об аварийной ситуации на резервном вводе.

Щит распределительный (ЩР)

  • Распределение нагрузки по фазам
  • Защита от короткого замыкания каждого потребителя
  • Исполнение: общепромышленное/взрывозащищенное
  • Защита от токов утечки
  • Сборка по заданию Заказчика

Варианты исполнения

Элементы ЩР Тип Характеристики
Корпус ЩР — Пластиковый корпус; 1. Степень защиты – IP31, IP54, IP65 2. Количество модулей – 2, 8, 12, 18, 24, 36, 48, 54, 72
— Металлический корпус напольного исполнения (углеродистая сталь 1,5мм с порошковым покрытием); 1. Степень защиты –IP31, IP54, IP65, IP66
— Взрывонепроницаемая металлическая оболочка настенного исполнения 1. Вариант исполнения — морской алюминий с низким содержанием меди или нержавеющая сталь – SS316L

Шкаф управления (ШУ) общепромышленное исполнение

  • Прием и обработка входящих сигналов
  • Управление исполнительными элементами по заданному алгоритму
  • Соблюдение технологических защит и блокировок
  • Индикация состояния оборудования и процессов
  • Сборка по заданию Заказчика

Варианты исполнения

Элементы ШУ Тип Характеристики
Корпус ШУ — Металлический корпус настенного исполнения (углеродистая сталь 1,5мм с порошковым покрытием); 1. Степень защиты – IP31, IP54, IP65, IP66
2. Климатическое исполнение – УХЛ1, УХЛ4
— Металлический корпус напольного исполнения (углеродистая сталь 1,5мм с порошковым покрытием); 1. Степень защиты – IP44, IP54
2. Вариант исполнения – двухдверный, однодверный
3. Климатическое исполнение – УХЛ1, УХЛ4
Программируемый логический контроллер — Продукция компании Овен 1. Контроллерное оборудование — ПЛК150, ПЛК154, ПЛК 110, ПЛК160
2. Сенсорный панельный контроллер – СПК105, СПК107, СПК110, СПК207
   

 

 

ПОСТРОЕНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

В процессе комплексного анализа в системе очистных сооружений изучаются возможные процессы и их модельное отображение, устанавливается соответствие между критериями и контролируемыми сигналами, определяется зависимость сигналов и критериев от состояния реакционного оборудования, места и условий установки приборов и датчиков, реакция системы на управляющие сигналы.

Комплексный подход построения системы автоматизации, в силу повышенного внимания к детальному всестороннему анализу, обеспечивает достоверный контроль и надёжное автоматическое управление технологическим оборудованием.

Преимущество комплексного подхода для автоматизации работы биологических очистных сооружений заключается в том, что он синтезирует на основе полного, всестороннего и детального анализа операций технологического процесса эффективную систему, выполняющую с необходимой и достаточной точностью получение информации и управление в автоматическом режиме. В современных условиях ключевым аспектом повышения эффективности работы предприятия является автоматизация технологических процессов.

Накопленный опыт проектирования, монтажа, ввода в эксплуатацию, гарантийного и после-гарантийного обслуживания позволил обобщить и выделить базовые основы успешного внедрения АСУ ТП, сочетающие комплексный и системный подходы. Подход — это некоторая обобщенная система представлений, приемов и правил, определяющих структуру, последовательность внедрения, условия и особенности эксплуатации АСУ ТП для достижения поставленной цели.

Автоматизированный технологический комплекс Степень автоматизации Количество объектов
управления или РМ
АСУ ТП КНС АУ 46
АСУ ТП НФС-1    
Насосная станция первого подъема ДУ 1
Горизонтальные отстойники, фильтры, промывные насосы, резервуар чистой воды АУ 31
Станция УФ-обеззараживания ДУ 1
Насосная станция второго подъема АУ 1
Насосные станции подкачки АУ 1
Контрольные точки давления, уровня, расхода, качества ДУ 31
Регулятор давления на сет АУ 1
АСУ ТП НФС-3   1
Контрольные точки давления, уровня, расхода ДУ 31
Насосные станции подкачки АУ 1
Насосные станции подкачки ДУ  
АСУ ТП НФС-5   1
Насосная станция первого подъема ДУ 1
Станция УФ-обеззараживания АУ 1
Станция хлорирования воды АУ 1
Горизонтальные отстойники, фильтры, промывные насосы, резервуар чистой воды АУ 53
Контрольные точки давления, уровня, расхода, качества ДУ 74
Насосная станция второго подъема ДУ 1
АСУ ТП ОСК   1
Насосные станции АУ 5
Корпоративный диспетчерский пункт, центральный офис ДУ 7
Информация с КНС, НФС-1,3,5 ДУ 49
Контрольные точки «Давление на сети» ДУ 42
Контрольные точки «Уровни в РЧВ» ДУ 16
Контрольные точки «Качество воды» ДУ 5
Коммерческий учет электроэнергии ДУ 49
Коммерческий учет расходов воды ДУ 399

 

Базовые принципы методологии комплексно­го подхода впервые были применены при создании первых АСУ ТП канализационных насосных станций. В дальнейшем методология комплексного подхода совершенствовалась для достижения основной цели — исключения человеческого фактора при принятии решения о наступлении события и управления технологическим процессом, обеспечения безаварийной работы и снижения эксплуатационных расходов.

Создание АСУ ТП на биологических очистных сооружениях с использованием комплексного подхода включает пять основных этапов:

  • Всесторонний анализ технологического и сопутствующих процессов объекта управления. Выявление технологических операций, составляющих эти процессы.
  • Определение комплексных показателей - критериев, однозначно устанавливающих текущее состояние технологического процесса и автоматизированного технологического комплекса для всех возможных событий.
  • Определение комплекса переменных, необходимых и достаточных для установления управления процессом в автоматический режим; сокращение расходов воды на собственные нужды; экономия электроэнергии.
  • Сохранение фильтрующего слоя при промывке; оптимизация длительности и интенсивности промывки; сокращение времени восстановления фильтрующих свойств загрузки после промывки.
  • Обеспечение оптимальной скорости фильтрации в смежных фильтрах блока в процессе промывки и фильтрации; выявление объективных показателей, определяющих наступление времени не­обходимой промывки. 

Все вышеперечисленные показатели эффективности процесса промывки находятся в сложной зависимости от смежных технологических процессов водоподготовки, охватывающих все объекты, начиная с сооружений первого подъема и заканчивая резервуаром чистой воды. Влияние отдельных структурных частей процесса водоподготовки на процесс промывки, с сохранением и улучшением качественных показателей водоподготовки, определилось системным подходом. В своей основе системный подход фактически предусматривает синтез процесса водоподготовки с позиции автоматизации выделенного технологического процесса.

В технологических процессах водоподготовки выявляются операции, оказывающие количественное и качественное влияние на автоматизируемый процесс промывки.

Информационные и управляющие сигналы, необходимые и достаточные для создания эффективной АСУ ТП промывки фильтров, уточняются с учетом влияния всех процессов, составляющих процесс водоподготовки.

Системный подход создания эффективной АСУ ТП подразумевает структурирование (мо-дульность) управляемой и управляющей системы, разделение управляющей системы на части (на менее сложные подсистемы), для которых разработка и внедрение алгоритмов автоматического управления по времени и затратам значительно проще и доступнее.

Поэтапное создание системы автоматизации и возможность объективного анализа работы оборудования обеспечивают значительное сокращение затрат на модернизацию электротехнического и технологического оборудования.

Качественная оценка состояния оборудования обеспечивает принятие решения о необходимых и достаточных мероприятиях по его адаптации к работе в составе автоматизированной системы. В итоге вместо колоссальных затрат по замене действующего оборудования, ограничиваются продлением сроков его эксплуатации при незначительных затратах на модернизацию.

Системный подход позволяет придать дополнительные качества созданной системе автоматизации в процессе эксплуатации. Система совершенствуется путем уточнения ее целей и функций, состава и специфики информационных потоков, информационного состава задач и отдельных программных модулей без существенных затрат на модернизацию, поскольку структурирование системы устанавливается с учетом совместимости всех ее частей на информационном уровне.

Создавая систему открытой для усовершенствования путем поэтапного, модульного расширения, получаем возможность инсталляции дополнительных функций шаг за шагом и, как следствие, поэтапное, с незначительным риском инвестирование проекта создаваемой системы автоматизации. Объединение всех частей позволяет рассматривать автоматизируемый объект в едином информационном пространстве, количественно и качественно характеризуя все составляющие технологического процесса во времени.

Основой информационного пространства является системная платформа System Platform, на базе которой строятся все последующие системы. Применение системного подхода к АСУ ТП позволяет выработать стратегию ее развития, обосновать приоритеты разработки подсистем, осуществлять контроль за их выполнением, выявлять резерв повышения эффективности технологических процессов, оценивать результаты автоматического управления.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ АСУ ТП ОЧИСТНЫХ СООРУЖЕНИЙ СТОЧНЫХ ВОД

Эффективность внедрения АСУ ТП на биологических очистных сооружениях в значительной степени зависит от четкости формулирования целей управления. В процессе эксплуатации возникает необходимость совершенствования действующей АСУ ТП. Системный подход, без дополнительных затрат на обеспечение совместимости по результатам эксплуатации, позволяет уточнить цель автоматизации для комплексного анализа смежных технологических процессов и автоматизировать эти процессы в составе действующей АСУ ТП.

Главная функция системного подхода состоит в выявлении взаимных связей между процессами, количественной и качественной оценке влияния этих связей на достижение поставленной цели разработки — определение на основе установленного влияния места и времени воздействия на автоматизируемый процесс.

В автоматическом режиме управляющие воздействия вырабатываются исполнительными механизмами, а в автоматизированном режиме—косвенным воздействием (контролирующим персоналом, службами, руководителем) или прямым воздействием (дежурным персоналом).

Применение комплексного и системного подходов позволило заменить общепринятое реализованное построение АСУ ТП, ориентированное на оперативно-диспетчерскую службу, дистанционный контроль и управление корпоративной системой управления технологическими процессами предприятия (рисунок). Эта система основана на автоматическом режиме работы и ориентирована на все ответственные за процесс службы.

Понятие «корпорация» означает оптимальную, равноправную (с позиций оперативного обеспечения необходимой и достаточной информацией) организацию производства.

Корпоративная система позволяет мобилизовать все службы предприятия для достижения поставленной цели — максимальной эффективности производства.

Главная цель корпоративной системы заключается в повышении эффективности управления за счет обеспечения информационной общности персонала, в рамках которой вся деятельность участников производственного процесса объективно контролируется. При этом возрастает роль и ответственность работников за обеспечение эффективности производства: службы АСУ — за надежность работы средств автоматизации, службы главного технолога — за оптимизацию водоподготовки и водоочистки, службы главного метролога — за достоверность измерений и своевременную поверку приборов, аналогично и по другим службам.

Рабочее место специалиста в корпоративной системе — автоматизированное рабочее место (АРМ) представляет собой проблемно-ориентированный программно-технический комплекс, вынесенный на рабочее место для всех подразделений, отвечающих за текущую эксплуатацию, перспективы повышения эффективности работы предприятия и его развития.

Внедрение АРМ в подразделения повышает оперативность управленческого труда и позволяет использовать объективные показатели, характеризующие экономические затраты, необходимые для работы предприятия и их оптимизацию. Корпоративная система обеспечивает децентрализацию, благодаря которой информация поступает в диспетчерскую, различные службы и к руководству в реальном масштабе времени.

Руководители становятся менее зависимыми от мнения персонала, поскольку их опыт компенсируется интеллектом системы управления, а также потому, что внедрение информационной техники позволяет значительно снизить субъективную интерпретацию контролируемых показателей технологического процесса персоналом, ответственным за эксплуатацию.

Корпоративная система на основе комплексного и системного подходов представляет собой гибкую открытую структуру, которую можно перестраивать, адаптировать и дополнять новыми модулями или внешним программным обеспечением, органично встраиваемым в систему.

Основные свойства корпоративной системы: распределенный доступ к единой базе данных, работа в режиме реального времени, открытость для адаптации и расширения, поддержка территориально распределенных структур, работа в широком круге аппаратно-программных платформ. При этом обеспечивается следующий этап развития системы автоматизации - охват всей финансово-хозяйственной и производственной деятельности предприятия. Корпоративная АСУ ТП является базой для создания последующих систем автоматизации управления производственными процессами.

ВЫВОДЫ

  1. Основой создания эффективной АСУ ТП для биологических очистных сооружений являются комплексный и системный подходы. При комплексном подходе выделенный автоматизируемый объект всесторонне анализируется, а система автоматизации синтезируется для достижения поставленной цели при любых возможных условиях эксплуатации. При системном подходе - объект и система автоматизации синтезируются в составе системы водоснабжения или водоотведения для достижения поставленной цели. При этом выявляется влияние системы и ее компонентов на объект и цель автоматизации, а также взаимное влияние автоматизированного объекта на систему водоснабжения или канализации.
  2. Создание корпоративной АСУ ТП является одним из основных и необходимых условий повышения эффективности эксплуатации систем водоснабжения и канализации. Корпоративная АСУ ТП обеспечивает консолидацию всех ведущих специалистов по поддержанию и совершенствованию систем ВКХ.
  3. Корпоративная АСУ ТП — основа дальнейшего повышения эффективности систем водоснабжения и канализации, в том числе с последующим распространением на всю финансово-хозяйственную и производственную деятельность предприятия.