Podstawowe badania. Automatyzacja oczyszczalni ścieków Automatyzacja procesów oczyszczania ścieków

Procesy czyszczenia mechanicznego obejmują filtrowanie wody przez kraty, wychwytywanie piasku i wstępne osadzanie. Schemat blokowy automatyzacji procesów mechanicznego oczyszczania ścieków przedstawiono na ryc. 52.

Ryc.52. Schemat strukturalny ACS:

1 - komora rozdzielcza; 2 – siatka schodkowa pita; 3 - piaskownik poziomy, 4 - osadnik wstępny; 5 - bunkier piaskowy

Siatki służą do wychwytywania dużych zanieczyszczeń mechanicznych ze ścieków. Podczas automatyzacji przesiewaczy głównym zadaniem jest sterowanie zgrabiarkami, kruszarkami, przenośnikami i bramami na kanale wlotowym. Woda przepływa przez ruszt, na którym zatrzymywane są zanieczyszczenia mechaniczne, następnie w miarę gromadzenia się ścieków ruszt schodkowy włącza się i jest oczyszczany z nieczystości.Automatyczne urządzenia na rusztach włączają się, gdy różnica poziomów ścieków przed i za rusztami wzrasta. Kąt nachylenia kraty wynosi około 60 około -80 około. Zgrabiarka jest wyłączana albo przez urządzenie stykowe, które jest wyzwalane, gdy poziom spadnie do określonej wartości, albo za pomocą przekaźnika czasowego (po określonym czasie).

Ponadto, po zatrzymaniu dużych zanieczyszczeń mechanicznych, spływ jest przesyłany do piaskowników, które są przeznaczone do wychwytywania piasku i innych nierozpuszczonych zanieczyszczeń mineralnych ze ścieków. Zasada działania piaskownika polega na tym, że pod wpływem grawitacji cząstki, których ciężar właściwy jest większy niż ciężar właściwy wody, gdy poruszają się wraz z wodą, opadają na dno.

Piaskownik poziomy składa się z części roboczej, w której przepływa przepływ oraz części sedymentacyjnej, której zadaniem jest zbieranie i magazynowanie wytrąconego piasku do czasu jego usunięcia Ruch ścieków 0,1 m/s. Automatyczne urządzenia w piaskownikach służą do usuwania piasku, gdy osiągnie on poziom graniczny. Do normalnej i efektywnej pracy piaskownika konieczne jest monitorowanie i kontrolowanie poziomu osadu, jeśli przekroczy on dopuszczalną wartość, to zostanie on podburzony, a woda zostanie zanieczyszczona wcześniej osadzonymi substancjami. Również automatyczne usuwanie piasku może odbywać się w określonych odstępach czasu ustalonych na podstawie doświadczenia eksploatacyjnego.

Ścieki trafiają następnie do osadnika pierwotnego, aby zatrzymać substancje pływające i wytrącające się. Woda powoli przemieszcza się ze środka na obrzeże i łączy się w obwodowe koryto z zalanymi otworami. Do usuwania osadu ze ścieków wykorzystuje się wolno obracającą się kratownicę metalową z zamontowanymi na niej zgarniaczami, grabiąc osad do środka studzienki, skąd jest okresowo wypompowywany windą hydrauliczną. Czas przebywania (osiadania) cieczy odpadowej wynosi 2 godziny, prędkość ruchu wody wynosi 7 m/s.

Automatyzacja procesu fizycznego i chemicznego oczyszczania ścieków

W systemach oczyszczania ścieków metodami fizycznymi i chemicznymi najszerzej stosowana jest flotacja ciśnieniowa. Dzięki tej metodzie oczyszczania ścieki są nasycane gazem (powietrzem) pod nadciśnieniem, które następnie szybko spada do ciśnienia atmosferycznego.

Na ryc. 53 przedstawia schemat blokowy ACP ze stabilizacją jakości oczyszczonej wody poprzez zmianę natężenia przepływu przepływu recyrkulacyjnego, który przenosi drobną fazę gazową do komory flotacyjnej.

System składa się ze zbiornika flotacyjnego 1, miernika mętności 2-1, który mierzy stężenie cząstek zawieszonych w wodzie oczyszczonej, sygnalizatora 2-3, przepływomierza 1-1, regulatora 1-2, zaworów sterujących 1 -3, który reguluje przepływ ścieków dopływających do flotatora oraz zawór 2-2, który reguluje natężenie przepływu cyrkulacji nasyconej powietrzem w odbiorniku ciśnienia 2.

Sygnał, który pojawia się, gdy stężenie zawiesiny w wodzie na wylocie z flotatora wzrośnie powyżej zadanej wartości, przesyłany jest z mętności 2-1 do regulatora, który poprzez zawór 2-2 zwiększa przepływ recyrkulacji. Nowa ilość gazu zmniejsza zmętnienie oczyszczonych ścieków. Jednocześnie w miarę wzrostu natężenia przepływu recyrkulacji przez zbiornik flotacyjny na wyjściu przepływomierza 1-1 pojawia się sygnał odchyłki, który podawany jest na regulator 1-2. Ten regulator po 1-3 ogranicza przepływ ścieków do skimmera, zapewniając stałość całkowitego przepływu przez niego.

Ryż. 53. Schemat ACP procesu oczyszczania ścieków metodą flotacji ciśnieniowej

Wysyłanie dobrej pracy do bazy wiedzy jest proste. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy będą Ci bardzo wdzięczni.

Hostowane na http://www.allbest.ru/

Wstęp

Automatyzacja procesów technologicznych i produkcji na obecnym etapie jest wprowadzana we wszystkich branżach. Jedną z głównych zalet zautomatyzowanych systemów sterowania procesami jest zmniejszenie, aż do całkowitego wyeliminowania, wpływu czynnika ludzkiego na kontrolowany proces, redukcja personelu, minimalizacja kosztów surowców, poprawa jakości wytwarzany produkt, a docelowo znaczny wzrost wydajności produkcji. Główne funkcje realizowane przez takie systemy to sterowanie i zarządzanie, wymiana danych, przetwarzanie, gromadzenie i przechowywanie informacji, generowanie alarmów, tworzenie wykresów i raportowanie.

1. Charakterystykaścieki dla przedsiębiorstw

Ścieki - wszelkie wody i opady odprowadzane do zbiorników wodnych z terenów przedsiębiorstw przemysłowych i obszarów zaludnionych przez system kanalizacyjny lub grawitacyjnie, których właściwości zostały zdegradowane w wyniku działalności człowieka.

Ścieki to:

Ścieki przemysłowe (przemysłowe) (powstające w procesach technologicznych przy produkcji lub wydobyciu kopalin) odprowadzane są systemem kanalizacji przemysłowej lub ogólnospławnej

Ścieki z gospodarstw domowych (odchody domowe) (powstające w pomieszczeniach mieszkalnych, a także w pomieszczeniach domowych w pracy, na przykład prysznice, toalety) są odprowadzane przez domową lub ogólnospławną sieć kanalizacyjną

Ścieki powierzchniowe (podzielone na deszcz i topienie, to znaczy powstające podczas topnienia śniegu, lodu, gradu) są z reguły odprowadzane przez system kanalizacji burzowej.

Ścieki przemysłowe można segregować:

Według składu zanieczyszczeń:

Zanieczyszczone głównie zanieczyszczeniami mineralnymi;

Zanieczyszczone głównie zanieczyszczeniami organicznymi;

Zanieczyszczony zarówno zanieczyszczeniami mineralnymi, jak i organicznymi;

Według stężenia zanieczyszczeń.

W składzie ścieków wyróżnia się dwie główne grupy zanieczyszczeń - konserwatywne, tj. te, które prawie nie wchodzą w reakcje chemiczne i praktycznie nie ulegają biodegradacji (przykładem takich zanieczyszczeń są sole metali ciężkich, fenoli, pestycydów) oraz niekonserwatywne, tj. te, które mogą, m.in. przechodzą procesy samooczyszczania.

Skład ścieków obejmuje zarówno nieorganiczne (cząstki gleby, rudy i skały płonnej, żużel, sole nieorganiczne, kwasy, zasady); i organiczne (produkty naftowe, kwasy organiczne), m.in. obiekty biologiczne (grzyby, bakterie, drożdże, w tym patogeny).

Proces technologiczny obiektu

Cała jednostka zewnętrzna wyposażona jest w betonową pokrywę ze spadkiem w kierunku rynien odpływowych w celu zbierania opadów atmosferycznych i ewentualnych wycieków przetworzonych produktów.

Zbiór z tac ściekowych kierowany jest do zagłębionych pojemników E-314/1.2 znajdujących się na różnych końcach instalacji (schemat przepływu). Woda gromadzona w zbiornikach jest wypompowywana pompami H-314/1.2 do kanalizacji chemicznie zanieczyszczonej (CPC) w oczyszczalni, z zadowalającymi wynikami analizy zebranej wody i uzyskaniem zezwolenia na pompowanie od sztygara zmianowego oczyszczalni . Podczas wypompowywania monitorowana jest obecność warstwy oleju, a po jej wykryciu pompowanie zatrzymuje się.

W przypadku znacznego zanieczyszczenia wody jest ona, jeśli to możliwe, rozcieńczana wodą z recyklingu lub odprowadzana przez nośnik osadu do kolektora osadu WWTF.

W przypadku wykrycia warstwy oleju jest ona przekazywana do recyklingu przez zbiornik O-23 za pomocą ciężarówki z paliwem. Poziom w zbiorniku E-314/1 jest kontrolowany przez urządzenie LIA - 540.

Schemat przepływu procesu

Wady obecnego systemu:

- nie ma możliwości monitorowania i analizy poziomu warstwy oleju pobranej z czujnika, co z kolei nie pozwala nam kontrolować całego procesu technologicznego.

- nie ma zautomatyzowanego systemu kontroli i zarządzania procesami.

- jedną z głównych zalet zautomatyzowanych systemów sterowania procesem, której nie obserwuje się w tym systemie, jest zmniejszenie wpływu tzw. czynnika ludzkiego na kontrolowany proces, redukcja personelu, minimalizacja kosztów surowca, poprawa jakości produkt finalny, a docelowo znaczny wzrost wydajności produkcji.

- istniejące urządzenia wbudowane w system są pod wpływem środowiska.

Ogólne zasady budowy zautomatyzowanych systemów sterowania i zarządzania procesami technologicznymi

Istnieją różne zasady budowy systemów sterowania procesami, które określane są przez: 1) miejsce w łańcuchu sterowania operatora oraz 2) terytorialne położenie obiektów technologicznych.

W oparciu o pierwszą zasadę możliwe są następujące opcje systemów budowlanych.

System informatyczny pozwala kadrze zarządzającej monitorować postęp trwającego procesu za pomocą wtórnych przyrządów pomiarowych, w zależności od odczytów, podejmować taką lub inną decyzję o regulacji postępu procesu i, jeśli to konieczne, dokonywać korekt za pomocą ręcznych urządzeń sterujących.

W zależności od bazy technicznej przyrządów pomiarowych możliwe są następujące sposoby realizacji systemów pomiarowych:

W pierwszym przypadku urządzenia wskazujące są używane jako wtórne urządzenia pomiarowe. Metoda ta pozwala operatorowi kontrolować przebieg procesu według wskazań przyrządów wskaźnikowych lub cyfrowych, wprowadzać dane do dziennika księgowego, podejmować decyzję o regulacji procesu i przeprowadzać go. Przy całym archaizmie tej metody jest ona nadal szeroko stosowana, zwłaszcza że możliwe jest uzupełnienie przyrządów pomiarowych różnymi środkami sygnalizacji i zdalnego sterowania;

W drugim przypadku jako wtórne przyrządy pomiarowe wykorzystywane są urządzenia rejestrujące: automatyczne rejestratory, potencjometry i inne podobne urządzenia, które rejestrują na papierze wykresowym. Ta metoda wymaga również od operatora ciągłego monitorowania postępu procesu, ale oszczędza mu rutynowej procedury rejestrowania odczytów. Powyższe przypadki charakteryzują się złożonością znajdowania niezbędnych wartości rejestrowanych w różnych odstępach czasu, pewną złożonością przetwarzania danych statystycznych, ponieważ wymagane jest ich ręczne przetwarzanie lub ręczne wprowadzanie do komputera, złożoność tworzenia zamkniętego systemu sterowania;

W trzecim przypadku wdrożenie systemu informatycznego oznacza połączenie środków do pomiaru, przetwarzania i przechowywania informacji w oparciu o komputer elektroniczny. Zastosowanie techniki komputerowej umożliwia stworzenie automatycznego systemu do kompleksowego przetwarzania informacji o procesie technologicznym. Taki system pozwala na elastyczne podejście do przetwarzania danych w zależności od ich zawartości, dodatkowo wymagane przetwarzanie statystyczne otrzymanych danych, ich przechowywanie i prezentację w wymaganej formie na ekranie wyświetlacza i na twardych nośnikach oraz przesyłanie informacji przez długi czas. odległości są łatwe do przeprowadzenia. Daje to możliwość zorganizowania zautomatyzowanego systemu gromadzenia, przetwarzania, przechowywania, przesyłania i prezentowania informacji.

Na obecnym etapie rozwoju technologii systemy informacyjno-sterujące zbudowane w oparciu o cyfrową technikę komputerową stanowią podstawę dla zautomatyzowanych i automatycznych systemów monitorowania i sterowania procesami technologicznymi oraz produkcją jako całością.

Jednym z rodzajów zautomatyzowanych systemów sterowania jest system informacyjno-doradczy, inaczej zwany systemem wspomagania decyzji lub systemem ekspertowym. Tego typu system realizuje automatyczne zbieranie danych technologicznych z obiektu, niezbędne przetwarzanie, przechowywanie i przesyłanie informacji. Przetwarzanie informacji pozwala na przekształcenie ich do formatu odpowiedniego do przechowywania w bazie danych, wydobycie z niej wymaganych danych, na których możliwa jest synteza informacji rekomendacyjnych.

Rozwój systemów informacyjno-doradczych to system automatycznego sterowania (ACS). Budowa ACS jest możliwa zarówno w oparciu o bazę elementów analogowych, jak i cyfrowych. Najbardziej obiecującą bazą, na tym etapie rozwoju technologii, są mikroprocesorowe układy blokowo-modułowe do zbierania informacji, dalszego przetwarzania informacji za pomocą komputerów przemysłowych, syntezy działań sterujących i przesyłania sygnałów sterujących do obiektu sterującego poprzez transmisję modułów blokowo-modułowych system zbierania i przekazywania informacji.

Zastosowanie nowoczesnej technologii komputerowej umożliwia również zorganizowanie przesyłania informacji między różnymi systemami automatycznego sterowania, w obecności linii komunikacyjnych i odpowiednich protokołów przesyłania informacji. Tym samym zbudowany na podobnej zasadzie automatyczny system sterowania zapewnia rozwiązanie problemu sterowania i sterowania obiektem technologicznym, możliwość integracji systemu z innymi poziomami hierarchii.

W zależności od lokalizacji terytorialnej systemy sterowania i zarządzania dzielą się na systemy scentralizowane i rozproszone.

Systemy scentralizowane charakteryzują się tym, że obiekty sterowania są rozproszone geograficznie i sterowane z centralnego punktu sterowania zaimplementowanego na cyfrowej maszynie sterującej. Dzięki temu, że wszystkie informacje o stanie procesu technologicznego są skoncentrowane w jednym punkcie kontrolnym i kontrola jest realizowana, taki system jest w znacznym stopniu uzależniony od stanu i niezawodności linii komunikacyjnych.

Rozproszone systemy sterowania umożliwiają zarządzanie rozproszonymi obiektami, na które mają wpływ autonomiczne sterowniki sterujące. Komunikacja z punktem centralnym realizowana jest poprzez tzw. kontrolę nadrzędną nad całym przebiegiem procesu technologicznego, a niezbędne sygnały korekcyjne są generowane i przekazywane do autonomicznych sterowników sterujących.

Oprócz analizy ogólnych zasad budowy zautomatyzowanych systemów sterowania i zarządzania oraz wymagań stawianych przez normy państwowe przy projektowaniu takich systemów, wzięto pod uwagę wymagania klienta dotyczące zautomatyzowanego systemu sterowania procesami.

Przede wszystkim dzisiaj konieczne jest połączenie zautomatyzowanego systemu sterowania procesami technologicznymi i centralną dyspozytornią w jeden system informatyczny. Równie ważna jest automatyzacja rurociągów. Pozwoli to na dokładne i szybkie uzyskanie ważnych informacji technologicznych: ciśnienie, temperatura, natężenie przepływu transportowanej substancji.

Tego rodzaju informacje są potrzebne technologom do prowadzenia prac prewencyjnych i naprawczych, oceny stabilności procesu technologicznego. Pomiar ilości transportowanego dwutlenku węgla jest niezbędny do rozliczenia technologicznego. Docelowo istnieje operacyjny dostęp do informacji, co poprawia jakość podejmowania decyzji zarządczych.

W pracy postawiono i rozwiązano następujące zadania:

1) Dokładne badanie całego procesu technologicznego i uzasadnienie konieczności wprowadzenia zautomatyzowanego systemu.

2) Dobór czujników i przyrządów do realizacji zadania.

3) Wybór sprzętu systemu.

4) Opracowanie schematu funkcjonalnego z uwzględnieniem wprowadzenia elementów automatyzacji procesów.

5) Rozwój oprogramowania i sprzętu dla zautomatyzowanego systemu sterowania i zarządzania procesami.

6) Opis funkcjonalności i możliwości technicznych wdrożonego zautomatyzowanego systemu.

Schemat funkcjonalny obiektu z wbudowanym systemem automatycznym oraz motyw

Opis schematu funkcjonalnego zautomatyzowanego systemu

Schemat funkcjonalny automatyzacji obiektu technologicznego przedstawiono na ryc. (2). Schemat przedstawia lokalizację głównych przetworników pomiarowych do kontroli technologicznej. Czujniki systemu wykonane są z materiałów odpornych na wpływy środowiska i mają konstrukcję przeciwwybuchową, a także wytrzymują ciśnienie do 10,0 MPa. Automatyczne pompowanie ścieków ze zbiornika E-314/1 odbywa się za pomocą zaworu regulacyjnego pozycji LV 540/1, współpracującego z falowym radarowym czujnikiem poziomu pozycji LIDC 540 Rosemount 5300 (poprzez separację faz). Gdy poziom wody osiągnie 100%, zawór regulacyjny FV 540/1 otwiera się. Który dostarcza wodę obiegową do zbiornika dzięki sile hydrostatycznej. Po osiągnięciu warstwy oleju, co jest określane przez czujnik poziomu LIDC 540 (przez rozdział faz), zawór zamyka się.

2. Lista zastosowanych urządzeń

1) PoziomLIDA- 540: Rosemount 5300

Rosemount 5300 jest dwuprzewodowym przetwornikiem falowodowym przeznaczonym do pomiarów poziomu, poziomu interfejsu i ciał stałych. Rosemount 5300 zapewnia wysoką niezawodność, zaawansowane środki bezpieczeństwa, łatwość użytkowania oraz nieograniczoną łączność i integrację z systemami sterowania procesami.

Zasada działania wskaźniki poziomu falowodów:

Rosemount 5300 jest oparty na technologii reflektometrii w dziedzinie czasu (TDR). Mikrofalowe nanosekundowe impulsy radarowe o małej mocy są przesyłane w dół sondy zanurzonej w środowisku procesowym. Kiedy impuls radarowy dociera do ośrodka o innej stałej dielektrycznej, część energii impulsu jest odbijana z powrotem. Różnica czasu między momentem wysłania impulsu radarowego a momentem odebrania echa jest proporcjonalna do odległości, z której obliczany jest poziom cieczy lub poziom granicy faz. Intensywność odbitego sygnału echa zależy od stałej dielektrycznej ośrodka. Im wyższa stała dielektryczna, tym większa intensywność odbitego sygnału. Technologia fal kierowanych ma wiele zalet w porównaniu z innymi metodami pomiaru poziomu, ponieważ impulsy radarowe są praktycznie odporne na skład medium, atmosferę w zbiorniku, temperaturę i ciśnienie. Ponieważ impulsy radarowe są prowadzone wzdłuż sondy, a nie rozchodzą się swobodnie w przestrzeni zbiornika, technologia fali kierowanej może być z powodzeniem stosowana w małych i wąskich zbiornikach, a także zbiornikach z wąskimi dyszami. Poziomowskazy 5300, dla ułatwienia użytkowania i konserwacji w różnych warunkach, wykorzystują następujące zasady i rozwiązania konstrukcyjne:

Modułowość projektów;

Zaawansowane przetwarzanie sygnałów analogowych i cyfrowych;

Możliwość zastosowania kilku rodzajów sond w zależności od warunków użytkowania płynowskazu;

Połączenie kablem dwużyłowym (zasilanie przez obwód sygnałowy);

Obsługuje cyfrowy protokół komunikacyjny HART dla wyjścia cyfrowego i zdalnej konfiguracji przyrządu za pomocą ręcznego komunikatora 375 lub 475 lub komputera z zainstalowanym oprogramowaniem Rosemount Radar Master.

2) FV540 -zawór odcinający i sterujący

Zawór odcinająco-regulacyjny przeznaczony jest do automatycznej regulacji przepływu mediów ciekłych i gazowych, w tym agresywnych i palnych oraz do odcinania rurociągów.

Zasada działania zaworu sterującego polega na zmianie oporu hydraulicznego, a w konsekwencji przepustowości zaworu poprzez zmianę obszaru przepływu zespołu przepustnicy. Ruch tłoka jest kontrolowany przez napęd. Gdy trzpień siłownika porusza się pod wpływem sygnału sterującego, trzpień zaworu porusza się ruchem posuwisto-zwrotnym w tulei. Na cylindrycznej powierzchni tulei wykonuje się zestaw otworów lub wyprofilowanych okienek w zależności od wymaganej przepustowości nominalnej i charakterystyki przepływu. Powierzchnia otworów, przez które dławiony jest czynnik roboczy, zależy od wysokości tłoka.

Napęd membranowo-sprężynowy o działaniu bezpośrednim lub odwrotnym przekształca zmianę ciśnienia sprężonego powietrza dostarczanego do wnęki roboczej na ruch pręta. W przypadku braku ciśnienia sprężonego powietrza we wnęce roboczej napędu, nurnik pod działaniem siły wytworzonej przez sprężynę ustawia się w najniższym położeniu w napędzie NC (wersja normalnie zamknięta).

Pozycjoner ma za zadanie poprawić dokładność pozycjonowania trzpienia siłownika i podłączonego do niego trzpienia zaworu.

3) Technograf-160M

Przyrządy wskazujące i rejestrujące TECHNOGRAPH 160M przeznaczone są do pomiaru i rejestracji poprzez dwanaście kanałów (K1-K9, KA, KV, KS) napięcia i natężenia prądu stałego oraz wielkości nieelektrycznych przetworzonych na sygnały elektryczne prądu stałego lub rezystancję czynną.

Urządzenia mogą być wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu do monitorowania i rejestracji procesów produkcyjnych i technologicznych.

Urządzenia umożliwiają:

Regulacja pozycyjna;

Wskazanie numeru kanału na jednocyfrowym wyświetlaczu i wartości mierzonej na czterocyfrowym;

Rejestracja analogowa, cyfrowa lub kombinowana na taśmie z mapami;

Wymiana danych przez kanał RS-232 lub RS-485 z komputerem PC;

Pomiar i rejestracja poboru chwilowego (wydobywanie korzeni) oraz rejestracja wartości średniej lub całkowitej poboru na godzinę.

Rejestracja odbywa się za pomocą sześciokolorowej filcowej głowicy drukującej, zasób zapisu to milion punktów dla każdego koloru.

Parametry interfejsu: szybkość transmisji 2400 bps, 8 bitów danych, 2 bity stopu, brak parzystości i brak sygnałów gotowości.

4) uniwersalnyregulator przemysłowy KR5500

Regulatory uniwersalnej serii przemysłowej KR 5500 przeznaczone są do pomiaru, wskazywania i regulacji siły i napięcia prądu stałego lub rezystancji czynnej z czujników ciśnienia, przepływu, poziomu, temperatury itp.

Regulatory mogą być stosowane w przemyśle metalurgicznym, petrochemicznym, energetycznym i innych do kontroli i regulacji procesów produkcyjnych i technologicznych. Niewątpliwą zaletą tych urządzeń jest rozszerzony zakres warunków klimatycznych ich użytkowania: mogą pracować w zakresie temperatur -5...+55°C przy wilgotności 10...80%.

Uniwersalne sterowniki przemysłowe serii KR 5500 to wysoce precyzyjne i niezawodne urządzenia na najnowocześniejszym poziomie, z programowalnym prawem sterowania (P, PI, PID) oraz z 1 lub 2 wyjściami różnego typu. Wymiana danych z komputerem PC odbywa się poprzez interfejsy RS 422 lub RS 485. Funkcje zakorzenienia i podniesienia do kwadratu pozwalają kontrolować nie tylko temperaturę, ale także inne parametry procesu - ciśnienie, przepływ, poziom w jednostkach wartości mierzonej. Wyniki pomiarów wyświetlane są na tablicy LED.

Zamiar

Regulatory ze wskazaniem cyfrowym i programowalnym typem regulacji - PID, PD, P - przeznaczone są do pomiaru i regulacji temperatury oraz innych wielkości nieelektrycznych (ciśnienie, przepływ, poziom itp.) przetworzonych na sygnały elektryczne prądu stałego i napięcia.

Wniosek

zautomatyzowana kontrola technologiczna odpadów

W artykule poruszono kwestię automatyzacji procesu technologicznego zbierania ścieków.

Początkowo ustalono, jakie parametry musimy kontrolować i regulować. Następnie dobrano obiekty regulacji i wyposażenie, za pomocą których można osiągnąć założony cel.

Wysoka skuteczność zastosowania automatycznej kontroli parametrów i optymalizacji pracy różnych układów technologicznych z mechanizmami pracującymi w zmiennych trybach została potwierdzona wieloletnim światowym doświadczeniem. Zastosowanie automatyzacji pozwala zoptymalizować pracę jednostek technologicznych i poprawić jakość produktów.

Bibliografia

1. Dokumentacja projektowa sklepu IF - 9. JSC "Uralorgsintez" 2010

2. Falowodowe przetworniki poziomu Rosemount 5300. Instrukcja obsługi.

3. Katalog wyrobów „Nowoczesne środki sterowania, regulacji i rejestracji procesów technologicznych w przemyśle” NFP „Sensorika” Jekaterynburg.

4. Automatyzacja procesów produkcyjnych w przemyśle chemicznym / Lapshenkov G.I., Polotsky L.M. Wyd. 3, poprawione. i dodatkowe - M.: Chemia, 1988, 288 s.

5. Katalog produktów i zastosowań JSC „Teplopribor” Czelabińsk

Hostowane na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Przegląd głównych funkcji zautomatyzowanych systemów sterowania procesami (APCS), metody ich realizacji. Rodzaje obsługi APCS: informacyjne, sprzętowe, matematyczne, programowe, organizacyjne, metrologiczne, ergonomiczne.

prezentacja, dodana 02.10.2014


Uzasadnienie potrzeby oczyszczania ścieków z pozostałości produktów naftowych i zanieczyszczeń mechanicznych. Trzy standardowe rozmiary zautomatyzowanych instalacji do czyszczenia bloków. Jakość uzdatniania wody metodą flotacyjną. Schemat uzdatniania wody w OPF „Czernowskoje”.

praca semestralna, dodana 04.07.2015


Badanie procesu technologicznego suszenia makaronu. Schemat strukturalny systemu automatyzacji sterowania procesami. Urządzenia i środki automatyzacji. Przekształcenia schematów blokowych (podstawowe zasady). Typy połączeń łączy dynamicznych.

praca semestralna, dodana 22.12.2010


Oznaczanie stężenia zanieczyszczeń w ściekach przed oczyszczalniami. Wymagane wskaźniki jakości oczyszczonych ścieków. Piaskowniki poziome z ruchem wody okrężnym. Hydromechaniczne zbieranie piasku. Schemat uzdatniania wody użytkowej.

prace kontrolne, dodane 11.03.2014


Układ regulacji i kontroli temperatury w reaktorze-autoklawie przy produkcji polichlorku winylu. Schemat strukturalny automatyzacji procesu technologicznego filtracji. Zasada działania urządzeń układu sterowania. Konstrukcja zaworu węża.

praca semestralna, dodana 02.01.2014


Charakterystyki metrologiczne i błędy pomiarów i przyrządów pomiarowych. Dane techniczne, przeznaczenie, urządzenie i zasada działania mierników. Główne rodzaje, zasady działania i zakres płynowskazów mechanicznych i hydrostatycznych.

test, dodano 02.11.2010


Problemy automatyzacji przemysłu chemicznego. Możliwości nowoczesnych systemów automatycznego sterowania procesami technologicznymi przedsiębiorstw przemysłu chemicznego. Główne cechy wyposażenia technologicznego przedsiębiorstw chemicznych.

streszczenie, dodane 12.05.2010


Klasyfikacja ścieków i metody ich oczyszczania. Główne działania przedsiębiorstwa „Mosvodokanal”. Schemat technologiczny procesu myjni i filtracji wody. Schemat strukturalny sterowania systemem uzdatniania wody, operatorzy programu CoDeSys.

raport z praktyki, dodany 06.03.2014


Analiza możliwości automatyzacji procesów oczyszczania ścieków. Sporządzenie schematu blokowego poziomu wody do napełnienia zbiornika. Opracowanie algorytmu funkcjonowania systemu automatyki oraz interfejsu do wizualnego wyświetlania informacji pomiarowych.

praca dyplomowa, dodana 06.03.2014


Badanie procesu technologicznego systemów zaopatrzenia w ciepło i wodę w przedsiębiorstwie oraz charakterystyk urządzeń technologicznych. Ocena systemu sterowania i parametrów sterowania. Dobór zautomatyzowanego systemu sterowania do kontroli i rozliczania energii elektrycznej.

Obecnie istnieje znaczna liczba schematów technologicznych procesu biologicznego oczyszczania, z których każdy różni się liczbą etapów napowietrzania, obecnością lub brakiem regeneracji osadu czynnego, metodami wprowadzania ścieków i osadów powrotnych do obiektów, stopniem leczenie itp. Każdy rodzaj obiektów charakteryzuje się normalnymi wskaźnikami pracy i wymaga indywidualnego podejścia do projektowania zautomatyzowanego systemu sterowania.

Wpływy, które można wykorzystać do budowy zautomatyzowanego systemu sterowania, są następujące:

Zarządzanie przepływem powrotnego osadu w celu utrzymania stężenia osadu czynnego w zbiorniku powietrznym;

sterowanie przepływem powietrza w taki sposób, aby utrzymać dane stężenie rozpuszczonego tlenu w całej objętości zbiornika;

Kontrolowanie natężenia przepływu osadu czynnego usuwanego z systemu w celu utrzymania stałego wieku osadu;

Zmiana stosunku objętości aerotanku i regeneratora (przy zachowaniu stałości ich całkowitej objętości) w celu optymalizacji regeneracji osadów;

Rozdział przepływu dopływających ścieków pomiędzy równolegle działające zbiorniki lotnicze;

Utrzymanie optymalnej wartości pH wody wpływającej do zbiornika napowietrzającego

Zarządzanie natężeniem przepływu osadów odprowadzanych z osadników w celu utrzymania w nich optymalnego poziomu osadu i jego zmiany w zależności od stężenia i natężenia przepływu mieszanki osadowej, zmętnienia uzdatnionej wody osiadłej, a także osadu indeks.

W tradycyjnych zautomatyzowanych systemach sterowania stosuje się modele algorytmiczne, które łączą działanie sterowania z danymi wejściowymi (lub ich zmianą). Wadą tradycyjnych metod sterowania w stosunku do procesu biologicznego oczyszczania ścieków jest wielowymiarowość i złożoność tworzonych modeli matematycznych przy małej dokładności i niekompletności informacji wyjściowych oraz niejednoznaczności kryterium sterowania. Z drugiej strony sytuacje zaistniałe w trakcie eksploatacji biologicznej oczyszczalni ścieków często pozwalają na zastosowanie formalnych metod rozumowania zarządzania, które są zbliżone do naturalnego toku rozumowania człowieka-eksperta. W zadaniach związanych z zarządzaniem oczyszczaniem biologicznym mogą być znacznie bardziej wydajne niż tradycyjne automatyczne systemy sterowania, zwłaszcza pod względem czasu i kosztów opracowania i modyfikacji w miarę zmieniających się wymagań systemu i warunków zewnętrznych, co jest niezwykle ważnym czynnikiem w świetle ciągłego doskonalenia technologii i zwiększania wydajności jednostki, oczyszczanie biologiczne. Cechą charakterystyczną kontrolowanego obiektu jest zdolność oczyszczalni do korygowania schematu technologicznego i zmiany składu urządzeń. Ta okoliczność zwiększa wymagania dotyczące otwartości, perspektyw i standaryzacji tworzonego systemu. Zmiany standardów jakości oczyszczania ścieków, zwiększenie wydajności oczyszczalni czy dodanie nowych parametrów sterowania będą wymagały całkowitego przepracowania modeli matematycznych tradycyjnych automatycznych systemów sterowania, podczas gdy w systemie eksperckim wystarczy tylko dostosować reguły lub dodać nowe te.

Ponadto w procesie zarządzania oczyszczaniem biologicznym często pojawiają się sytuacje problemowe, do przezwyciężenia których konieczne jest skorzystanie z doświadczenia wielu ekspertów, informacji regulacyjnych, technicznych, referencyjnych i regulacyjnych, które nie zawsze mogą być dostępne dla operatora. Zarządzanie działalnością zakładów leczniczych to złożone zadanie związane ze specyfiką stanu i funkcjonowania zakładów leczniczych. W praktyce technolog oczyszczalni, podejmujący decyzje o zarządzaniu oczyszczalnią ścieków, napotyka na następujące problemy:

Brak parametrów decyzyjnych ze względu na ograniczony czas i wysoki koszt specjalistycznych analiz laboratoryjnych;

Niekompletność, niedokładność instrukcji języka naturalnego do podejmowania decyzji;

Niedostateczna wiedza teoretyczna na temat procesu zarządzania oczyszczaniem ścieków oraz brak uwzględnienia cech funkcjonowania konkretnej oczyszczalni.

Proces oczyszczania ścieków realizowany jest w trybie opóźnienia reakcji układu i zależy od wielu sygnałów wejściowych. Sygnały te są niejednorodne, docierają w różnych odstępach czasu, a niektóre z nich wymagają czasu na przetworzenie, a także specjalnych warunków laboratoryjnych i drogich odczynników. Oczyszczalnie ścieków częściowo funkcjonują dzięki działalności różnych organizmów żywych, których reakcje na wpływ parametrów wejściowych są specyficzne i współzależne. Optymalne warunki istnienia kompleksów organizmów prowadzących oczyszczanie ścieków są bardzo trudne do wyboru ze względu na zmienność tych kompleksów w zależności od składu ścieków. Regulacja stężenia pierwiastków biogennych, utrzymywanie pH środowiska i temperatury w pożądanym zakresie wpływa pozytywnie nie tylko na rozwój mikroorganizmów, ale także na aktywność biochemiczną tych ostatnich w oczyszczaniu wody. Do doboru optymalnych warunków funkcjonowania drobnoustrojów w aerotankach stosuje się zautomatyzowane układy sterowania oparte na modelach matematycznych (tabela 1.2). Takie systemy mają szereg wad. Działają dobrze, gdy oczyszczalnia pracuje normalnie i nie nadają się do zastosowania w sytuacjach awaryjnych.

Oczywiście, gdy pojawiają się sytuacje problemowe, niezbędna jest wiedza i doświadczenie ekspertów, a opracowanie modeli symulacyjnych i programów do rozwiązywania równań wyraźnie nie wystarcza. Istnieje potrzeba wykorzystania informacji subiektywnych gromadzonych przez lata, a także danych niepełnych i informacji obiektywnych gromadzonych w okresie funkcjonowania zakładów przetwarzania.

Wykorzystanie metod i środków sztucznej inteligencji daje nowe możliwości rozwiązania problemu zarządzania oczyszczalniami ścieków. Systemy eksperckie oparte na sztucznej inteligencji, w idealnym przypadku, powinny mieć poziom wydajności w rozwiązywaniu niesformalizowanych zadań porównywalny lub przewyższający człowieka. W każdym razie system ekspercki „wie” mniej niż ekspert-człowiek, ale staranność, z jaką ta wiedza jest stosowana, rekompensuje jej ograniczenia. W chwili obecnej istnieje szereg systemów eksperckich (ES) stosowanych za granicą do oczyszczania ścieków (tabela 1.3).

Analizując przykłady z tabeli 1.3 należy zauważyć, że do zarządzania oczyszczalnią biologiczną, która jest elementem zintegrowanego systemu oczyszczania ścieków bytowych, najbardziej właściwe jest zastosowanie systemu opartego na regułach.

Tabela 1.2 - Modele klasycznej kontroli w oczyszczalniach biologicznych

Nazwa	Przykład zastosowania	Ekwipunek	Wady modelu	Zalety modeli
korelacja	Ustalenie połączeń i współzależności między charakterystykami wody	Oczyszczalnia ścieków	Obecność dużej liczby czynników zewnętrznych, wzajemne oddziaływanie drobnoustrojów oraz oddziaływanie z podłożem utrudnia dobór odpowiedniego modelu do opisu układu. Modele są trudne do opracowania, często niedokładne i nadmiernie upraszczające rzeczywistość. Symulacja nie działa w sytuacjach nieznanych lub niesymulowanych. Dane jakościowe nie mogą być używane w modelu sterowania numerycznego. Dane są niedokładne lub ich brakuje, czujniki podają błędne informacje lub ich brakuje, nie wszystkie cechy niezbędne do modelowania są analizowane codziennie, co wpływa na dokładność modeli. Charakterystyka wody wpływającej jest bardzo zmienna i niekontrolowana. Opóźnienie w uzyskaniu danych z powodu długotrwałych analiz laboratoryjnych i obliczeń analitycznych.	Ocena zachowania się oczyszczalni w odpowiedzi na określony scenariusz rozwoju (warunki pracy i charakterystyka wody dopływającej) oraz prognoza na średni i długi okres możliwych rezultatów przy określonych działaniach w procesie oczyszczania Poprawa wydajności usuwania zanieczyszczeń Zmniejszenie zużycia energii elektrycznej, chemikaliów oraz kosztów utrzymania obiektów uzdatniania Opracowanie alternatyw dla modernizacji istniejących oczyszczalni ścieków
Algorytm adaptacyjny	Aby utrzymać wymagany poziom tlenu w zbiorniku powietrznym	Aerotank
Modele pragmatyczne Modele podstawowe	Wzrost bakterii i zużycie substratu	Aerotank
modele symulacyjne Synteza statystyczna	Modelowanie ewolucji stanów oczyszczalni	Oczyszczalnia ścieków
Grupowanie	Klasyfikacja danych z czujników	Oczyszczalnia ścieków
Prawo Stokesa	Modelowanie osadzania	pułapka na piasek
Krzywa Guzmana	Modelowanie osiadania bryły
Metoda optymalizacji	Optymalizacja przeładunku osadów	Osadniki pierwotne, wtórne
Modele deterministyczne, predykcyjne	opad atmosferyczny	Osadniki pierwotne, wtórne
Krzywe wydajności i modele stochastyczne	Przewidywanie zachowania osadników	Osadniki pierwotne, wtórne

Tabela 1.3 – Narzędzia sztucznej inteligencji opracowane dla oczyszczalni ścieków

Nazwa . Deweloper	Reprezentacja wiedzy	Kluczowe cechy i specyfikacje	Wady
ES w czasie rzeczywistym. (Baeza,J)		Regulacja pracy zakładów przetwarzania. Zarządzanie procesem oczyszczania ścieków przez Internet.	Systemy oparte na regułach: Nie przeszkolony w pracy Trudności w procesie wydobywania wiedzy i doświadczenia z danych źródłowych Niezdolne do przewidywania, ich zakres ogranicza się do przeszłych, z góry określonych sytuacji. Systemy oparte na przypadkach: Problem indeksowania precedensów w bazie wiedzy; Organizacja efektywnej procedury poszukiwania najbliższych precedensów; Szkolenie, tworzenie zasad adaptacji; Usuwanie nieaktualnych spraw. Precedensy i zasady: Nie ma syntaktycznej i semantycznej integracji modułów systemu
ES do określenia stanu zakładów przetwarzania. (Riano) 4]		System automatycznego generowania reguł służących do identyfikacji stanu oczyszczalni.
ES do zarządzania zakładami przetwarzania (Yang)		Ekspercki system do określania kolejności etapów oczyszczania wody na oczyszczalniach ścieków
ES do kontroli systemu operacyjnego (Wiese, J., Stahl, A., Hansen, J.)	precedensy	Ekspercki system do wykrywania szkodliwych mikroorganizmów w systemie osadu czynnego
ES w celu zmniejszenia szkód spowodowanych zanieczyszczeniem wody. (Uniwersytet Karoliny Północnej)	precedensy	Ocena potencjalnych skutków zarządzania rozproszonymi źródłami zanieczyszczeń w dorzeczu na podstawie informacji i decyzji użytkowników.
ES w czasie rzeczywistym do zarządzania oczyszczalniami ścieków (Sanchez-Marre)	precedensy	PPR podczas monitoringu, zintegrowane monitorowanie i zarządzanie pracą zakładów przetwarzania. Łączy się w strukturę ramową: uczenie się, wnioskowanie, zdobywanie wiedzy, rozproszone podejmowanie decyzji. Reguły wnioskowania częściowo modelują dane i wiedzę ekspercką. System na precedensach modeluje wiedzę empiryczną.
Zarządzanie systemem osadu czynnego. (Śpiączka, J.)	precedensy	System monitorowania i sterowania systemem osadu czynnego w oczyszczalniach biologicznych. Rdzeń i główne moduły są rozwijane w oparciu o obiektową powłokę, która implementuje mechanizm wnioskowania. Zarządza pozyskiwaniem danych, bazą danych, systemem reguł i precedensów.

Najbardziej charakterystyczną formą rozwiązywania problemów sterowania samą jednostką oczyszczania biologicznego są systemy ekspertowe budowane na podstawie modelu produkcyjnego, gdzie wiedza jest reprezentowana przez zbiór reguł typu „jeśli-to”. Główne zalety takiego systemu eksperckiego to łatwość uzupełniania, modyfikacji i usuwania informacji oraz prostota mechanizmu wnioskowania. Aby uporządkować strukturę systemu ekspertowego, pokazaną na rys. 1.1, należy dokonać konwersji informacji technologicznej na strukturę decyzyjną opisującą działanie bazy wiedzy, a następnie na podstawie wybranej powłoki oprogramowania sporządzić program pracy systemu eksperckiego.

Taki będzie cel niniejszej pracy: dostosowanie doświadczeń z badań teoretycznych i praktycznych rozwiązań w zakresie wykorzystania systemów ekspertowych do sterowania biologiczną oczyszczalnią ścieków do konkretnego procesu oczyszczania, z uwzględnieniem parametrów projektowych i przyjętych w projekcie indywidualnego schematu technologicznego tych zakładów przetwarzania. A także stworzenie pełnoprawnego systemu automatyzacji procesów i dobór środków technicznych do jego realizacji.

Rysunek 1.1 - Struktura zarządzania procesem oczyszczania ścieków

Wstęp

Część teoretyczna

1.1 Podstawy działania oczyszczania ścieków

2 Analiza nowoczesnych metod oczyszczania ścieków

3 Analiza możliwości automatyzacji procesów oczyszczania ścieków

4 Analiza istniejącego sprzętu (sterowników programowalnych PLC) i narzędzi programowych

5 Wnioski z pierwszego rozdziału

2. Obwody

2.1 Opracowanie schematu blokowego poziomu wody do napełniania zbiornika

2.2 Opracowanie schematu funkcjonalnego

3 Obliczenia organu regulacyjnego

4 Określenie ustawień sterownika. Synteza ACS

5 Obliczanie parametrów wbudowanego ADC

2.6 Podsumowanie drugiego rozdziału

3. Część oprogramowania

3.1 Opracowanie algorytmu funkcjonowania systemu ACS w środowisku CoDeSys

3.2 Rozwój programu w środowisku CoDeSys

3 Opracowanie interfejsu do wizualnego wyświetlania informacji pomiarowych

4 Wnioski z trzeciego rozdziału

4. Część organizacyjno-gospodarcza

4.1 Efektywność ekonomiczna systemów sterowania procesami

2 Obliczanie głównych kosztów systemu sterowania

3 Organizacja procesów produkcyjnych

4.4 Wnioski dotyczące czwartej sekcji

5. Bezpieczeństwo życia i ochrona środowiska

5.1 Bezpieczeństwo życia

2 Ochrona środowiska

3 Wnioski z rozdziału piątego

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Przez cały czas osiedla ludzkie i umieszczanie obiektów przemysłowych realizowano w bezpośrednim sąsiedztwie zbiorników słodkowodnych wykorzystywanych do celów pitnych, higienicznych, rolniczych i przemysłowych. W procesie użytkowania wody przez człowieka zmieniała swoje naturalne właściwości, aw niektórych przypadkach stała się niebezpieczna pod względem sanitarnym. Następnie, wraz z rozwojem wyposażenia inżynieryjnego miast i obiektów przemysłowych, konieczne stało się zorganizowanie zorganizowanych metod kierowania strumieniem zanieczyszczonych ścieków przez specjalne konstrukcje hydrauliczne.

Obecnie stale rośnie znaczenie wody słodkiej jako naturalnego surowca. W życiu codziennym i przemyśle woda jest zanieczyszczona substancjami pochodzenia mineralnego i organicznego. Ta woda nazywana jest ściekami.

W zależności od pochodzenia ścieków może zawierać substancje toksyczne i patogeny różnych chorób zakaźnych. Systemy gospodarki wodnej miast i przedsiębiorstw przemysłowych są wyposażone w nowoczesne kompleksy rurociągów grawitacyjnych i ciśnieniowych oraz inne specjalne urządzenia, które przeprowadzają przekierowanie, oczyszczanie, neutralizację i wykorzystanie wody i opadów. Takie kompleksy nazywane są systemem odwadniającym. Systemy odwadniające zapewniają również odwadnianie i oczyszczanie wody deszczowej i roztopowej. Budowa systemów odwadniających była podyktowana potrzebą zapewnienia normalnych warunków życia ludności miast i miasteczek oraz utrzymania dobrego stanu środowiska naturalnego.

Rozwój przemysłowy i urbanistyczny w Europie w XIX wieku. Doprowadziły one do budowy kanałów odwadniających. Silnym impulsem do rozwoju ścieków miejskich była epidemia cholery w Anglii w 1818 roku. W kolejnych latach w tym kraju staraniem parlamentu podjęto działania mające na celu zastąpienie kanałów otwartych podziemnymi i zatwierdzenie standardów jakości ścieków odprowadzanych do zbiorników wodnych oraz zorganizowano biologiczne oczyszczanie ścieków bytowych na polach melioracyjnych.

W 1898 r. uruchomiono w Moskwie pierwszy system odwadniający, obejmujący sieci odwadniające grawitacyjne i ciśnieniowe, przepompownię oraz lubelskie pola irygacyjne. Stała się przodkiem największego moskiewskiego systemu oczyszczania ścieków i ścieków w Europie.

Szczególne znaczenie ma opracowanie nowoczesnego systemu odprowadzania ścieków bytowych i przemysłowych, zapewniającego wysoki stopień ochrony środowiska naturalnego przed zanieczyszczeniami. Najistotniejsze wyniki osiągnięto w opracowaniu nowych rozwiązań technologicznych w zakresie efektywnego wykorzystania wody w systemach kanalizacyjnych i oczyszczalni ścieków przemysłowych.

Warunkiem pomyślnego rozwiązania tych problemów w budowie systemów odwadniających są opracowania realizowane przez wysoko wykwalifikowanych specjalistów z wykorzystaniem najnowszych osiągnięć nauki i techniki w zakresie budowy i przebudowy sieci odwadniających i oczyszczalni.

1. Część teoretyczna

1 Podstawy działania oczyszczania ścieków

Ścieki - wszelkie wody i opady odprowadzane do zbiorników wodnych z terenów przedsiębiorstw przemysłowych i obszarów zaludnionych przez system kanalizacyjny lub grawitacyjnie, których właściwości zostały zdegradowane w wyniku działalności człowieka.

Ścieki można podzielić według źródła pochodzenia na:

) Ścieki przemysłowe (przemysłowe) (powstające w procesach technologicznych podczas produkcji lub wydobycia) są odprowadzane systemem kanalizacji przemysłowej lub ogólnospławnej.

) Ścieki domowe (domowe-kałowe) (powstające w pomieszczeniach mieszkalnych, a także w pomieszczeniach domowych w pracy, na przykład prysznice, toalety) są odprowadzane przez system kanalizacji domowej lub ogólnospławnej.

) Ścieki powierzchniowe (podzielone na deszcz i topienie, to znaczy powstające podczas topnienia śniegu, lodu, gradu), z reguły są odprowadzane przez system kanalizacji burzowej. Może być również nazywany „kanałami burzowymi”.

Ścieki przemysłowe, w przeciwieństwie do ścieków atmosferycznych i bytowych, nie mają stałego składu i można je podzielić według:

) Skład zanieczyszczeń.

) Stężenia zanieczyszczeń.

) Właściwości zanieczyszczeń.

) kwasowość.

) Toksyczne działanie i wpływ zanieczyszczeń na zbiorniki wodne.

Głównym celem oczyszczania ścieków jest zaopatrzenie w wodę. System zaopatrzenia w wodę (obszaru zaludnionego lub przedsiębiorstwa przemysłowego) musi zapewniać odbiór wody ze źródeł naturalnych, jej oczyszczanie, jeśli jest to spowodowane wymaganiami konsumentów, oraz dostarczanie do miejsc konsumpcji.

Schemat zaopatrzenia w wodę: 1 – źródło wodociągowe, 2 – ujęcie wody, 3 – przepompownia I wyciągu, 4 – oczyszczalnie, 5 – zbiornik wody czystej, 6 – przepompownia II wyciągu, 7 – rurociągi, 8 - wieża ciśnień, 9 - sieć wodociągowa.

Aby wykonać te zadania, w systemie zaopatrzenia w wodę zwykle znajdują się następujące konstrukcje:

) Urządzenia ujęcia wody, za pomocą których pozyskiwana jest woda ze źródeł naturalnych.

) Konstrukcje podnoszące wodę, czyli przepompownie dostarczające wodę do miejsc jej oczyszczania, magazynowania lub konsumpcji.

) Urządzenia do uzdatniania wody.

) Przewody i sieci wodociągowe służące do transportu i dostarczania wody do miejsc jej poboru.

) Wieże i zbiorniki pełniące rolę zbiorników regulacyjnych i zapasowych w systemie zaopatrzenia w wodę.

1.2 Analiza nowoczesnych metod oczyszczania ścieków

Współczesne metody oczyszczania ścieków można podzielić na mechaniczne, fizykochemiczne i biochemiczne. W procesie oczyszczania ścieków powstaje osad, który jest poddawany neutralizacji, dezynfekcji, odwodnieniu, suszeniu, a następnie możliwa jest utylizacja osadu. Jeżeli, zgodnie z warunkami odprowadzania ścieków do zbiornika, wymagany jest wyższy stopień oczyszczania, to po obiektach do pełnego biologicznego oczyszczania ścieków ustawia się urządzenia do głębokiego oczyszczania.

Mechaniczne oczyszczalnie ścieków są zaprojektowane tak, aby zatrzymywać nierozpuszczone zanieczyszczenia. Należą do nich kraty, sita, piaskowniki, osadniki i filtry o różnej konstrukcji. Kraty i sita przeznaczone są do zatrzymywania dużych zanieczyszczeń pochodzenia organicznego i mineralnego.

Piaskowniki służą do oddzielania zanieczyszczeń ze składu mineralnego, głównie piasku. Zbiorniki sedymentacyjne wychwytują osadzające się i pływające zanieczyszczenia ściekowe.

Do oczyszczania ścieków przemysłowych zawierających określone zanieczyszczenia stosuje się konstrukcje zwane łapaczami tłuszczu, łapaczami oleju, oleju i smoły itp.

Mechaniczne oczyszczalnie ścieków stanowią etap wstępny przed oczyszczaniem biologicznym. Dzięki mechanicznemu oczyszczaniu ścieków komunalnych możliwe jest zatrzymanie do 60% nierozpuszczonych zanieczyszczeń.

Fizyczne i chemiczne metody oczyszczania ścieków komunalnych z uwzględnieniem wskaźników techniczno-ekonomicznych są stosowane bardzo rzadko. Metody te są stosowane głównie do oczyszczania ścieków przemysłowych.

Metody fizycznego i chemicznego oczyszczania ścieków przemysłowych obejmują: oczyszczanie odczynników, sorpcję, ekstrakcję, odparowanie, odgazowanie, wymianę jonową, ozonowanie, elektroflotację, chlorowanie, elektrodializę itp.

Biologiczne metody oczyszczania ścieków opierają się na żywotnej aktywności mikroorganizmów mineralizujących rozpuszczone związki organiczne, będące źródłem pokarmu dla mikroorganizmów. Oczyszczalnie biologiczne można warunkowo podzielić na dwa typy.

Rysunek 3 - Schemat oczyszczania ścieków na biofiltrach

Schemat oczyszczania ścieków na biofiltrach: 1 - ruszt; 2 - piaskownik; 3 - rurociąg do usuwania piasku; 4 - miska pierwotna; 5 - wydajność osadu; 6 - biofiltr; 7 - zraszacz strumieniowy; 8 - punkt chlorowania; 9 - studzienka wtórna; 10 - zwolnienie.

Mechaniczne oczyszczanie ścieków można przeprowadzić na dwa sposoby:

) Pierwsza metoda polega na przecedzeniu wody przez kraty i sita, w wyniku czego oddzielane są cząstki stałe.

) Drugim sposobem jest osadzanie wody w specjalnych osadnikach, w wyniku czego na dno osadzają się cząstki mineralne.

Rysunek 4 - Schemat technologiczny oczyszczalni z mechanicznym oczyszczaniem ścieków

Schemat technologiczny: 1 - ścieki; 2 - kraty; 3 - piaskowniki; 4 - osadniki; 5 - miksery; 6 - zbiornik kontaktowy; 7 - zwolnienie; 8 - kruszarki; 9 - platformy piaskowe; 10 - warniki; 11 - chlorowanie; 12 - podkładki mułowe; 13 - śmieci; 14 - miazga; 15 - miazga piaszczysta; 16 - surowy osad; 17 - przefermentowany osad; 18 - woda drenażowa; 19 - woda chlorowana.

Ścieki z sieci kanalizacyjnej najpierw trafiają na kraty lub sita, gdzie są filtrowane, a duże elementy - szmaty, odpady kuchenne, papier itp. - są trzymane. Zatrzymywane przez kraty i siatki duże elementy są wyjmowane do dezynfekcji. Napięte ścieki trafiają do piaskowników, w których zatrzymywane są zanieczyszczenia głównie pochodzenia mineralnego (piasek, żużel, węgiel, popiół itp.).

1.3 Analiza możliwości automatyzacji procesów oczyszczania ścieków

Głównymi celami automatyzacji systemów i urządzeń kanalizacyjnych jest poprawa jakości odprowadzania wody i oczyszczania ścieków (nieprzerwane odprowadzanie i pompowanie ścieków, jakość oczyszczania ścieków itp.), obniżenie kosztów operacyjnych i poprawa warunków pracy.

Główną funkcją systemów i konstrukcji odprowadzania wody jest zwiększenie niezawodności konstrukcji poprzez monitorowanie stanu sprzętu i automatyczne sprawdzanie wiarygodności informacji i stabilności konstrukcji. Wszystko to przyczynia się do automatycznej stabilizacji parametrów procesów technologicznych i wskaźników jakości oczyszczania ścieków, szybkiej reakcji na zakłócenia (zmiany ilości odprowadzanych ścieków, zmiany jakości ścieków oczyszczonych). Nadrzędnym celem automatyzacji jest zwiększenie efektywności działań zarządczych. System zarządzania oczyszczalnią ścieków ma następującą strukturę: funkcjonalną; organizacyjny; informacyjne; oprogramowanie; techniczny.

Podstawą tworzenia systemu jest struktura funkcjonalna, natomiast pozostałe struktury wyznacza sama struktura funkcjonalna. Zgodnie z cechą funkcjonalną każdy system sterowania jest podzielony na trzy podsystemy:

kontrola operacyjna i zarządzanie procesami technologicznymi;

planowanie operacyjne procesów technologicznych;

obliczenia wskaźników techniczno-ekonomicznych, analiza i planowanie pracy systemu odwadniającego.

Dodatkowo podsystemy można podzielić na poziomy hierarchiczne według kryterium wydajności (czasu trwania funkcji). Grupy funkcji tego samego typu na tym samym poziomie są łączone w bloki.

Rysunek 5 - Struktura funkcjonalna zautomatyzowanego systemu sterowania dla oczyszczalni ścieków

W celu poprawy efektywności transmisji danych, komunikacji z dyspozytorniami i zarządzania odprowadzaniem ścieków, a także procesami oczyszczania ścieków, zaleca się zastąpienie nie zawsze niezawodnego systemu łączności telefonicznej systemem światłowodowym. Jednocześnie większość procesów w systemach automatycznego sterowania sieciami odwadniającymi, przepompowniami i oczyszczalniami ścieków będzie wykonywana na komputerze. Dotyczy to również księgowości, analiz, kalkulacji długoterminowego planowania i pracy, a także wykonania niezbędnych dokumentów do raportowania pracy wszystkich systemów i konstrukcji kanalizacyjnych.

Aby zapewnić nieprzerwaną pracę systemów kanalizacyjnych, w oparciu o księgowość i analizę sprawozdawczości, możliwe jest planowanie długoterminowe, które w efekcie zwiększy niezawodność całego kompleksu.

1.4 Analiza istniejącego sprzętu (programowalne sterowniki logiczne PLC) i oprogramowania

Programowalne sterowniki logiczne (PLC) są od dziesięcioleci integralną częścią systemów automatyki przemysłowej i sterowania procesami. Zakres zastosowań, w których używane są sterowniki PLC jest bardzo szeroki. Mogą to być zarówno proste systemy sterowania oświetleniem, jak i systemy monitorowania środowiska dla zakładów chemicznych. Centralną jednostką PLC jest sterownik, do którego dodawane są komponenty zapewniające wymaganą funkcjonalność i który jest zaprogramowany do wykonywania określonego zadania.

Sterowniki produkowane są przez znanych producentów elektroniki takich jak „Siemens”, „Fujitsu” czy „Motorola”, a także firmy specjalizujące się w produkcji elektroniki sterującej, takie jak „Texas Instruments Inc.”. Oczywiście wszystkie kontrolery różnią się nie tylko funkcjonalnością, ale także połączeniem ceny i jakości. Ponieważ w tej chwili mikrokontrolery Siemensa są najbardziej rozpowszechnione w Europie, można je znaleźć zarówno w zakładach produkcyjnych, jak i na stoiskach laboratoryjnych, wybierzemy niemieckiego producenta.

Rysunek 6 - Moduł logiczny „LOGO”

Zakres: sterowanie urządzeniami technologicznymi (pompy, wentylatory, sprężarki, prasy), systemami ogrzewania i wentylacji, systemami przenośników, systemami sterowania ruchem, sterowanie aparaturą rozdzielczą itp.

Programowanie sterowników „Siemens” - moduły „LOGO! Basic” można wykonać z klawiatury z informacją wyświetlaną na wbudowanym wyświetlaczu.

Tabela 1 Specyfikacje

Napięcie zasilania/napięcie wejściowe: wartość znamionowa ~115 … 240 V AC częstotliwość ~47 … 63 Hz Pobór mocy przy napięciu zasilania ~3,6 … 6,0 W / ~230 V poniżej 5 V 12 V prąd wejściowy: niski poziom, nie większy niż wysoki poziom, nie mniej niż ~0,03mA ~0,08mA/=0,12mADwyjścia dyskretne: Liczba wyjść 4Izolacja galwaniczna TakPodłączenie wejścia dyskretnego jako obciążenieMożliwe Wejścia analogowe:Liczba wejść 4 (I1 i I2, I7 i I8)Zakres pomiarowy=0 … 10VMaksymalne napięcie wejściowe =28,8VOchrona IP 20Waga190g

Proces programowania sterownika „Siemens” sprowadza się do zaprogramowania wymaganych funkcji i ustawienia ustawień (opóźnienia włączenia/wyłączenia, wartości liczników itp.). Do wykonania wszystkich tych operacji wykorzystywany jest system wbudowanych menu. Gotowy program można przepisać do modułu pamięci zawartego w interfejsie modułu „LOGO!”.

Mikrokontroler "LOGO!" niemieckiej firmy "Siemens" jest odpowiedni dla wszystkich parametrów technicznych.

Rozważ domowe mikrokontrolery. Obecnie w Rosji nie ma tak wielu przedsiębiorstw zajmujących się produkcją sprzętu mikrokontrolerowego. W chwili obecnej odnoszącą sukcesy firmą specjalizującą się w produkcji systemów automatyzacji sterowania jest firma "OWEN", która dysponuje zakładami produkcyjnymi w rejonie Tula. Od 1992 roku firma ta specjalizuje się w produkcji mikrokontrolerów i urządzeń czujnikowych.

Liderem mikrokontrolerów "OWEN" jest seria sterowników logicznych PLC.

Rysunek 7 - Wygląd PLC-150

PLC-150 może być wykorzystywany w różnych obszarach – od tworzenia systemów sterowania dla małych i średnich obiektów, a kończąc na budowie systemów dyspozytorskich. Przykład Automatyzacja instalacji wodociągowej budynku za pomocą sterownika OWEN PLC 150 i modułu wyjściowego OWEN MVU 8.

Rysunek 8 - Schemat zaopatrzenia w wodę budynku za pomocą PLC 150

Rozważ główne parametry techniczne PLC-150. Informacje ogólne podano w tabeli.

Tabela 2 Informacje ogólne

Konstrukcja Zunifikowana obudowa do montażu na szynie DIN (szerokość 35 mm), długość 105 mm (6U), rozstaw zacisków 7,5 mm Stopień ochrony obudowyIP20 Napięcie zasilania: PLC150&22090…264 V AC (napięcie znamionowe 220 V) o częstotliwości 47…63 HzWskaźnik na panelu przednim1 wskaźnik zasilania 6 wskaźniki stanu wejść cyfrowych 4 wskaźniki stanu wyjść 1 wskaźnik obecności komunikacji z CoDeSys 1 wskaźnik pracy programu użytkownika Pobór mocy 6 W

Zasoby sterownika logicznego PLC-150 przedstawia tabela 3.

Tabela 3 Zasoby

CPU Procesor 32&x bit RISC&200 MHz oparty na rdzeniu ARM9 9 Pojemność pamięci RAM 8 MB CoDeSys rdzeń programowy i archiwalny Pamięć nieulotna 4 MB Retain & memory size 4 kV Czas wykonania cyklu PLC Minimum 250 µs (niestały), typowo od 1 ms

Informacje o wejściach cyfrowych podano w tabeli 4.

Tabela 4 Wejścia cyfrowe

Liczba wejść cyfrowych6Izolacja galwaniczna wejść cyfrowych, grupaWytrzymałość izolacji wejść cyfrowych1,5 kVMaksymalna częstotliwość sygnału podawanego na wejście cyfrowe1 kHz z przetwarzaniem programowym 10 kHz z licznikiem sprzętowym i procesorem enkodera

Informacje o wejściach analogowych podano w tabeli 5.

Tabela 5 Wejścia analogowe

Liczba wejść analogowych4Rodzaje obsługiwanych zunifikowanych sygnałów wejściowych Napięcie 0...1 V, 0...10 V, -50...+50 mV Prąd 0...5 mA, 0(4)...20 mA Rezystancja 0 .. . K), TPP (S ), CCI (R), TPR (V), TVR (A&1), TVR (A&2) Wbudowana pojemność ADC 16 bitRezystancja wewnętrzna wejścia analogowego: w trybie pomiaru prądu w trybie pomiaru napięcia 0.. .10 V 50 Ohm około 10 kOhm wejście analogowe 0,5 s Podstawowy zredukowany limit błędu pomiarowego dla wejść analogowych 0,5 % Brak izolacji galwanicznej wejść analogowych

Programowanie PLC-150 odbywa się za pomocą profesjonalnego systemu programowania CoDeSys v.2.3.6.1 i starszych. CoDeSys to system rozwoju kontrolerów. Kompleks składa się z dwóch głównych części: środowiska programistycznego CoDeSys oraz systemu wykonawczego CoDeSys SP. CoDeSys działa na komputerze i służy do przygotowywania programów. Programy są kompilowane w szybki kod maszynowy i ładowane do sterownika. CoDeSys SP pracuje w sterowniku, zapewnia ładowanie i debugowanie kodu, obsługę wejść/wyjść oraz inne funkcje serwisowe. Ponad 250 znanych firm produkuje urządzenia z CoDeSys. Tysiące ludzi na co dzień z nim pracuje, rozwiązując problemy automatyki przemysłowej. Do tej pory CoDeSys jest najbardziej rozpowszechnionym systemem programowania IEC na świecie. W praktyce sam służy jako standard i model dla systemów programowania IEC.

Synchronizacja sterownika PLC z komputerem osobistym odbywa się za pomocą portu „COM”, który znajduje się na każdym komputerze osobistym.

Mikrokontroler firmy "OWEN" produkcji krajowej jest odpowiedni pod każdym względem. Można do niego podłączyć zarówno analogowe, jak i cyfrowe urządzenia pomiarowe z ujednoliconymi sygnałami. Sterownik łatwo koordynuje się z komputerem osobistym za pomocą portu „COM”, istnieje możliwość zdalnego dostępu. Istnieje możliwość koordynowania PLC-150 z programowalnymi sterownikami logicznymi innych producentów. PLC-150 jest programowany przy użyciu systemu programowania sterowników (CoDeSys) w języku programowania wysokiego poziomu.

5 Wnioski z pierwszego rozdziału

W niniejszym rozdziale rozważono podstawy funkcjonowania oczyszczania ścieków, analizę nowoczesnych metod oczyszczania oraz możliwości automatyzacji tych procesów.

Dokonano analizy istniejącego sprzętu (sterowników programowalnych logicznych PLC) oraz oprogramowania do zarządzania urządzeniami procesowymi w oczyszczalniach ścieków. Dokonuje się analizy krajowych i zagranicznych producentów mikrokontrolerów.

2. Obwody

Jedną z ważnych funkcji automatyzacji jest: automatyczne sterowanie i zarządzanie procesami technologicznymi, wyposażenie pompowni i oczyszczalni, tworzenie zautomatyzowanych miejsc pracy dla wszystkich specjalności i profili pracy w oparciu o nowoczesne technologie.

Główną funkcją systemów i konstrukcji odprowadzania wody jest zwiększenie niezawodności konstrukcji poprzez monitorowanie stanu sprzętu i automatyczne sprawdzanie wiarygodności informacji i stabilności konstrukcji. Wszystko to przyczynia się do automatycznej stabilizacji parametrów procesów technologicznych i wskaźników jakości oczyszczania ścieków, szybkiej reakcji na zakłócenia (zmiany ilości odprowadzanych ścieków, zmiany jakości ścieków oczyszczonych). Nadrzędnym celem automatyzacji jest zwiększenie efektywności działań zarządczych.

Nowoczesne sieci odwadniające i przepompownie powinny, jeśli to możliwe, być projektowane z zarządzaniem bez stałej obecności personelu konserwacyjnego.

1 Opracowanie schematu blokowego poziomu wody do napełniania zbiornika głównego

Schemat blokowy układu automatyki pokazano na rysunku 9:

Rysunek 9 - Schemat blokowy

Po prawej stronie schematu blokowego znajduje się PLC-150. Po prawej stronie znajduje się interfejs do podłączenia do sieci lokalnej (Ethernet) w celu zdalnego dostępu do sterownika. Sygnał przesyłany jest cyfrowo. Poprzez interfejs RS-232 jest skoordynowany z komputerem osobistym. Ponieważ kontroler nie jest wymagający pod względem technicznym komponentu komputera, nawet słaba "maszyna" jak Pentium 4 lub podobne modele wystarczy do poprawnego działania całego systemu jako całości. Sygnał pomiędzy PLC-150 a komputerem osobistym jest przesyłany cyfrowo.

2 Opracowanie schematu funkcjonalnego

Schemat działania automatycznego systemu kontroli poziomu wody przedstawiono na rysunku 10:

Rysunek 10 schemat funkcjonalny

Parametry transmitancji obiektu sterującego

Zgodnie ze specyfikacją zamówienia posiadamy:

H= 3 [m] - wysokość rury.

h 0= 1,0 [m] - ustawiony poziom.

Q n0 = 12000 [l/h]-przepływ nominalny.

d = 1,4 [m] - średnica rury.

Funkcja transferu wzmacniacza operacyjnego:

(1)

Obliczmy wartości liczbowe funkcji transferu.

Powierzchnia sekcji zbiornika:

(2)

Znamionowy przepływ przychodzący:

(3)

Współczynnik transferu K:

(4)

Stała czasowa T:

(5)

Zatem funkcja transferu dla obiektu sterującego będzie wyglądać następująco:

(6)

Strukturę automatycznego systemu sterowania pokazano na rysunku 0:

Rysunek 11 - Schemat strukturalny ACS

gdzie: К - współczynnik przenikania organu regulacyjnego (RO) dopływającego strumienia Qpo;

Kd - współczynnik przenoszenia czujnika poziomu h

Wp - funkcja przenoszenia sterownika automatycznego

Obliczanie wzmocnienia regulatora K r.o :

,

gdzie - zmiana napływu;

zmiana stopnia otwarcia zaworu (w procentach).

Zależność przepływu dopływającego od stopnia otwarcia zaworu pokazano na rysunku 12:

Rysunek 12 - Zależność dopływającego przepływu od stopnia otwarcia zaworu

Ocena wzmocnienia czujnika poziomu

Współczynnik przenoszenia czujnika poziomu jest zdefiniowany jako stosunek przyrostu parametru wyjściowego czujnika poziomu i[mA] do parametru wejściowego [m].

Maksymalna wysokość poziomu cieczy jaką powinien mierzyć czujnik poziomu odpowiada 1,5 metra, a zmiana prądu zunifikowanego sygnału wyjściowego czujnika poziomu przy zmianach poziomu w zakresie 0-1,5 metra odpowiada 4-20 [mA ].

(7)

Ogólne przemysłowe czujniki poziomu mają wbudowaną funkcję wygładzania sygnału wyjściowego przez bezwładnościowe połączenie filtra pierwszego rzędu z ustawioną stałą czasową Tf w zakresie od jednostek do kilkudziesięciu sekund. Wybieramy stałą czasową filtra Тf=10 s.

Wtedy funkcja przenoszenia czujnika poziomu to:

(8)

Struktura systemu kontroli przyjmie postać:

Rysunek 13 - struktura systemu sterowania

Uproszczona struktura systemu sterowania z wartościami liczbowymi:

Rysunek 14 - uproszczona struktura systemu sterowania

Logarytmiczne charakterystyki amplitudowo-fazowe niezmiennej części układu

LAFC niezmiennej części ACS są konstruowane metodą przybliżoną, polegającą na tym, że dla łącza z funkcją transferu:

(9)

w logarytmicznej siatce współrzędnych do częstotliwości 1/T, gdzie T = 56 s jest stałą czasową, LAFC ma postać linii prostej równoległej do osi częstotliwości na poziomie 20 lg K = 20 lg0,43 = -7,3 dB, a dla częstotliwości większych niż 1 /T, LAFC jest linią prostą o nachyleniu -20 db/dec do częstotliwości narożnej 1/Tf, gdzie nachylenie zmienia się o dodatkowe -20 db/dec do - 40dB/grudzień.

Częstotliwości narożne:

(10)

(11)

Mamy więc:

Rysunek 15 - LAFC oryginalnego systemu z otwartą pętlą

2.3 Obliczanie regulatora kosztów przychodzących i wychodzących

Dokonajmy wyboru organu regulacyjnego na podstawie zdolności warunkowej Cv.

Wartość Cv jest obliczana zgodnie z międzynarodową normą DIN EN 60534 według następującego wzoru:

(12)

gdzie Q - zużycie [m 3/h], ρ - gęstość cieczy [kg/m 3], Δ p - różnica ciśnień [bar] przed zaworem (P1) i za zaworem (P2) w kierunku przepływu.

Następnie dla regulatora przepływu Q n0 wg danych źródłowych:

(13)

Dla ewentualnej zmiany natężenia przepływu Qp w procesie regulacji automatycznej w stosunku do jego wartości nominalnej Qp 0za maksymalną wartość Qp przyjmuje się dwukrotnie większą wartość niż wartość nominalną, czyli .

Średnicę otworu dla przepływu dopływającego oblicza się w następujący sposób:

(14)

Podobnie dla przepływu wychodzącego mamy:

(15)

(16)

2.4 Określenie ustawień sterownika. Synteza ACS

Konstrukcja LAFC układu ACS z otwartą pętlą wynika z konsekwencji teorii układów liniowych, która polega na tym, że jeśli LAFC układu z otwartą pętlą (składającego się z połączeń o minimalnej fazie) ma nachylenie równe - 20 dB/db w rejonie znaczących częstotliwości (sektor odcięty liniami ±20 dB, wtedy:

zamknięty ACS jest stabilny;

funkcja przejściowa zamkniętego ACS jest zbliżona do monotonicznej;

czas regulacji

. (17)

Struktura systemu open source z kontrolerem PI:

Rysunek 16 - Struktura oryginalnego systemu z regulatorem PI

Pożądany LACH (L oraz ) najprostsza postać otwartego układu automatycznego sterowania, która spełniałaby podane wskaźniki jakości w postaci zamkniętej, powinna mieć nachylenie LAF równe -20 dB/dec w okolicach znaczących częstotliwości i przecięcie z częstotliwością oś w:

(18)

W obszarze asymptoty niskiej częstotliwości, aby stworzyć zerowy (według TOR) błąd statyczny δ st = 0 charakterystyka częstotliwościowa systemu otwartego musi odpowiadać integratorowi co najmniej pierwszego rzędu. Wtedy naturalne jest utworzenie pożądanego LAFC w tym regionie w postaci linii prostej o nachyleniu -20 dB/dec. jako kontynuacja Lzh z rejonu podstawowych częstotliwości. Aby uprościć implementację ACS, asymptota wysokiej częstotliwości musi odpowiadać asymptocie wysokiej częstotliwości niezmiennej części systemu. Zatem pożądany LAFC systemu otwartego pokazano na rysunku 0:

Rysunek 17 - Pożądany LAFC systemu otwartego

Zgodnie z przyjętą strukturą przemysłowego ACS, jedynym sposobem doprowadzenia LAFCH do niezmiennej części L LF do L oraz jest regulatorem PI z funkcją transmisji LAFC (przy K R =1)

Rysunek 18 - Regulator PI LAFC

Rysunek 14 pokazuje, że dla w obszarze niskich częstotliwości LAFC regulatora PI odpowiada łączu całkującemu z ujemnym przesunięciem fazowym wynoszącym -90 stopni, a dla charakterystyka częstotliwościowa regulatora odpowiada łączu wzmacniającemu z zerowym przesunięciem fazowym w obszarze znaczących częstotliwości projektowanego układu przy odpowiednim doborze wartości T oraz .

Przyjmujemy stałą całkowania regulatora równą stałej czasowej T obiektu regulacji, czyli T oraz = 56, przy K R =1. Wtedy LAFC otwartego ACS przyjmie formę L 1=L LF +L Liczba Pi , jakościowo odpowiadające postaci L oraz na rysunku, ale z mniejszym wzmocnieniem. Aby dopasować LAFC zaprojektowanego systemu z L oraz konieczne jest zwiększenie wzmocnienia w otwartej pętli o 16 dB, czyli 7 razy. W związku z tym zdefiniowane są ustawienia kontrolera.

Rysunek 19 - Synteza ACS. Definiowanie ustawień kontrolera

Te same ustawienia sterownika są uzyskiwane, jeśli z L oraz graficznie odejmij L LF i zgodnie z typem LAFC wynikowego korektora sekwencyjnego (regulatora PI), przywrócić jego funkcję przenoszenia.

Jak widać na rysunku 12 w T oraz \u003d T \u003d 56 s, funkcja przenoszenia systemu otwartego ma postać , który zawiera link integrujący. Podczas konstruowania LAFC odpowiadającego W p (p) zysk K p 0,32/7850musi liczbowo odpowiadać częstotliwości przecięcia LAF z osią ω z częstotliwością Z -1, gdzie Z -1 lub K p =6,98.

Przy obliczonych nastawach regulatora ACS jest stabilny, posiada funkcję przejścia zbliżoną do monotonii, czas regulacji t R =56 s, błąd statyczny δ st =0.

Wyposażenie czujnika

Miernik 2TRM0 przeznaczony jest do pomiaru temperatury nośników ciepła i różnych mediów w chłodniach, suszarniach, piecach różnego przeznaczenia i innych urządzeniach technologicznych, a także do pomiaru innych parametrów fizycznych (masa, ciśnienie, wilgotność itp.).

Rysunek 20 - Miernik 2TRM0

Klasa dokładności 0,5 (termopary)/0,25 (inne typy sygnałów). Regulator produkowany jest w 5 rodzajach obudów: naścienna H, montaż na szynę DIN D oraz rozdzielnica Sch1, Sch11, Sch2.

Rysunek 21 - Schemat funkcjonalny urządzenia OWEN 2 TPM 0.

Rysunek 22 - Rysunek wymiarowy urządzenia pomiarowego

Schemat podłączenia urządzenia:

Rysunek przedstawia schemat listwy zaciskowej urządzenia. Rysunki przedstawiają schematy połączeń urządzenia.

Rysunek 23 - Schemat podłączenia urządzenia

Listwa zaciskowa urządzenia.

Wielokanałowy zasilacz BP14 przeznaczony jest do zasilania czujników stabilizowanym napięciem 24 V lub 36 V zunifikowanym wyjściowym sygnałem prądowym.

Zasilacz BP14 produkowany jest w obudowie z montażem na szynę DIN typu D4.

Rysunek 28 - Zasilanie

Główne funkcje:

Konwersja napięcia AC (DC) na stabilizowane DC w dwóch lub czterech niezależnych kanałach;

Ograniczenie prądu rozruchowego;

Ochrona przeciwprzepięciowa szumów impulsowych na wejściu;

Ochrona przed przeciążeniem, zwarciem i przegrzaniem;

Wskazanie obecności napięcia na wyjściu każdego kanału.

Rysunek 29 - Schemat połączeń dla dwukanałowego zasilacza BP14

Częstotliwość wejściowego napięcia przemiennego 47...63 Hz. Prądowy próg ochrony (1.2...1.8) Imaks. Całkowita moc wyjściowa to 14W. Liczba kanałów wyjściowych wynosi 2 lub 4. Nominalne napięcie wyjściowe kanału wynosi 24 lub 36 V.

Rysunek 30 - Rysunek wymiarowy zasilacza

Niestabilność napięcia wyjściowego przy zmianach napięcia zasilania ±0,2% Niestabilność napięcia wyjściowego przy zmianie prądu obciążenia od 0,1 Imax do Imax ±0,2% Zakres temperatury pracy -20 ... +50 °C Współczynnik niestabilności temperatury wyjściowej napięcie pracy zakres temperatur ±0,025%/°C. Wytrzymałość dielektryczna - wejście - wyjście (wartość skuteczna) 2 k.

SAU-M6 to funkcjonalny analog urządzeń ESP-50 i ROS 301.

Rysunek 31 - Wskaźnik poziomu

Rysunek 32 - Schemat połączeń SAU-M6

Płynowskaz trzykanałowy OWEN SAU-M6 - przeznaczony do automatyzacji procesów technologicznych związanych z kontrolą i regulacją poziomu cieczy.

Rysunek 33 - Schemat funkcjonalny SAU-M6

SAU-M6 to funkcjonalny analog urządzeń ESP-50 i ROS 301.

Urządzenie dostępne w obudowie naściennej typu H.

Funkcjonalność przełącznika poziomu

Trzy niezależne kanały do ​​monitorowania poziomu cieczy w zbiorniku

Możliwość odwrócenia trybu pracy dowolnego kanału

Podłączenie różnych czujników poziomu - konduktometryczne, pływakowe

Praca z płynami o różnej przewodności elektrycznej: woda destylowana, kranowa, woda zanieczyszczona, mleko i produkty spożywcze (słabo kwaśne, zasadowe itp.)

Ochrona czujników konduktometrycznych przed osadzaniem się soli na elektrodach poprzez zasilanie ich napięciem przemiennym

Rysunek 34 - Rysunek konturowy

Specyfikacje przyrządu Znamionowe napięcie zasilania przyrządu wynosi 220 V, częstotliwość 50 Hz. Dopuszczalne odchylenia napięcia zasilania od wartości nominalnej -15...+10%. Pobór mocy, nie więcej niż 6 VA. Liczba kanałów kontroli poziomu - 3. Liczba wbudowanych przekaźników wyjściowych - 3. Maksymalny dopuszczalny prąd przełączany przez styki wbudowanego przekaźnika wynosi 4 A przy 220 V 50 Hz (cos > 0,4).

Rysunek 35 - Moduł wejść/wyjść dyskretnych

Moduł wejść i wyjść dyskretnych dla systemów rozproszonych w sieci RS-485 (protokoły ARIES, Modbus, DCON).

Moduł może współpracować ze sterownikami programowalnymi OWEN PLC lub innymi.MDVV pracuje w sieci RS-485 jeśli jest w nim „master”, natomiast sam MDVV nie jest „masterem” sieci.

wejścia dyskretne do podłączenia czujników stykowych i przełączników tranzystorowych typu n-p-n. Możliwość wykorzystania dowolnego wejścia dyskretnego (maksymalna częstotliwość sygnału - 1 kHz)

Możliwość wygenerowania sygnału PWM przez dowolne z wyjść

Automatyczne przejście siłownika w tryb pracy awaryjnej w przypadku awarii wymiany sieci

Obsługa wspólnych protokołów Modbus (ASCII, RTU), DCON, ARIES.

Rysunek - 36 Ogólny schemat podłączenia urządzenia MDVV

Rysunek 37 - Schemat funkcjonalny MDVV

MEOF przeznaczone są do przemieszczania korpusów roboczych zaworów odcinających i sterujących rurociągowych o obrotowej zasadzie działania (zawory kulowe i grzybowe, przepustnice, przepustnice itp.) w automatycznych układach sterowania procesami technologicznymi w różnych gałęziach przemysłu zgodnie z poleceniem sygnały pochodzące z urządzeń regulujących lub sterujących. Mechanizmy są instalowane bezpośrednio na armaturze.

Rysunek 38 - Urządzenie mechanizmu MEOF

Rysunek 39 - Wymiary

Schemat montażu czujnika Metran 100-DG 1541 przy pomiarze ciśnienia hydrostatycznego (poziomu) w otwartym zbiorniku:

Rysunek 40 - Schemat instalacji czujnika

Zasada działania czujników opiera się na wykorzystaniu efektu piezoelektrycznego w heteroepitaksjalnej folii krzemowej wyhodowanej na powierzchni jednokryształowego sztucznego wafla szafirowego.

Rysunek 41 - Wygląd urządzenia

Element czujnikowy o monokrystalicznej strukturze krzemu na szafirze jest podstawą wszystkich bloków czujnikowych czujników z rodziny Metran.

Dla lepszego widoku wskaźnika ciekłokrystalicznego (LCD) i łatwego dostępu do dwóch przedziałów przetwornika elektronicznego, ten ostatni można obrócić względem jednostki pomiarowej od ustawionej pozycji o kąt nie większy niż 90 ° w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara .

Rysunek 42 - Schemat zewnętrznego połączenia elektrycznego czujnika:

Gdzie X oznacza listwę zaciskową lub złącze;

Rн - rezystancja obciążenia lub całkowita rezystancja wszystkich obciążeń w układzie sterowania;

BP - zasilanie prądem stałym.

2.5 Obliczanie parametrów wbudowanego ADC

Obliczmy parametry wbudowanego ADC mikrokontrolera PLC-150. Do głównych parametrów ADC należy zaliczyć maksymalne napięcie wejściowe U maks , liczba bitów kodu n, rozdzielczość ∆ i błąd konwersji.

Głębia bitowa ADC jest określona wzorem:

Dziennik 2N, (19)

gdzie N jest liczbą dysków (poziomów kwantowych);

Ponieważ ADC jest wbudowany w wybrany sterownik PLC-150, mamy n=16. Rozdzielczość ADC to napięcie wejściowe odpowiadające jednemu w najmniej znaczącym bicie kodu wyjściowego:

(20)

gdzie 2 n - 1 - maksymalna waga kodu wejściowego,

w = U maks - U min (21)

W U maks = 10V, U min = 0V, n = 16,

(22)

Im większe n, tym mniejszy i dokładniejszy kod wyjściowy może reprezentować napięcie wejściowe.

Względna wartość rozdzielczości:

, (23)

gdzie ∆ jest najmniejszym rozróżnialnym krokiem sygnału wejściowego.

Zatem ∆ jest najmniejszym, rozróżnialnym krokiem sygnału wejściowego. ADC nie zarejestruje sygnału o niższym poziomie. Zgodnie z tym rozdzielczość jest utożsamiana z czułością ADC.

Błąd konwersji zawiera komponenty statyczne i dynamiczne. Składnik statyczny zawiera metodologiczny błąd kwantyzacji ∆ δ do (dyskretność) i błąd instrumentalny spowodowany nieidealnością elementów przetwornika. Błąd kwantyzacji ∆ do ze względu na samą zasadę reprezentowania ciągłego sygnału przez skwantowane poziomy oddalone od siebie o wybrany przedział. Szerokość tego przedziału to rozdzielczość konwertera. Największy błąd kwantyzacji to połowa rozdzielczości, a w ogólnym przypadku:

(24)

Względny największy błąd kwantyzacji:

(25)

Błąd instrumentalny nie powinien przekraczać błędu kwantyzacji. W tym przypadku całkowity bezwzględny błąd statyczny jest równy:

(26)

Całkowity względny błąd statyczny można zdefiniować jako:

(27)

Następnie obliczamy rozdzielczość wbudowanego przetwornika cyfrowo-analogowego mikrokontrolera PLC-150. Rozdzielczością przetwornika DAC jest napięcie wyjściowe odpowiadające jednej z najmniej znaczącej cyfry kodu wejściowego: Δ=U maks /(2n -1, gdzie 2 n -1 - maksymalna waga kodu wejściowego. W U maks = 10B, n = 10 (pojemność cyfr wbudowanego DAC) obliczamy rozdzielczość DAC mikrokontrolera:

(28)

Im więcej, tym mniej Δ a dokładniej napięcie wyjściowe może reprezentować kod wejściowy. Względna wartość rozdzielczości DAC:

(29

Rysunek 43 - Schemat połączeń

Rysunek 44 - Schemat połączeń

2.6 Podsumowanie drugiego rozdziału

W tym rozdziale dokonano opracowania schematu strukturalnego i funkcjonalnego. Dokonano obliczeń organu regulacyjnego, określenia nastaw regulatora oraz syntezy ACS.

Parametry transmitancji obiektu sterującego. Wybrany sprzęt sensoryczny. Dokonano również obliczeń parametrów przetworników ADC i DAC wbudowanych w mikrokontroler OWEN PLC 150.

1 Opracowanie algorytmu funkcjonowania systemu SAC w środowisku CoDeSys

Profesjonalny rozwój systemów automatyki przemysłowej jest nierozerwalnie związany z CoDeSys (Controller Development System). Głównym celem kompleksu CoDeSys jest tworzenie programów użytkowych w językach normy IEC 61131-3.

Kompleks składa się z dwóch głównych części: środowiska programistycznego CoDeSys oraz systemu wykonawczego CoDeSys SP. CoDeSys działa na komputerze i służy do przygotowywania programów. Programy są kompilowane w szybki kod maszynowy i ładowane do sterownika. CoDeSys SP pracuje w sterowniku, zapewnia ładowanie i debugowanie kodu, obsługę wejść/wyjść oraz inne funkcje serwisowe.

Ponad 250 znanych firm produkuje urządzenia z CoDeSys. Tysiące ludzi na co dzień z nim pracuje, rozwiązując problemy automatyki przemysłowej.

Rozwój oprogramowania aplikacyjnego dla PLC-150, jak również dla wielu innych sterowników, odbywa się na komputerze osobistym w środowisku CoDeSys pod Microsoft Windows. Generator kodu bezpośrednio kompiluje program użytkownika w kody maszynowe, co zapewnia najwyższą wydajność sterownika. System wykonania i debugowania, generator kodu oraz biblioteki bloków funkcyjnych są specjalnie przystosowane do architektury sterowników serii PLC.

Narzędzia debugowania obejmują przeglądanie i edycję wejść/wyjść i zmiennych, wykonywanie programu w cyklach, monitorowanie wykonania algorytmu programu w reprezentacji graficznej, graficzne śledzenie wartości zmiennych w czasie i zdarzeń, wizualizację graficzną i symulację urządzeń procesowych.

Główne okno CoDeSys składa się z następujących elementów (znajdują się w oknie od góry do dołu):

) Pasek narzędzi. Zawiera przyciski szybkiego dostępu do poleceń menu.

) Organizator obiektów z kartami Moduły, Typy danych, Wizualizacje i Zasoby.

) Separator obiektu CoDeSys Object Organizer i Workspace.

) Obszar roboczy, w którym znajduje się edytor.

) Okno wiadomości.

) Pasek stanu zawierający informacje o aktualnym stanie projektu.

Pasek narzędzi, okno komunikatu i pasek stanu to opcjonalne elementy okna głównego.

Menu znajduje się w górnej części głównego okna. Zawiera wszystkie polecenia CoDeSys. Wygląd okna pokazano na rysunku 45.

Rysunek 45 - Wygląd okna

Przyciski na pasku narzędzi zapewniają szybszy dostęp do poleceń menu.

Polecenie wywołane z przycisku na pasku narzędzi jest automatycznie wykonywane w aktywnym oknie.

Polecenie zostanie wykonane po zwolnieniu przycisku na pasku narzędzi. Jeśli umieścisz wskaźnik myszy nad przyciskiem paska narzędzi, po krótkim czasie zobaczysz nazwę tego przycisku w podpowiedzi.

Przyciski na pasku narzędzi są różne dla różnych edytorów CoDeSys. Informacje o przeznaczeniu tych przycisków znajdziesz w opisie edytorów.

Pasek narzędzi można wyłączyć, Rysunek 46.

Rysunek 46 - Pasek narzędzi

Ogólny widok okna programu CoDeSys jest następujący, Rysunek 47.

Rysunek 47 - Okno programu CoDeSys

Schemat blokowy działania algorytmu w środowisku CoDeSys przedstawiono na rysunku 48.

Rysunek 48 - Schemat blokowy funkcjonowania w środowisku CoDeSys

Jak widać na schemacie blokowym, po włączeniu mikrokontrolera ładowany jest do niego program, inicjowane zmienne, odczytywane wejścia i odpytywane moduły. Istnieje również możliwość przełączania między trybem automatycznym i ręcznym. W trybie ręcznym możliwe jest sterowanie zaworem i sterowanie MEOF. Następnie dane wyjściowe są rejestrowane, a pakiety generowane przez interfejsy szeregowe. Po tym algorytm zawiesza się przy odczytywaniu danych wejściowych lub praca się kończy.

2 Rozwój programu w środowisku CoDeSys

Uruchamiamy Codesys i tworzymy nowy projekt w języku ST. Plik docelowy dla ARM9 jest już zainstalowany na komputerze osobistym, automatycznie wybiera wymaganą bibliotekę. Komunikacja z kontrolerem została nawiązana.

reg_for_meof:VALVE_REG; (*Regulator kontroli PDZ*)

K,b:RZECZYWISTE; (*współczynniki krzywej kontrolnej*)

timer_for_valve1: TON; (*timer zatrzymania awaryjnego*)

safety_valve_rs_manual: RS;(*do ręcznego sterowania zaworem*)

odniesienie: REAL; (*ustawienie kąta obrotu PDZ*)_VAR

(*podczas regulacji ustalamy sygnał z czujnika położenia MEOF i obliczamy wartości od niskich do wysokich, początkowo zakładamy, że czujnik ma natężenie 4-20 miliamperów i przy 4 mA - PDZ jest całkowicie zamknięty (0 %), a przy 20 mA - całkowicie otwarte (100%) - ustawione w konfiguracji PLC *)NIE auto_mode TO (*jeśli nie tryb automatyczny*)_open:=manual_more; (*otwórz przez naciśnięcie przycisku*)_close:=manual_less; (*zamknij po naciśnięciu przycisku*)

safety_valve_rs_manual(SET:=zawór_otwarty , RESET1:=zawór_zamknięty , Q1=>zawór_bezpieczny); (*sterowanie zaworem awaryjnym*)

(*podczas regulacji ustalamy sygnał z czujnika ciśnienia i obliczamy wartości od niskich do wysokich, początkowo zakładamy, że czujnik ma 4-20 miliamperów i przy 4 ma - zbiornik jest pusty (0%) , a przy 20 mA - pełny (100%) - jest skonfigurowany w konfiguracji PLC *)

JEŚLI czujnik_ciśnienia< WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN reference:=100; END_IF; (*если уровень меньше "w_reference1", то открываем заслонку на 100%*)

IF pressure_sensor> WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN (*ustaw kąt obrotu - spadek proporcjonalny do wzrostu poziomu "czujnika ciśnienia" --- kąt =K*poziom+b *)

K:=(-100/(WORD_TO_REAL(w_referencja2-w_reference1)));

b:=100-K*(WORD_TO_REAL(w_reference1));

odniesienie:=K*czujnik_ciśnienia+b;

(*timer do awaryjnego sterowania klapą*)

timer_for_valve1(

IN:=(czujnik_ciśnienia> WORD_TO_REAL(w_reference2)) ORAZ czujnik_wysokiego_poziomu ,

(*warunek otwarcia zaworu awaryjnego*)

IF timer_for_valve1.Q

odniesienie:=0; (*zamknij MEOF*)

zawór_bezpieczeństwa:=PRAWDA; (*otwarty zawór awaryjny*)

zawór_bezpieczeństwa:=FAŁSZ;

(*sterownik przepustnicy*)_for_meof(

IN_VAL:=odniesienie ,

POS:=MEOF_pozycja ,

DBF:=2 , (*czułość kontrolera*)

ReversTime:=5 , (*nie więcej niż 600 obrotów*)

WIĘCEJ=>MEOF_otwarte ,

LESS=>MEOF_zamknij ,

FeedBackError=>);_IF;

(*przekształcenie danych do wyświetlenia w scud*)

w_MEOF_pozycja:=REAL_TO_WORD(MEOF_position);_poziom:=REAL_TO_WORD (czujnik_ciśnienia);

(*wskazanie trybu wypełniania przycisków auto-ręcznych*)_out:=auto_mode;

(*wskazanie wyjścia do napełnienia przycisków zamyka/otwiera zawór awaryjny*)_out:=safety_valve;

3.3 Opracowanie interfejsu do wizualnego wyświetlania informacji pomiarowych

Program Trace Mode 6 został wybrany do opracowania wizualnego interfejsu wyświetlacza, ponieważ posiada wszystkie potrzebne nam funkcje i cechy:

posiada dość szerokie możliwości symulacji procesów technologicznych na ekranie graficznym;

dostępne są wszystkie standardowe języki programowania dla systemów i sterowników SCADA;

przyjazny interfejs graficzny;

dość proste połączenie z programowalnym sterownikiem logicznym;

pełna wersja tego systemu dostępna jest na stronie producenta race Mode 6 przeznaczony jest do automatyzacji przedsiębiorstw przemysłowych, obiektów energetycznych, inteligentnych budynków, obiektów transportowych, systemów pomiaru energii itp.

Skala systemów automatyki tworzonych w Trace Mode może być dowolna - od samodzielnych sterowników sterujących i stanowisk operatorskich, po rozproszone geograficznie systemy sterowania, w tym dziesiątki sterowników wymieniających dane za pomocą różnych rodzajów komunikacji - sieć lokalna, intranet/Internet, magistrale szeregowe oparte na RS-232/485, dzierżawionych i komutowanych liniach telefonicznych, kanale radiowym i sieciach GSM.

Zintegrowane środowisko programistyczne projektu w programie Trace Mode pokazano na rysunku 49.

Rysunek 49 - Tryb śledzenia zintegrowanego środowiska programistycznego 6

Nawigator projektu umożliwia szybką nawigację między podpunktami projektu. Gdy najedziesz kursorem na jeden z elementów, pojawi się komentarz, który pozwoli ci zrozumieć treść.

Rysunek 50 - Nawigator projektu

Schemat mnemoniczny projektu zbiornika magazynowego I stopnia oczyszczania ścieków przedstawiono na rysunku 0. Zawiera on:

Panel sterowania (możliwość wyboru trybu sterowania, możliwość regulacji przepustnic);

Wyświetlanie kąta obrotu PDZ;

Wskazanie poziomu wody w zbiorniku;

Reset awaryjny (w przypadku przelewu wody w zbiorniku);

Wykres śledzenia informacji pomiarowych (stan poziomu wody i położenie przepustnicy są wyświetlane na wykresie).

Rysunek 51 - Schemat mnemoniczny zbiornika magazynowego

Rzeczywisty kąt obrotu przepustnicy (0-100%) jest wyświetlany pod polem „Pozycja PDZ”, co pozwala na dokładniejsze śledzenie informacji pomiarowych.

Rysunek 52 - Pozycja PDZ

Strzałki po lewej stronie zbiornika zmieniają kolor z szarego na zielony po wyzwoleniu wyjść PLC (sygnał z ACS), tj. Jeśli strzałka jest zielona, ​​poziom wody jest wyższy niż czujnik.

Suwak na skali jest wskaźnikiem poziomu (wg czujnika ciśnienia miernika) (0-100%).

Rysunek 53 - Wskaźnik poziomu

Zarządzanie może odbywać się w dwóch trybach:

) Automatyczne.

Po wybraniu trybu kolor odpowiedniego przycisku zmienia się z szarego na zielony i ten tryb staje się aktywny do użycia.

Przyciski „Otwórz” i „Zamknij” służą do sterowania zaworami w trybie ręcznym.

W trybie automatycznym można ustawić zadania, od których będzie zależał kąt obrotu PDZ.

Po prawej stronie pola „zadanie 1” wprowadzany jest poziom w zbiorniku, przy którym kąt obrotu PDZ zacznie się zmniejszać.

Po prawej stronie pola „zadanie 2” wprowadza się poziom w zbiorniku, przy którym PDZ zostanie całkowicie zamknięty.

Zawór awaryjny działa również w trybie automatycznym w przypadku ewentualnego przelania się wody. Zawór awaryjny otwiera się, gdy poziom zostanie przekroczony powyżej „zadania 2” i gdy czujnik górnego poziomu (ACS) zostanie uruchomiony na 10 sekund.

Rysunek 54 - Reset awaryjny

W celu łatwego śledzenia informacji pomiarowych, stan poziomu wody i położenie przepustnicy są wyświetlane na wykresie. Niebieska linia pokazuje poziom wody w zbiorniku, a czerwona linia pokazuje położenie przepustnicy.

Rysunek 55 - Wykres poziomu i położenia klapy

4 Wnioski z trzeciego rozdziału

W rozdziale trzecim wykonano opracowanie algorytmu funkcjonowania systemu w środowisku CoDeSys, zbudowano schemat blokowy funkcjonowania systemu oraz moduł oprogramowania do wprowadzania/wyprowadzania informacji w systemie sterowania procesem został opracowany.

Opracowano również interfejs do wizualnego wyświetlania informacji pomiarowych przy użyciu programu Trace Mode 6 dla automatycznego systemu sterowania.

4. Część organizacyjno – gospodarcza

1 Efektywność ekonomiczna systemów sterowania procesami

Efektywność ekonomiczna - efektywność systemu gospodarczego, wyrażona w stosunku do użytecznych efektów końcowych jego funkcjonowania do wydatkowanych zasobów.

Wydajność produkcji to suma wydajności wszystkich działających przedsiębiorstw. Efektywność przedsiębiorstwa charakteryzuje się produkcją towarów lub usług po najniższych kosztach. Wyraża się w zdolności do wytwarzania maksymalnej ilości produktów o akceptowalnej jakości przy minimalnych kosztach i sprzedawania tych produktów po najniższych kosztach. Efektywność ekonomiczna przedsiębiorstwa, w przeciwieństwie do jego sprawności technicznej, zależy od tego, jak dobrze jego produkty spełniają wymagania rynku i wymagania konsumentów.

Zautomatyzowane systemy sterowania procesami zapewniają wzrost wydajności produkcji poprzez zwiększenie wydajności pracy, zwiększenie wolumenu produkcji, poprawę jakości produktów, racjonalne wykorzystanie środków trwałych, materiałów i surowców oraz zmniejszenie liczby pracowników w przedsiębiorstwie. Wprowadzenie CS różni się od zwykłej pracy nad wprowadzeniem nowej technologii tym, że pozwala przenieść proces produkcyjny na jakościowo nowy etap rozwoju, charakteryzujący się wyższą organizacją (uporządkowaniem) produkcji.

Poprawa jakościowa organizacji produkcji wynika ze znacznego wzrostu ilości informacji przetwarzanych w systemie sterowania, gwałtownego wzrostu szybkości ich przetwarzania oraz stosowania bardziej złożonych metod i algorytmów do opracowywania decyzji sterujących niż te stosowane przed wprowadzeniem systemu sterowania procesem.

Efekt ekonomiczny uzyskany z wprowadzenia tego samego systemu zależy od poziomu organizacji produkcji (stabilność i dostrojenie procesu technologicznego (TP)) przed i po wprowadzeniu systemu sterowania procesem, tzn. może być różny dla różnych przedsiębiorstw.

Uzasadnienie opracowania (lub wdrożenia) nowej technologii rozpoczyna się od oceny technicznej poprzez porównanie zaprojektowanej konstrukcji z najlepszymi z istniejących wzorców krajowych i zagranicznych. Wysoką efektywność ekonomiczną nowego instrumentu lub urządzenia uzyskuje się poprzez wprowadzenie w jego projekcie postępowych rozwiązań technicznych. Można je wyrazić za pomocą systemu wskaźników technicznych i operacyjnych, które charakteryzują tego typu urządzenia. Progresywne wskaźniki techniczne są podstawą do osiągnięcia wysokiej efektywności ekonomicznej – ostatecznego kryterium oceny nowej technologii. Nie umniejsza to znaczenia wskaźników technicznych w ocenie efektywności ekonomicznej.

Zazwyczaj wskaźniki efektywności ekonomicznej nowej technologii są nieliczne i takie same dla wszystkich branż, natomiast wskaźniki techniczne są specyficzne dla każdej branży, a ich liczba może być bardzo duża, aby kompleksowo scharakteryzować parametry techniczne produktów. Wskaźniki techniczne pokazują, w jakim stopniu nowe urządzenie zaspokaja potrzebę produkcji lub pracy, a także w jakim stopniu jest połączone z innymi maszynami, które są używane lub zaprojektowane do tego samego procesu.

Przed przystąpieniem do projektowania (lub realizacji) należy dokładnie i kompleksowo zapoznać się z przeznaczeniem, w jakim urządzenie jest tworzone (wdrażane), przestudiować proces technologiczny, w którym będzie ono wykorzystywane, oraz uzyskać jasny obraz zakres prac do wykonania przez nowy produkt. Wszystko to powinno znaleźć odzwierciedlenie w ocenie technicznej nowego produktu maszyny (urządzenia).

Ocena przedsiębiorstwa powinna uwzględniać wyniki i koszty produkcji. Praktyka pokazuje jednak, że ocena powiązań produkcyjnych wyłącznie za pomocą wskaźników podejścia wynik-koszt nie zawsze ma na celu osiągnięcie wysokich wyników końcowych, znalezienie rezerw wewnętrznych, a w rzeczywistości nie przyczynia się do poprawy ogólnej wydajności.

2 Obliczanie głównych kosztów systemu sterowania

Przy określaniu efektywności ekonomicznej wprowadzenia środków mechanizacji i automatyzacji należy uzyskać odpowiedzi na następujące pytania:

jak postępowe pod względem technicznym i ekonomicznym są proponowane środki mechanizacji i automatyzacji i czy należy je przyjąć do realizacji;

jaka jest wielkość efektu od wprowadzenia do produkcji.

Na główne koszty stworzenia systemu sterowania składają się z reguły koszty prac przedprojektowych i projektowych Sn oraz koszty Sb zakupu wyposażenia specjalnego zainstalowanego w systemie sterowania. Jednocześnie koszt prac projektowych obejmuje, oprócz kosztów związanych z opracowaniem projektu, koszty opracowania oprogramowania i wdrożenia systemu sterowania oraz koszt sprzętu – oprócz kosztu komputera sterującego sprzęt, urządzenia do przygotowywania, przesyłania i wyświetlania informacji, koszt tych węzłów urządzeń technologicznych, których modernizacja lub rozbudowa jest spowodowana warunkami pracy urządzeń w systemie TP - APCS. Oprócz kosztów stworzenia systemu sterowania przedsiębiorstwo ponosi również koszty jego funkcjonowania. Zatem roczne koszty CS:

(30)

gdzie T jest czasem pracy; zwykle T = 5 - 7 lat; - roczne koszty operacyjne, pocierać.

Koszty operacyjne CS:

(31)

gdzie - roczny fundusz płac dla personelu obsługującego system kontroli, rub.; - amortyzacja i płatność środków, rub.; - koszt mediów (prąd, woda itp.), rub.; - roczne koszty materiałów i komponentów, rub.

Opłaty amortyzacyjne i opłaty za środki:

(32)

gdzie - koszt wyposażenia i-tego typu, rub.; - współczynnik amortyzacji dla i-tego typu sprzętu; - współczynnik odliczeń na fundusze.

Roczne wynagrodzenie personelu obsługującego SU:

(33)

gdzie - czas pracy personelu konserwacyjnego na rok, h; - średnia stawka godzinowa personelu serwisowego, rub.; - współczynnik kosztów ogólnych sklepu; m′ - liczba personelu obsługującego system sterowania i specjalistyczne urządzenia wyposażenia technologicznego personelu, osób.

Kosztorys dla systemu zarządzania obejmuje następujące pozycje wydatków:

koszt podstawowego wyposażenia;

koszt dodatkowego wyposażenia;

płace pracowników;

odliczenia na potrzeby społeczne;

koszt czasu maszyny;

koszty ogólne.

Wynagrodzenie podstawowe wykonawców Sosn, w rublach, określa wzór:

Z Główny = T oh *t Z * b, (34)

gdzie tс to długość dnia roboczego, h (tс \u003d 8 h), - koszt 1 osobogodziny (określany przez podzielenie miesięcznego wynagrodzenia przez liczbę godzin do przepracowania w miesiącu), rub-godzina .

Średni koszt 1 osobogodziny to 75 rubli

Pracochłonność pracy wynosi 30,8 osobodni.

Z Główny \u003d 30,8 * 8 * 75 \u003d 18480 rubli. (35)

Wynagrodzenie dodatkowe Sdop, rub, przyjmowane jest w wysokości 15% wynagrodzenia zasadniczego.

Sdop \u003d 0,15 * 18 480 \u003d 2772 rubli.

Składki na ubezpieczenie społeczne Socz, RUB, naliczane są od sumy wynagrodzenia podstawowego i dodatkowego w wysokości 26,2%

Z otch \u003d 0,262 * (C Główny + C dodatkowy ), (36)

Sotch \u003d 0,262 * (18480 + 2772) \u003d 5568 rubli.

Koszty materiałowe Cm to:

C1 - koszt mikrokontrolera PLC-150 (średni koszt to 10 000 rubli);

C2 - koszt zasilacza (średni koszt to 1800 rubli);

C3 - koszt wyposażenia czujnika (średni koszt to 4000 rubli);

C4 - koszt komputera (średni koszt komputera to 15 000 rubli, Pentium DC E6700, GA-EG41MFT-US2H, 2 x 2 GB, 500 Gb);

C5 - inne wydatki (materiały eksploatacyjne, przewody, elementy złączne itp.);

Cm = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

C1 \u003d 10000 rubli.

C2 \u003d 1800 rubli.

C3 \u003d 4000 rubli.

C4 = 15 000 rubli.

C5 \u003d 9000 rubli.

Cm \u003d 10000 + 1800 + 4000 + 15000 + 9000 \u003d 39800 rubli.

Czas maszynowy to okres, w którym maszyna (jednostka, obrabiarka itp.) wykonuje prace związane z obróbką lub przenoszeniem produktu bez bezpośredniego wpływu na niego.

Koszt czasu maszynowego określa wzór:

Z mv = T zacier * C męczennik , (37)

gdzie Tmash - czas użycia środka technicznego, h;

Tsmch - koszt godziny maszyny, który obejmuje amortyzację wyposażenia technicznego, koszt konserwacji i napraw, koszt energii elektrycznej, rub.

Czas korzystania ze środków technicznych jest równy pracochłonności pracy wykonawców i wynosi 412 godzin.

Koszt godziny maszyny Tsmch to 17 rubli.

Smv \u003d 412 * 17 \u003d 7004 rubli.

Koszty ogólne Snack obejmują wszystkie koszty związane z zarządzaniem i sprzątaniem. W tym przypadku nie ma takich kosztów.

Szacunek kosztów budowy zautomatyzowanego systemu dla przedsiębiorstw przedstawiono w tabeli 0.

Tabela 6 - Koszty rozwoju

Pozycja wydatkówKwota, rub.Procent całościKoszty materiałów39800 54,2Płace podstawowe1848025.1Wynagrodzenia dodatkowe27723.7Odliczenia na potrzeby socjalne55687.5Koszt czasu maszyn70049.5Razem73624100

Tak więc koszty systemu kontroli wynoszą 73 624 rubli.

Rysunek 56 - Główne koszty systemu sterowania

3 Organizacja procesów produkcyjnych

Organizacja procesów produkcyjnych polega na łączeniu ludzi, narzędzi i przedmiotów pracy w jeden proces wytwarzania dóbr materialnych, a także na racjonalnym połączeniu w przestrzeni i czasie procesów głównych, pomocniczych i usługowych. Jednym z głównych aspektów kształtowania się struktury produkcyjnej jest zapewnienie połączonego funkcjonowania wszystkich elementów procesu produkcyjnego: czynności przygotowawczych, podstawowych procesów produkcyjnych, utrzymania ruchu. Konieczne jest kompleksowe uzasadnienie najbardziej racjonalnych form organizacyjnych i metod realizacji określonych procesów dla określonych warunków produkcyjnych i technicznych.

Zasady organizacji procesu produkcyjnego są punktami wyjścia, na podstawie których realizowana jest budowa, eksploatacja i rozwój procesów produkcyjnych.

Zasada zróżnicowania polega na podziale procesu produkcyjnego na odrębne części (procesy, operacje) i przyporządkowanie ich do odpowiednich działów przedsiębiorstwa. Zasadzie zróżnicowania przeciwstawia się zasada łączenia, która oznacza ujednolicenie całości lub części różnych procesów wytwarzania określonych rodzajów produktów w ramach tego samego obszaru, warsztatu lub produkcji. W zależności od złożoności produktu, wielkości produkcji, charakteru używanego sprzętu, proces produkcyjny może być skoncentrowany w dowolnej jednostce produkcyjnej (warsztacie, dziale) lub rozproszony na kilka jednostek.

Zasada koncentracji oznacza koncentrację określonych czynności produkcyjnych w celu wytwarzania produktów jednorodnych technologicznie lub wykonywania jednorodnej funkcjonalnie pracy w wydzielonych miejscach pracy, sekcjach, warsztatach lub zakładach produkcyjnych przedsiębiorstwa. Celowość koncentracji jednorodnej pracy w odrębnych obszarach produkcji wynika z następujących czynników: powszechności metod technologicznych, które wymagają użycia tego samego rodzaju sprzętu; możliwości urządzeń, takich jak centra obróbcze; wzrost produkcji niektórych rodzajów produktów; ekonomiczną wykonalność skoncentrowania produkcji niektórych rodzajów produktów lub wykonywania podobnej pracy.

Zasada proporcjonalności polega na regularnym łączeniu poszczególnych elementów procesu produkcyjnego, co wyraża się w pewnym ilościowym stosunku ich do siebie. Zatem proporcjonalność pod względem zdolności produkcyjnych implikuje równość zdolności sekcji lub współczynników obciążenia sprzętu. W tym przypadku przepustowość warsztatów zaopatrzenia odpowiada zapotrzebowaniu na półfabrykaty w warsztatach mechanicznych, a przepustowość tych warsztatów odpowiada potrzebom warsztatu montażowego na niezbędne części. Oznacza to konieczność posiadania w każdym warsztacie wyposażenia, przestrzeni i robocizny w takiej ilości, która zapewni normalne funkcjonowanie wszystkich działów przedsiębiorstwa. Taki sam stosunek przepustowości powinien istnieć między produkcją główną z jednej strony, a jednostkami pomocniczymi i usługowymi z drugiej.

4.4 Podsumowanie piątego rozdziału

W niniejszym rozdziale, zgodnie z zadaniem do pracy dyplomowej, określono efektywność ekonomiczną wdrożenia systemu sterowania procesem. Uwzględniono również główne przepisy i dokonano kalkulacji głównych kosztów systemu kontroli.

5. Bezpieczeństwo życia i ochrona środowiska

1 Bezpieczeństwo życia

Przy tworzeniu złożonych zautomatyzowanych systemów sterowania coraz częściej praktykuje się projektowanie systemów, na początkowych etapach podnoszone są kwestie bezpieczeństwa i ergonomii miejsca pracy, które kryją duże rezerwy na poprawę wydajności i niezawodności całego systemu. Wynika to z kompleksowego uwzględnienia czynnika ludzkiego w procesie jego pobytu w miejscu pracy. Głównym celem środków bezpieczeństwa jest ochrona zdrowia ludzi przed czynnikami szkodliwymi, takimi jak porażenie prądem, niedostateczne oświetlenie, zwiększony hałas w miejscu pracy, podwyższona lub obniżona temperatura powietrza w miejscu pracy, podwyższona lub obniżona wilgotność powietrza, zwiększona lub obniżona ruchliwość powietrza . Wszystko to osiąga się w wyniku przeprowadzenia i wdrożenia kompleksu procedur i czynności powiązanych ze sobą znaczeniowo, logicznie i sekwencyjnie, przeprowadzanych podczas rozwoju systemu człowiek-maszyna oraz podczas jego eksploatacji. Temat pracy dyplomowej to „Zautomatyzowany system sterowania procesem oczyszczania ścieków po myjni samochodowej wraz z opracowaniem modułu oprogramowania dla mikrokontrolera OWEN”. Ze względu na specyfikę tego miejsca pracy firma prowadzi oczyszczanie ścieków przy użyciu chloru, który jest klasyfikowany jako substancja awaryjna chemicznie niebezpieczna (AHOV).

Dlatego, aby zapewnić bezpieczeństwo zdrowia i wysoką wydajność pracy, konieczne jest zbadanie niebezpiecznych i szkodliwych czynników podczas pracy w przedsiębiorstwie z prawdopodobieństwem emisji niebezpiecznych chemikaliów.

Niebezpieczne i szkodliwe czynniki podczas pracy z niebezpiecznymi chemikaliami

Zatrucie nagłymi substancjami chemicznie niebezpiecznymi (AHOV) podczas wypadków i katastrof występuje, gdy AHOV dostanie się do organizmu przez narządy oddechowe i trawienne, skórę i błony śluzowe. Charakter i nasilenie uszkodzeń są determinowane przez następujące główne czynniki: rodzaj i charakter efektu toksycznego, stopień toksyczności, stężenie chemikaliów w zaatakowanym obiekcie (terytorium) oraz czas trwania narażenia człowieka.

Powyższe czynniki będą również determinować kliniczne objawy zmian chorobowych, którymi w początkowym okresie mogą być:

) objawy podrażnienia - kaszel, ból gardła i gardła, łzawienie i ból oczu, ból w klatce piersiowej, ból głowy;

) wzrost i rozwój zjawisk z ośrodkowego układu nerwowego (OUN) - ból głowy, zawroty głowy, uczucie odurzenia i strachu, nudności, wymioty, stan euforii, zaburzenia koordynacji ruchów, senność, ogólny letarg, apatia itp.

Ochrona przed niebezpiecznymi i szkodliwymi czynnikami

Aby zapobiec uwalnianiu się chloru, firma musi ściśle przestrzegać zasad bezpieczeństwa, instruować podczas obchodzenia się z substancjami niebezpiecznymi oraz kontrolować dopuszczenie substancji niebezpiecznych.

Firma musi posiadać sprzęt ochronny na wypadek sytuacji awaryjnych. Jednym z takich środków ochrony jest maska ​​przeciwgazowa GP-7.Maska gazowa przeznaczona jest do ochrony dróg oddechowych, wzroku i twarzy osoby przed substancjami trującymi, aerozolami biologicznymi i pyłem radioaktywnym (OV, BA i RP).

Rysunek 57 - Maska gazowa GP-7

Maska gazowa GP-7: 1 - część przednia; 2 - skrzynka filtrująco-pochłaniająca; 3 - dzianinowa okładka; 4 - zespół zaworu wdechowego; 5 - domofon (membrana); 6 - zespół zaworu wydechowego; 7 - obturator; 8 - opaska na głowę (płyta potyliczna); 9 - przedni pasek; 10 - paski czasowe; 11 - paski policzkowe; 12 - sprzączki; 13 - torba.

Maska przeciwgazowa GP-7 to jeden z najnowszych i najbardziej zaawansowanych modeli masek przeciwgazowych dla ludności. Zapewnia wysoce skuteczną ochronę przed oparami toksycznych, radioaktywnych, bakteryjnych substancji niebezpiecznych chemicznie (AHOV). Posiada niskie opory oddychania, zapewnia niezawodne uszczelnienie i niski nacisk przedniej części na głowę. Dzięki temu mogą z niego korzystać osoby po 60 roku życia oraz pacjenci z chorobami płuc i układu krążenia.

Rysunek 58 - Czas działania ochronnego GP-7

Rysunek 59 - Dane techniczne GP-7

Działania w przypadku awarii chloru

Po otrzymaniu informacji o wypadku z AHOV załóż środki ochrony dróg oddechowych, ochronę skóry (pelerynę, pelerynę), opuść miejsce wypadku w kierunku wskazanym w komunikacie radiowym (telewizyjnym).

Opuszczenie strefy zanieczyszczenia chemicznego powinno odbywać się w kierunku prostopadłym do kierunku wiatru. Jednocześnie unikaj przechodzenia przez tunele, wąwozy i zagłębienia – w miejscach niskich stężenie chloru jest wyższe.

W przypadku braku możliwości opuszczenia strefy zagrożenia pozostań w pomieszczeniu i wykonaj awaryjne uszczelnienie: szczelnie zamknij okna, drzwi, otwory wentylacyjne, kominy, uszczelnij pęknięcia w oknach i na styku ościeżnic oraz wejdź na górne kondygnacje budynku.

Rysunek 60 - Schemat ewakuacji ze strefy infekcji

Po opuszczeniu strefy zagrożenia zdejmij odzież wierzchnią, pozostaw ją na zewnątrz, weź prysznic, przemyj oczy i nosogardziel W przypadku pojawienia się oznak zatrucia: odpocznij, ciepły napój, skonsultuj się z lekarzem.

Objawy zatrucia chlorem: silny ból w klatce piersiowej, suchy kaszel, wymioty, ból oczu, łzawienie, zaburzenia koordynacji ruchów.

Środki ochrony osobistej: maski przeciwgazowe wszystkich typów, bandaż z gazy zwilżony wodą lub 2% roztworem sody (1 łyżeczka na szklankę wody).

Opieka w nagłych wypadkach: wyprowadzić poszkodowanego ze strefy zagrożenia (transport tylko w pozycji leżącej), uwolnić od odzieży utrudniającej oddychanie, wypić dużo 2% roztworu sody, przemyć oczy, żołądek, nos tym samym roztworem, do oczu - 30% albucydowy roztwór. Zaciemnienie pokoju, ciemne okulary.

5.2 Ochrona środowiska

Zdrowie człowieka zależy bezpośrednio od środowiska, a przede wszystkim od jakości wody, którą pije. Jakość wody wpływa na życiową aktywność organizmu człowieka, jego wydajność i ogólne samopoczucie. Nie bez powodu tak wiele uwagi poświęca się środowisku, a w szczególności problemowi czystej wody.

W dobie rozwiniętego postępu technologicznego środowisko staje się coraz bardziej zanieczyszczone. Szczególnie niebezpieczne jest zanieczyszczenie ścieków przez przedsiębiorstwa przemysłowe.

Najbardziej rozpowszechnionymi zanieczyszczeniami ścieków są produkty ropopochodne – niezidentyfikowana grupa węglowodorów ropy naftowej, oleju opałowego, nafty, olejów i ich zanieczyszczeń, które ze względu na wysoką toksyczność należą według UNESCO do dziesięciu najgroźniejszych zanieczyszczeń środowiska. Produkty olejowe mogą znajdować się w roztworach w postaci zemulgowanej, rozpuszczonej i tworzyć pływającą warstwę na powierzchni.

Czynniki zanieczyszczenia ścieków produktami naftowymi

Jednym z zanieczyszczeń środowiska są ścieki zaolejone. Powstają na wszystkich etapach technologicznych produkcji i użytkowania oleju.

Ogólnym kierunkiem rozwiązywania problemu zapobiegania zanieczyszczeniom środowiska jest tworzenie przemysłów bezodpadowych, niskoodpadowych, nieodpływowych i niskoodpływowych. W związku z tym przy przyjmowaniu, przechowywaniu, transporcie i wydawaniu produktów naftowych konsumentom należy podjąć wszelkie niezbędne środki, aby w maksymalnym stopniu zapobiec ich stratom lub je ograniczyć. Zadanie to powinno być rozwiązane poprzez doskonalenie środków technicznych i metod technologicznych przerobu ropy naftowej i produktów naftowych na składach i przepompowniach ropy naftowej. Wraz z tym użyteczną rolę mogą pełnić lokalne urządzenia do zbierania o różnym przeznaczeniu, pozwalające na zbieranie rozlanych lub wycieków produktów w czystej postaci, uniemożliwiając ich usunięcie wodą.

Przy ograniczonych możliwościach wykorzystania ww. środków składy ropy generują ścieki zanieczyszczone produktami naftowymi. Zgodnie z wymogami istniejących dokumentów regulacyjnych podlegają dość głębokiemu czyszczeniu. Technologia oczyszczania wód ropopochodnych jest zdeterminowana stanem rozproszenia fazowego powstającego produktu naftowego – układu wodnego. Zachowanie produktów ropopochodnych w wodzie wynika z reguły z ich mniejszej gęstości w porównaniu z gęstością wody i wyjątkowo niskiej rozpuszczalności w wodzie, która jest bliska zeru dla gatunków ciężkich. W związku z tym główne metody oczyszczania wody z produktów naftowych są mechaniczne i fizykochemiczne. Spośród metod mechanicznych największe zastosowanie znalazło osadzanie, aw mniejszym stopniu filtracja i wirowanie. Spośród metod fizycznych i chemicznych szczególną uwagę przykuwa flotacja, którą czasami określa się mianem metod mechanicznych.

Oczyszczanie ścieków z produktów naftowych za pomocą osadników i piaskowników

Łapacze piasku przeznaczone są do oddzielania zanieczyszczeń mechanicznych o wielkości cząstek 200-250 mikronów. Konieczność wstępnego odseparowania zanieczyszczeń mechanicznych (piasek, zgorzelina itp.) wynika z faktu, że w przypadku braku piaskowników zanieczyszczenia te są uwalniane w innych urządzeniach do obróbki i tym samym komplikują pracę tych ostatnich.

Zasada działania piaskownika opiera się na zmianie prędkości ruchu ciężkich cząstek stałych w strumieniu płynu.

Piaskowniki dzielą się na poziome, w których ciecz porusza się w kierunku poziomym, z prostoliniowym lub kołowym ruchem wody, pionowe, w których ciecz porusza się pionowo w górę, oraz piaskowniki ze śrubowym (translacyjno-obrotowym) ruchem wody . Te ostatnie, w zależności od metody tworzenia ruchu śrubowego, dzielą się na styczne i napowietrzone.

Najprostsze poziome piaskowniki to zbiorniki o przekroju trójkątnym lub trapezowym. Głębokość piaskowników wynosi 0,25-1 m. Prędkość ruchu wody w nich nie przekracza 0,3 m/s. Piaskowniki z okrężnym ruchem wody wykonane są w formie okrągłego zbiornika o kształcie stożka z obwodową tacą do przepływu ścieków. Osad gromadzony jest na stożkowym dnie, skąd jest kierowany do przeróbki lub zrzutu. Stosowane są przy natężeniu przepływu do 7000 m3/dobę. Piaskowniki pionowe mają kształt prostokątny lub okrągły, w których ścieki poruszają się z pionowym przepływem do góry z prędkością 0,05 m/s.

Konstrukcję piaskownika dobiera się w zależności od ilości ścieków, stężenia zawieszonych ciał stałych. Najczęściej używane piaskowniki poziome. Z doświadczenia farm zbiornikowych wynika, że ​​poziome piaskowniki należy czyścić co najmniej raz na 2-3 dni. Do czyszczenia piaskowników zwykle używa się przenośnej lub stacjonarnej windy hydraulicznej.

Osadzanie jest najprostszą i najczęściej stosowaną metodą oddzielania grubo rozproszonych zanieczyszczeń ze ścieków, które pod działaniem siły grawitacji osadzają się na dnie studzienki lub unoszą się na jej powierzchni.

Przedsiębiorstwa transportu ropy naftowej (magazyny ropy naftowej, przepompownie ropy naftowej) są wyposażone w różne osadniki do zbierania i oczyszczania wody z ropy naftowej i produktów naftowych. W tym celu stosuje się zwykle standardowe zbiorniki stalowe lub żelbetowe, które w zależności od schematu technologicznego oczyszczania ścieków mogą pracować w trybie zbiornika magazynowego, osadnika lub zbiornika buforowego.

Na podstawie procesu technologicznego zanieczyszczone wody zbiorników i pompowni są nierównomiernie dostarczane do oczyszczalni. W celu bardziej równomiernego dostarczania zanieczyszczonej wody do oczyszczalni stosuje się zbiorniki buforowe, które są wyposażone w urządzenia do dystrybucji wody i zbierania oleju, rury do doprowadzania i odprowadzania ścieków i oleju, wskaźnik poziomu, sprzęt do oddychania itp. Ponieważ olej występuje w wodzie w trzech stanach (łatwy, trudny do oddzielenia i rozpuszczenia), w zbiorniku buforowym olej łatwo i częściowo trudny do oddzielenia unosi się na powierzchni wody. W tych zbiornikach oddziela się do 90-95% łatwo oddzielalnych olejów. W tym celu na schemacie oczyszczalni zainstalowano dwa lub więcej zbiorników buforowych, które działają okresowo: napełnianie, osadzanie, wypompowywanie. Objętość zbiornika dobierana jest na podstawie czasu napełniania, wypompowywania i osiadania, a czas osiadania przyjmuje się od 6 do 24 godzin wody.

Przed wypompowaniem osiadłej wody ze zbiornika najpierw usuwa się wypłynięty olej i wytrącony osad, po czym wypompowuje się sklarowaną wodę. Aby usunąć osad na dnie zbiornika, układa się drenaż z perforowanych rur.

Charakterystyczną cechą osadników dynamicznych jest oddzielanie zanieczyszczeń w wodzie podczas ruchu cieczy.

W osadnikach dynamicznych lub osadnikach ciągłych ciecz porusza się w kierunku poziomym lub pionowym, stąd osadniki dzielą się na pionowe i poziome.

Osadnik pionowy to zbiornik cylindryczny lub kwadratowy (pod względem) ze stożkowym dnem ułatwiającym zbieranie i pompowanie osadu. Ruch wody w studzience pionowej odbywa się od dołu do góry (dla osadzania cząstek).

Pozioma studzienka to prostokątny zbiornik (w rzucie) o wysokości 1,5-4 m, szerokości 3-6 m i długości do 48 m. studzienka. Zanieczyszczenia pływające są usuwane za pomocą skrobaków i poprzecznych tac zainstalowanych na określonym poziomie.

W zależności od chwytanego produktu osadniki poziome dzielą się na piaskowniki, łapacze oleju, łapacze oleju opałowego, łapacze paliwa, łapacze tłuszczu itp. Niektóre rodzaje pułapek olejowych pokazano na rysunku 0.

Rysunek 61 - Pułapki olejowe

W promieniowych odstojnikach o okrągłym kształcie woda przemieszcza się ze środka na obrzeże lub odwrotnie. Osadniki promieniowe o dużej pojemności stosowane do oczyszczania ścieków mają średnicę do 100 m i głębokość do 5 m.

Osadniki promieniowe z centralnym dopływem ścieków charakteryzują się zwiększonymi przepływami wlotowymi, co prowadzi do mniej efektywnego wykorzystania znacznej części objętości osadnika w stosunku do osadników promieniowych z obwodowym dopływem ścieków i poborem wody oczyszczonej w węźle.

Im większa wysokość studzienki, tym więcej czasu potrzeba, aby cząsteczka wypłynęła na powierzchnię wody. A to z kolei wiąże się ze wzrostem długości studzienki. W konsekwencji trudno jest zintensyfikować proces osadzania w konwencjonalnych pułapkach olejowych. Wraz ze wzrostem wielkości osadników pogarszają się hydrodynamiczne właściwości osadzania. Im cieńsza warstwa cieczy, tym szybszy proces wynurzania (osiadania), przy czym wszystkie inne rzeczy są takie same. Sytuacja ta doprowadziła do powstania osadników cienkowarstwowych, które ze względu na konstrukcję można podzielić na rurowe i płytowe.

Elementem roboczym osadnika rurowego jest rura o średnicy 2,5-5 cm i długości około 1 m. Długość zależy od charakterystyki zanieczyszczeń i parametrów hydrodynamicznych przepływu. Stosuje się osadniki rurowe z małym (10) i dużym (do 60) spadkiem rury.

Osadniki z niewielkim spadkiem rury pracują w cyklu okresowym: klarowanie wody i płukanie rur. Celowe jest stosowanie tych osadników do oczyszczania ścieków z niewielką ilością zanieczyszczeń mechanicznych. Wydajność klarowania wynosi 80-85%.

W osadnikach rurowych o dużym nachyleniu układ rur powoduje spływanie osadu w dół rur, a zatem nie ma potrzeby ich płukania.

Czas pracy osadników praktycznie nie zależy od średnicy rur, ale wzrasta wraz ze wzrostem ich długości.

Standardowe bloczki rurowe wykonane są z tworzywa poliwinylowego lub polistyrenowego. Zazwyczaj stosuje się bloczki o długości około 3 m, szerokości 0,75 m i wysokości 0,5 m. Wielkość elementu rurowego w przekroju wynosi 5x5 cm.Konstrukcje tych bloków umożliwiają montaż sekcji od je do dowolnej pojemności; sekcje lub pojedyncze bloki można łatwo zainstalować w osadnikach pionowych lub poziomych.

Osadniki płytowe składają się z szeregu równoległych płyt, pomiędzy którymi przemieszcza się ciecz. W zależności od kierunku ruchu wody i wytrąconego (powierzchniowego) osadu, osadniki dzieli się na przepływ bezpośredni, w którym zbiegają się kierunki ruchu wody i osadu; przeciwprąd, w którym woda i osad zbliżają się do siebie; krzyż, w którym woda porusza się prostopadle do kierunku ruchu osadów. Najczęściej stosowane osadniki przeciwprądowe płytowe.

Rysunek 62 - Studzienki

Zaletami osadników rurowych i płytowych jest ich wydajność ze względu na niewielką kubaturę zabudowy, możliwość zastosowania lżejszych od metalu tworzyw sztucznych i nie korodujących w agresywnych środowiskach.

Częstą wadą osadników cienkowarstwowych jest konieczność stworzenia pojemnika do wstępnej separacji łatwo oddzielających się cząstek oleju oraz dużych skrzepów oleju, zgorzeliny, piasku itp. Skrzepy mają zerową wyporność, ich średnica może sięgać 10-15 cm na głębokości kilku centymetrów. Takie skrzepy bardzo szybko dezaktywują cienkowarstwowe osadniki. Jeśli niektóre płytki lub rury są zatkane takimi grudkami, w pozostałych zwiększy się prędkość przepływu cieczy. Ta sytuacja doprowadzi do pogorszenia wydajności miski olejowej. Schematy ideowe osadników przedstawiono na rysunku 0.

5.3 Wnioski z piątego rozdziału

W tej części omówiono główne zagadnienia z zakresu bezpieczeństwa życia i ochrony środowiska. Dokonano analizy niebezpiecznych i szkodliwych czynników produkcji. Przeprowadzono również opracowanie środków ochronnych dla uwalniania chloru. Ponadto w tym rozdziale rozważono główne zadania ochrony środowiska, zaproponowano instalację poziomego osadnika do oczyszczania ścieków z produktów naftowych.

Wniosek

W ramach tego projektu dyplomowego opracowano część oprogramowania do automatycznego systemu sterowania oczyszczaniem ścieków po myjni samochodowej.

Rozważono podstawy funkcjonowania i nowoczesne metody oczyszczania ścieków. Jak również możliwość automatyzacji tych procesów. Dokonano analizy istniejącego sprzętu (logicznie programowalne sterowniki PLC) oraz oprogramowania systemów sterowania.

Opracowano część sprzętową systemu sterowania do kontroli procesu oczyszczania ścieków z myjni samochodowych.

Opracowany został algorytm funkcjonowania systemu w środowisku CoDeSys. Interfejs graficzny został opracowany w środowisku Trace Mode 6.

Bibliografia

automatyzacja oczyszczania ścieków

1. Wykłady na kursach „Elektronika” i „Pomiary i urządzenia techniczne”. Charitonow V.I.

2. „Zarządzanie systemami technicznymi” Kharitonov V.I., Bunko E.B., K.I. Mesza, E.G. Muraczew.

3. „Elektronika” Sawełow N.S., Lachin V.I.

Dokumentacja techniczna myjni MGUP "Mosvodokanal".

Żuromski W.M. Przebieg wykładów na kursie „Środki techniczne”

Kazinik E.M. - Wytyczne dotyczące realizacji części organizacyjnej i ekonomicznej - Moskwa, wydawnictwo MSTU MAMI, 2006. - 36p.

Sandulyak A.V., Sharipova N.N., Smirnova E.E. - Wytyczne dotyczące realizacji sekcji "Bezpieczeństwo życia i ochrona środowiska" - Moskwa, wydawnictwo MSTU MAMI, 2008. - 22p.

Dokumentacja techniczna MGUP "Mosvodokanal"

Stakhov - Oczyszczanie ścieków zaolejonych z przedsiębiorstw magazynujących i transportujących produkty naftowe - Leningrad Nedra.

Zasoby strony internetowej http://www.owen.ru.

Metoda dotyczy dziedziny automatyzacji procesów oczyszczania ścieków, w szczególności oczyszczania ścieków z przedsiębiorstw przemysłowych. Metoda obejmuje neutralizację ścieków poprzez dostarczenie roztworu kwaśnego lub roztworu alkalicznego w celu uzyskania określonej wartości pH. Do zbiornika magazynowego ścieków przemysłowych podawany jest roztwór kwaśny lub roztwór zasadowy. Ścieki, w zależności od ich stężenia, trafiają do elektrokoagulatora lub koagulatora galwanicznego w celu oczyszczenia. Regulacja jakości czyszczenia w elektrokoagulatorze odbywa się poprzez regulację prądu w zależności od przewodności elektrycznej ścieków. Następnie proces sedymentacji odbywa się poprzez przepływ ścieków ze studzienki do studzienki za pomocą zaworów elektrycznych. Poliakrylamid jest podawany w celu przyspieszenia procesu osadzania, nierozpuszczony osad jest przepuszczany przez solne i dokładne filtry, a następnie odwadniany, a czyste ścieki trafiają do linii galwanicznej. Metoda ta poprawia jakość oczyszczania ścieków przemysłowych do wykorzystania tych ostatnich w cyklu odwrotnym. 1 chora.

Wynalazek dotyczy dziedziny automatyzacji procesów oczyszczania ścieków, w szczególności oczyszczania ścieków z zakładów przemysłowych Znany jest sposób automatycznego sterowania procesem koagulacji poprzez równoczesną regulację natężenia przepływu kwasu i koagulantu do reaktora oraz sterowanie barwy wody, a jednocześnie reguluje się natężenie przepływu koagulantu w zależności od barwy wody na wylocie z reaktora oraz zużycie kwasu w zależności od wartości pH wody na wylocie z reaktora ( SU 1655830 A1, 15.06.1991) Metoda ta nie pozwala jednak na całkowite wytrącenie jonów, co obniża jakość oczyszczania pH oczyszczonej wody, regulacja natężenia przepływu do aparatu, przy pomiarze potencjału redox oczyszczonej wody, tworząc sygnał do ustawienia regulatora, porównując go z zadaną wartością produktu, w wyniku czego generowany jest sygnał niedopasowania i przeprowadzana jest regulacja natężenie przepływu ścieków przemysłowych za pomocą regulatora przez aparat oczyszczający w zależności od wielkości niedopasowania ustalonej eksperymentalnie zależności (RU 2071951 C1, 1.01.1997).Wadą tej metody jest niska jakość oczyszczania ścieków przemysłowych , brak możliwości zastosowania ich w cyklu odwróconym. przy wdrażaniu niniejszego wynalazku ma na celu poprawę jakości oczyszczania ścieków przemysłowych w celu wykorzystania tych ostatnich w cyklu odwrotnym. Wynik techniczny uzyskuje się dzięki temu, że w metodzie automatycznej kontrola procesu oczyszczania ścieków w przedsiębiorstwach przemysłowych, w tym neutralizacja ścieków poprzez dostarczanie roztworu kwaśnego lub roztworu alkalicznego do osiągnięcia ustalonej wartości pH, według wynalazku roztwór kwaśny lub roztwór zasadowy jest podawany do instalacji przemysłowej zbiornik magazynowy ścieków, następnie, w zależności od stężenia, ścieki trafiają do elektrokoagulatora lub koagulatora galwanicznego w celu oczyszczenia i regulacji jakość czyszczenia w elektrokoagulatorze odbywa się poprzez regulację prądu w zależności od przewodności elektrycznej odcieków, po czym następuje proces sedymentacji poprzez spływanie odcieków ze studzienki do studzienki za pomocą elektrozaworów, w celu przyspieszenia podawany jest poliakrylamid w procesie sedymentacji nierozpuszczony osad przepuszczany jest przez filtry solne i filtry dokładne, następnie są one odwadniane, a czyste ścieki trafiają na linię powlekania galwanicznego Porównanie zastrzeganego wynalazku ze znanymi pokazuje, że zastosowanie istniejących metod automatyzacji nie umożliwiają oczyszczanie ścieków z jonów metali ciężkich, co uniemożliwia wprowadzenie oczyszczonych ścieków do obiegu przedsiębiorstwa, podczas gdy w zastrzeżonym wynalazku polega na całkowitym oczyszczeniu ścieków przemysłowych, które odbywa się krok po kroku pod kontrolą różnych czujników, co pozwala w pierwszym etapie w celu zneutralizowania ścieków, następnie w zależności od stężenia ścieków poddanie ich elektrokoagulacji koagulacji galwanicznej, przy regulowaniu jakości czyszczenia prądem zmiennym poprzez doprowadzenie roztworu soli fizjologicznej, odwodnienie osadu z jego późniejszym wykorzystaniem np. w produkcji galwanicznej i wykorzystanie odseparowanej wody w zaopatrzeniu w wodę obiegową. Schemat automatyzacji oczyszczania ścieków przemysłowych pokazany na rysunku obejmuje: zbiornik magazynowy ścieków 1, czujnik poziomu 2, wskaźnik poziomu 3, zbiornik dozujący kwas 4, zawór elektryczny 5, zbiornik dozujący alkalia 6, zawór elektryczny 7 , pompa zasilająca ścieki 8, elektrokoagulator 9 , koagulator galwaniczny 10, zawór elektryczny 11, rozpuszczalnik soli 12, blokada elektryczna 13, osadniki 14, zbiornik dozujący poliakrylamid 15, zawór elektryczny 16, zbiornik ścieków oczyszczonych 17, filtr oczyszczania soli 18, filtr dokładny 19, pompa zasilająca ścieki oczyszczone 20, zawór elektryczny 21, procesor odwadniania osadu 22, czujnik pH-metru 23, pH-metr regulacyjny 24, amperomierz DC 25 jednostki prostowniczej elektrokoagulatora, amperomierz regulacyjny 26, elektrody 27, omomierz regulacyjny 28 , czujnik poziomu 29, wskaźnik poziomu 30. Metoda jest realizowana w następujący sposób. Ścieki przemysłowe, takie jak ścieki z warsztatu galwanicznego, są wprowadzane do akumulatora ścieków 1. Po osiągnięciu wartości zadanej Na górnym poziomie w zbiorniku 1 ścieków czujnik poziomu 2 wysyła impuls do urządzenia sygnalizującego poziom 3, które z kolei wydaje polecenie przygotowania ścieków do oczyszczania z określoną wartością pH. W tym celu albo roztwór kwasu ze zbiornika dozującego 4 jest automatycznie dostarczany do zbiornika magazynowego 1 ścieków za pomocą zaworu elektrycznego 5, albo roztwór alkaliczny ze zbiornika pęcherzowego 6 za pomocą zaworu elektrycznego 7. Po osiągnięciu ustawionego pH w zbiorniku magazynowym 1 ścieków, który jest rejestrowany za pomocą czujnika pH 23 metry z regulowanym pH-metrem 24, regulujący pH-metr 24 daje polecenie włączenia pompy zasilającej ścieki 8. W zależności od stężenia ścieków, ta ostatnia są podawane albo do elektrokoagulatora 9 (w wysokim stężeniu) albo do koagulatora galwanicznego 10 (w średnim lub niskim stężeniu), gdzie odbywa się oczyszczanie ścieków. Regulacja jakości oczyszczania ścieków w elektrokoagulatorze odbywa się poprzez regulację prądu w elektrokoagulatorze poprzez dostarczanie roztworu soli z rozpuszczalnika soli 12 do zbiornika magazynowego ścieków 1 za pomocą zaworu elektrycznego 11 sterowanego amperomierzem regulacyjnym 26 podłączony do wyjścia amperomierza prądu stałego 25 zespołu prostowniczego elektrokoagulatora, w celu zmiany przewodności elektrycznej ścieków dostarczanych do elektrokoagulatora 9. Jeżeli podczas procesu czyszczenia wartość prądu elektrycznego w elektrokoagulatorze 9 spada poniżej ustawionej wartości, zawór elektryczny 11 otwiera się automatycznie i prąd osiąga ustawioną wartość. Jeżeli podczas procesu czyszczenia wartość prądu elektrycznego w elektrokoagulatorze 9 wzrośnie powyżej ustawionej wartości, zawór elektryczny 11 automatycznie zamknie się i prąd zmniejszy się do ustawionej wartości.Jakość oczyszczania ścieków w koagulatorze galwanicznym jest kontrolowana poprzez regulację dostarczanie ścieków do koagulatora galwanicznego za pomocą zaworu elektrycznego 21 w zależności od stężenia ścieków. Kontrola i regulacja stężenia ścieków w zbiorniku magazynowym 1 odbywa się za pomocą czujnika 27 i omomierza regulacyjnego 28. jeśli wartość prądu elektrycznego w elektrokoagulatorze 9 w czasie krytycznym jest poniżej określonej wartości, ścieki pompa zasilająca 8 jest automatycznie wyłączana, podczas gdy panel oświetlenia awaryjnego zapala się, zatrzymuje się dopływ ścieków, gdzie odkłada się nierozpuszczony osad. Aby przyspieszyć proces sedymentacji, poliakrylamid jest automatycznie podawany do pierwszego zbiornika sedymentacyjnego 14 ze zbiornika pęcherzowego 15 za pomocą zaworu elektronicznego 16. Aby uzyskać pełniejszą sedymentację nierozpuszczonego osadu, drugi i nierozpuszczony osad. Po procesie sedymentacji w układzie osadnika ścieki spływają grawitacyjnie do zbiornika na ścieki oczyszczone 17. Poziomy w zbiorniku na ścieki oczyszczone 17 są sygnalizowane za pomocą czujników poziomu 29 za pomocą wskaźnika poziomu 30. Gdy dreny czujnika 29 osiągają górną poziomu w zbiorniku oczyszczonych ścieków 17, automatycznie włącza się pompa 20, która dostarcza ścieki do filtra oczyszczania soli 18, a następnie do filtra dokładnego 19, skąd czyste ścieki dostają się do linii galwanicznych lub schematów technologicznych innych gałęzi przemysłu.

Prawo

Metoda automatycznego sterowania procesem oczyszczania ścieków z przedsiębiorstw przemysłowych, w tym unieszkodliwiania ścieków poprzez doprowadzenie roztworu kwaśnego lub roztworu alkalicznego do określonej wartości pH, charakteryzująca się tym, że roztwór kwaśny lub roztwór zasadowy jest podawany do akumulatora ścieków przemysłowych , następnie ścieki, w zależności od ich stężenia, albo do elektrokoagulatora, albo do koagulatora galwanicznego w celu oczyszczenia, a jakość czyszczenia w elektrokoagulatorze reguluje się poprzez regulację prądu w zależności od przewodności elektrycznej ścieków, po czym następuje sedymentacja proces odbywa się poprzez przepływ odcieków ze studzienki do studzienki za pomocą elektrozaworów, poliakrylamid, nierozpuszczony osad jest podawany w celu przyspieszenia procesu osadzania, przechodzi przez filtry solne i dokładne, następnie odwadnia się, a czysty odciek trafia do linii galwanicznej.