Автоматизация системы очистки технических вод полученных в процессе автомойки с разработкой программного обеспечения для микроконтроллера ОВЕН

1. Введение

1.1 Очистка сточных вод

2. Сведения о предприятии

3. Технологическая часть

3.1 Технологическая схема автомойки

3.2 Технологический процесс фильтрации воды

4. Конструкторская часть

4.1 Структурная схема управления

4.2 Объекты систем управления

4.3 Подбор исполнительного механизма МЭОФ

4.4 Выбор датчика давления

5. Специальная часть

5.1 Выбор программного обеспечения

5.2 Операторы программы CoDeSys

6. Организация производства и определение экономической эффективности

6.1 Экономическая оценка проектируемого устройства

6.2 Определение перечня работ

6.3 Расчет продолжительности и трудоемкости работ

6.4 Построение сетевого графика выполнения работ

7. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды

7.1 Очистка сточных вод песколовками и отстойниками от нефтепродуктов

7.2 Действия при аварии с выбросом хлора Заключение Список литературы

1.

Введение

Водоснабжение — подача поверхностных или подземных вод водопотребителям в требуемом количестве и в соответствии с целевыми показателями качества воды в водных объектах. Инженерные сооружения, предназначенные для решения задач водоснабжения, называют системой водоснабжения, или водопроводом.

Все современные системы Водоснабжение населённых мест являются централизованными: каждая из них обеспечивает водой большую группу потребителей.

Выбор источника является одной из наиболее ответственных задач при устройстве системы водоснабжения, так как он определяет в значительной степени характер самой системы, наличие в ее составе тех или иных сооружений, а следовательно, стоимость и строительства, и эксплуатации.

Правильное решение вопроса о выборе источника водоснабжения для каждого данного объекта требует тщательного изучения и анализа водных ресурсов района, в котором расположен объект. Практически все используемые для целей водоснабжения природные источники воды могут быть отнесены к двум основным группам: поверхностные источники и подземные источники.

Водоснабжения представляет собой комплекс сооружений для обеспечения определенной группы потребителей водой в требуемых количествах и требуемого качества. Кроме того, система водоснабжения должна обладать определенной степенью надежности, то есть обеспечивать снабжение потребителей водой без недопустимого снижения установленных показателей своей работы в отношении количества или качества подаваемой воды (перерывы или снижение подачи воды или ухудшение ее качества в недопустимых пределах).

Система водоснабжения (населенного места или промышленного предприятия) должна обеспечивать получение воды из природных источников, ее очистку, если это вызывается требованиями потребителей, и подачу к местам потребления.

В зависимости от местных природных условий и характера потребления воды, а также в зависимости от экономических соображений схема водоснабжения и составляющие ее элементы могут меняться весьма сильно. Большое влияние на схему водопровода оказывает принятый источник водоснабжения: его характер, мощность, качество воды в нем, расстояние от него до снабжаемого водой объекта и т. п. Иногда для одного объекта используется несколько природных источников.

1.1 Очистка сточных вод Сточные воды — любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоёмы с территорий промышленных предприятий и населённых мест через систему канализации или самотёком, свойства которых оказались ухудшенными в результате деятельности человека.

Классификация сточных вод Сточные воды могут быть классифицированы по следующим признакам:

по источнику происхождения:

— производственные (промышленные) сточные воды (образующиеся в технологических процессах при производстве или добыче полезных ископаемых), отводятся через систему промышленной или общесплавной канализации;

— бытовые (хозяйственно-фекальные) сточные воды (образующиеся в жилых помещениях, а также в бытовых помещениях на производстве, например, душевые кабины, туалеты), отводятся через систему хозяйственно-бытовой или общесплавной канализации;

— поверхностные сточные воды (делятся на дождевые и талые, то есть образующиеся при таянии снега, льда, града), отводятся как правило через систему ливневой канализации. Так же могут называться «ливневые стоки»;

Очистка сточных вод — это разрушение или удаление из них загрязняющих веществ, обеззараживание и удаление патогенных организмов.

Существует большое многообразие методов очистки, которые можно разделить на следующие основные группы по основным используемым принципам:

— механические. Они основаны на процедурах процеживания, фильтрования, отстаивания, инерционного разделения. Позволяют отделить нерастворимые примеси. По стоимости механические методы очистки относятся к одним из самых дешёвых методов;

— химические. Применяются для выделения из сточных вод растворимых неорганических примесей. При обработке сточных вод реагентами происходит их нейтрализация, обесцвечивание и обеззараживание. В процессе химической очистки может накапливаться достаточно большое количество осадка;

— физико-химические. При этом используются процессы коагуляции, окисления, сорбции, экстракции, электролиза, ультрафильтрации, ионообменной очистки, обратного осмоса. Это высокопроизводительный способ очистки, отличающийся высокой стоимостью. Позволяет очистить сточные воды от мелкои грубодисперсных частиц, а также растворённых соединений;

— биологические. В основе этих методов лежит использование микроорганизмов, поглощающих загрязнители сточных вод. Применяются биофильтры с тонкой бактериальной плёнкой, биологические пруды с населяющими их микроорганизмами, аэротенки с активным илом из бактерий и микроорганизмов;

Часто применяются комбинированные методы, использующие на нескольких этапах различные методы очистки. Применение того или иного метода зависит от концентрации и вредности примесей.

В зависимости от того, извлекаются ли компоненты загрязняющих веществ из сточных вод, все методы очистки можно разделить на регенеративные и деструктивные.

Производственные сточные воды после соответствующей очистки могут быть повторно использованы в технологическом процессе, для чего на многих промышленных предприятиях создаются системы оборотного водоснабжения либо замкнутые (бессточные) системы водоснабжения и канализации, при которых исключается сброс каких-либо вод в водоёмы. Большое народно-хозяйственное значение имеет внедрение технологии комплексной безотходной переработки сырья (особенно на предприятиях химической, целлюлозно-бумажной и горно-обогатительной промышленности).

Перспективны методы физико-химической очистки (коагулирование, отстаивание, фильтрация) в качестве самостоятельных способов очистки или в сочетании с биологической очисткой, а также методы т. н. дополнительной обработки (сорбция, ионообмен, гиперфильтрация, удаление азотистых веществ и фосфатов и др.), обеспечивающей весьма высокую степень очистки сточных вод перед спуском их в водоёмы или при использовании сточных вод в системах оборотного водоснабжения промышленных предприятий. Эффективны методы термического обезвреживания и переработки высоко концентрированных стоков во вторичное сырьё, а также способ закачки стоков в глубокие, надёжно изолированные подземные горизонты.

Имеющиеся в сточных водах (преимущественно бытовых) в значительном количестве вещества, содержащие азот, калий, фосфор, кальций и др. элементы, являются ценными удобрениями для сельскохозяйственных культур, в связи с чем сточные воды используются для орошения сельскохозяйственных земель. Целесообразно обезвреживание сточных вод на станциях биологической очистки производить с подачей очищенных сточных вод на поля. Осадки сточных вод после соответствующей обработки (сбраживание, сушка) обычно используют в качестве удобрений.

2. Сведения о предприятии сточный вода фильтрация очистка Московское государственное унитарное предприятие «Мосводоканал» — крупнейшая водная компания России, обеспечивает высококачественной питьевой водой и надежной системой канализования более 13 млн. жителей Московского мегаполиса — около 10% всего населения страны.

Мосводоканал уверенно вошел в XXI век — эру стремительного развития инноваций и информационных технологий. Тот фундамент, который сегодня закладывается в основу деятельности предприятия, будет определять развитие систем водоснабжения и водоотведения мегаполиса в наступившем столетии.

Основные направления деятельности:

— производство питьевой воды;

— транспортировка и распределение воды;

— выработка электроэнергии;

— учет воды;

— работа с клиентами;

— сбор, транспортировка и очистка сточных вод;

— переработка отходов на промышленных комплексах;

— строительство и модернизация сооружений;

Достижения:

— в водоподготовке:

— Мембранная фильтрация на самой крупной в Европе и единственной в России Юго-Западной водопроводной станции;

— Впервые в России озоносорбция на гранулированных углях в очистке сточных вод;

— Впервые в России внедрена технология биологического удаления биогенных элементов на блоке полумиллионной производительности Люберецких очистных сооружений

— Обеззараживание очищенных сточных вод ультрафиолетом на крупнейшем в мире блоке сооружений миллионной производительности в переработке и утилизации осадка сточных вод

— Впервые в России разработана и внедрена экологически чистая технология утилизации осадка с последующей рекультивацией и передачей территорий иловых площадок под жилищное строительство Производство почвогрунтов на основе водопроводных осадков

— Создан питомник сирени на почвогрунтах с использованием осадков сточных вод

— В модернизации сетей:

— Впервые в европейской практике успешно использован метод протяжки сплошного пластикового рукава при санации дюкера напорного трубопровода диаметром 1400 мм.

— В удалении снега с городских территорий:

— Единственный в России проект устройства снегосплавных пунктов на канализационных коллекторах в альтернативной энергетике:

— Впервые в России выработка электроэнергии и тепла на тепловых электростанциях, работающих на биогазе очистных сооружений Впервые в России использование тепловой энергии тепла сточных вод для автономного отопления и горячего водоснабжения производственных помещений.

Северная станция водоподготовки.

Северная станция водоподготовки (ССВ) введена в эксплуатацию в 1952 году. Ее мощность составляет 1920,0 тыс. куб. м в сутки. Станция осуществляет подготовку воды, изъятой из реки Волги, и обеспечивает питьевой водой северную часть столицы и город Зеленоград.

Рисунок 1 — Северная станция Северная станция — первая из станций московского водопровода полностью запроектирована по принципу компоновки сооружений, состоит из трех самостоятельных блоков очистных сооружений, каждый из которых разделен на параллельно работающие технологические линии. Наличие отдельных блоков и технологических линий позволяет комбинировать режимы очистки воды, не снижая надежности работы станции, а также отключать отдельные сооружения на реконструкцию и ремонт. Сегодня при проектировании сооружений водоподготовки применяется только такой подход.

Состав основных сооружений:

— 8 смесителей

— 17 камер реакции

— 29 секций отстойников

— 106 песчаных фильтров

— 17 резервуаров питьевой воды Рисунок 2 — Северная станция Гарантированное обеспечение Московского мегаполиса чистой питьевой водой в необходимом количестве.

Надежное функционирование системы канализования в соответствии с современными экологическими требованиями.

3. Технологическая часть

3.1 Технологическая схема автомойки На территории МГУП «Мосводоканал» осуществляется мойка машин, очистка сточных вод от нефтепродуктов.

Рисунок 3 — Схема автомойки.

3.2 Технологический процесс фильтрации воды Сточные воды от мойки автомобиля, пройдя предварительную грубую очистку в существующем отстойнике поступают самотеком в грязеотстойник, а затем через верхний перелив в емкость для отстаивания, где освобождаются от основной части взвешенных веществ.

Отстоенная вода после емкости для отстаивания, через верхний перелив, поступает в нефтеразделитель, где освобождается от основной части нефтепродуктов.

После нефтеразделителя осветленная вода средним слоем поступает в емкость осветленной воды, откуда подается насосом на фильтрационную установку. Пройдя очистку на фильтрах, очищенная вода под остаточным напором поступает в емкость для повторного использования воды, из которой насосом подается на мойку автомобилей.

Подпитка системы оборотного водоснабжения осуществляется из хоз. питьевого водоснабжения в количестве 10% суточной производительности.

По осадку.

Осадок из существующего отстойника два раза в месяц удаляется в ручную и вывозиться автотранспортом. Осадок образующейся в емкости для отстаивания и грязеотстойнике транспортируется с помощью насоса на песковую площадку, оттуда вывозится транспортом на региональные полигоны.

По нефтепродуктам Нефтепродукты всплывшие в нефтеразделителе и нефтесборном резервуаре, после длительного отстаивания, вывозят атотранспортом на утилизацию и сжигание.

Описание очистных сооружений.

Проектируемые очистные сооружения размещаются в одном здании с очистными сооружениями дождевой канализации и имеют общую наземную часть. Подземная часть и песковая площадка — самостоятельные от мойки машин. В состав очистных сооружений входят:

1. Грязеотстойник — Предназначен для предварительной очистки сточных вод от взвешенных веществ. Принят жб. резервуар емкостью 32 м³. Режим очистки 1 раз в сутки.

2. Емкость для отстаивания — предназначена для очистки сточных вод от взвешенных веществ. Принят жб. резервуар емкостью 71 м³. Режим очистки 1 раз в сутки.

3. Нефтеразделитель — предназначен для сбора и разделения нефтепродуктов, постпутющих из емкости для отстаивания. Принята емкость жб 12.5 м3. Вывоз нефтепродуктов рекомендуется осуществлять не реже 1 раза в год.

4. Резервуар нефтесборный — Предназначен для сбора и разделения нефтепродуктов, поступающих с песковой площадки. Принят жб резервуар обемом 3 м³. Вывоз нефтепродуктов раз в год.

5. Емкость осветленной воды — предназначена для приема осветленных вод Принята жб емкость объемом 11 м³. Обеспечивает запас воды для нормальной работы насосов.

6. Фильтры напорные — предназначены для доочистки вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов. Принято трехступенчатое фильтрование через фильтрующие материалы (дробленый керамзит, активированный уголь), высотой загрузки на каждой ступени 0.9 м. приняты к установке 3 фильтра ФН 1,4, диаметром 1.4 м. каждый. После окончания работы мойки автомобилей следует проводить промывку фильтрующей загрузки сразу через 3 ступени фильтров, начиная с последнего. Загрузка фильтрующего материала производится вручкую через люк, в корпусе фильтра (1 раз в 3 года).

7. Емкость для повторного использования воды принят резервуар объемом 11 м³. Обеспечивает запас воды, необходимый для промывки фильтров, и нормальную работу насосов, подащих воду на мойку машин.

8. Площадка песковая — предназначена для приема и обезводивания осадка. Осадок удаляется механически с перегрузкой на самосвальный автомобиль. Вывоз осадка осуществляется 2 раза в сезон.

9. Насосное оборудование: GrundFos и Pumpex (электронасосы).

Стоки от мойки машин Загрязненные стоки от мойки машин после существующего отстойника поступают в грязеотстойник, затем в емкость для отстаивания. Отстоенная воды, через верхний перелив из емкости для отстаивания поступает в нефтеразделитель, из которого через переливное устройство стоки попадают в емкость осветленной воды, из которой насосом вода подается на фильтры и далее в емкость оборотной воды. В емкости оборотной воды установлены погружные насосы.

4. Конструкторская часть

4.1 Структурная схема управления Структурная схема показывает свзяи управления начиная от верхнего уровня (оператора) и заканчивая нижними уровнями (датчиками, ПДЗ и т. д.).

Рисунок 4 — Структурная схема В данном проекте основну роль выполняет оператор. Он снимает показания с датчиков, открываетзакрывает поворотно-дисковые затворы, управляет работой насосов и промывкой фильтров. Средний уровень в этой иерархии занимает контролер и модуль вводавывода дискретной информации, за счет них и происходит связь между оператором и устройствами нижнего уровня.

4.2 Объекты систем управления ОВЕН 2ТРМ0.

Измеритель 2ТРМ0 предназначен для измерения температуры теплоносителей и различных сред в холодильной технике, сушильных шкафах, печах различного назначения и другом технологическом оборудовании, а также для измерения других физических параметров (веса, давления, влажности и т. п.).

Рисунок 5 — Измеритель 2ТРМ0

Класс точности 0,5 (термопары)/0,25 (другие типы сигналов). Регулятор выпускается в корпусах 5 типов: настенном Н, монтаж на Дин-рейку Д и щитовых Щ1, Щ11, Щ2.

Рисунок 6 — Функциональная схема прибора ОВЕН 2 ТРМ 0.

Рисунок 7 — Габаритный чертёж измерительного прибора Схема подключения прибора:

На рисунке приведена схема клеммной колодки прибора. На рисунках приведены схемы подключения прибора.

Рисунок 8 — Схема подключения прибора Клеммная колодка прибора Рисунок 9 — Схема подключения термоэлектрического преобразователя Рисунок 10 — Схема подключения термометра сопротивления

Рисунок 11 — Схема подключения активного датчика с токовым выходом напряжения 50… 50 мВ или 0… 1 В Рисунок 12 — Схема подключения активного датчика с выходом в виде 0…5, 0… 20 или 4…20 мА Блок Питания ОВЕН.

Многоканальный блок питания БП14 предназначен для питания стабилизированным напряжением 24 В или 36 В датчиков с унифицированным выходным токовым сигналом.

Блок питания БП14 выпускается в корпусе с креплением на DIN-рейку типа Д4.

Рисунок 13 -Блок питания

Основные функции

— Преобразование переменного (постоянного напряжения в постоянное стабилизированное в двух или четырех независимых каналах;

— Ограничение пускового тока;

— Защита от перенапряжения импульсных помех на входе;

— Защита от перегрузки, короткого замыкания и перегрева;

— Индикация о наличии напряжения на выходе каждого канала;

Рисунок 14 — Схема подключения двухканального блока питания БП14

Технические характеристики:

Входное напряжение:

— переменного тока 90…264 В

— постоянного тока 110…370 В Частота входного переменного напряжения 47…63 Гц Порог срабатывания защиты по току (1,2…1,8) Imax

Суммарная выходная мощность 14 Вт Количество выходных каналов 2 или 4

Номинальное выходное напряжение канала 24 или 36 В Рисунок 15 — Габаритный чертёж блока питания

— Нестабильность выходного напряжения при изменении напряжения питания ±0,2%

— Нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки от 0,1 Imax до Imax ±0,2%

— Рабочий диапазон температур −20…+50 °C

— Коэффициент температурной нестабильности выходного напряжения в рабочем диапазоне температур ±0,025% / °C

Электрическая прочность изоляции:

— вход — выход (действующее значение)2 к Классификация реле.

В зависимости от физической природы входного (управляющего) сигнала реле подразделяются на механические (сила, давление, скорость, ускорение), магнитные, тепловые, оптические, электрические (ток, напряжение, мощность, сопротивление).

Электрические реле наиболее распространенный тип реле, широко применяемый в измерительной технике, телефонии и радиоэлектронной аппаратуре.

В свою очередь электрические реле в зависимости от наличия или отсутствия механического перемещения в самом устройстве делятся на реле электромеханические и статические электрические (коммутационные с бесконтактным выходом: полупроводниковые, электронные, оптоэлектронные и т. д.).

Электромеханические реле в зависимости от происходящих внутри реле явлений: могут быть электромагнитными, электротепловыми, электрогидродинамическими и т. п.

Среди многообразия релейных устройств, применяемых в технике, электромагнитные реле, как и ранее, занимают ведущее положение.

Рисунок 16 — Реле Сигнализатор уровня жидкости ОВЕН САУ-М6.

САУ-М6 является функциональным аналогом приборов ESP-50 и РОС 301.

Прибор выпускается в корпусе настенного крепления типа Н.

Рисунок 17 -Сигнализатор уровня Рисунок 18 — Схема подключения САУ-М6

Рисунок 19 — Функциональная схема САУ-М6

Сигнализатор уровня жидкости трехканальный ОВЕН САУ-М6 — предназначен для автоматизации технологических процессов, связанных с контролем и регулированием уровня жидкости.

САУ-М6 является функциональным аналогом приборов ESP-50 и РОС 301.

Прибор выпускается в корпусе настенного крепления типа Н.

Функциональные возможности сигнализатора уровня Три независимых канала контроля уровня жидкости в резервуаре Возможность инверсии режима работы любого канала Подключение различных датчиков уровня — кондуктометрических, поплавковых Работа с различными по электропроводности жидкостями: дистиллированной, водопроводной, загрязненной водой, молоком и пищевыми продуктами (слабокислотными, щелочными и пр.)

Рисунок 20 — Габаритный чертёж Защита кондуметрических датчиков от осаждения солей на электродах благодаря питанию их переменным напряжением Технические характеристики прибора:

Номинальное напряжение питания прибора 220 В частотой 50 Гц Допустимые отклонения напряжения питания от номинального значения −15…+10%

Потребляемая мощность, не более 6 ВА Количество каналов контроля уровня — 3

Количество встроенных выходных реле — 3

Максимально допустимый ток, коммутируемый контактами встроенного реле 4 А при 220 В 50 Гц (cos > 0,4)

Напряжение на электродах датчика уровня не более 10 В частотой 50 Гц Сопротивление жидкости, вызывающее срабатывание канала контроля не более 500 кОм Тип корпуса настенный Н Габаритные размеры корпуса 130×105×65 мм Степень защиты корпуса — IP44

Условия эксплуатации Температура окружающего воздуха +1…+50 °С Атмосферное давление 86…106,7 кПа Относительная влажность воздуха (при 35 °С) Преобразователь гидростатического давления.

Гидростатическое давление — давление, оказываемое столбом жидкости высотой h на дно сосуда.

Датчики ПД100-ДГ предназначены для непрерывного преобразования давления гидростатического столба жидкости в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА.

Рисунок 21 — Преобразователь гидрастатического давления Датчики гидростатического давления применяются для измерения уровня жидкости погружным способом в системах КНС, водонапорных башнях, приемных емкостях и т. д.

Преобразователи гидростатического давления представлены моделью ОВЕН ПД100-ДГ0,6−137−0,5. Данная модель представляет собой погружной преобразователь с измерительной мембраной из нержавеющей стали AISI 316L, измерительным штуцером М24×1,5 и встроенным сигнальным кабелем с капилляром.

Модель характеризуется повышенной точностью измерения (до ±0,25% от ВПИ), низким выходным шумом (не более ±5 мкА), конкурентной ценой.

Основные функции преобразователя Измерение гидростатического давления нейтральных к нержавеющей стали AISI 316L сред (воздух, пар, различные жидкости) Преобразование давления в унифицированный сигнал постоянного тока 4…20 мА Верхний предел измеряемого давления (ВПИ) — ряд значений от 1,0 до 100 м. вод. ст.

Перезагрузочная способность 200% от ВПИ Класс точности ±0,5 и ±1,0% от ВПИ Степень защиты корпуса датчика давления — IP68

Помехоустойчивость удовлетворяют требованиям к оборудованию класса, А по ГОСТ Р 51 522

— Технические характеристики:

Выходной сигнал по ГОСТ 26.011

4…20 мА постоянного тока

— Пределы допустимой основной погрешности измерения

±0,5%, ±1,0% от ВПИ

— допустимой дополнительной температурной погрешности измерения

±0,2% от ВПИ /10 °С

— Повторяемость не более ±0,1% от ВПИ Диапазон рабочих температур контролируемой и окружающей среды

4…70 °С Напряжение питания постоянного тока

12…36 В Сопротивление нагрузки

0…1200 Ом (в зависимости от напряжения питания) Потребляемая мощность не более 0,8 Вт Устойчивость к механическим воздействиям по ГОСТ Р 52 931−2008

группа исполнения V3

Степень защиты корпуса датчиков давления по ГОСТ 14 254

IP68

Среднее время наработки на отказ не менее 100 000 ч Средний срок службы

12 лет Масса не более 0,2 кг Штуцер порта давления

M24×1,5 (открытая мембрана) Тип электрического соединителя встроенный кабель заказной длины Электроды Электродом называют проводники, имеющие электронную проводимость (проводники 1-го рода) и находящиеся в контакте с ионным проводником.

Рисунок 22 — Электроды Рисунок 23 — Габаритный чертеж Предназначены для контроля двух уровней жидкости в резервуарах открытого типа со стенками, выполненными из изоляционного материала:

4-х электродный датчик контролирует три уровня жидкости в резервуарах со стенками, выполненными из изоляционного материала;

Микроконтроллер ПЛК-100.

Описание микроконтроллера ПЛК-100.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) работают в циклическом режиме, последовательно выполняя операции ввода данных о состоянии объекта управления, обработки данных и формирования сигналов управления, выдачи сигналов управления на исполнительные устройства. Выходные сигналы управления формируются на основе значений логических функций, вычисляемых по программе, хранящейся в ПЗУ. Вычисленные значения логических функций хранятся в определенной области ОЗУ. После окончания процесса вычисления (обработки) происходит обмен данными между ОЗУ и выходными и входными регистрами УСО. Процессы ввода — вывода, обмена и обработки данных периодически повторяются. Однократное исполнение контроллером всей программы называют циклом полного опроса памяти, а время, в течение которого этот цикл совершаетсявременем цикла опроса.

Рисунок 24 — Микроконтроллер Рисунок 25 — Схема подключения Рисунок 26 — Габаритные размеры Высокая программная и аппаратная надежность Благодаря надежному ядру CoDeSys и отсутствию операционной системы ОВЕН ПЛК обладает высокой устойчивостью к «зависаниям».

Встроенный аккумулятор позволяет ОВЕН ПЛК выдерживать пропадания питания до 10 мин без перезагрузки*. Это дает возможность при появлении питания мгновенно включиться в работу и сохранить промежуточные результаты вычислений. При загрузке контроллера и при аварии возможно включение режима Автоматический перевод выходов в безопасное состояние, который обеспечивает безопасность объекта управления.

Модуль дискретного ввода/вывода ОВЕН МДВВ.

Назначение Модуль дискретных входов и выходов для распределенных систем в сети RS-485 (протоколы ОВЕН, Modbus, DCON).

Модуль может использоваться совместно с программируемыми контроллерами ОВЕН ПЛК или др.

Рисунок 27 — Модуль дискретного ввода/вывода МДВВ работает в сети RS-485 при наличии в ней «мастера», при этом сам МДВВ не является «мастером» сети.

Основные функции

12 дискретных входа для подключения контактных датчиков и транзисторных ключей n-p-n типа Возможность использования любого дискретного входа (максимальная частота сигнала — 1 кГц)

8 встроеных дискретных выходных элементо в различных комбинациях:

— э/м реле 8 А 220 В;

— оптотранзисторный ключ 400 мА 60 В;

— оптосимистор 0,5 А 300 В;

— для управления твердотельным реле Возможность генерации шим-сигнала любым из выходов Автоматический перевод исполнительного механизма в аварийный режим работыпри нарушении сетевого обмена Поддержка распрастранненых протоколов Modbus (ASCII, RTU), DCON, ОВЕН Бесплатная программа «КОНФИГУРАТОР МДВВ»:

— конфигурирование прибора на ПК;

— регистрация состояния дискретных входов и выходных элементов (скважности ШИМ) Помехоустойчивость благодаря:

— встроенному импульсному источнику питания 90…264 В 47…63 Гц;

— гальванической развязке в цепях выходов, питания и интерфейса RS-485;

— применению защитных элементов в цепях дискретных входов.

Рисунок — 28 Общая схема подключения прибора МДВВ Рисунок 29 — Функциональная схема МДВВ

4.3 Подбор исполнительного механизма МЭОФ.

Механизм Исполнительный Электрический Однооборотный Фланцевый МЭОФ 250.

МЭОФ предназначены для перемещения рабочих органов запорно-регулирующей трубопроводной арматуры поворотного принципа действия (шаровые и пробковые краны, поворотные дисковые затворы, заслонки и пр.) в системах автоматического регулирования технологическими процессами различных отраслей промышленности в соответствии с командными сигналами, поступающими от регулирующих или управляющих устройств. Механизмы устанавливаются непосредственно на арматуру.

Основные функции мэоф:

— автоматическое, дистанционное или ручное открытие/закрытие трубопроводной арматуры;

— автоматический и дистанционный останов рабочего органа арматуры в любом промежуточном положении;

— позиционирование рабочего органа трубопроводной арматуры в любом промежуточном положении;

— формирование информационного сигнала о конечных и промежуточных положениях рабочего органа арматуры и динамике его перемещения;

Основными конструктивными деталями нелинейных механизмов являются:

— двигатель;

— привод ручной;

— редуктор;

— блок сигнализации положения.

Управление механизмами — бесконтактное — с помощью пускателей ПБР-2М, ПБР-3А или усилителей тиристорных трехпозиционных ФЦ и контактное — с помощью электромагнитных пускателей.

Рисунок 30 — Устройство механизма МЭОФ Рисунок 31 — Габаритные размеры Рисунок 32 — Габаритные размеры Блок сигнализации положения выходного вала Предназначен для преобразования положения выходного вала механизма в пропорциональный электрический сигнал, сигнализации или блокирования в крайних или промежуточных положениях выходного вала. Механизмы оснащаются одним из видов блока сигнализации положения выходного вала:

реостатным (БСПР-10)

индуктивным (БСПИ-10)

токовым (БСПТ-10)

блоком концевых выключателей БКВ без датчика положения выходного вала.

В состав каждого блока входят два основных узла: блок микропереключателей и датчик. Блок микропереключателей содержит основание, корпус с микропереключателями и вертикалный вал с кулачками. Один из кулачков имеет два профиля по Архимедовой спирали на углах 90° или 0−225° (0−0,25 об. или 0−0,63 об.). При повороте вала кулачки, в зависимости от его положения, нажимают на кнопки микропереключателей. Поворот вала через профильный кулачок на валу вызывает изменение выходного сигнала датчика положения.

Редуктор Понижение частоты вращения и увеличение крутящего момента, создаваемых двигателем, осуществляется посредством многоступенчатых цилиндрических зубчатых или комбинированных червячно-зубчатых передач. Валы вращаются на шарикоподшипниках. Зубчатые передачи и шарикоподшипники смазываются густой смазкой, что обеспечивает установку механизма в любом положении в пространстве.

Двигатель Специальные синхронные электродвигатели с электромагнитной редукцией типа ДСОР и ДСТР являются приводом механизмов и обеспечивают поворотно-кратковременный режим работы исполнительны механизмов с частотой до 630 включений в час, продолжительностью включений до 25%.

Ручное управление Ручное управление исполнительным механизмом производится при помощи ручного привода. Воздействие на штурвал нажатием вдоль оси вала при остановленном двигателе приводит к зацеплению ручного привода с валом электродвигателя и передаче крутящего момента на выходной вал. Расцепление ручного привода происходит автоматически при прекращении воздействия на штурвал, что обеспечивает безопасность работы ручным приводом.

4.4 Выбор датчика давления Выберем датчик в соответствии с заданными характеристиками приведеными в таблице 1

Указанным требованиям соответствует датчик Метран 100-ДГ 1541. Схема установки датчика Метран 100-ДГ 1541 при измерении гидростатического давления (уровня) в открытом резервуаре:

Рисунок 33 — Схема установки датчика Рисунок 34 -Внешний вид устройства Принцип действия датчиков основан на использовании пьезоэлектрического эффекта в гетероэпитаксиальной пленке кремния, выращенной на поверхности монокристаллической пластины из искусственного сапфира. Чувствительный элемент с монокристаллической структурой кремния на сапфире является основой всех сенсорных блоков датчиков семейства «Метран».

При деформации чувствительного элемента под воздействием входной измеряемой величины (например давления или разности давлений) изменяется электрическое сопротивление кремниевых пьезорезисторов мостовой схемы на поверхности этого чувствительного элемента.

Электрическое устройство датчика преобразует изменение электрических сопротивлений в стандартный аналоговый сигнал постоянного тока и/или в цифровой сигнал в стандарте протокола HART, или цифровой сигнал на базе интерфейса RS485.

В памяти сенсорного блока хранятся в цифровом формате результаты калибровки сенсора во всем рабочем диапазоне давлений и температур. Эти данные используются микропроцессором для расчета коэффициентов коррекции выходного сигнала при работе датчика.

Цифровой сигнал с платы АЦП сенсорного блока вместе с коэффициентом коррекции поступает на вход электронного преобразователя, микроконтроллер которого производит коррекцию и линеаризацию характеристики сенсорного блока, вычисляет скорректированное значение выходного сигнала датчика и:

— для датчиков с кодами МП, МП1, МП2, МП3 передает его в цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), который преобразует его в аналоговый выходной сигнал;

— для датчиков с кодами МП4, МП5 при помощи драйвера RS485 по запросу выдает значение давления (в заданной форме) в цифровую линию связи.

Для лучшего обзора жидкокристаллического индикатора (ЖКИ)и для удобства доступа к двум отделениям электронного преобразователя последний может быть повернут относительно измерительного блока от установленного положения на угол не более 90° против часовой стрелки.

Рисунок 35 — Схема внешнего электрического соединения датчика:

Где X — клеммная колодка или разъем;

Rн — сопротивление нагрузки или суммарное сопротивление всех нагрузок в системе управления;

БП — источник питания постоянного тока.

5. Специальная часть

5.1 Выбор программного обеспечения В основу работы микроконтроллера положен программный принцип управления, состоящий в том, что микроконтроллер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования микроконтроллера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т. д.

Рисунок 36 — CoDeSys

Разработка прикладного программного обеспечения производится на персональном компьютере в среде CoDeSys под управлением Microsoft Windows.

CoDeSys — это современный инструмент для программирования контроллеров. CoDeSys предоставляет программисту удобную среду для программирования контроллеров на языках стандарта МЭК 61 131−3. Используемые редакторы и отладочные средства базируются на широко известных и хорошо себя зарекомендовавших принципах, знакомых по другим популярным средам профессионального программирования (такие, как Visual C++).

Генератор кода непосредственно компилирует программу пользователя в машинные коды, что обеспечивает высочайшее быстродействие контроллера.

Средства отладки включают просмотр и редактирование входов-выходов и переменных, выполнение программы по циклам, контроль исполнения алгоритма программы в графическом представлении, графическую трассировку значений переменных по времени и по событиям, графическую визуализацию и имитацию технологического оборудования.

CoDeSysот слов Controllers Development System.

Представление о работе в CoDeSys

Рисунок 37 — Главное окно Главное окно CoDeSys состоит из следующих элементов (в окне они расположены сверху вниз):

· Меню.

· Панель инструментов. На ней находятся кнопки для быстрого вызова команд меню.

· Организатор объектов, имеющий вкладки POU, Типы данных (Data types), Визуализации

(Visualizations) и Ресурсы (Resources).

· Разделитель Организатора объектов и рабочей области CoDeSys.

· Рабочая область, в которой находится редактор.

· Окно сообщений.

· Строка статуса, содержащая информацию о текущем состоянии проекта.

Панель инструментов, окно сообщений и строка статуса не являются обязательными элементами главного окна.

Меню находится в верхней части главного окна. Оно содержит все команды CoDeSys.

Рисунок 38 — Панель инструментов Кнопки на панели инструментов обеспечивают более быстрый доступ к командам меню.

Вызванная с помощью кнопки на панели инструментов команда автоматически выполняется в активном окне.

Команда выполнится, как только нажатая на панели инструментов кнопка будет отпущена. Если вы поместите указатель мышки на кнопку панели инструментов, то через небольшой промежуток времени увидите название этой кнопки в подсказке.

Кнопки на панели инструментов различны для разных редакторов CoDeSys. Получить информацию относительно назначения этих кнопок можно в описании редакторов.

Панель инструментов можно отключить (см. `Проект' `Опции' ('Project' 'Options') категория `Рабочий стол' (Desktop))

Рисунок 39 — Панель инструментов

5.2Операторы программы CoDeSys

' Разграничение строк (т.е. 'string1')

. [ ] Задание индексов массива (т.е. ARRAY[0.3] OF INT)

: Разделитель операнда и типа при объявлении (т.е. var1 :

INT;)

; Конец инструкции (т.е. a:=var1;)

^ Обращение через указатель (т.е. pointer1^)

LD var1 N Загрузить значение var1 а аккумулятор

:= ST var1 N Записать в var1 значение аккумулятора

S boolvar Установка логического операнда boolvar в TRUE, если значение аккумулятора TRUE

R boolvar Сброс логического операнда boolvar в FALSE, если значение аккумулятора TRUE

JMP label CN Переход на метку label

CAL prog1 CN Вызов программы prog1

CAL inst1 CN Вызов экземпляра функционального блока inst1

(vx, vy,.) vx, vy CN Вызов функции fctname передача параметров vx, vy

(Результат вычислений в скобках используется как операнд.) Заканчивает вычисление в скобках.

AND AND N,(Битовое AND

OR OR N,(Битовое OR

XOR XOR N,(Битовое исключающее OR

NOT NOT Битовое NOT

+ ADD (Сложение

— SUB (Вычитание

* MUL (Умножение

/ DIV (Деление

> GT (Больше, чем

>= GE (Больше или равно Приложение E: Краткий справочник по операторам и компонентам библиотек

CoDeSys V2.3 10−67

= EQ (Равно

<> NE (Неравно

<= LE (Меньше или равно

< LT (Меньше, чем

MOD (in) MOD Остаток целочисленного деления

INDEXOF (in) INDEXOF Внутренний индекс POU in; [INT]

SIZEOF (in) SIZEOF Число байт, занимаемых in

SHL (K, in) SHL Поразрядный сдвиг влево наK бит

SHR (K, in) SHR Поразрядный сдвиг вправо наK бит

ROL (K, in) ROL Циклический сдвиг влево наK бит

ROR (K, in) ROR Циклический сдвиг вправо наK бит

SEL (G, in0, in1) SEL Мультиплексор на 2 входа in0 (при G FALSE) и in1

(при G TRUE)

MAX (in0,in1) MAX Возвращает _____наибольшее из 2х значений in0 и in1

MIN (in0,in1) MIN Возвращает наименьшее из 2х значений in0 и in1

LIMIT (MIN, in, Max) LIMIT Ограничивает значение in в пределах от MIN до MAX

MUX (K, in0,…in_n) MUX Мультиплексор выбирает K-тое значение из группы (от in0 до In_n)

ADR (in) ADR Адрес операнда в [DWORD]

ADRINST () ADRINST Адрес экземпляра функционального блока, из которого вызывается ADRINST.

BITADR (in) BITADR Битовое смещение операнда в [DWORD]

BOOL_TO_(in) BOOL_TO_ Преобразование типа из логического

_TO_BOOL (in) _TO_BOOL Преобразование типа в логический

INT_TO_(in) INT_TO_ Преобразование значения операнда типа INT в другой базовый тип

REAL_TO_(in) REAL_TO_ Преобразование значения операнда типа REAL в другой базовый тип

LREAL_TO_(in) LREAL_TO_ Преобразование значения операнда типа LREAL в другой базовый тип

TIME_TO_(in) TIME_TO_ Преобразование значения операнда типа TIME в другой

6. Организация производства и определение экономической эффективности.

6.1 Экономическая оценка проектируемого устройства Экономическая оценка проектируемого изделия осуществляется путём сравнения его со стандартным подходом к очищению воды с автомойки. Применение контролера из серии микро-автоматизации, которые в последнее время значительно расширили свой функционал, позволяет при сходном уровне автоматизации управления очисткой воды значительно сэкономить на средствах при вводе устройства в эксплуатацию.

По сравнению с базовым устройством, проектируемое устройство имеет сетевой интерфейс, что позволяет экономить на электроэнергии за счет согласованности действий системы.

Повторное использование воды позволяет значительно экономить воду.

6.2 Определение перечня работ

Перечень работ и задействованные исполнители на каждой работе, представлены в таблице 2

6.3 Расчет продолжительности и трудоемкости работ

Продолжительность и трудоемкость выполнения работ следует определять с использованием метода экспертных оценок. Такие оценки целесообразны при небольшой неопределенности, когда сведения о предстоящей работе и условиях, в которых она будет выполняться, достаточно полные, или имеется нормативная база данных об аналогичных работах. Чаще используются две вероятные оценки. Они позволяют до некоторой степени учесть неопределенность, в которой исполнителям приходится оценивать продолжительность работ.

Ожидаемая продолжительность каждой работы рассчитывается по формуле:

tож = (3tmin + 2tmax)/5,

где tmin — продолжительность работы при наиболее благоприятных условиях (оптимистическая оценка), дн;

tmax — продолжительность работы при самых неблагоприятных условиях (пессимистическая оценка), дн.

Ожидаемая трудоемкость Tож, чел-дн., вычисляется по формуле:

Tож = W * tож, где Wi — количество исполнителей;

tож.i — ожидаемая продолжительность работы.

Продолжительность работы tкал в календарных днях определяется по формуле:

tкал = (Tож * Kкал)/(W * Kв),

где Kкал — коэффициент перевода рабочих дней в календарные;

Kв — коэффициент выполнения нормы (Kв = 1 1,3).

Коэффициент перевода рабочих дней в календарные рассчитывается по формуле:

Kкал = Fкал дн / Fраб дн, где Fкал дн — годовой фонд календарных дней (365 дней);

Fраб дн — годовой фонд рабочих дней (249 дней).

Ккал = 1,46.

Результаты расчетов продолжительности работ и трудоемкости приведены в таблице 14.

Исходя из таблицы 14, общая трудоемкость составляет 51 чел-дн.

6.4 Построение сетевого графика выполнения работ

Календарный план разработки информационной системы составляется на основе проведенных расчетов. В целях рациональной организации разработки и увязывания сроков начала и окончания взаимосвязанных работ применяются методы сетевого планирования и управления (СПУ). В основе методов СПУ лежит построение сетевых моделей, которые графически с любой степенью точности отражают логику выполнения комплекса работ, их последовательность и взаимосвязь. Графическая сетевая модель комплекса работ, для которых определены сроки их проведения, называется сетевым графиком.

Работа на сетевом графике изображает процесс, требующий затрат времени и ресурсов. Работа показывается безмасштабной стрелкой под различными углами слева направо. Над стрелкой указывается продолжительность работы tij, а слева и справа от нее в скобках соответственно полный Рп и свободный Рc резервы времени работы.

Рисунок 40 — Параметры работы

Для изображения логической связи между работами и очередности их выполнения вводится фиктивная работа, которая не требует затрат времени и ресурсов. Такая связь на графике показывается пунктирной стрелкой.

Каждая работа имеет начальное и конечное событие. На графике событие показывается кругом, разделенном на четыре сектора. В нижнем секторе записывается номер события i, в левом — ранний срок свершения события tрi, в правом — поздний срок свершения события tпi, в верхнем — резерв события Ri.

Рисунок 41- Параметры события

Параметры сетевого графика определяются по формулам:

tрj = (tрi + tij) > max,

tпi = (tпj — tij) > min,

Ri = tпi — tрi,

Рпij = tпj — tрi — tij,

Рсij = tрj — tпi — tij

Ранние сроки свершения событий определяются от исходного события к завершающему. Ранний срок свершения исходного события принимается равным нулю. Ранний срок любого последующего события равен максимальному пути, предшествующему данному событию.

Поздние сроки свершения событий определяются от завершающего события к исходному. Для любого события поздний срок его свершения равен разности между продолжительностью критического пути и продолжительностью максимального из последующих за событием путей.

Для завершающего события ранний срок его свершения является и поздним сроком и продолжительностью критического пути.

Критический путь — это полный путь максимальной продолжительности. Он определяет продолжительность всей разработки. Работы, находящиеся на критическом пути не имеют никаких резервов времени событий и работ.

Сетевой график разработки программного продукта, построенный на основании таблиц 5.1 и 5.2, представлен в приложении Б. На графике указаны все расчетные параметры: продолжительность работ, резервы работ, ранний и поздние сроки свершения событий, резервы событий.

После построения сетевого графика видно, что критический путь пройдет:

(0−1, 1−2, 2−4, 4−5, 5−6, 6−7, 7−9, 9−10, 10−11, 11−14, 14−15, 15−16, 16−17, 17−19, 19−20).

Методы оптимизации были достаточно полно использованы непосредственно в ходе разработки графика. Общая продолжительность разработки, как следует из сетевого графика, составила 41 календарный день.

7. Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды

7.1 Очистка сточных вод песколовками и отстойниками от нефтепродуктов Наиболее широко распространенными загрязнителями сточных вод являются нефтепродукты — неидентифицированная группа углеводородов нефти, мазута, керосина, масел и их примесей, которые вследствие их высокой токсичности, принадлежат, по данным ЮНЕСКО, к числу десяти наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Нефтепродукты могут находиться в растворах в эмульгированном, растворенном виде и образовывать на поверхности плавающий слой.

Песколовки.

Песколовки предназначены для выделения механических примесей с размером частиц 200−250 мкм. Необходимость предварительного выделения механических примесей (песка, окалины и др.) обуславливается тем, что при отсутствии песколовок эти примеси выделяются в других очистных сооружениях и тем самым усложняют эксплуатацию последних.

Принцип действия песколовки основан на изменении скорости движения твердых тяжелых частиц в потоке жидкости.

Песколовки делятся на горизонтальные, в которых жидкость движется в горизонтальном направлении, с прямолинейным или круговым движением воды, вертикальные, в которых жидкость движется вертикально вверх, и песколовки с винтовым (поступательно-вращательным) движением воды. Последние в зависимости от способа создания винтового движения разделяются на тангенциальные и аэрируемые.

Самые простейшие горизонтальные песколовки представляют собой резервуары с треугольным или трапециидальным поперечным сечением. Глубина песколовок 0,25−1 м. Скорость движения воды в них не превышает 0,3 м/с. Песколовки с круговым движением воды изготавливаются в виде круглого резервуара конической формы с периферийным лотком для протекания сточной воды. Осадок собирается в коническом днище, откуда его направляют на переработку или отвал. Применяются при расходах до 7000 м3/сут. Вертикальные песколовки имеют прямоугольную или круглую форму, в них сточные воды движутся с вертикальным восходящим потоком со скоростью 0,05 м/с.

Конструкцию песколовки выбирают в зависимости от количества сточных вод, концентрации взвешенных веществ. Наиболее часто используют горизонтальные песколовки. Из опыта работы нефтебаз следует, что горизонтальные песколовки необходимо очищать не реже одного раза в 2−3 суток. При очистке песколовок обычно применяют переносный или стационарный гидроэлеватор.

Отстойники.

Отстаивание — наиболее простой и часто применяемый способ выделения из сточных вод грубо дисперсных примесей, которые под действием гравитационной силы оседают на дне отстойника или всплывают на его поверхности.

Статические отстойники.

Нефтетранспортные предприятия (нефтебазы, нефтеперекачивающие станции) оборудуют различными отстойниками для сбора и очистки воды от нефти и нефтепродуктов. Для этой цели обычно используют стандартные стальные или железобетонные резервуары, которые могут работать в режиме резервуара-накопителя, резервуара-отстойника или буферного резервуара в зависимости от технологической схемы очистки сточных вод.

Исходя из технологического процесса, загрязненные воды нефтебаз и нефтеперекачивающих станций неравномерно поступают на очистные сооружения. Для более равномерной подачи загрязненных вод на очистные сооружения служат буферные резервуары, которые оборудуют водораспределительными и нефтесборными устройствами, трубами для подачи и выпуска сточной воды и нефти, уровнемером, дыхательной аппаратурой и т. д. Так как нефть в воде находится в трех состояниях (легко-, трудноотделимая и растворенная), то попав в буферный резервуар, легкои частично трудноотделимая нефть всплывает на поверхность воды. В этих резервуарах отделяют до 90−95% легко отделимых нефтей. Для этого в схему очистных сооружений устанавливают два и более буферных резервуара, которые работают периодически: заполнение, отстой, выкачка. Объем резервуара выбирают из расчета времени заполнения, выкачки и отстоя, причем время отстоя принимают от 6 до 24 ч. Таким образом, буферные резервуары (резервуары-отстойники) не только сглаживают неравномерность подачи сточных вод на очистные сооружения, но и значительно снижают концентрацию нефти в воде.