ООО "Горизонт" научно-производственное предприятие
Общее описание

Вступление

Описание автоматизированной системы диспетчерского контроля и управления водоснабжением "Водоканал" основано на примере АСУ "Водоканал", эксплуатируемой в п. Бердюжье, Тюменской области. Представленная в данном обзоре АСУ "Водоканал", с соответствующими изменениями может быть использована  в различных технологических схемах водоснабжения и водоотведения населенных пунктов (город, поселок), на производстве и других местах.

Назначение

АСУ "Водоканал", представленная в данном обзоре, предназначена для бесперебойного автоматического обеспечения населенных пунктов водой, в соответствии с заданным графиком потребления, за счет поддержание заданного уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ), водонапорной башне (ВНБ), и давления в водоводах.

Основные функции

  • повышение надежности работы оборудования за счет исключения устройств контактной коммутации и управление насосами за счет применения блоков бесконтактной коммутации насосов (плавный пуск "ППД", частотный преобразователь),
  • охрана скважин,
  • защита насосов, приводов задвижек, обратных клапанов от выхода из строя,
  • измерение и контроль токов и напряжений, сопротивления изоляции погружных насосов и насосов второго и третьего подъема,
  • диагностика состояния насоса скважины,
  • организация учета потребленной электроэнергии насосами,
  • сигнализация в ЦДП при неисправности силовых линий, нарушениях в работе компонентов системы,
  • ведение архивов с заданной глубиной и предоставлением информации о контролируемых  и измеряемых параметрах в удобной для анализа форме,
  • экономия электроэнергии на водоснабжении,
  • экономия эксплутационных затрат.
Программное обеспечение

Отображение АСУ "Водоканал" на мониторе ЦДП

На рисунке представлен  внешний вид основного формуляра.
Дополнительно оператор ЦДП может открыть:
  • формуляры с отображение графиков всех измеряемых и контролируемых параметров,
  • формуляр с отображением значений фазных токов всех двигателей насосов, работающих в составе АСУ "Водоканал".

В случае необходимости изменения наиболее важных уставок, влияющих на работу отдельных объектов или системы в целом, используется специальный пароль администратора.

Структура
АСУ "Водоканал"  представляет собой 2-х уровневую систему.
Верхний уровеньцентральный диспетчерский пункт (ЦДП).
Нижний уровень состоит из аппаратуры комплекса объектов*:
  • насосные станции первого подъема,
  • насосные станции второго подъема**,
  • водонапорной башни (ВНБ),
  • резервуары чистой воды (РЧВ),
  • станции водоподготовки.
Связьмежду верхним уровнем (ЦДП) и объектами нижнего уровня осуществляется по радиоканалу***.

Примечание

*Может быть укомплектован по требованию заказчика.
**При необходимости нижний уровень может включать насосные станции третьего подъема.
***Связь между верхним уровнем (ЦДП) и объектами  нижнего уровня может осуществляться по радиоканалу, с помощью выделенной телефонной линии связи, GPRS-модема или по нескольким видам связи одновременно.
Верхний уровень

В состав оборудования верхнего уровня (ЦДП) входят:

  • ПЭВМ со встроенным модемом,
  • радиостанция с источником питания,
  • источник бесперебойного питания.

Программа ЦДП обеспечивает:

  • формирование команд управления на насосы первого и второго подъема в зависимости от уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ), водонапорной башне (ВНБ),
  • отображение АСУ "Водоканал" в виде мнемосхемы,
  • отображение в графическом и табличном виде основных параметров, контролируемых в АСУ "Водоканал":
    • уровни в ВНБ, РЧВ,
    • давление на выходе насосов первого и второго подъема,
    • температура в помещениях,
    • состояние охранной, пожарной сигнализации,
    • наличие питания (380 В).

Оператор ЦДП имеет возможность задавать:

  • тип датчиков уровня (аналоговый ("Радон - У") или дискретный (электродный)), по которым обеспечивается управление насосами,
  • значение показаний аналоговых датчиков (уровня воды, давления в водопроводе), по которым формируются команды управления насосами,
  • допустимые значения контролирующих параметров в системе,
  • режимы работы станции "Интелекон-ПН" (автоматический или ручной),
  • в ручном режиме работы станции включение/выключение выбранного насоса.
Для обеспечения выполнения основного требования к АСУ "Водоканал" (снабжение потребителей водой) предусмотрены следующие правила.
  • В случае потери связи с ЦДП в течение более 10 мин, управление насосными станциями передается непосредственно контроллерам, которые измеряют уровни воды в РЧВ и ВНБ и формируют команды на вкл./выкл. соответствующих насосов без участия ЦДП.
  • В случае потери связи насосной станции первого подъема с РЧВ и ВНБ в течение 0,5 часа станция "Интелекон-ПН" переходит в режим включения насоса по заранее заданному графику в периоде 255 мин. Заранее задается время работы насоса. Например, 200 мин. Время останова в этом случае составит 55 мин.
Нижний уровень

Насосная станция первого подъема

Для обеспечения управлением насосной станцией первого подъема установлена
станция управления скважиной "Интелекон-ПН" в шкафном исполнении,
в состав оборудования которой входят:

  • радиостанция с источником питания,
  • устройство плавного пуска "ППД-1",
  • источник бесперебойного питания (UPS),
  • автоматический выключатель трехфазный,
  • автоматический выключатель однофазный,
  • ультразвуковой преобразователь расхода воды "ПРК-1".

Станция "Интелекон-ПН" обеспечивает выполнение следующих задач.

  • Плавный пуск и плавный останов двигателя насоса при помощи ППД-1 для исключения гидроударов и экономии ресурса двигателя насоса.
  • Измерение и контроль сопротивления изоляции двигателя при неработающем двигателе. (Запуск двигателя при снижении сопротивлении изоляции ниже допустимого значения блокируется).
  • Измерение и контроль фазных токов двигателя в процессе пуска и работы двигателя. (При выходе значений токов за допустимые пределы двигатель останавливается).
  • Прием сигнала с датчика сухого хода.
  • Прием сигналов со следующих датчиков и приборов, устанавливаемых на насосной станции:
    • датчика давления на выходе насосной станции,
    • датчика температуры в помещении,
    • датчика затопления,
    • датчика охранной сигнализации.
  • Обмен информацией с верхним уровнем АСУ "Водоканал" (ЦДП) по радиоканалу*.

Органы ручного управления станции "Интелекон-ПН" обеспечивают перевод станции в автоматический, ручной, местный режимы**.

  • В автоматическом режиме  осуществляется вкл./выкл. двигателя по командам, формируемым по показаниям датчиков уровня в РЧВ или ВНБ.
  • В ручном режиме  вкл./выкл. двигателя происходит по командам оператора из ЦДП.
  • В местном режиме вкл./выкл. двигателя производится кнопками управления, непосредственно установленными на двери шкафа. (При этом запуск или останов двигателя производится в "жестком" режиме только с помощью  магнитных пускателей).
Ультразвуковой преобразователь расхода воды "ПРК-1" обеспечивает:
  • учет расхода воды из скважины в процессе работы насоса.

Примечание

*Кроме радиосвязи в системе могут быть использованы выделенные телефонные  линии связи, связь при помощи GPRS-модемов, или несколько видов связи одновременно.
**Органы индикации на шкафу управления:

  • работа — зеленая лампа,
  • сеть питания — зеленая лампа,
  • авария — красная лампа.
Нижний уровень

Насосная станция второго подъема

Для обеспечения управления насосной станцией второго подъема установлен шкаф, в состав оборудования которого входят:
  • контроллер "Интелекон-ТМ" №1*, обеспечивающий контроль уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ),
  • контроллер "Интелекон-ТМ" №2*, обеспечивающий контроль и управление насосами насосной станции второго подъема,
  • преобразователь расходов воды "ПРК-01",
  • радиостанция с источником питания,
  • источник бесперебойного питания (UPS).
Контроллер "Интелекон-ТМ" №1 обеспечивает:
  • контроль состояния трех электродных датчиков уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ) с аналогового датчика "Радон-У",
  • преобразователь значения уровня воды в РЧВ с аналогового датчика "Радон-У", контроль состояния релейных датчиков:
    • охраны,
    • пожара,
    • наличие сети питания,
    • затопления.
Контроллер "Интелекон-ТМ" №2 обеспечивает:
  • управление включением двигателей насосов второго подъема по показаниям датчиков уровня воды в водонапорной башне (ВНБ),
  • контроль значения токов трех двигателей насосов, установленных в помещении насосной станции второго подъема,
  • контроль давления в водопроводе, по которому вода поступает в ВНБ и потребителям, контроль температуры в помещении насосной станции,
  • учет расхода воды, подаваемой из насосной станции второго подъема.
Дополнительно на насосной станции второго подъема для контроля и управления насосами установлены три устройства защиты и управления двигателем "УЗУД", связанные по интерфейсу RS-485 с контроллером "Интелекон-ТМ" №2.
Устройства "УЗУД" обеспечивают контроль параметров двигателя насоса аналогично станции "Интелекон-ПН". Информация аналоговых и дискретных параметров, контролируемых контроллерами "Интелекон-ТМ" №1 и №2, передается в ЦДП по радиоканалу с использованием одной общей радиостанции**.

Примечание

*В настоящее время все задачи, решаемые на насосной станции второго подъема, выполняются средствами одного контроллера.
Нижний уровень

Водонапорная башня (ВНБ)

Состав оборудования

В помещении водонапорной башни (ВНБ) установлен шкаф управления. В состав которого входит следующее оборудование:

  • два контроллера "Интелекон-ТМ"*,
  • радиостанция с источником питания**,
  • источник бесперебойного питания.

Контроллер "Интелекон-ТМ" № 1 обеспечивает:

  • контроль состояния трех электродных датчиков уровня воды  "ВЕРХ-1", "НИЗ-1", "Перелив" в ВНБ,
  • измерение температуры в помещении,
  • прием сигналов с датчика охраны, реле контроля фаз,
  • измерение уровня воды в водонапорной башне (ВНБ) с использованием аналогового датчика "Радон-У".
  • управление по радиоканалу вкл./выкл. насосов на насосной станции второго подъема.
Контроллер "Интелекон-ТМ" №2 обеспечивает:
  • контроль состояния двух электродных датчиков уровня воды "ВЕРХ-2", "НИЗ-2" в ВНБ,
  • измерение уровня воды в водонапорной башне (ВНБ) с использованием второго аналогового датчика "Радон-У",
  • управление по радиоканалу вкл. / выкл. насосов на насосных станциях первого подъема из открытого водоема.

Принцип работы

  • По радиоканалу информация, содержащая аналоговое значение уровня воды в ВНБ, состояние электродных датчиков уровня и значения температуры, состояние электродных датчиков охраны и реле контроля фаз передаются на верхний уровень (ЦДП).
  • По состоянию датчиков уровня воды в ВНБ в насосную станцию второго подъема и насосные станции первого подъема из открытого водоема передаются команды насосам. По состоянию электродных датчиков "НИЗ-1" и "НИЗ-2" включаются насосы на насосной станции второго подъема и насосной станции первого подъема из открытого водоема, а по состоянию датчиков "ВЕРХ-1" и "ВЕРХ-2" соответственно по радиоканалу передаются команды выключения соответствующих насосов.
  • При этом расположение датчиков "НИЗ-1" и "ВЕРХ-1" выше датчиков "НИЗ-2" и "ВЕРХ-2", что обеспечивает включение насосов первого подъема только при условии, когда насосы второго подъема не обеспечивают подачу необходимого объема воды потребителями.

Примечание

*В настоящее время все задачи, решаемые на водонапорной башне (ВНБ), выполняются средствами одного контроллера.
**Кроме радиосвязи в системе могут быть использованы телефонные выделенные линии связи, связь при помощи GPRS-модемов, или несколько видов связи одновременно.
Примеры реализации
АСУ "Водоканал"—-автоматизированная система диспетчерского контроля и управления водоснабжением и водоотведением населенных пунктов, разработана с учетом специфики  объектов, в состав которых могут входить водонапорная башня (ВНБ), резервуары чистой воды (РЧВ), канализационно-насосные станции (КНС), станции водоподготовки, насосные станции первого, второго и других подъемов с различными технологическими схемами водоснабжения и водоотведения. АСУ "Водоканал" установлена и успешно эксплуатируется на следующих объектах: п. Калиновский, Сверд. обл., п. Рудный, Сверд. обл., п. Исток, п. Малый Исток, Сверд. обл., г. Екатеринбург, п. Бердюжье Тюменской обл., г. Челябинск.
Например, в АСУ "Водоканал", г. Челябинск, на 1 этапе оборудованы 17 объектов (насосные станции, подкачные станции, диктующие точки) с расширением количества объектов до 76. Связь осуществляется с помощью GPRS и CDMA-модемов. Решаются следующие задачи:
  • контроль параметров водоснабжения (давление, расход),
  • техническое состояние насосного оборудования (токи двигателей, состояние релейной защиты и электропитание),
  • измерение температуры и контроль охранной сигнализации в помещениях без постоянного обслуживающего персонала

АСУ водоснабжением и водоотведением предназначена для бесперебойного автоматического обеспечения населенных пунктов водой, в соответствии с заданным графиком потребления, за счет поддержание заданного уровня воды в резервуарах чистой воды (РЧВ), водонапорной башне (ВНБ), и давления в водоводах.
Основные отличия объектов водоснабжения и водоотведения заключаются в количестве насосных станций 1-го подъема, в наличии или отсутствии водонапорной башни (ВНБ) и резервуаров чистой воды (РЧВ), насосов 3-го подъема и т.д.
Например, в АСУ "Водоканал", которая эксплуатируется в г. Екатеринбурге, дополнительно включена служба водоотведения с организацией второго ЦДП. На персональном компьютере ЦДП этой службы имеется возможность управления технологическим процессом водоотведения, а также отображается, архивируется вся технологическая информация, получаемая с канализационно-насосных станций (КНС).