- 1. Приклад завдання Є комплекс водопостачання (селища, ферми і т.п.), що включає накопичувальний...
- 3. Автоматизація системи. Головний пульт управління
1. Приклад завдання
Є комплекс водопостачання (селища, ферми і т.п.), що включає накопичувальний резервуар для чистої води і одну або кілька свердловин, з'єднаних з резервуаром системою трубопроводів. Свердловина обладнана занурювальним насосом і пультом управління. До пульту управління підведено напруга живлення. Пульт управління включає електромагнітний пускач і кнопки для пуску / зупинки насоса. Вода зі свердловини подається в накопичувальний резервуар через трубопровід. Пуск насоса проводиться вручну на підставі візуального контролю рівня води в резервуарі. Видалення свердловини від резервуара на відстань більш 1км зумовлює потребу в дистанційному управлінні насосом. Особливістю комплексу є підведення електричного живлення до свердловини від стороннього джерела, також віддаленого від місця розташування накопичувального резервуара. З огляду на цієї особливості не представляється можливим здійснювати управління свердловинним насосом по лінії напруги живлення, прокладка же проводів управління вимагає істотних тимчасових, матеріальних і трудових витрат. У зв'язку з цим розглядаються бездротові системи зв'язку для управління віддаленим насосом, в т.ч. GSM. Для застосування GSM необхідно упевнитися в тому, що райони розташування свердловин, резервуара і точок контролю мають стійке покриття мережею GSM.
При стійкості сигналу GSM в зоні комплексу водопостачання можуть бути реалізовані наступні можливості:
- Пуск і останов свердловинних насосів може здійснюватися дистанційно, через мережу GSM, з мобільного телефону оператора (як мінімум), контролера головного пульта управління або персонального комп'ютера.
- Можливе застосування контролера, який буде проводити вимірювання (контроль) рівня в резервуарі за допомогою відповідних засобів (датчиків, сигналізаторів) і посилати команди для включення або виключення насосів через мережу GSM.
Отже, в наявний пульт управління свердловинним насосом може бути впроваджений контролер для дистанційного керування GSM RTU, при цьому необхідно передбачити наступне:
- Захист насоса від «сухого ходу».
- Контроль теплового навантаження електромагнітного пускача.
2. Рішення та обладнання. GSM пульт управління свердловинним насосом
Пульт управління включає:
- Шафа управління з достатнім ступенем герметизації;
- Електромагнітний пускач;
- Кондуктивний погружной зонд KSK-201;
- Реле контролю рівня KRK-512-5;
- Контролер GSM CWT5005B;
- Блок живлення 220В AC - 24В DC.
Головним органом пульта керування насосом є контролер GSM CWT5005B.
GSM-контролер CWT5005B GSM RTU призначений для передачі інформації про стан і подачі дискретних команд (вкл. / викл.) на віддалене електричне обладнання у вигляді простих SMS-повідомлень. CWT5005В має два дискретних входу і один релейний вихід. Управління дискретними входами може проводитися «сухими контактами». Контролер може бути запрограмований для подачі SMS-повідомлень з повідомленням про аварію і про відновлення нормальної роботи станом входів. Перемикання вихідного реле проводиться як по SMS-повідомленням, що приймається ззовні, так і за станом входів. Абонентом контролера може бути, як стільниковий телефон, так і персональний комп'ютер з модемом GSM.
Для підключення до мережі GSM перед початком роботи в контролер необхідно встановити SIM-карту від пріоритетного оператора зв'язку.
Налаштування контролера проводиться за допомогою програми конфігурації через порт RS-232.
Під час налаштування задається формат SMS-повідомлень, встановлюються до 10 уповноважених номерів, з яких контролер буде сприймати команди, конфигурируются умови для вхідних і вихідних сигналів.
Для управління насосом входи і виходи контролера розподілені наступним чином:
- Вхід 1: Нормально-замкнутий контакт реле теплового захисту електромагнітного пускача (ЕМП);
- Вхід 2: Нормально-розімкнутий допоміжний контакт електромагнітного пускача (ЕМП);
- Релейний вихід: Ланцюг управління електромагнітної котушкою пускача (ЕМКП).
Схема підключення:
Логіка роботи схеми починається з контролю рівня в свердловині. Мінімальний рівень для захисту насоса від «сухого ходу» контролюється кондуктивним зондом, зануреним на необхідну глибину. Всупереч схемою, може бути використаний один погружной зонд (на малюнку - два), якщо є надійне заземлення пульта управління, в цьому випадку клема «С» реле KRK-512 повинна бути підключена до заземлення. Зонд підключається до клем Е1, Е2 реле KRK-512. Для підключення зонда використовується кабель довжиною, що відповідає глибині занурення. Якщо рівень води покриває зонд, реле замикає контакт (клеми 15 і 18). Контакт включений в ланцюг управління котушкою пускача (ЕМКП). У цю ж ланцюг включений АЛЕ контакт з виходу контролера GSM. Таким чином, вся ланцюг буде замкнута за таких умов: допустимий рівень води + надходження команди на включення насоса.
Інформація про включення або невключення насоса надходить на вхід 2 контролера GSM з допоміжного контакту (ВК) електромагнітного пускача (ЕМП).
У разі перевантаження насоса спрацьовує реле теплового захисту (ЕМП). Контакт реле (ТЗ) пов'язаний зі входом 1 контролера GSM.
Блок живлення (БП) 24В забезпечує харчування контролера GSM.
Дана схема оптимально використовує вхідні та вихідні можливості контролера GSM і дозволяє:
- Включити або вимкнути насос по вхідній команді GSM за умови допустимого рівня;
- Запобігти включення насоса в разі низького рівня води в свердловині і послати про це SMS-повідомлення;
- Послати SMS-повідомлення в разі спрацьовування теплового захисту насоса.
Кондуктивний зонд KSK-201 і реле контролю рівня KRK-512-5
До зонду приєднується водостійкий Однопровідна кабель, на якому він занурюється в свердловину.
Реле рівня контролює наявність провідності між зондом, підключеним до входів Е1 і Е2 і заземленим входом С. Після занурення зонда і подачі напруги харчування на реле необхідно налаштувати чутливість за допомогою потенціометра на корпусі, тим самим дозволити реле реагувати на провідність води. Вимірювання провідності проводиться за допомогою періодичного низьковольтного електричного сигналу.
При відсутності провідності, що означає зниження води нижче мінімального рівня, прилад перемикає контакти вихідного реле (клеми 15, 16, 18).
Зонд занурюється на глибину трохи вище корпусу глибинного насоса або трохи вище точки забору води для консольного насоса.
Пульт управління свердловинним насосом на базі контролера GSM RTU дозволить включати і вимикати насос за допомогою SMS-команд, що посилаються з мобільного телефону оператора, передавати на телефон оператора тривожні SMS-повідомлення в разі низького рівня води в свердловині, спрацьовування теплового захисту, зникнення напруги живлення, по SMS-запиту або з встановленою періодичністю передавати інформацію про стан насоса.
3. Автоматизація системи. Головний пульт управління
Коли завдання «мінімум» вирішена, можна розглянути автоматизацію системи з впровадженням головного пульта управління, який дозволить управляти свердловинним насосом в автоматичному режимі на підставі показань рівня води в накопичувальному резервуарі. За наявності кількох свердловин і насосів, головний пульт управління може вирішити такі завдання як:
- Рівномірний розподіл моторесурсу свердловинних насосів;
- Можливість перемикання і одночасного включення від одного до чотирьох насосів;
- Ведення реєстраційного журналу станом рівня і циклам включення / вимикання насосів;
- Можливість завдання і зміни уставок в межах шкали вимірювання рівня;
- Можливість установки швидкості наповнення резервуара;
- Аналіз споживання води, ведення реєстраційного журналу.
Варіант головного пульта управління
Пульт управління групою з 4 свердловинних насосів з керуванням по каналу GSM (SMS).
Пульт управління включає:
- Шафа управління з достатнім ступенем герметизації;
- Вільно програмований контролер Schneider M168 (ПЛК) з вбудованим програмним забезпеченням і рідкокристалічним екраном для управління насосами;
- Контролер GSM CWT5010;
- Блок живлення для контролера 220В AC - 24В DC;
- Аналоговий датчик рівня 4-20мА;
- Поплавковий сигналізатор граничного рівня.
Логіка роботи схеми починається з контролю рівня води в ємності.
Контроль рівня проводиться аналоговим датчиком рівня і поплавковим сигналізатором верхнього рівня (СВУ). Як датчик рівня використовується аналоговий (4 ... 20мА) датчик тиску, з тим що тиск в ємності прямо пропорційно висоті водяного стовпа. Поплавковий сигналізатор верхнього рівня призначений для дублювання верхньої уставки аналогового датчика рівня з метою уникнення переливу.
Аналоговий датчик рівня підключається до входу AI 1 ПЛК. На екрані ПЛК відображається поточний рівень води в резервуарі.
За допомогою вбудованого меню оператор може задати 2 уставки рівня, за якими будуть включатися - вимикатися насоси.
Дискретні виходи підключаються до дискретних входів GSM контролера.
Дискретні виходи GSM контролера підключаються до дискретних входів ПЛК.
GSM-контролер CWT5010 призначений для передачі інформації про стан і подачі дискретних команд (вкл. / викл.) на віддалене електричне обладнання у вигляді простих SMS-повідомлень. CWT5010 має чотири дискретних входу, керованих «сухими контактами» і чотири електронних виходу «відкритий колектор». Контролер може бути запрограмований для подачі SMS-повідомлень з повідомленням про аварію і про відновлення нормальної роботи станом входів. Перемикання вихідних сигналів проводиться за зовнішніми SMS-командам, станом входів і уставками. Абонентом контролера може бути стільниковий телефон, інший GSM-контролер, ПЛК та персональний комп'ютер з модемом GSM.
Для підключення до мережі GSM перед початком роботи в контролер необхідно встановити SIM-карту від пріоритетного оператора зв'язку.
Налаштування контролера проводиться за допомогою програми конфігурації через порт RS-232.
ПЛК головного пульта управління на підставі показань рівня і логіки управління насосами передає дискретні сигнали в контролер GSM, який, в свою чергу, відправляє SMS-команди на мобільні номери, що належать пультів управління свердловинними насосами, для включення або виключення насосів. Контролер GSM приймає тривожні SMS-повідомлення ( «низький рівень», «спрацьовування теплового захисту») і активує відповідні дискретні виходи, пов'язані з дискретними входами ПЛК.
За допомогою SMS-команд оператор може запитувати звіти про стан контролерів GSM, задіяних в АСУ і, таким чином, отримувати інформацію про стан свердловинних насосів, про рівень води в накопичувальному резервуарае і ін. Оператор отримує тривожні SMS-повідомлення, що посилаються контролерами в разі тривоги : спрацьовування теплового захисту, зникнення напруги живлення на віддаленій свердловині, переповнення резервуара і ін.
Схема автоматизованого управління свердловинними насосами через мережу GSM:
