Техническое задание для АСУ на КНС-14
Общие сведения
Объект: Реконструкция КНС-14 в Заозёрном районе г. Кургана.
0. Задвижка DN1200
Запуск:
- Открытие по команде оператора с панели оператора.
Работа:
- Отслеживание уровня; автоматическое закрытие и блокировка на открытие при уровне >= аварийного; (-7.000)
Запуск после аварийной остановки с панели как первоначальный запуск;
Ручное управление параллельно, всей логике, критериев на огрничение нет. Все под отвественность оператора, не завязано с системой аавтоматизации. Питающие цепи реализованы на уровне прямой коммутации.
Блокировка с насосами (*в логику насосов прописать).
(версия от 14.10.26)
1.1. Дренажные насосы. Состав оборудования
| Наименование | Кол-во | Примечание |
|---|---|---|
| Насос дренажный ИРТЫШ ПФ2 65/250.258-7,5/4-116 | 2 шт. | Q = 60 м³/ч, H = 19 м, N = 7,5 кВт (1 рабочий + 1 резервный) |
| Приямок дренажный | 2 шт. | Соединены трубой d = 150 мм |
| Датчик уровня электродный Д.У.1-0,5 | 2 шт. | L = 0,5 м |
| Датчик уровня электродный Д.У.1-1,0 | 2 шт. | L = 1,0 м |
| Сигнализатор уровня ОВЕН САУ-М7Е-Щ1 | 1 компл. | Со встроенным резервным АКБ 12 В, 7 А·ч до ПЛК RS-485 |
| Щит дренажных насосов ШДН | 1 шт. | ШМП-3-0-36 УХЛ3 IP31 |
| Контроллер центральный ПЛК-160 | 1 шт. | В центральном шкафу ЩУ |
| Панель оператора СП310Б | 1 шт. | Связь с ПЛК по RS-232 (*на рассмотрении на замену на RS-485) |
1.2. Режимы работы
АВТОМАТИЧЕСКИЙ — основной режим. Управление по сигналам датчиков уровня через САУ-М7Е (регулятор уровня жидкости или сыпучих сред).
РУЧНОЙ — местное управление кнопками «Пуск/Стоп» каждого насоса с щита ШДН. Автоматика отключена.
1.3. Уставки уровней (от дна приямка)
| Обозначение | Уровень | Действие |
|---|---|---|
| LSL | +0,150 м | Выключение работающего насоса |
| LS | +0,500 м | Включение рабочего насоса |
| LSH | +0,650 м | Аварийный сигнал, включение резервного насоса |
1.4. Алгоритм автоматического управления
ШАГ 1. Исходное состояние
- Уровень ниже +0,500
- Рабочий насос выключен
ШАГ 2. Подъём уровня до +0,500 (сигнал LS)
- Проверка уровня насоса:
- пуск насоса №1 рабочего;
ШАГ 3. Снижение уровня до +0,150 (сигнал LSL)
- Выключение работающего насоса
ШАГ 4. Аварийный уровень +0,650 (сигнал LSH)
- Включение резервного насоса.
- Передача сигнала в помещение дежурного
СИГНАЛИЗАЦИЯ НА ПОСТ ПЕРСОНАЛА
1. Включение рабочего дренажного насоса
2. Включение резервного дренажного насоса
3. Авария (аварийный уровень +0,650)
4. Достижение минимального уровня (уровень +0,150), отключение насоса (ов)
ОГРАНИЧЕНИЯ (по проекту)
- Чередование насосов не предусмотрено
- Контроль сухого хода отсутствует
- Контроль реального расхода отсутствует
- Обратная связь от насосов отсутствует
- Тепловое реле в логике не участвует
- Сброс аварии не предусмотрен
- Электрозадвижки на дренажной линии отсутствуют
2. Основные насосы перекачки (4 раб. + 1 аварийно-резервный в здании, 1 на складе)
2.1. Состав оборудования
| Наименование | Кол-во | Примечание |
|---|---|---|
| Насос перекачки H1…H4 | 4 шт. | Рабочие, в автоматической очереди |
| Насос перекачки H5 | 1 шт. | Аварийно-резервный в здании, в обычной очереди не участвует |
| Насос перекачки H6 | 1 шт. | На складе, подменный, в автоматике не участвует |
| Задвижка DN1200 | 1 шт. | Входная подача сточных вод, нормально открыта |
| Задвижка DN800 | 6 шт. | На входе каждого насоса (всасывание) |
| Задвижка DN500 | 5 шт. | На выходе каждого насоса (напор) |
| Уровнемер ПДУ-И | 1 шт. | 4–20 мА, измерение уровня в приёмном резервуаре |
| Сигнализатор ПДУ-1.1 | 2 шт. | Предельные уровни, через САУ-М6 |
| Контроллер ПЛК-160 | 1 шт. | Центральный шкаф ЩУ |
| Панель оператора СП310Б | 1 шт. | Связь с ПЛК по RS-232 |
2.2. Режимы работы
АВТОМАТИЧЕСКИЙ — основной режим. Управление по сигналам ПДУ-И (4–20 мА) и ПДУ-1.1 через САУ-М6 и ПЛК-160.
РУЧНОЙ — местное управление кнопками «Пуск/Стоп» с щита управления и с панели СП310Б. Автоматика отключена, но защиты и блокировки сохраняются.
2.3. Уставки уровней
| Обозначение | Уровень, м | Действие |
|---|---|---|
| LSL | -8,20 | Выключение всех работающих насосов. DN1200 не закрывать. Авария «низкий уровень / сухой ход». Пуск запрещён до подъёма уровня |
| LS1 | -8,00 | Пуск 1-го рабочего насоса из очереди H1…H4 |
| LS2 | -7,80 | Пуск 2-го насоса |
| LS3 | -7,55 | Пуск 3-го насоса |
| LS4 | -7,25 | Пуск 4-го насоса |
| LSH | -7,00 | Аварийный верхний уровень: пуск H5, сигнал «авария». Если 4 рабочих + H5 работают, уровень растёт, выдержка 30 с — закрыть DN1200 |
Гистерезис по уровням, выдержка на подтверждение уровня — 5–10 с.
2.4. Алгоритм автоматического управления
ШАГ 1. Исходное состояние
- Уровень ниже -8,00
- Все насосы выключены
- DN1200 открыта
ШАГ 2. Подъём уровня до -8,00 (LS1)
- Проверка разрешения пуска: DN800 и DN500 открыты, конечники подтверждены
- Пуск 1-го насоса из очереди H1…H4 по наименьшей наработке
ШАГ 3. Подъём до -7,80 (LS2)
- Пуск 2-го насоса из очереди
ШАГ 4. Подъём до -7,55 (LS3)
- Пуск 3-го насоса из очереди
ШАГ 5. Подъём до -7,25 (LS4)
- Пуск 4-го насоса из очереди
ШАГ 6. Снижение уровня
- Отключение в обратном порядке: 4-й → 3-й → 2-й → 1-й, с гистерезисом 5-10 c.
ШАГ 7. Снижение до -8,20 (LSL)
- Выключение всех насосов
- DN1200 остаётся открытой
- Авария «низкий уровень», запись в журнал
ШАГ 8. Подъём до -7,00 (LSH)
- Если работают 4 рабочих насоса — пуск H5
- Сигнал «аварийный верхний уровень» на ЩУС, в помещение дежурного и в АСУ
- Если 4 рабочих + H5 работают, уровень продолжает расти, выдержка 30 с — закрыть DN1200
- Открытие DN1200 обратно — при снижении до -7,80 с гистерезисом 10 с, после чего разрешается обычный каскад
ШАГ 9. Отказ рабочего насоса
- Отказавший насос исключается из очереди по сигналу тока/защиты
- Автоматически пускается H5
- Выдаётся авария
- Если H5 уже работает — аварийный сигнал без пуска (резервов больше нет)
2.5. Равномерность работы и ротация
- В ПЛК по каждому насосу H1…H5 вести: моточасы, число пусков, число отказов, статус «доступен / неисправен / в ремонте»
- Очередь включения — по минимуму Si = Hi + k · Ni, где k = 0,05–0,1 ч на пуск
- Первым включать насос с минимальным Si, отключать — в обратном порядке
- Ротация ведущего насоса: после полного останова — сразу; при непрерывной работе — раз в 24 ч
- H5 — раз в неделю принудительно на 4 ч вместо насоса с максимальной наработкой
- H6 — только ручная подмена при ремонте, с записью в журнал
2.6. Блокировки с задвижками DN800/500
- Пуск насоса разрешён только при открытых DN800 и DN500 с подтверждением конечников
- Пуск запрещён, если задвижка закрыта, в промежуточном положении или в аварии
- Закрытие DN800/DN500 запрещено при работающем насосе
- Закрытие разрешено только после останова насоса, подтверждения останова и выдержки 5–10 с
- При аварийном закрытии по сигналу защиты от затопления — сначала останов насоса, затем закрытие
- Тайм-аут хода задвижки — 60 с, при превышении — авария и блокировка пуска
- Ручной режим с места не отменяет указанные блокировки
Матрица блокировок
| Условие | Пуск насоса | Закрытие DN800 | Закрытие DN500 |
|---|---|---|---|
| DN800 закрыта | Запрет | — | — |
| DN500 закрыта | Запрет | — | — |
| Насос работает | — | Запрет | Запрет |
| Ручной режим с места | Разрешение по месту |
2.7. Сигнализация на пост персонала
- Включение каждого рабочего насоса
- Включение резервного насоса H5
- Авария насоса (отказ, защита)
- Авария задвижки (не открылась / не закрылась)
- Достижение нижнего уровня -8,20
- Достижение верхнего аварийного уровня -7,00
- Закрытие DN1200 по защите от затопления
- Отказ связи с ПЛК / шкафами насосов
2.8. Защиты и ограничения
- Контроль тока, защита от сухого хода по каждому насосу
- Минимальное время работы 5–10 мин, минимальное время стоянки 5 мин
- Резервное питание ПЛК и приводов задвижек — по разделу ИОС
- DN1200 на низких уровнях не закрывается, в том числе на -8,20: это предотвращает сухой ход и сохраняет приток
- Закрытие DN1200 — только по верхнему аварийному уровню -7,00 при работающих 4 рабочих + H5 и росте уровня с выдержкой 30 с
- Последствия закрытия DN1200 для вышерасположенной сети — согласовать с технологическим разделом
4. Щитовые затворы 1400×1600 (3 шт.)
Управление от кнопок в приёмном отделении (отм. -5,300).
Автоматики по уровням нет.
Контроль положения.
Блокировка с дробилками.
5. Задвижки DN800 (6 шт.) и DN500 (5 шт.)
Управление от кнопок в машинном зале (отм. -7,800).
Блокировка с насосами: открытие до пуска, закрытие после останова.
Контроль положения.
6. Дробилки НОВА РДК 2200 (3 шт.)
Автоматический режим (контроль, сигнализация, управление от шкафа).
Логика полностью зависит от шандор, можно жестко завязать + ручной режим:
Автомат Запуск: - запуск для проверки работы, чтобы не создать затор, до открытия шандоры понять, что открытие возможно, дробилка работает. - открыта шандора, работает дробилка. Закрыта шандоры, дробилка выключается через 3 минуты после закрытия.
Ручной режим под отвественность оператора.
Защита от перегрузки.
(версия от 14.10.26)
7. Вспомогательные системы
Приточно-вытяжная вентиляция с многократным обменом.
Газоанализаторы (метан, сероводород) — включение аварийной вентиляции при превышении ПДК.
8. Общая сигнализация и связь с АСУ ТП
Передача состояний на верхний уровень (диспетчер).
Аварийные сообщения.
Архивирование событий.
Контроллеры, сигнализаторы и панель оператора системы автоматизации КНС-14
Объект: «Реконструкция КНС-14 в Заозёрном районе г. Кургана» · Шифр документа: 4077-АТХ2.1 · Раздел 6, Часть 2, Книга 1
Сводная таблица
| № | Наименование | Тип / производитель | Для чего используется | С какими датчиками работает | Страницы в проекте |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | ПЛК-160 | ОВЕН, программируемый логический контроллер | Центральное управление насосами перекачки, дренажными насосами, задвижками; сбор и обработка данных; связь с панелью оператора, шкафами насосов, ШУД и газоанализатором | ПДУ-И (4–20 мА), ПДУ-1.1, САУ-М6, САУ-М7Е, газоанализатор Хоббит-Т, шкафы N1–N5, ШУД | стр. 12, 16, 23, 27, 34 |
| 2 | Панель оператора СП310Б | ОВЕН, сенсорная панель оператора | Отображение состояния оборудования, отображение и ввод уставок уровней, ручное управление, индикация аварий; обмен с ПЛК-160 по RS-232 | Работает через ПЛК-160 (данные со всех датчиков и сигнализаторов системы) | стр. 12, 16, 34 |
| 3 | САУ-М6 | ОВЕН, 3-уровневый сигнализатор жидкости (2 шт.) | Контроль уровня в приёмном резервуаре; передача сигналов на ПЛК-160 | Поплавковые датчики ПДУ-1.1 (SL1, SL2) | стр. 12, 16, 23, 34 |
| 4 | ОВЕН САУ-М7Е-Щ1 | ОВЕН, сигнализатор уровня (1 компл.) | Контроль уровня в дренажном приямке; управление дренажными насосами | Электродные датчики уровня Д.У.1-0,5 (2 шт.), Д.У.1-1,0 (2 шт.) | стр. 14, 21, 34 |
| 5 | ПДУ-1.1 | Поплавковый сигнализатор уровня (2 шт.) | Сигнализация предельного (мин./макс.) уровня в приёмном резервуаре | Совместно с САУ-М6 / ПЛК-160 | стр. 12, 34 |
| 6 | ПДУ-И | Поплавковый уровнемер с выходом 4–20 мА (1 шт.) | Измерение уровня в приёмном резервуаре (от −8,15 до −7,25); передача аналогового сигнала на ПЛК-160 | ПЛК-160 (аналоговый вход) | стр. 12, 23, 34 |
| 7 | Газоанализатор Хоббит-Т | Стационарный газоанализатор, 5 каналов (O₂, CH₄, CO, H₂S, NH₃) | Контроль загазованности в помещении КНС; управление аварийной вентиляцией; светозвуковая сигнализация | Блоки датчиков газов (5 шт.), блок индикации, блок коммутации | стр. 14–15, 32, 33, 34 |
| 8 | Шкаф управления дробилками (ШУД) | Отдельное изделие со встроенным контроллером (тип не указан) | Управление 3 дробилками, защита от перегрузок, заклинивания, реверс; связь с ПЛК-160 по RS-485 | Датчики уровня стока (в комплекте с дробилкой), пульты управления | стр. 16, 28 |
Примечание. ПЛК-160 — основной контроллер, установленный в центральном шкафу управления (ЩУ). Панель оператора СП310Б подключена к нему по RS-232. Сигнализаторы САУ-М6 и САУ-М7Е работают в паре с датчиками уровня. Газоанализатор Хоббит-Т и ШУД имеют собственные контроллеры и связываются с ПЛК-160 по интерфейсу RS-485.
Структура связей
| Устройство | Интерфейс | Связь с |
|---|---|---|
| ПЛК-160 | RS-232 | Панель оператора СП310Б |
| ПЛК-160 | RS-485 | Силовые шкафы насосов N1–N5 |
| ПЛК-160 | RS-485 | Шкаф управления дробилками (ШУД) |
| ПЛК-160 | RS-485 | Газоанализатор Хоббит-Т |
| ПЛК-160 | 4–20 мА | Датчик уровня ПДУ-И |
| САУ-М6 | Дискретный | Поплавковые датчики ПДУ-1.1 |
| САУ-М7Е | Дискретный | Электродные датчики Д.У.1 |
Источник: Раздел ПД № 6, Часть 2, Книга 1, изм. 6 — шифр 4077-АТХ2.1 «Автоматизация технологических процессов». Объект: «Реконструкция КНС-14 в Заозёрном районе г. Кургана». Заказчик — АО «Курганводоканал». Проектировщик — АО «Кургангражданпроект».