Модернизация автоматизированной системы управления процессом очистки воды

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ 5
1.1 Принципы автоматизации и управления технологическими процессами 5
1.2 Сфера исследования и практического применения 23
1.3 Анализ существующих фильтрационных станций 26
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ 42
2.1 Функциональная схема системы автоматизации 42
2.2 Принципиальная электрическая схема 51
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 56
3.1 Создание управляющей программы для ПЛК Segnetics Matrix в среде SMLogix 56
3.2 Математическое моделирование работы фильтрационной станции 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 63
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 65
ПРИЛОЖЕНИЕ А 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 74
ПРИЛОЖЕНИЕ В 75
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 76
ПРИЛОЖЕНИЕ Д 77

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях роста требований к качеству питьевой воды и повышения энергоэффективности промышленных объектов особую актуальность приобретает модернизация устаревших систем автоматизации на водоочистных сооружениях. Многие действующие станции до сих пор эксплуатируются с морально и физически изношенными средствами управления, что не позволяет обеспечивать стабильный технологический режим, оперативно реагировать на изменения параметров исходной воды и эффективно использовать ресурсы. Внедрение современных автоматизированных систем управления (АСУ ТП) на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК) позволяет решить эти проблемы, повысить надёжность работы оборудования и снизить эксплуатационные затраты.
Целью выпускной квалификационной работы является модернизация автоматизированной системы управления процессом очистки воды на примере типовой фильтрационной станции.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. изучить теоретические основы автоматизации и управления технологическими процессами водоподготовки;
2. проанализировать существующие схемы построения АСУ ТП на фильтрационных станциях и выявить их недостатки;
3. разработать функциональную и принципиальную электрическую схемы модернизированной системы автоматизации;
4. создать управляющую программу для ПЛК Segnetics Matrix в среде SMLogix;
5. выполнить математическое моделирование работы фильтрационной станции для проверки корректности разработанного алгоритма управления.
Объектом исследования выступает процесс очистки воды на фильтрационной станции. Субъектом исследования является автоматизированная система управления этим процессом.
В работе использованы следующие методы: анализ технической документации, системный подход к проектированию, методы функционального и электрического проектирования, программирование на языках стандарта МЭК 61131-3, а также математическое моделирование технологического процесса.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
1.1 Принципы автоматизации и управления технологическими процессами
В общем смысле автоматизация означает использование технических устройств и управляющих систем, которые частично или полностью исключают необходимость прямого участия человека в операциях по получению, преобразованию, передаче или применению энергии, материалов либо информации. Основные цели автоматизации – повышение производительности и эффективности труда, улучшение качества выпускаемой продукции, а также исключение человека из выполнения работ в условиях, представляющих угрозу для здоровья.
Под управлением в технических системах подразумевается совокупность действий – таких как исполнение командных сигналов или выполнение рабочих операций, – основанных на определённой информации и направленных на поддержание заданных параметров технологического процесса и режимов функционирования оборудования. Эти действия призваны обеспечить оптимальную работу объекта управления в соответствии с заранее установленной программой или критерием эффективности.
В представленных определениях фигурируют два ключевых понятия – система и процесс.
Система представляет собой целенаправленное объединение взаимосвязанных элементов, совместно обеспечивающих достижение полезного результата. Существует множество трактовок этого термина, обусловленных разнообразием реальных систем: от математических (например, система уравнений) до природных (солнечная система) и социотехнических (системы образования, транспорта, питания, вычислительные системы и т.д.). В каждом конкретном случае рекомендуется использовать то определение, которое наиболее точно отражает суть рассматриваемого объекта.
Так, согласно энциклопедическому источнику [20], «система водоснабжения» определяется как комплекс взаимосвязанных сооружений, предназначенных для подачи воды потребителям и включающий водозаборные устройства, насосные станции, сооружения для улучшения качества воды, регулирующие и запасные резервуары, водоводы, распределительную сеть трубопроводов и охладители. Аналогично, «система канализации (водоотведения)» описывается как совокупность сооружений, обеспечивающих сбор, транспортировку и очистку сточных вод, в состав которой входят канализационные сети, насосные станции перекачки, очистные сооружения и выпуски очищенных стоков в водоёмы.

Весь текст будет доступен после покупки

1) ГОСТ Р 59038-2020 «Системы автоматизации технологических процессов. Общие требования» (введен в действие с 01.07.2021). – М.: Стандартинформ, 2020. – 24 с.
2) Воронов, М. В. Автоматическое управление технологическими процессами: учебник для вузов / М. В. Воронов, В. И. Пименов. – Москва: Юрайт, 2024. – 475 с. – ISBN 978-5-531-05678-2.
3) Гутгарц, Р. Д. Проектирование автоматизированных систем управления: учебное пособие / Р. Д. Гутгарц. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Юрайт, 2024. – 351 с. – ISBN 978-5-531-05891-5.
4) Шишмарёв, В. Ю. Диагностика и надежность автоматизированных систем: учебник / В. Ю. Шишмарёв. – 2-е изд. – Москва: Юрайт, 2024. – 341 с. – ISBN 978-5-531-05722-2.
5) Острецов, В. Н. Электропривод и электрооборудование промышленных установок: учебник / В. Н. Острецов, А. В. Палицын. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва: Юрайт, 2024. – 180 с. – ISBN 978-5-531-05911-0.
6) Бахметьев, А. В. Технологические особенности обезжелезивания подземных вод каталитическими фильтрами / А. В. Бахметьев, В. В. Помогаева, В. Ю. Хузин // Водоснабжение и санитарная техника. – 2022. – № 7. – С. 34–41. – DOI: 10.31041/0042-9340-2022-7-34-41.
7) Петров, Д. А. Применение программируемых логических контроллеров в системах водоподготовки / Д. А. Петров, С. В. Козлов // Автоматизация и современные технологии. – 2023. – Т. 77, № 4. – С. 189–195. – DOI: 10.3103/S0146411623040087.
8) Смирнов, И. К. Энергоэффективность пневмоавтоматики в технологических процессах водоочистки / И. К. Смирнов, А. Р. Габдрахманов // Энергосбережение. – 2023. – № 5. – С. 44–51.

Весь текст будет доступен после покупки