CC BY
163
УДК 681.327.8
Иванов ЮЛ., Цирулик Д.В., Черныш ПЛ., Югай В.Я.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ «ВОДОКАНАЛ»
В работе описано построение системы управления для предприятия «Водоканал», позволяющей повысить эффективность городской системы водного обеспечения, а также сделать ее энерго - и ресурсосберегающей.
Автоматизированная система управленя.
Ivanov Yu.I., Tsyrulik D.V., Chernysh P.I., Yougai V.Ya.
AUTOMATIC CONTROL SYSTEM “VODOKANAL”
In the present article there described the automatic control system for “Vodokanal” enterprise, which allows to achieve higher efficiency for the city water supply system and doing it energy and resource saving.
Automated management system.
Необходимость внедрение новых технологий на предприятиях жилищнокоммунального хозяйства диктуется рядом причин:
- -
альных ресурсов, необходимых для обеспечения эффективной работы;
- для предприятий этой сферы таких, как “Управления «Водоканал»”, обеспечивающих водоснабжение города, требуется коренная модернизация всего технологического оборудования в силу его недостаточной производительности и физического износа, применения морально устаревших технологий; при частичной модернизации оборудования, реализуемой из-за финансирования в
, ;
- -нологического оборудования представляется крайне важным эффективное управление этим оборудованием для поддержания требуемых технологических
.
По этим причинам эффективное технологическое управление позволяет обеспечить не только рациональное распределение объемов поступающей к по,
,
про длить срок его службы.
Существенные трудности технологического управления на предприятиях водоснабжения возникают как следствие географической удаленности друг от друга объектов контроля и управления: технологические объекты предприятия достаточно произвольным образом расположены по всей территории города и даже за его пределами. Поэтому задачи управления, в первую очередь, требуют создания эффективной системы сбора и передачи информации о параметрах и режимах работы технологического оборудования на различных удаленных объ-.
Не менее важной задачей является общая оценка текущей ситуации на основе полученной информации и при необходимости изменение параметров и режимов работы технологического оборудования.
Эти задачи могут решаться оперативно только в случае оснащения цен-
“ « »” -
ными средствами контроля и управления, включая средства сбора и передачи информации для удаленных технологических объектов. Централизованный контроль состояния технологических объектов обеспечивает не только оптимизацию рабочих режимов, но и своевременное обнаружение признаков нештатных , -мов и уменьшения вероятности выхода из строя оборудования.
Для эффективного управления водоснабжением диспетчерская служба “Управления «Водоканал»” должна располагать достоверной информацией о текущем распределении давления и расхода воды на основных городских водоводах, параметрах и режимах работы основных технологических объектов (насосных станций, очистных сооружений и т.п.), иметь возможность оперативного
,
воды в условиях недостаточной производительности существующих водосетей. Сбор и передача данных о реальном состоянии должны производиться от объек-, -дачи информации на центральный диспетчерский пункт. Управление режимами подачи воды может производиться с помощью повышающих насосных станций, оборудованных средствами управления и приема команд от центрального дис.
Авторами настоящей работы в рамках хоздоговорной НИР разработана и внедрена автоматизированная система управления “Водоканал”. Автоматизированная система управления “Водоканал” (рис. 1) состоит из центрального диспетчерского пункта (ЦДЛ), находящегося в “Управлении «Водоканал»”, и рассредоточенных по городу контролируемых объектов: повышающих насосных станций (ПНС) - 50 шт, диктующих точек (ДТ) - 17 шт., канализационных станций (КС) - 19 шт., станций водоснабжения (СВ) - 6 шт., очистных сооружений (ОС) - 2 шт. и т.д.
Рис. 1. Общая структура АСУ “Водоканал”
Для реализации взаимодействия с ЦДП каждый технологический объект оснащается периферийным контроллером, поддерживающим интерфейсы ввода-вывода сигналов для различных датчиков, исполнительных устройств и средств локального управления и отображения параметров и режимов работы техноло-.
Набор датчиков и исполнительных устройств, комплекс алгоритмов контроля и управления периферийных контроллеров зависит от технологических особенностей контролируемых объектов. На структурной схеме (рис. 1) показа-
“ « »”, -ство достаточно велико (более 100 шт.), также разнообразны виды объектов контроля и состав содержащегося в них технологического оборудования. Необхо-, ( . 1), -,
значительным набором разнообразного оборудования, выполняющего необходимые операции по очистке воды, поступающей из городских водозаборов.
В связи со сложностью и разнообразием задач, которые необходимо ре,
такой системы диспетчерского контроля в целом. Более рационально поэтапное создание системы контроля, отдельные этапы могут предполагать создание и подключение к системе определенных типов объектов контроля. На первых этапах потребуется также создание и отладка технических средств, общих для всех необходимых функций контроля в системе в целом. Естественно, что это потребует соответствующей постановки задач для этих этапов. Поэтапное проектирование также позволит произвести отладку и доработку используемых средств в процессе реальной эксплуатации элементов системы контроля, созданных на .
Анализ работы предприятий водоснабжения показывает, что значительное число проблем связано с недостаточной информацией о режимах работы водных сетей и отсутствием оперативного управления оборудованием, обеспечивающим подачу воды потребителям. В связи с этим основные задачи первого этапа про-“ « »” :
-
объектов контроля;
-
(ЦДП), включая программное обеспечение для поддержки интерактивного интерфейса диспетчерской службы и создания требуемых баз данных;
- -ния повышающих насосных станций (ПНС) для последующего их перевода в
;
- -
ния диктующих точек для получения оперативной информации о давлении воды в городских водных сетях.
Указанный круг задач определяется необходимостью получения оперативной информации о положении в городских водных сетях, особенно в периоды .
В настоящее время реализованы следующие компоненты системы управления. На ЦДП установлен компьютер и контроллер с модулем сотовой связи. На компьютере установлено разработанное в ходе выполнения настоящего проекта
“ “ ”. Связь между компьютером и технологическими объектами осуществляется по выбору диспетчера - при помощи обмена 8М8-сообщениями между сотовыми модулями в ЦДП и на контролируемых объектах или путем обмена данными
“ ”.
На экране монитора компьютера, для удобства диспетчера, отображается , .
| 28.06.200922:01:03 ???????? ???????: дюеі (диег)
Монитор | Активная станция Карта | Сотовый модуль | Г рафики | Настройки |
????? |
Рис. 2. Окно просмотра городской карты
Для просмотра диспетчеру доступны следующие параметры ДТ и ПНС:
- Входное давление (только для ПНС).
- Выходное давление.
- .
- Состояние насосных агрегатов (только для ПНС).
- .
- .
- .
- .
Для управления диспетчеру доступны следующие параметры:
- .
- Задание минимального и максимального давлений, при выходе за которые контроллер ПНС или ДТ сформирует и отправит 8М8-сообщение на ЦДП с соответствующей информацией.
- Активизировать и отключать датчики пожарной, охранной сигнализаций и затопления (например, на время ремонта).
Диспетчер также может установить периодичность опроса состояния . -ты времени в автоматическом режиме выполняет обновление информации, т.е. осуществляет дозвон и сбор информации с ДТ и ПНС.
Рис. 3. Окно просмотра параметров удаленного объекта
Программное обеспечение компьютера ЦДП обеспечивает сбор и архивное хранение данных, поступающих от удаленных технологических объек-.
создания интерактивного интерфейса оператора ЦДП с отображением текущего состояния технологических объектов и возможностью эффективного управления параметрами и режимами их работы.
Программное обеспечение написано на языке высокого уровня и является .
программы с пользователем, архивирование данных, настройку программы. , , -мет появления новых 8М8-сообщений от объектов управления, функции прие-
-
.
произвольно для каждого объекта в отдельности, так как программная реализация функций обмена с в8М-модулем гарантирует обслуживание обоих способов связи с очередностью, которая может регулироваться оператором диспетчерской в зависимости от приоритета сеансов связи.
Архивирование и протоколирование данных осуществляется при помощи технологии АБО/ОЬБ ББ, что позволяет пользователю выбирать платформу для хранения архивной информации. Вывод информации реализован посредством
импортирования отчетов в Microsoft Excel для более удобной передачи выходных документов по сети предприятия в формате, привычном для пользователей.
Каждый контролируемый объект индивидуально оснащается измерительными датчиками (давления и расхода воды, потребленной электроэнергии, охранной сигнализации и т.д.), интерфейсным блоком и модулем сотовой связи. Применение сотовой связи стандарта GSM в качестве основного канала связи обусловлено полнотой покрытия требуемой территории, простотой реализации и низкими эксплуатационными расходами. Такая организация автоматизированной системы управления позволит с диспетчерского пункта осуществлять непрерывный контроль состояния всего оборудования, а в случае необходимости и его .
На диктующих точках и повышающих насосных станциях установлены разработанные в ходе выполнения настоящего проекта контроллеры, представляющие собой мини-компьютеры с LCD-дисплеями и органами управления (рис. 4), а также датчики давления (фирмы “ИНТОР” г. Новочеркасск), датчики охранной, пожарной сигнализаций, датчики протечки воды, счетчики электриче-( ” ” . ), , -же GSM-модули (фирмы Siemens).
Рис. 4. Контроллеры ПНС и ДТ
На ЬСБ-мониторе контроллера отображаются текущие (измеренные) значения входного (только для ПНС) и выходного давлений, показания счетчика электрической энергии, уровень сигнала принимаемого ОБМ-модулем, номера телефонов ЦДП и ОБМ-модуля, состояния датчиков, заданные уровни входного и выходного давлений, измеренная температура в помещении и текущее время.
Контроллер обеспечивает непрерывный сбор информации о состоянии оборудования и в случае возникновения аварийных ситуаций отправляет БМБ-сообщение на ЦДП.
В дальнейшем, в качестве задачи второго этапа создания системы, представляется целесообразным подключение функций контроля для очистных со-
оружений, что позволит получать данные об объемах поступающей к потребителям воды и обеспечит для диспетчерской службы возможность сквозного контроля от поступления воды в городские водосети до подачи ее потребителям.
Иванов Юрий Иванович
Технологический институт федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Южный федеральный университет» в г. Таганроге E-mail: [email protected]
347928, Таганрог, ГСП 17А, Некрасовский, 44. Тел: 88634-371-689
Цирулик Дмитрии Владимерович.
E-mail: [email protected] Тел: (8634) 37-16-89
Черныш Пьетр Иванович E-mail: [email protected] Тел: (8634) 37-16-89
Югай Владислав Яковлевич E-mail: [email protected] Тел: (8634) 37-16-89
Ivanov Yuri Ivanovich
Taganrog Institute of Technology - Federal State-Owned Educational Establishment of Higher Vocational Education “Southern Federal University”
E-mail: [email protected]
44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928. Phone: 88634-371-689
Tsyrulik Dmitry Vlaadimirovich
E-mail: [email protected] Phone: 88634 37-16-89
Chernysh Pyoter Ivanovich
E-mail: [email protected] Phone: 88634 37-16-89
Yougai Vladislav Yakolevich
Taganrog, Nekrasovskiy, 44 E-mail: [email protected] Phone: 88634 37-16-89
