АО "Электроизолит"
ЗаказчикМО г. Хотьково
Локализация2021г.
Период работВесной 2021 года к нам поступил запрос на модернизацию водозаборного узла на территории промышленного предприятия в Московской области.
С одной стороны – банальная задача по автоматизации и диспетчеризации работы двух скважинных насосов на первом подъёме и шести насосов на станции второго подъёма (пять из них фактически установлены и работают, для шестого насоса предусмотрена возможность физической установки). С другой стороны – это работающий объект, непрерывно функционирующий на протяжении почти всего года, снабжающий чистой водой, в том числе и часть города. Это очень сильно ограничивает возможности остановки оборудования вообще и насосов второго подъёма в частности, увеличивает цену любой ошибки и немного вносит нервозность в процесс реализации проекта.
В итоге обсуждения задачи и целей и сравнивания различных вариантов по технической и экономической целесообразности, были определены основные требования к решению:
Отдельная задача – создание системы диспетчеризации, также имела свои требования:
Вначале было слово и слово это было – проект. Детально обсудив с заказчиком требования к системе, приступили к разработке проекта системы автоматического управления. На этом этапе всегда есть коварное ощущение, что тебе достаточно ясно и понятно, как всё надо делать. Но в ходе последующей работы каждый раз вылезает столько моментов разной степени важности и сложности, что просто диву даёшься.
Для нас, разработка подобных проектов – вечное соседство двух противоположностей. С одной стороны –наработанный опыт и типовые, проверенные решения. С другой – необходимость решать нестандартные задачи. Где-то здесь пролегает тонкая грань, которую так необходимо чувствовать инженеру – где нужно, а порой и единственно верно, использовать готовые решения для типовых ситуаций, а где нужно проявить смекалку, подсмотреть аналогичные решения у других или разработать своё для решения уникальных задач.
Например – известно и понятно, как защитить двигатель от перегрева, используя тепловое реле, как развязать термопредохранитель двигателя, чтобы он безусловно отключал двигатель в случае срабатывания и одновременно сигнал о его срабатывании уходил на управляющий контроллер. Но, с другой стороны, эти решения приобретают новые уровни сложности в нестандартных ситуациях. Когда имеется только один преобразователь частоты для запуска двух, трёх или четырёх насосов. Когда насос должен одновременно уметь работать в ручном режиме – напрямую от сети, а в автоматическом и напрямую от сети и через частотный преобразователь.
На этапе проектирования, наибольшее внимание уделяли именно технической стороне вопроса. Опыт работы с используемым набором программныхсредств позволял с уверенностью говорить, что получиться решить все поставленные задачи.
Пару раз внесли корректировки, сдали проектную документацию, и стали ждать начала следующего этапа.
После подписания договора на работы и выплаты аванса, начались основные работы. Необходимо было закупить достаточно много различного оборудования. К счастью, с большей частью позиций вопросов особо не возникало. Опять же, сказывается регулярность решения базовых задач. Например, практически всегда, в наших проектах мы используем проверенного отечественного производителя шкафов и комплектующих к ним, а также поставщика этих шкафов и другого оборудования.
Но с позициями, которые используются редко, или вообще в первый раз – возникает вопрос, что и у кого лучше купить. Нам нужно было продумать всё, начиная от конкретной модели датчика и его поставщика, заканчивая кабельным лотком, в котором будет лежать провод к этому датчику. В общем, процесс закупки затянулся в итоге на пару месяцев. Сначала были куплены основные комплектующие – шкафы и их наполнение, это позволило начать сборку и не переживать за срыв сроков. Но отдельные позиции, которые не влияли на остальные работы, вроде счётчиков воды, были куплены и установлены несколько позже.
Сборка проходила без особых неожиданностей и сложностей. Начали собирать сперва силовую секцию с силовыми автоматами, контакторами и шинами, затем уже приступили к обвязке низковольтной части и цепей управления.
Когда было законченно со сборкой большей части шкафов, приступили к монтажу кабельных трасс на объекте, укладке кабелей и монтажу датчиков. На этом моменте стали вылезать нюансы, которые не предусмотрели на стадии проектирования. Начиная от того, что где-то кабельный лоток оказалось провести проще и удобнее иначе, чем предполагали сначала, заканчивая способом и местом монтажа датчиков уровня в резервуаре. Опять же, можно отметить, что такие задачи не являются тривиальными для нашей команды. В этом есть безусловные сложности, но и не менее важный опыт.
Когда ты видишь, как твоё проектное решение выглядит в реальности, ты его начинаешь воспринимать иначе. Ты понимаешь, как неудобно было бы монтировать, или обслуживать датчик, если бы он был установлен так, как изначально было описано в проекте. Открывается опыт практической эксплуатации того, или иного оборудования, особенности технологических процессов, с которыми ты, вероятно, никогда не столкнёшься, но которые стоит учитывать и просто огромная куча разноплановой сопутствующей информации. Всё это позволяет гораздо лучше понимать тонкости и специфику того, или иного объекта в частности и процесса в целом.
В какой-то момент, параллельно с монтажом оборудования, по мере готовности отдельных участков, начались пусконаладочные работы (ПНР).
Параллельно с монтажом оборудования, начался процесс разработки программы для программируемого логического контроллера (ПЛК). Эта задача имеет свою уникальную специфику. С одной стороны, нужно внимательно следить за всеми входными и выходными данными, ничего не забыть и не перепутать. С другой стороны, надо не забывать про структуру самой программы, наличие актуальных комментариев и контроль версий, чтобы в будущем, этим продуктом было удобно пользоваться в случае необходимости. Удобство работы с программой в дальнейшем, актуально не только для заказчика, которому понадобится внести изменения в алгоритм работы.Очень часто мы берём готовые и проверенные блоки из старых проектов и используем в новых, что серьёзно сокращает время- и трудозатраты на разработку.
По сути своей, программа должна была иметь две основные части: основной блок по управлению насосами первого и второго подъёма и обработку и передачу сопутствующей информации.
Управление насосами первого подъёма
Так как у нас всего две скважины и два резервуара с чистой водой, связанные каждый со своей скважиной и имеющие общую перемычку, то алгоритм управления получился достаточно простым. Для каждой скважины имеется несколько режимов работы:
Такая логика обусловлена тем, что периодически проводятся профилактические работы в одном из резервуаров и его необходимо опустошать, при этом второй должен продолжать работать в штатном режиме.
Естественно, на самих скважинах установлены местные шкафы управления, позволяющие запустить насос в ручном режиме, остановить его принудительно, или перевести в автоматический режим работы. Описанная выше логика работает только при условии выбранного автоматического режима.
Управление насосами второго подъёма
Дальше было сложнее, так как уже было шесть насосов, при этом, разной мощности – два «больших» и четыре «маленьких». При этом, «большие» насосы могут запускаться только от ПЧ (который, кстати, один на два насоса), а «маленькие» могут работать и напрямую от сети и через ПЧ (который, кстати, тоже только один).
Путём долгих обсуждений и перебора вариантов, решили остановиться на решении, которое будет максимально простым, понятным и надёжным. Имеется два рабочих режима:
Соответственно, здесь так же предусмотрены тумблеры для запуска насосов в ручном режиме и их принудительной остановки.
К второстепенным задачам можно отнести передачу сопутствующей информации, например температура в помещениях, сработка датчика движения, пожарного датчика, или получения сигнала о протечке.
Качественно проведенные ПНР очень сильно упрощают жизнь как исполнителю, при выполнении следующих этапов работ, так и заказчику в процессе эксплуатации оборудования. Это очень ответственный этап, на котором обнаруживается большая часть оставшихся ошибок, несостыковок и прочих нюансов разной степени неожиданности и критичности.
На живом, работающем объекте процесс проверки начинается и идёт вместе с монтажом. Не получится сначала подключить все насосы, а потом только проверять, в какую сторону они крутятся, не греются ли провода и прочее. Не получится просто так опустошить один из двух резервуаров второй раз, если выяснится, что во время монтажа датчиков где-то допустил ошибку. Это накладывает свои ограничения и усложняет рабочий процесс, но таков путь и иначе не получится. Важно это понимать и адекватно планировать время и очерёдность работ в соответствии с реальными возможностями.
Одновременно с этим, начинается и низкоуровневая проверка работы контроллера. Правильно ли показывают датчики? Доходят ли аварийные сигналы до контроллера? Устойчив ли радиоканал? Многие вещи кажутся очевидными и не стоящими внимания, особенно когда ты делаешь их не в первый и даже не в десятый раз. Но ошибки, которые можно было бы исправить с лёгкостью на этапе подготовки/монтажа, потом могут потратить несоразмерно больше времени.
Например, радиомодемы, которые мы использовали должны были идти с завода с настройками, которые позволяют их просто смонтировать и подключить. Дальше система начнёт работу на базовых настройках в штатном режиме, о чём не раз написано в инструкции к оборудованию. Но по какой-то причине (мы так и не выяснили, но это и не так важно), настройки были другие и оборудование пришлось настраивать вручную. Если бы это проверили и выяснили на этапе монтажа – мы бы исправили это за один вечер в тёплом и уютном офисе. А так пришлось бегать с лестницей по сугробам, в темноте и на морозе. Но мы сделали себе жирную заметку на будущее по этому поводу.
Кроме этого, началось согласование алгоритма управления с заказчиком. Нами была предложена базовая версия, в которую внесли корректировки на этапе согласования. После тестов в реальных условиях работы, сервисного обслуживания и аварийных ситуаций, мы также доработали алгоритм на основании выяснившихся ошибок, неудобств и дополнительных пожеланий.
Отдельно стоящая задача – создание диспетчеризации для нашей системы. Предоставление оператору удобного и мощного инструмента для контроля за системой, дистанционного управления и архивации данных и аварийных ситуаций. Базовый подход таков, что с одной стороны оператор должен иметь максимум информации о состоянии системы с одной стороны, но и не теряться в ней во время работы с другой. Одновременно и иметь возможность управления системой, но и обрыв связи между операторской и шкафом автоматики не должен повлиять на работу системы.
Это рождает визуальное решение, когда на основном экране выведены основные показатели системы, чтобы можно было быстро понять, какое оборудование сейчас работает, а с каким возникли ошибки. При этом, подробную информацию по конкретным узлам можно получить, перейдя в соответствующие окна.
