Диспетчеризация станций подготовки воды объектов КП «Водоканал»

Диспетчеризация станций подготовки воды объектов КП «Водоканал»

Описание проекта

Один из наших заказчиков, компания устанавливающая и обслуживающая станции подготовки воды, обратился к нам с задачей диспетчеризации очередного объекта – станций подготовки воды, расположенных на насосно-фильтровальной станции г. Днепр(ЛНФС).

Локальные станции дозирования каждого из необходимых реагентов уже были установлены и успешно работали. Однако они были установлены на довольно большом удалении от диспетчерской работали в местном режиме управления, когда дозировка и производительность дозирующих насосов задавалась оператором вручную. Местный режим управления не позволял персоналу оперативно реагировать на возникающие ошибки в работе системы и корректировать дозировку в зависимости от расхода воды.

На втором этапе развития системы требовалось обеспечить:

  • визуализацию состояния всех станций в диспетчерской
  • реализовать светозвуковую сигнализацию об аварийных ситуациях для персонала с регистрацией времени возникновения аварии и моментом ее подтверждения
  • организовать автоматическую передачу параметра расхода в главной линии на все станции с целью более точного дозирования(в программе ПЛК уже была заранее реализована возможность работы в автоматическом режиме ).
  • предусмотреть техническую возможность в перспективе добавления в систему мониторинга автоматической станции химического анализа воды по протоколу Modbus RTU

Состав оборудования

Станции подготовки(на базе ПЛК Siemens S7-1200):

  • станция дозирования коагулянта
  • станцию дозирования сульфата аммония
  • станция дозирования флокулянта

Датчики:

  • расходомер воды Эргомера-125(RS-485, Modbus RTU)
  • датчик концентрации хлора 4..20мА

Оборудование на установку в перспекиве:

  • Станция автоматического химического анализа воды(протокол Modbus RTU)

Описание решения

Первоначальной идеей реализации проекта была установка еще одного щита управления на базе S7-1200 c модулем аналогового ввода-вывода и коммуникационным модулем с последовательным портом, а также панели оператора, которая уже была приобретена на первом этапе инсталляции станций подготовки воды. Диспетчерскую и станции в проекте предполагалось соединить оптоволокном с конвертерами «медь-оптика» для Profubus производства Siemens.

В ходе проведения заказчиком тендера на работы по автоматизации второго этапа и знакомства с возможностями модуля WebHMI им был сделан выбор в пользу последнего, благодаря уменьшению затрат на проект и получения большей функциональности, чем ожидалось:

  • Модуль WebHMI имеет встроенные возможности по визуализации, управлению, удаленному доступу клиентов к системе, функцию «шлюза», соответственно стоимость конфигурирования модуля под проект получилась значительно меньше затрат на программирование и настройку всей промышленной автоматики, для чего необходим квалифицированный программист АСУ ТП(в случае применения ПЛК понадобилось бы реализовывать довольно громоздкий обмен нового ПЛК с существующими(проекты которых были закрыты и вмешиваться в них было бы крайне нежелательно) и обмен по Modbus RTU через дополнительный СОМ-порт)
  • Вместо дорогих промышленных конвертеров «медь — оптика» Siemens были применены промышленные коммутаторы Ethernet с встроенным оптическим портом Advantech.
  • В качестве модуля ввода — вывода сигналов были применены бюджетные модули производства YottaControl A-1012 работающие по протоколу Modbus RTU, что также позволило снизить стоимость решения.

Таким образом, проект диспетчеризации насосно-фильтровальной станции эффективно реализуется на базе одного интеграционного контроллера WebHMI. Данные от расходомера читаются через RS-485 порт по протоколу Modbus RTU и автоматически передаются на все станции дозирования реагентов автоматически. Также через скрипты управляется светозвуковая сигнализация. Доступ к системе может производиться разных мест — диспетчер может работать используя ПК через Ethernet, может использоваться смартфон в довольно большой зоне покрытия сети WiFi от WebHMI, а существующая панель оператора была задействована как дублирующее устройство(панель умела работать по Modbus RTU и была подключена к WebHMI c использованием функции Modbus TCP сервер). Благодаря тому, что система подключена к облачному сервису  Level 2, и эксплуатационная служба насосной станции, и поставщик решения может иметь удаленный доступ к системе через интернет(для интернет подключения используется 3G модем ).

Визуализация текущего состояния станций

Данные от всех станций, расходомеры, датчики читаются WebHMI и отображаются на экранах, с отображением текущего статуса станций и выдачей аварийных предупреждений. Эти же экраны доступны через интернет.

Автоматическое управление

Передача параметров расхода в ПЛК станций дозирования

Средствами встроенных скриптов lua значения расхода в главной линии передаются одновременно на 3 станции дозирования реагентов.

Управление светозвуковой сигнализацией

Для оповещения персонала в диспетчерской была установлена промышленная светозвуковая сигнализация об авариях по каждой из станций. Небольшая программа на встроенном в WebHMI языке скриптов проверяет состояние каждой станции и выдает соответствующую сигнализацию. После срабатывания сигнализации диспетчер должен подтвердить реагирование на аварию кнопкой по месту, после чего сигнал аварии снимается на некоторое время. В журнале действий оператора регистрируется как время возникновения аварии, так и момент подтверждения.
В качестве модуля ввода-вывода для сигнализации были применены модули YottaControl, которые характеризуются одновременным наличием на борту каналов разного типа — дискретных и аналоговых(и ввод, и вывод) что позволяет обходиться только одним модулем для небольших объектов. Кроме управления сигнализацией, модуль одновременно используется и для ввода аналоговых датчиков(хлор).

Возможности развития

Наличие такого интеграционного контроллера как WebHMI на объекте делает задачу дальнейшего развития системы несложным. Благодаря применению открытых технологий(промышленный Ethernet, протокол Modbus RTU) в систему очень легко добавить дополнительные датчики или системы, такие как датчики уровня, анализаторы и т.п.