Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения реферат

Обновлено: 05.07.2024

Характерным свойством систем управления, определяющим их как особый класс динамических систем, является использование текущей информации об управляемых и управляющих воздействиях при реализации обратных и компенсирующих связей, предназначенных для обеспечения оптимального качества управления по выбранному критерию.

Основы научного подхода к проектированию автоматических устройств были заложены еще в ХГХ в. русским ученым И. А. Вышнеградским, определившим, что машина и регулятор образуют единую динамическую систему. Им сформулированы также основные положения теории устойчивости и важнейшие закономерности регулирования по принципу обратной связи.

Повышение мощности, сложности и стоимости технологических комплексов и систем как объектов управления, ужесточение требований к качеству продукции, охране окружающей среды и безопасности персонала, а также обеспечение длительной работоспособности оборудования являются экономическими и социальными предпосылками к непрерывному совершенствованию систем управления.

В настоящее время достигнуты определенные успехи в создании автоматизированных (с участием человека) и полностью автоматических управляющих систем. Это способствовало бурному развитию микропроцессорных средств, способных выполнять весь комплекс функций по преобразованию, передаче, обработке, хранению и использованию информации для воздействия на технологический процесс и для связи с оператором. В первую очередь осуществляются измерение, контроль и регулирование состояния технологических объектов.

1. АВТОМАТИЗАЦИЯ ВОДОСНАБЖЕНИЯ

Водоснабжение городских потребителей хорошо механизировано и автоматизировано. Благодаря автоматизации человек практически освобожден от ручного труда при добыче, доставке и распределении воды на предприятия и в быту. Автоматизация позволила увеличить производительность труда по водоснабжению в 20 раз, снизить эксплуатационные затраты в 10 раз.

Для подъема и раздачи воды применяют водонасосные установки, состоящие из водоприемников, очистительных сооружений, резервуаров чистой воды или водонапорных башен, соединительной водопроводной сети и электронасосов со станциями управления. Наиболее широко в сельском хозяйстве распространены центробежные и осевые насосы. Насосы выполняют в моноблоке с электродвигателями и погружают в воду или располагают на поверхности земли.

Для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев используют также плавающие центробежные насосы. Широко распространены так называемые объемно-инерционные насосы с электромагнитным вибрационным приводом, рассчитанные на малую подачу воды (до 1 м 3 /ч при напоре 20 м).

В водоснабжении используют водонасосные установки трех типов: башенные с водонапорным баком, безбашенные с водонапорным котлом и непосредственной подачей воды в водопроводную сеть. Почти в 90 % случаев используют башенные водонасосные установки с расходом воды до 30 м 3 /ч. Если расход воды составляет 30. б5м 3 /ч, то рекомендуют двухагрегатные насосные станции с водонапорным котлом. При расходе воды более 65 м 3 /ч экономически целесообразно использовать насосные установки с непосредственной подачей воды в распределительную сеть.

Безбашенная автоматическая водоподъемная установка типа ВУ (рис. 1.1) предназначена для подъема воды из открытых водоемов и шахтных колодцев глубиной до 5 м при напоре 25. 80 м. Установка состоит из всасывающей трубы 1 с приемным фильтром насосного агрегата 2, нагнетательной 3 и водоразборной 12 труб с запирающими вентилями 5, воздушно-водяного бака 4 с датчиком давления 8 и струйным регулятором запаса воздуха, имеющего камеру смешивания 6, воздушный клапан 7, жиклер 10 и диффузор 11.

Рис.1.1. Технологическая схема водоподъемной установки типа ВУ (а) и принципиальная электрическая схема управления ею (б):

1 – всасывающая труба; 2 – насосный агрегат; 3 – нагнетательная труба; 4 – воздушно-водяной бак; 5 – запирающий вентиль; 6 – камера смешивания; 7 – воздушный клапан; 8 – датчик давления; 9 – предохранительный клапан; 10 – жиклер; 11 – диффузор; 12 – водозаборная труба

Схема управления в автоматическом режиме работает следующим образом. Вода к потребителю поступает под давлением воздушной подушки, расположенной над водой в котле. При разборе воды из котла давление в котле снижается и контакты манометрического датчика давления ВР замыкаются, катушка магнитного пускателя КМ получает питание и включает электронасос.

Давление включения, МПа, рассчитывают по формуле

где H_св — свободный напор у потребителя, м (для одноэтажных зданий 8 м, для двухэтажных — 12 м); H_р — разность отметок расчетных точек водопроводной сети и минимального уровня воды в баке, м; H_пот — потери напора в водопроводной сети, м.

При увеличении уровня воды давление в котле повышается до заданного значения, при котором контакты ВР размыкаются и насос отключается.

Давление выключения, МПа, определяют по формуле

Объем воздушной подушки в баке постоянно уменьшается, так как часть воздуха растворяется и выносится с водой. Вследствие этого уменьшается давление воздушной подушки и регулирующий объем в котле снижается.

Для автоматического поддержания объема воздушной подушки служит регулятор, обеспечивающий подкачку воздуха до давления в баке 250 кПа. При максимальных аварийных давлениях срабатывает предохранительный клапан 9. Пополнение воздуха происходит, когда жиклер 10 перекрыт водой. Струя воды под действием насоса создает разрежение в камере 6 (эффект пульверизации), воздушный клапан 7 открывается, и воздух, смешиваясь с водой, поступает в котел.

Безбашенные водоподъемные установки имеют низкий коэффициент использования объема бака (0,15. 0,2)V, большой перепад давлений (20. 30 м) при малом регулирующем объеме V_p и взрывоопасны. Поэтому их применяют ограничено.

Башенная система водоснабжения обычно работает по следующей схеме: водоисточник — насосный агрегат — напорный агрегат — напорный трубопровод — водонапорная башня — водопроводная сеть — потребители воды.

Запасной объем должен хранить хозяйственно-производственный запас на случай перерыва в электроснабжении и, главное, пожарный запас воды, размеры которого определяются строительными нормами и правилами.

Регулирующий объем V_р (м 3 ), подача насоса G_H (м 3 /ч) и текущее потребление воды G_p (м 3 /ч) определяют продолжительность работы насосного агрегата

Автоматизация на объектах, обеспечивающих водоснабжение и канализацию, необходима для повышения эффективности технологического процесса добычи и транспортировки воды, снижения затрат электроэнергии, повышения качества и надежности подачи воды потребителям. В статье рассматривается автоматизация артезианских скважин и станции водозабора промышленного предприятия, а также схема управления водоснабжением жилого дома.

Современные системы водоснабжения и канализации – это совокупность сложных сооружений, механизмов и аппаратов, все части которой должны точно и без сбоев работать совместно. К ним относятся водоприемные сооружения, станции очистки воды, сети водоснабжения и канализации с обслуживающими их устройствами, насосные станции.

На этих объектах осуществляется ряд гидравлических, физико-химических и микробиологических процессов. К числу основных особенностей систем водоснабжения и канализации как объектов автоматизации относятся:

высокая степень ответственности, подразумевающая гарантию надежной бесперебойной работы;
работа сооружений в условиях постоянно меняющейся нагрузки;
зависимость режима работы сооружений от изменения качества исходной воды;
территориальная разбросанность сооружений и необходимость координирования их работы из одного центра;
сложность технологического процесса и необходимость обеспечения высокого качества обработки воды;
необходимость обеспечения наиболее экономичной работы насосных агрегатов;
необходимость сохранения работоспособности при авариях на отдельных участках.
Возможна автоматизация следующих узлов систем водоснабжения и водоотведения:
артезианских скважин;
станций 1-го, 2-го подъема, повысительных насосных станций;
фильтровальных станций;
построение сетей диктующих точек;
автоматизация канализационных насосных станций и очистных сооружений.

Система автоматизации состоит из следующих элементов: датчиков (давления, температуры, расхода и т. п.), измерительных преобразователей, модулей ввода/вывода данных, компьютера и/или программируемого контроллера, исполнительных устройств. Для передачи данных с удаленных объектов на центральный диспетчерский пункт может быть использован любой из доступных каналов связи: коммутируемые линии, радиоканал, беспроводной Ethernet, сотовая связь (GPRS, SMS), спутниковая связь.

Датчик – элемент технических систем, предназначенных для измерения, сигнализации, регулирования, управления устройствами или процессами.
Измерительный преобразователь – техническое средство с нормируемыми метрологическими характеристиками, служащее для преобразования измеряемой величины в другую величину или измерительный сигнал, удобный для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации и передачи, но непосредственно не воспринимаемый оператором.
Модули ввода/вывода данных – устройства, осуществляющие преобразование сигналов, поступающих с датчиков, в цифровую форму и передающие данные компьютеру или программируемому контроллеру, а также передающие данные от компьютера к исполнительным устройствам.
Контроллер – устройство управления в электронике и вычислительной технике. Программируемый логический контроллер (programmable logic controller, PLC, ПЛК) – устройство управления для промышленности, энергетики, ЖКХ, транспорта и других технологических систем. ПЛК – специализированный цифровой компьютер, используемый для автоматизации технологических процессов. В отличие от компьютеров общего назначения ПЛК имеют развитые устройства ввода-вывода сигналов датчиков и исполнительных механизмов, приспособлены для длительной работы без обслуживания, а также для работы в неблагоприятных условиях окружающей среды. ПЛК являются устройствами реального времени.
Исполнительное устройство – устройство системы автоматического управления или регулирования, воздействующее на процесс в соответствии с получаемой командной информацией. В технике исполнительные устройства представляют собой преобразователи, превращающие входной сигнал (электрический, оптический, механический, пневматический и др.) в выходной сигнал (обычно в движение), воздействующий на объект управления. Устройства такого типа включают: электрические двигатели, электрические, пневматические или гидравлические приводы, релейные устройства и т. п.

Управление насосами артезианских скважин и станции водозабора

Управление насосами скважин и водозабора до внедрения автоматизированной системы производилось вручную. Оперативный контроль параметров: состояние насоса, давление воды, текущий и суммарный расходы воды – на станции водозабора отсутствовал. Диспетчер для поддержания необходимого уровня воды в накопительных емкостях совершал обход всех скважин и включал/выключал насосы при помощи пульта управления. При этом ему нужно было следить за давлением и расходом воды в трубопроводе для хозяйственно-бытовых целей и опять же вручную включать/выключать сетевые насосы. Для обеспечения круглосуточного дежурства на станции водозабора в штате предприятия находилось пять человек.

Такой порядок работы не устраивал руководство, требовалось создать новую систему управления и при этом соблюсти ряд условий:

решение должно быть недорогим;
необходимо автоматизировать все процессы добычи воды и ее доставки потребителю;
оператор должен иметь возможность вмешиваться в процесс управления и дистанционно управлять работой всех насосов с ПК;
должен быть обеспечен оперативный мониторинг работы скважин, станции водозабора, уровней воды в накопительных емкостях и архивация выбранных параметров на компьютере;
важно вести протокол событий процессов.

Описание технического решения

Диспетчерский пункт на станции водозабора был ликвидирован и перенесен в здание котельной, а функции наблюдения за работой возложены на оператора котельной. В диспетчерской установлены компьютер и шкаф управления с контроллером ПЛК100 (рис. 1). Контроллер подключен к ПК посредством Ethernet.

Рис.1. Шкаф управления с контроллером ПЛК100

Возможности и функции системы

Программа, загруженная в память контроллера, была разработана в бесплатно прилагаемой среде программирования CoDeSys с использованием языков ST, CFC стандарта МЭК 61131–3. Графический интерфейс оператора разработан также в CoDeSys. Насосы для поддержания заданного уровня воды в накопительных емкостях и рабочих уровней воды в резервуарах включаются и выключаются автоматически.
Насосы водозабора создают необходимое давление в водопроводе и работают по принципу один – ведущий, остальные – ведомые. Смена ведущего насоса происходит автоматически через установленный интервал времени с учетом равномерного износа. Для каждого насоса ведется учет часов наработки (рис. 2).

Рис. 2. Учет часов наработки каждого насоса на ПК

Программа контроллера производит диагностику всех аналоговых и дискретных датчиков, установленных на объектах. Все ошибки протоколируются и визуализируются по каждому параметру: отсутствие связи по RS-485, обрыв, короткое замыкание, выход за пределы 4…20 мА, достижение аварийных пределов. В случае выхода из строя датчика диспетчер получает информацию о характере неисправности (рис. 3). Если диспетчер своевременно не вмешается в процесс управления, то система продолжает работу по показаниям других исправных датчиков либо переходит на обходные ветви алгоритма управления. Анализируя параметры датчика тока, программа, например, может определить сухой ход насоса и отключить неисправный насос либо переключить на исправный. При неисправном датчике давления программа разрешает работать насосу, при этом контролируются поток и текущий расход воды.

Рис. 3. Информация о характере неисправности на ПК

давление воды в скважине и водопроводе;
ток двигателей каждого насоса;
суммарный и текущий расходы воды;
текущее состояние насоса: работа, останов, сбой;
выбранный режим работы: автомат, дистанционный, местный, блокировка;
уровни воды в накопительных емкостях (в процентах);
верхний и нижний уровни воды в накопительных резервуарах;
наличие потока воды в трубопроводе.

Рис. 4. Мнемосхема автоматизированной системы управления насосами артезианских скважин и станций водозабора

На экранах управления скважинами отображаются: температура воздуха внутри здания, затопление, пожар, взлом. Диспетчер имеет возможность включить дистанционный режим управления и контролировать работу скважин и станции водозабора: включать и выключать насосы и производить перезапуск устройства плавного пуска. В программе визуализации можно просмотреть графики изменения давления воды, тока двигателя, мгновенного расхода воды, уровни наполнения емкостей.

Эффект от внедрения автоматизированной системы управления

На предприятии после внедрения АСУ сокращена численность дежурного персонала. Качественно изменился порядок работы – появилась возможность контролировать все режимы работы насосов и параметры всех датчиков в реальном времени, производительность артезианских скважин, также осуществляется оперативный учет воды, добываемой из артезианских скважин.

САУ водоснабжения жилого дома

Рис. 5.

Погружной насос ПН работает на линию водопровода через шкаф управления ШУ по показаниям датчика давления ДД. Для исключения частых пусков и остановок погружного насоса, а также сглаживания давления воды в системе устанавливается мембранный бак МБ. Если производительность скважины меньше потребления воды, то следует дополнительно устанавливать или датчики уровня в скважине, или датчик протока в трубопроводе.

Такая классическая схема проста в монтаже, дешева, а также проста в обслуживании. Однако после обследования объекта и имеющегося оборудования выяснилось следующее:

имеющийся погружной насос в номинальном режиме создает напор в 30 м. При этом глубина скважины составляет 22 м. Оставшегося давления (менее 0,7–0,8 кгс/см?) явно не достаточно для нормального водоснабжения дома;
дебет скважины в летний период составляет около 0,8 м3, после выкачивания данного объема требуется около 10 мин. времени для восстановления уровня воды в скважине.

Предложение по замене погружного насоса на более мощный было отклонено, т. к. заказчик изначально рассчитывал на применение последовательно с погружным насосом насосной станции. Кроме того, низкая стоимость и широкая распространенность имеющегося погружного насоса позволяла в течение 2–3 ч заменить его в случае поломки. Использование мембранного накопительного бака МБ также исключалось, т. к. создавало дополнительную нагрузку на погружной насос.

Описание системы

Исходя из поставленной задачи, а также из некоторых пожеланий заказчика, была принята следующая система водоснабжения дома (рис. 6).

Рис. 6. Функциональная схема автоматизированной системы управления насосами артезианских скважин и станций водозабора

Насос из скважины закачивает воду в открытую промежуточную накопительную емкость, располагающуюся в подвале жилого дома, из которой одна насосная станция Н1 качает воду на дом, а вторая Н2 – на полив и технические нужды. Причем отбор воды для насосной станции полива располагается у самого дна накопительной емкости НБ. Это позволяет удалять накапливаемый на дне накопительной емкости НБ в процессе работы системы водоснабжения ил, а также опорожнять емкость в случае необходимости. Отбор же воды на водоснабжение дома берется на расстоянии около 100 мм от дна. Также на линии водоснабжения дома установлен фильтр.

Система водоснабжения жилого дома получилась довольно сложной, требующей соответствующей автоматики защиты и управления.

Для защиты от сухого хода погружного насоса ПН на выходе установлен датчик протока ДП. При получении сигнала на запуск погружного насоса ПН требуется через 3–5 сек. после старта включать контроль состояния датчика протока ДП. Если по истечении этого времени датчик протока ДП не размыкает свои контакты, то система отключается примерно на 10 мин. (время заполнения скважины), после чего процесс запускается заново. Если же процесс сразу запустился удачно и по истечении определенного времени скважина осушилась, то датчик протока замкнет свои контакты, и через 3–5 сек. система отключается также на 10 мин. для заполнения скважины.

Сигналы управления погружным насосом ПН поступают от датчиков верхнего и нижнего уровней (ВУ и НУ). То есть при замыкании датчика нижнего уровня НУ запускается погружной насос ПН. После заполнения емкости и размыкания датчика верхнего уровня ВУ погружной насос ПН отключается. Для защиты от возможного перелива емкости при выходе из строя датчика верхнего уровня устанавливается датчик верхнего аварийного уровня ВАУ. При срабатывании датчика верхнего аварийного уровня ВАУ происходит отключение погружного насоса ПН. При этом после того, как уровень воды начнет падать и датчик верхнего аварийного уровня разомкнется по истечении 3 мин. (время осушения накопительной емкости при одновременно включенных обеих насосных станциях), погружной насос ПН вновь включится. То есть система как бы переходит на работу от датчика верхнего аварийного уровня с работой по уставке времени.

Для защиты насосных станций от сухого хода в накопительной емкости НБ установлен датчик нижнего аварийного уровня НАУ, при срабатывании которого блокируется их работа.
При срабатывании датчиков аварийного верхнего ВАУ и аварийного нижнего НАУ уровней выдается прерывистый звуковой сигнал.
В качестве датчиков верхнего уровня (ВУ), нижнего уровня (НУ) и нижнего аварийного уровня (НАУ) можно применить поплавковые датчики уровня.
Предусмотрен также и ручной режим управления системой.

Автоматическое включение или выключение электродвигателей насосов и компрессоров в системах водоснабжения зданий возможно при изменении уровня воды в водонапорном баке, либо давления в трубопроводах сети или скорости движения воды в трубопроводе.

При изменении указанных параметров приводятся в действие датчики, связанные с исполнительными механизмами включения или выключения магнитного пускателя, соединяющего или размыкающего линию электропитания двигателя насоса. В качестве датчиков применяют различные реле уровня воды (рис. 1), регуляторы давления или электроконтактные манометры, струйные реле (рис. 2). Реле уровня, например поплавковое типа РЛ1-51, в зависимости от верхнего или нижнего положении уровня воды в баке включает или выключает контакты электроцепи двигателя. Чувствительным элементом является поплавок, соединенный с тросом, перекинутым через блок; на другом конце троса прикреплен контргруз. Контактное устройство реле представляет собой пружинный переключатель мгновенного действия с нормально открытым и нормально закрытым ртутными контактами. Контактное реле надежно работает даже в помещениях с повышенной влажностью. Дополнительные встроенные контакты могут соединять цепи звуковой или световой сигнализации.

Рис. 1. Схема установки реле уровня для автоматизации работы насосов: а и б — поплавковое реле для открытых и закрытых резервуаров, в — схема автоматического регулирования уровня воды в резервуаре; 1 — резервуар; 2 — поплавок; 3 — блок; 4 — переключающие шайбы; 5— коромысло; 6 — контакты; 7 — груз; 8 - контактный мост; 9 — соединительная труба; 10— насос; 1— подача воды; 12 — баллончик с ртутью; 13 — электродвигатель

Рис. 2. Схема контактного манометра (а) и струпного реле (б): 1 — трубка датчика; 2 — ось стрелки; 3 — стрелка; 4 — контакты; 5 - чувствительная пластинка

В системах без водонапорных баков или с пневматическими баками включение и выключение электродвигателей насосов (или компрессоров) производятся с помощью реле давления мембранного или диафрагмового типа. При изменении давления рычаг реле замыкает или размыкает контакты цепи управления магнитного пускателя электродвигателя. С помощью струйного реле включаются пожарные насосы. Принцип действия струйного реле основан на воздействии энергии струи соды — отклоняется пластинка, которая замыкает контактное устройство. Струйное реле устанавливают у основания пожарных стояков либо у водонапорного бака (при раздельной системе водоснабжения). В зданиях при постоянном недостатке напора пожарные насосы оборудуют автоматическим или дистанционным пуском от пожарных кранов рис. 3.

Рис. 3. Схема дистанционного включения пожарного насоса (бескнопочный пуск насоса):

1 - шток пожарного крана; 2 — кольцевая бороздка; 3 — кнопочный выключатель;

4— магнитный пускатель электродвигателя

2. Датчики времени

Реле времени широко применяются в быту и промышленной автоматике для получения задержки включения или отключения различных устройств, в схемах сигнализации, в различных бытовых приборах для ограничения времени работы этих устройств, если забыли их выключить. Данные устройства можно использовать для отключения освещения в ванной комнате или туалете через заданное время, автоматического отключения дежурного освещения в подъезде дома или гараже, включения охранной сигнализации через некоторое время, после того, как Вы покинули охраняемый объект, в качестве таймера газовой или электроплиты, чтобы не забыть про оставленный пирог, автоматического отключения электроутюга и т.д. Как правило, в схемах реле времени используют специализированные микросхемы - счётчики с предустановкой коэффициента деления и встроенным задающим генератором, что позволяет изменять параметры устройства в очень широких пределах. При отсутствии специализированных микросхем реле времени легко собрать на очень широко распространённых КМОП элементах. Для получения коротких выдержек в несколько секунд иногда используют зарядные RC цепи, которые подключаются к пороговому элементу с высоким входным сопротивлением - КМОП триггерам Шмитта, компараторам, интегральным таймерам NE555N, операционным усилителям, полевым транзисторам и другим элементам, но такие схемы сложно настраивать, а стабильность их выдержки невысока.

Реле времени собрано на специализированной микросхеме КР512ПС10, очень широко применяемой в подобных устройствах. Точное время задержки срабатывания устанавливается подбором R1 , C1. Для дискретного изменения времени задержки в широких пределах используются входы предустановки коэффициента деления М1 . М5, назначение которых показано в таблице. Установкой перемычек на плате можно задать время от нескольких секунд до нескольких суток. Перемычка S1 позволяет получить различный режим работы: если замкнуть площадки 1, 2 реле времени будет периодически включаться и выключаться через заданное время, причем время включенного состояния равно времени выключенного состояния. Если замкнуть площадки 2, 3 - реле времени отсчитает заданный интервал и включит выходное реле , которое останется в этом состоянии сколь угодно долго, пока не будет выключено и заново включено напряжение питания. Более удобна микросхема MC14536BCP или CD4536B, которая имеет широкий диапазон напряжения питания - до 18 В, вместо +6 В у КР512ПС10, что позволяет легко встраивать узлы задержки времени в различные устройства автоматики на КМОП микросхемах.

Реле времени по сути то же что и обычное реле, но с возможностью задержки срабатывания за счёт конструктивных особенностей. По принципу механизма подразделяются на:

с электромагнитным замедлением - применяются только при постоянном токе, и обеспечивает выдержку времени при срабатывании от 0,07 с. до 0,11 с, при отключении от 0,5 с до 1,4 с

с пневматическим замедлением – имеет в конструкции специальное замедляющее устройство — пневматический демпфер катаракт. Регулировка выдержки осуществляется изменением сечения отверстия для забора воздуха. Обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

с часовым или анкерным механизмом - работает за счет пружины, которая заводится под действием электромагнита и контакты реле срабатывают только после того, как анкерный механизм отсчитает время, выставленное на шкале. Обеспечивает выдержку времени от 0,1 до 20 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

моторные реле времени - предназначены для отсчета времени от 10 с до нескольких часов. Оно состоит из синхронного двигателя, редуктора, электромагнит для сцепления и расцепления двигателя с редуктором, контактов. Обеспечивают выдержку времени в 20—30 мин.

электронные реле времени – работа основана на переходных процессах в разрядном контуре RC. Обеспечивает выдержку от 0.01секунды до 10 дней

3. Классификация ЧПУ

Системы ЧПУ можно классифицировать по различным признакам.

1. В зависимости от способа управления исполнительным органом различают: позиционные, контурные и универсальные системы.

При позиционном управлении инструмент последовательно обходит ряд точек — позиций. Требуется высокая точность позиционирования, а траектория перемещения инструмента из одной позиции в другую не имеет существенного значения — это холостое перемещение.

При контурном управлении инструмент движется без остановок, и обработка совершается во время движения. Все погрешности отработки траектории переносятся на деталь.

2. В зависимости от наличия обратной связи системы управления могут быть замкнутыми, или закрытыми, и разомкнутыми, или открытыми.

3. В зависимости от способа отсчета перемещения различают системы управления с абсолютным и относительным отсчетом.

4. В зависимости от чисел управляемых координат различают одно-, двух-, трех-, четырех -, пятикоординатные системы управления. Из них какое-то число координат управляется одновременно (параллельно), а какое-то — последовательно.

5. В зависимости от элементной базы и уровня использования; ЭВМ различают системы первого, второго, третьего поколения.

Устройства ЧПУ первого поколения не имели встроенного интерполятора. Программа, записанная на перфоленту при помощи вынесенного интерполятора, переписывалась на магнитную ленту, которую использовали для управления станком.

На магнитную ленту трудно записать большое число технологических команд. Это ограничивает технологические возможности системы.

Устройства ЧПУ второго поколения имеют встроенный интерполятор и управляются от перфоленты. Для подготовки перфоленты используется ЭВМ.

Устройства ЧПУ третьего поколения (системы CNC) имеют встроенный микропроцессор.

Ø вместо аппаратного обеспечения функций системы управления использовать программное обеспечение;

Ø реализовать более гибкий процесс программирования (ввод программы с клавиатуры, подготовка программы при изготовлении первой детали);

Ø использовать дисплей и режим диалога;

Ø использовать как программоноситель не только перфоленту, но и компакт-кассеты, диски с памятью и др.;

Ø значительно расширить функции системы управления:

Ø реализовать типовые диагностические программы,

Ø организовать поиск неисправностей,

Ø осуществить оптимизацию технологических процессов,

Ø коррекцию параметров,

Ø оперативное планирование,

Ø информирование оператора о состоянии системы,

Ø давать рекомендации оператору о необходимых действиях для поддержания работоспособности

4. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:

I категория – потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.;

II категория – электроприемники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного оборудования, остановке транспорта;

III категория – все остальные потребители электроэнергии.

Кроме неудобства в повседневной жизни, длительный перерыв в электропитании может привести к угрозе жизни и безопасности людей, материальному ущербу и другим, не менее серьезным последствиям.

Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно. Для потребителей I категории так и делают, а иногда в качестве резерва используют дизель-генераторные установки. Однако подобная схема имеет ряд недостатков:

электрический ток короткого замыкания при такой схеме гораздо выше, чем при раздельном питании потребителей;

в питающих трансформаторах потери электроэнергии выше;

защита сложнее, чем при раздельном питании;

необходимость учета перетоков;

в отдельных случаях – невозможность реализации схемы по причине неосуществимости параллельной работы источников питания из-за ранее установленного оборудования.

На подстанциях широкое распространение получили устройства автоматического включения секционного выключателя С В при исчезновении питания на одной из секций шин низшего напряжения.

В качестве измерительного органа для АВР служат реле минимального напряжения, реле контроля фаз или другой прибор контроля качества питающего напряжения, подключенные к защищаемым участкам. В случае снижения напряжения на защищаемом участке электрической сети реле дает сигнал в схему АВР. Однако условие отсутствия напряжения не является достаточным для того, чтобы устройство АВР начало свою работу. Как правило, должен быть удовлетворен еще ряд условий:

На защищаемом участке должно отсутствовать неустраненное короткое замыкание. Так как понижение напряжения может быть связано с коротким замыканием, включение дополнительных источников питания в эту цепь нецелесообразно и недопустимо.

Вводной выключатель должен быть включен. Это условие проверяется, чтобы АВР не сработало, когда напряжение исчезло из-за того, что вводной выключатель был отключен намеренно.

На участке, от которого предполагается получать питание после действия АВР, должно присутствовать напряжение. Если обе питающие линии находятся не под напряжением, то переключение не имеет смысла.

После проверки выполнения всех этих условий логическая часть АВР дает сигнал на отключение вводного выключателя обесточенной части электрической сети и на включение межлинейного (или секционного) выключателя. Межлинейный выключатель включается после того, как вводной выключатель отключился

Устройства АВР обеспечивают контроль параметров напряжения на вводах по величине (минимально и максимально допустимые значения), по исчезновению хотя бы одной из фаз питающего напряжения и по чередованию фаз.

Устройства обеспечивают электрическую блокировку одновременного включения автоматических выключателей на вводах при работе на один фидер; блокировку включения секционного автомата в схемах с секционированием. При необходимости устройства АВР могут комплектоваться механической блокировкой.

Устройства АВР могут размещаться в отдельных малогабаритных шкафах, полногабаритных шкафах, 2- и 3-секционных шкафах (в зависимости от мощности энергопотребления), а также в шкафах вводных, вводно-учетных и распределительных.

Автоматизация современных систем водоснабжения требует совместных усилий как специалистов в области автоматизации, так и инженерно-технических работников, проектирующихтехнологические процессы.
Автоматическое включение или выключение электродвигателей насосов и компрессоров в системах водоснабжения зданий возможно при изменении уровня воды в водонапорном баке, либо давления в трубопроводах сети или скорости движения воды в трубопроводе.
При изменении указанных параметров приводятся в действие датчики, связанные с исполнительными механизмами включения или выключения магнитногопускателя, соединяющего или размыкающего линию электропитания двигателя насоса. В качестве датчиков применяют различные реле уровня воды (рис. 1), регуляторы давления или электроконтактные манометры, струйные реле (рис. 2). Реле уровня, например поплавковое типа РЛ1-51, в зависимости от верхнего или нижнего положении уровня воды в баке включает или выключает контакты электроцепи двигателя. Чувствительнымэлементом является поплавок, соединенный с тросом, перекинутым через блок; на другом конце троса прикреплен контргруз. Контактное устройство реле представляет собой пружинный переключатель мгновенного действия с нормально открытым и нормально закрытым ртутными контактами. Контактное реле надежно работает даже в помещениях с повышенной влажностью. Дополнительные встроенные контакты могут соединятьцепи звуковой или световой сигнализации.

Рис. 1. Схема установки реле уровня для автоматизации работы насосов: а и б — поплавковое реле для открытых и закрытых резервуаров, в — схема автоматического регулирования уровня воды в резервуаре; 1 — резервуар; 2 — поплавок; 3 — блок; 4 — переключающие шайбы; 5— коромысло; 6 — контакты; 7 — груз; 8 - контактный мост; 9 — соединительная труба; 10— насос; 1—подача воды; 12 — баллончик с ртутью; 13 — электродвигатель

В системах без водонапорных баков или с пневматическими баками включение и выключение электродвигателей насосов (или компрессоров) производятся с помощью реле давлениямембранного или диафрагмового типа. При изменении давления рычаг реле замыкает или размыкает контакты цепи управления магнитного пускателя электродвигателя. С помощью струйного реле включаются пожарные насосы. Принцип действия струйного реле основан на воздействии энергии струи соды — отклоняется пластинка, которая замыкает контактное устройство. Струйное реле устанавливают у основания пожарных стояков либо уводонапорного бака (при раздельной системе водоснабжения). В зданиях при постоянном недостатке напора пожарные насосы оборудуют автоматическим или дистанционным пуском от пожарных кранов рис. 3.

Рис. 3. Схема дистанционного включения пожарного насоса (бескнопочный пуск насоса):
1 - шток пожарного крана; 2 — кольцевая бороздка; 3 — кнопочный выключатель;
4— магнитный пускатель электродвигателя

Датчик – это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик – это устройство,преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.
Реле времени широко применяются в быту и промышленной автоматике для получения задержки включения или отключения различных устройств, в схемах сигнализации, в различных бытовых приборах для ограничения времени работы этих устройств, если забыли их.

Автоматизация систем переключения и управления водоснабжением и водоочисткой здания. Установка реле уровня для автоматизации работы насосов. Классификация числового программного управления. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия.

1. Автоматизация систем водоснабжения здания

2. Датчики времени

3. Классификация ЧПУ

4. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия

1. Автоматизация систем водоснабжения зданий

Рис. 1. Схема установки реле уровня для автоматизации работы насосов: а и б -- поплавковое реле для открытых и закрытых резервуаров, в -- схема автоматического регулирования уровня воды в резервуаре; 1 -- резервуар; 2 -- поплавок; 3 -- блок; 4 -- переключающие шайбы; 5-- коромысло; 6 -- контакты; 7 -- груз; 8 - контактный мост; 9 -- соединительная труба; 10-- насос; 1-- подача воды; 12 -- баллончик с ртутью; 13 -- электродвигатель

Рис. 2. Схема контактного манометра (а) и струпного реле (б): 1 -- трубка датчика; 2 -- ось стрелки; 3 -- стрелка; 4 -- контакты; 5 - чувствительная пластинка

В системах без водонапорных баков или с пневматическими баками включение и выключение электродвигателей насосов (или компрессоров) производятся с помощью реле давления мембранного или диафрагмового типа. При изменении давления рычаг реле замыкает или размыкает контакты цепи управления магнитного пускателя электродвигателя. С помощью струйного реле включаются пожарные насосы. Принцип действия струйного реле основан на воздействии энергии струи соды -- отклоняется пластинка, которая замыкает контактное устройство. Струйное реле устанавливают у основания пожарных стояков либо у водонапорного бака (при раздельной системе водоснабжения). В зданиях при постоянном недостатке напора пожарные насосы оборудуют автоматическим или дистанционным пуском от пожарных кранов рис. 3.

Рис. 3. Схема дистанционного включения пожарного насоса (бескнопочный пуск насоса):

1 - шток пожарного крана; 2 -- кольцевая бороздка; 3 -- кнопочный выключатель;

4-- магнитный пускатель электродвигателя

2. Датчики времени

Датчик - это элемент измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства, преобразующий контролируемую величину (температуру, давление, частоту, силу света, электрическое напряжение, ток и т.д.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, хранения, обработки, регистрации, а иногда и для воздействия им на управляемые процессы. Или проще, датчик - это устройство, преобразующее входное воздействие любой физической величины в сигнал, удобный для дальнейшего использования.

с пневматическим замедлением - имеет в конструкции специальное замедляющее устройство -- пневматический демпфер катаракт. Регулировка выдержки осуществляется изменением сечения отверстия для забора воздуха. Обеспечивает выдержку времени от 0,4 до 180 с, с точностью срабатывания 10 % от уставки (установки).

электронные реле времени - работа основана на переходных процессах в разрядном контуре RC. Обеспечивает выдержку от 0.01секунды до 10 дней

3. Классификация ЧПУ

Системы ЧПУ можно классифицировать по различным признакам.

При позиционном управлении инструмент последовательно обходит ряд точек -- позиций. Требуется высокая точность позиционирования, а траектория перемещения инструмента из одной позиции в другую не имеет существенного значения -- это холостое перемещение.

Устройства ЧПУ третьего поколения (системы CNC) имеют встроенный микропроцессор.

Ш вместо аппаратного обеспечения функций системы управления использовать программное обеспечение;

Ш реализовать более гибкий процесс программирования (ввод программы с клавиатуры, подготовка программы при изготовлении первой детали);

Ш использовать дисплей и режим диалога;

Ш использовать как программоноситель не только перфоленту, но и компакт-кассеты, диски с памятью и др.;

Ш значительно расширить функции системы управления:

Ш реализовать типовые диагностические программы,

Ш организовать поиск неисправностей,

Ш осуществить оптимизацию технологических процессов,

Ш коррекцию параметров,

Ш оперативное планирование,

Ш информирование оператора о состоянии системы,

Ш давать рекомендации оператору о необходимых действиях для поддержания работоспособности

4. Принципиальная схема АВР трансформатора одностороннего действия

Согласно ПУЭ все потребители электрической энергии делятся на три категории:

I категория - потребители, нарушение электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства, нарушение сложных технологических процессов и пр.;

II категория - электроприемники, перерыв в питании которых может привести к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих, механизмов, промышленного оборудования, остановке транспорта;

III категория - все остальные потребители электроэнергии.

Бесперебойное питание можно реализовать, осуществив электропитание каждого потребителя от двух источников одновременно. Для потребителей I категории так и делают, а иногда в качестве резерва используют дизель-генераторные установки. При этом подобная схема имеет ряд недостатков:

в питающих трансформаторах потери электроэнергии выше;

защита сложнее, чем при раздельном питании;

необходимость учета перетоков;

в отдельных случаях - невозможность реализации схемы по причине неосуществимости параллельной работы источников питания из-за ранее установленного оборудования.

В качестве измерительного органа для АВР служат реле минимального напряжения, реле контроля фаз или другой прибор контроля качества питающего напряжения, подключенные к защищаемым участкам. В случае снижения напряжения на защищаемом участке электрической сети реле дает сигнал в схему АВР. При этом условие отсутствия напряжения не является достаточным для того, чтобы устройство АВР начало свою работу. Как правило, должен быть удовлетворен еще ряд условий:

Чтобы скачать работу бесплатно нужно вступить в нашу группу ВКонтакте. Просто кликните по кнопке ниже. Кстати, в нашей группе мы бесплатно помогаем с написанием учебных работ.

>>>>> Перейти к скачиванию файла с работой
Кстати! В нашей группе ВКонтакте мы бесплатно помогаем с поиском рефератов, курсовых и информации для их написания. Не спешите выходить из группы после загрузки работы, мы ещё можем Вам пригодиться ;)

Секреты идеального введения курсовой работы (а также реферата и диплома) от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать актуальность темы работы, определить цели и задачи, указать предмет, объект и методы исследования, а также теоретическую, нормативно-правовую и практическую базу Вашей работы.

Секреты идеального заключения дипломной и курсовой работы от профессиональных авторов крупнейших рефератных агентств России. Узнайте, как правильно сформулировать выводы о проделанной работы и составить рекомендации по совершенствованию изучаемого вопроса.

Читайте также: