Автоматизовані системи сучасного водопостачання вимагають спільних зусиль фахівців в області автоматизації і інженерно-технічних працівників. Машинне управління водяних насосів може відбуватися при зміні тиску в трубопроводі, рівня води у водонапірній вежі і швидкості потоку рідини в трубопроводі.

Після зміни перерахованих вище параметрів наводяться в дії датчики тиску , Рівня або витрати води. Сигнал з вимірювального приладу подається на вхід мікроконтролера, який входить до складу блоку автоматики для насоса.

У промисловій автоматизації широке застосування знаходять електричні датчики тиску , Які формують на виході дискретний або пропорційний сигнал.

При першому випадку найчастіше використовується механічна пластина або пружина, яка під дією критичного тиску замикає контакти, тим самим подаючи контрольний сигнал мікроконтролеру. Наприклад, датчик тиску Kobold PSC має на виході тільки логічне стан у вигляді 0 або 1. Такий прилад ще називають реле автоматики насоса. На рисунку 1 видно, що датчик тиску води має вбудований дисплей і кілька клавіш, за допомогою яких задається поріг спрацьовування пристрою. Таким чином, налаштовується шкала спрацьовування приладу в діапазоні від -1 до 700 Бар.

Малюнок 1.

Однак за допомогою дискретного приладу можна відстежити тільки його поріг спрацьовування. Сучасна автоматика для насоса включає в себе застосування пропорційного датчика тиску. На рисунку 2 зображено аналоговий датчик тиску серії Зонд-10. З його допомогою можна знімати дані тиску у всьому діапазоні вимірювання приладу. У цьому випадку рішення і подачу сигналу на управління насосом приймає мікроконтролер. Основна перевага в тому, що в процесор надходить інформація у вигляді аналогового сигналу в діапазоні 4-20 мА. Після операції шкалювання встановлюються межі вимірювання і формуються умови включення-виключення водяного насоса.

Малюнок 2.

Зазвичай для вимірювання сигналу з датчика тиску використовують алгоритм, який представлений на рисунку 3. Модуль АЦП найчастіше зовнішній, так як він має велику роздільну здатність і не займає основні ресурси процесора мікроконтролера.

Малюнок 3.

Управління автоматики водопостачання за допомогою МК і датчика тиску

У простому випадку для реалізації автоматизованого управління системи водопостачання, можна обійтися контрольним датчиком, мікро контролером і силовий обв'язкою для включення насоса. Загальна схема системи представлені на рисунку 4.

Малюнок 4.

Датчик тиску води видає аналоговий сигнал 4-20 мА який обробляється в мікроконтролері і передається на ПК. Автоматика тиску для насоса спрацьовує при заданих межах тиску води в системі.

Операторська панель управління може складатися з кнопок управління або повноцінної операційної системи. У першому випадку до мікроконтролеру підводиться матричний шлейф клавіатури, який підключається до портів введення мікроконтролера. Для додаткової візуалізації може бути доданий LCD дисплей або семисегментний індикатор.

У разі керування мікро контролером з персонального комп'ютера, дані передаються по послідовному порту USB або UART. Якщо замість мікроконтролера використовується PLC, то обмін інформацією відбувається з мережевого каналу або ж за специфічними інтерфейсів зв'язку типу Profibus.

Так як дані в мікроконтролер надходять пропорційного типу, то з'являється можливість використовувати функцію ΔP. Що дозволяє дотримуватися чітких меж тиску в системі.

Управління тієї ж системою з додаванням в ланцюг частотного перетворювача

При всій простоті і працездатності вищенаведеної системи вона має великий недолік у відсутності приводу управління електричного двигуна водяного насоса. При релейному включенні відбувається різке зростання пускового струму в обмотках, що призводить до їх руйнування. За допомогою частотного перетворювача можна з легкістю здійснювати регулювання швидкості обертання валу асинхронного електродвигуна. У двигунах, де навантаження на валу може різко змінюватися в великому діапазоні, при цьому необхідно забезпечити стабільність обертів, застосовують частотні перетворювачі з векторним режимом регулювання. Для цих цілей часто застосовують енкодери , Такі як SICK DRS60 і інші. Управління електромотором може здійснюватися з панелі частотного перетворювача або з МК.

Частотний перетворювач для насоса може мати аналоговий вхід 4-20 мА, що дозволяє до нього підключити датчик тиску. Структура даної схеми представлена ​​на рисунку 5.

Малюнок 5.

Як видно з малюнка, ланцюжок мікроконтролера тут виключена. Датчик приєднаний безпосередньо до частотного перетворювача. На виході Частотники встановлений IGBT модуль, який являє собою комутуюче силових ланцюгів.

Частотний перетворювач для насоса забезпечує пуск двигуна без різких стрибків струму. У сучасних приладах є функції настройки оптимального розгону і гальмування двигуна.

У промисловій автоматизації компанії Siemens контролер подає команду на включення якогось приводу, сигнал проходить через Repeater, посилюється і надходить на інтерфейсний RPBA модуль зв'язку АВВ шафи. Часто буває, що при обриві кабелю Profibus приводний контролер приймає шуми хибних сигналів і дає вибіркове завдання на включення того чи іншого механізму. Саме з цієї причини існує головне правило включення-відключення живлення сигнальних і виконуючих пристроїв. В першу чергу відключається силова частина, потім сигнальна, включення відбувається в зворотному порядку.

висновок

Виходячи з вище викладеного тексту, варто відзначити, що автоматизувати систему водопостачання можна кількома способами з відповідною ціновою категорією і якості виконання.

Дізнайтеся умови розробки промислової електроніки, відправивши запит на [email protected]