'
Научный журнал «Вестник науки»

Режим работы с 09:00 по 23:00

zhurnal@vestnik-nauki.com

Информационное письмо

  1. Главная
  2. Архив
  3. Вестник науки №4 (61) том 1
  4. Научная статья № 66

Просмотры  53 просмотров

Ткачев Н.В.

  


АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПОЛИВНОЙ СИСТЕМЕ С ПЛК НА БАЗЕ SCADA-СИСТЕМ *

  


Аннотация:
в статье представлен обзор и сравнение способов поддержания давления в поливных систе-мах. В материале рассматриваются такие способы поддержания давления, как: релейное, с применением преобразователя частоты (ПЧ) и комбинированный с применением SCADA- систем. В статье предложена схема управления несколькими насосными агрегатами при помощи одного преобразователя частоты   

Ключевые слова:
релейное управление, преобразователь частоты, SCADA, scada-система, обзор, сравнение   


УДК 62-523.8

Ткачев Н.В.

магистрант 2 курса

Волгоградский государственный аграрный университет

(Россия, г. Волгоград)

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ДАВЛЕНИЯ

В ПОЛИВНОЙ СИСТЕМЕ С ПЛК НА БАЗЕ SCADA-СИСТЕМ

 

Аннотация: в статье представлен обзор и сравнение способов поддержания давления в поливных системах. В материале рассматриваются такие способы поддержания давления, как: релейное, с применением преобразователя частоты (ПЧ) и комбинированный с применением SCADA- систем. В статье предложена схема управления несколькими насосными агрегатами при помощи одного преобразователя частоты.

 

Ключевые слова: релейное управление, преобразователь частоты, SCADA, scada-система, обзор, сравнение.

 

Нельзя добиться высоких урожаев многих сельскохозяйственных культур в Волгоградской области и во многих других регионах Российской федерации без использования искусственного орошения, сердцем которого является насосная станция, задача которой состоит в заборе воды из имеющегося источника и её доставка по сети трубопровода под определённым давлением к поливным агрегатам.

Для контроля и поддержания давления в системе орошения используются различные системы управления насосными агрегатами. Можно выделить 3 используемых метода контроля давления:

  • Релейный
  • Поддержания давления с применением частотных преобразователей.
  • Автоматический с применением SCADA-систем.

Релейный метод основан на поддержании давления в поливной системе в заранее заданном диапазоне значений. Для реализации метода обычно используют реле давления, такие как РД55, или Danfoss G. В случае понижения давления в системе ниже порогового значения, реле давления включит агрегат и будет поддерживать его во включенном состоянии до тех пор, пока давление не достигнет заранее установленной верхней планки. Для реализации системы с несколькими насосами и одинаковой уставкой на реле давления следует воспользоваться также реле выбора приоритета и реле времени. Несмотря на главное преимущество метода — его дешевизну, метод все реже используется на современных производственных объектах, все чаще уступая место поддержанию давления при помощи частотных преобразователей.

С приходом полупроводниковых преобразователей частоты многие компании по достоинству оценили их преимущества: сниженные пусковые токи насосных агрегатов, тщательный автоматический контроль за работой насосного оборудования, идеальное поддержание выходной мощности при помощи обратной связи через датчики давления, установленных на участках трубопровода.

В основе частотного преобразователя лежит изменении частоты питающего напряжения на электродвигателе насоса путем предварительного выпрямление питающего напряжения сети через диодный мост, и последующей генерации выходного напряжения требуемой частоты.

Также существуют частотные преобразователи двойного выпрямления (рис. 1)

Рис. 1.  Структурная схема преобразователя частоты

 

Структурно преобразователь частоты можно разделить на три блока:

  1. Регулируемый тиристорный выпрямитель с индуктивными и (или) емкостными фильтрами. Узел обеспечивает выпрямление сетевого напряжение и его сглаживание.
  2. Инвертирующий блок обеспечивает преобразование из постоянного напряжение в переменной нужной частоты. Выходной дроссель, также именуемый OCL, снижает нарастание напряжения и выбросы напряжения на клеммы насосного агрегата.
  3. Управляющий блок на основе микроконтроллера. В него поступает информация о токах, потребляемых насосным оборудованием, о текущей частоте на выходе ПЧ, о температуре на корпусе насосного агрегата и самого преобразователя частоты, а также о давлении в водопроводе и многое другое.

Для автоматического регулирования нескольких насосных агрегатов, а также для повышения отказоустойчивости и гибкости масштабируемости можно использовать систему из нескольких насосных агрегатов, управляемых при помощи SCADA – системы.

Данную схему можно представить в виде шкафа управления с программируемо-логическим контроллером (ПЛК), передающим управляющие сигналы через реле на контакторы, и передающие управляющие сигналы на преобразователи частоты.

В качестве элементов обратной связи помимо датчиков давления в трубопроводе рекомендуется использовать дополнительные контакты контакторов и модули обратной связи для преобразователей частоты, для автоматического определения и диагностики неисправности системы насосных агрегатов.

Для автоматизации процесса управления поливом и удаленным доступом к насосному оборудованию следует объединить входные и выходные сигналы при помощи SCADA-систем. Среди отечественного ПО следует выделить MasterSCADA (рис 2) и TraceMode, среди зарубежных InTouch и SIMATIC WinCC.

 

Рис. 2.  Снимок экрана MasterSCADA 4d

 

К основным особенностям SCADA следует отнести наглядность демонстрируемой информации, удобство освоения для оператора при помощи человеко-машинного интерфейса. [2]

Если управляемая система не требует реагирования на значительные изменения давления в сети, а также используются высоковольтные насосные агрегаты, то существует возможность использования одного преобразователя частоты для регулирования системы насосных агрегатов по следующему принципу:

  1. Преобразователь Частоты (ПЧ) управляет электродвигателем первого насоса, плавно поднимая его частоту питающего напряжения до тех пор, пока насос не станет работать с номинальной производительностью.
  2. После достижения номинальных показателей на первом насосе, ПЧ должен генерировать напряжение, питающее двигатель насоса, с частотой равной частоте внешней питающей сети.
  3. После синхронизации частоты ПЧ с частотой питающей сети следует провести одновременную перекоммутацию в силовой схеме многоагрегатной насосной станции:
  4. Отключить питание ПЧ от двигателя первого насоса
  5. Включить питание двигателя первого насоса непосредственно от электрической сети.
  6. "Перекинуть" питание ПЧ на следующий насос

После чего цикл можно повторить заново [3].

Указанный выше метод имеет несколько преимуществ:

  • Использование меньшего количества ПЧ, что сможет помочь снизить затраты на реализацию проекта.
  • Уменьшение занимаемых объемов оборудования, что также может быть критичным для некоторых предприятий.

Следует отметить, что для реализации подобной схемы управления требуется использовать частотные преобразователи с функцией «синхронного перехода».

В результате был проведен обзор различных способов поддержания давления в поливных системах, среди которых можно выбрать наиболее подходящий исходя из потребностей каждой отдельно поставленной задачи.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

 

  1. В.В. Кангин Разработка SCADA-систем. Москва : Инфра-Инженерия, 2019. - 564 с.
  2. Долганов, А.В. Интегрированные системы проектирования и управления : учебное пособие / А.В. Долганов, Г.Б. Минигалиев, В.В. Елизаров. – Нижнекамск : Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «КНИТУ», 2014. – 196 с.
  3. Siemens, Syncing Value and Performance - Текст: электронный // URL:
    https://assets.new.siemens.com/siemens/assets/api/uuid:08047d74feeafeb39d0c5955b2a37a1dd6d9e42f/sie-327-17-synctransferbrochure-rev-09-07-17-web-final.pdf (дата обращения: 15.03.2023)

 

Tkachov N.V.
Volgograd Agrarian State University
(Volgograd, Russia)

AUTOMATION OF PRESSURE MAINTENANCE IN

IRRIGATION SYSTEM WITH SCADA-BASED PLC

 

Abstract: the article presents an overview and comparison of pressure control methods in irrigation systems. In the material such ways of pressure maintenance are considered as: relay, with application of frequency converter (FC) and combined with application of SCADA-systems. In the article the scheme of control of several pump units by means of one frequency converter is offered.

 

Keywords: relay control, frequency converter, SCADA, SCADA-system, review, comparison.

  


Полная версия статьи PDF

Номер журнала Вестник науки №4 (61) том 1

  


Ссылка для цитирования:

Ткачев Н.В. АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПОЛИВНОЙ СИСТЕМЕ С ПЛК НА БАЗЕ SCADA-СИСТЕМ // Вестник науки №4 (61) том 1. С. 341 - 346. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7685 (дата обращения: 29.03.2024 г.)


Альтернативная ссылка латинскими символами: vestnik-nauki.com/article/7685



Нашли грубую ошибку (плагиат, фальсифицированные данные или иные нарушения научно-издательской этики) ?
- напишите письмо в редакцию журнала: zhurnal@vestnik-nauki.com


Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023.    16+




* В выпусках журнала могут упоминаться организации (Meta, Facebook, Instagram) в отношении которых судом принято вступившее в законную силу решение о ликвидации или запрете деятельности по основаниям, предусмотренным Федеральным законом от 25 июля 2002 года № 114-ФЗ 'О противодействии экстремистской деятельности' (далее - Федеральный закон 'О противодействии экстремистской деятельности'), или об организации, включенной в опубликованный единый федеральный список организаций, в том числе иностранных и международных организаций, признанных в соответствии с законодательством Российской Федерации террористическими, без указания на то, что соответствующее общественное объединение или иная организация ликвидированы или их деятельность запрещена.