Об автоматизации очистных сооружений

Специалистами кафедры инженерной экологии МЭИ разработана система автоматизации промышленных технологических процессов, связанных с очисткой стоков, основанная на внедрении автономных постов контроля и управления.

Проектирование и монтаж очистных сооружений осуществляются с учетом этапности ввода их в эксплуатацию. Поэтому система автоматизации должна начинаться с решения задач локального управления.
Например, контроль группы насосов состоит в проверке и поддержании рабочего давления, обеспечении защиты от перегрева, сухого запуска и отключения по сигналу запрета работы. Для этого существует целый набор датчиков давления, контактные манометры, задвижка линии байпаса, разработанный контроллер насосной группы, который и обеспечивает работу всей системы. Основой этого блока служит однокристальный микроконтроллер с памятью программ, данных, устройствами ввода-вывода и защитой от срыва программы. В задачу контроллера входит также обмен информацией с аппаратурой второго, более высокого уровня. Работа контроллера начинается после подачи питающего напряжения 220 В и выполняется автономно, то есть независимо от состояния сети обмена информацией. Подобным же образом функционируют контроллеры, поддерживающие уровень воды в колоннах озонирования, а также контроллеры теплообменников. Таким образом, низовая аппаратура обеспечивает решение локальных задач управления и доставку информации о работе агрегатов на более высокий уровень.

Все управление агрегатами в системе сосредоточено в месте их установки. Обвязка датчиков также производится по месту их установки. Общение между объектами управления и сбора происходит по одному (на все устройства) кабелю связи (5 жил в экране), который подключается к контроллеру сбора информации. Контроллер сбора информации нужен обязательно. Казалось бы, можно обойтись компьютером, опрашивающим датчики и устройства по тому же каналу связи. На деле же подобная система и одной недели не обходится без сбоев (либо нужно обзаводиться очень дорогим компьютером и эксплуатировать его в условиях цеха).
Контроллер второго уровня, обладающий всей информацией о работе агрегатов, оптимизирует работу системы. Например, он может "посоветовать" изменить режим давления группы накачивающих насосов, если откачивающие не справляются, и происходит автоматическое отключение накачивающих. Вообще говоря, периодическое отключение насосов с последующим включением представляет для очистных сооружений подобной производительности небольшой катаклизм, так как общая мощность работающих насосов достигает 70 кВт. С данной точки зрения применение устройств автоматики второго уровня, оптимизирующих процесс, вполне оправдано. К тому же, упрощены монтаж контроллеров и соединение их в сеть по стандарту RS-485. Информация о работе агрегатов сосредоточивается на мнемосхеме.

Для того, чтобы получить представление о работе системы, достаточно снять информацию с контроллеров. На мониторе компьютера эта информация расшифруется в виде графиков, таблиц и диагностических сообщений. Принять дальнейшее решение — дело оператора. Если система не является самоуправляемой, необходимо вмешиваться: переключать режимы работы, делать очистку фильтров, включив резервирование, производить текущий ремонт.
Еще одним удобным аспектом является доставка информации по телефонной линии (например, домой на компьютер директора). Практически любой срыв работы оборудования вполне объясним по той информации, которая собирается контроллерами: пропала ли фаза, забился ли фильтр или понизилась температура теплоносителя. Опыт работы говорит о том, что информацией пользуются ежедневно все — начиная с операторов и инженеров и кончая директором.

Подобная система автоматизации очистных сооружений успешно эксплуатируется в Московском зоопарке. Опыт ее эксплуатации показал высокую надежность аппаратуры, отсутствие сбоев работы электроники, удобство и легкость распространения информации по кабелям связи и телефонным линиям. Пользуясь данными очистными сооружениями как полигоном для испытания новых устройств автоматики, авторы разработки провели и проводят ряд модернизаций. Аппаратура для контроля и управления линиями очистки стандартизирована для решения подобных задач (разработаны конструкторская документация, паспорт, ведется работа по сертификации). В настоящее время система готова к внедрению на любом новом производстве в качестве управляющей.

Материалы подготовил Сергей ЗОЛОТОВ