Автоматизация вакуумных водокольцевых рыбонасосов

Компания ООО «ПускАвтоматика» для ООО «Восточный рыбокомбинат» в 2018 году выполнила работы по разработке пульта управления вакуумным рыбонасосом, а так же произвела пуско-наладочные работы трех рыбонасосов на базе предприятия заказчика.

ООО «Восточный рыбокомбинат» занимается добычей, хранением и реализацией свежемороженой рыбы. Для перегрузки рыбы предприятие использует рыбонасосы различных производителей и имеет большой опыт эксплуатации данного оборудования. В открытом море влияние стихии на техногенные сооружения человека неумолимы, оборудование может снести за борт и выйти из строя. Для восполнения парка перекачивающих насосов, заказчиком было принято решение самостоятельного изготовления вакуумных рыбонасосов с увеличенной буферной ёмкостью на базе собственного предприятия.

Для решения задачи по автоматизации вакуумных насосов ООО «Восточный рыбокомбинат» привлекла компанию ПускАвтоматика. После знакомства с имеющимся оборудованием производства ООО "АгроБалтПроект", было принято решение разработать пульт управления на базе оборудования ОВЕН с контроллером СПК107 и произвести монтажные и пуско-наладочные работы вакуумных рыбонасосов.

Шкаф автоматики разработан на базе сенсорного программируемого логического контроллера ПЛК ОВЕН СПК105, с помощью которого осуществляется настройка, контроль параметров и режимов насоса.

Общее описание системы

Вакуумная система предназначена для безопасной транспортировки рыбы и других твердых частиц, которые можно перемещать в воде. Принцип работы основан на принципе вакуума и давления, которые используются для наполнения и опорожнения вакуумного резервуара.

Вакуумный насос оснащен 4-ходовым клапаном для применения соответственно вакуума и сжатого воздуха в вакуумный резервуар.

Вакуумный резервуар оснащен двумя автоматическими односторонними клапанами, один на входе, другой на выходе. Эти клапаны работают автоматически, в зависимости от того, или резервуар находится под вакуумом или давлением.

После запуска, система начинает процесс наполнения резервуара. Как только сработает датчик верхнего уровня, будет послан сигнал в систему управления, которая автоматически переключит на режим разгрузки (слива).

В режиме разгрузки система будет продолжать разряжаться, пока нижний датчик уровня не отправит сигнал в систему управления. После получения этого сообщения система вернется к режиму наполнения.

Система может работать в автоматическом режиме, как описано выше. Кроме того, система может работать в однократном режиме, что позволяет системе работать один цикл, а затем ждать в режиме ожидания разрешающего сигнала.

Для прекращения цикла, система оснащена клапаном сброса. При открытии этого клапана вакуум/сжатый воздух выпускается в атмосферу. Система может находиться в режиме ожидания в течении неограниченного времени. Клапан сброса также используется для выравнивания давления при переключении с одного цикла на другой.

Система имеет непрерывный расход охлаждающей воды. Для управления водоснабжением, ВВН оснащен автоматической системой открытия и закрытия подачи воды. Кроме того, система оснащена датчиком потока, который следит за тем, чтобы поток воды был достаточным.

Функции пульта управления вакуумного рыбонасоса

• Защита от некачественного напряжения, нарушения последовательности фаз, пропадания фазы;
• Контроль циркуляции воды в камеру смазки;
• Запуск электродвигателя насоса в мягком режиме «звезда-треугольник»;
• Контроль верхнего/нижнего уровня накопительной ёмкости по двум вибрационным датчикам;
• Переключение клапанов на сброс при наполнении ёмкости;
• Переключение клапанов на наполнении при опустошении ёмкости;
• Контроль датчиков положения клапанов-гидроцилиндров;
• Защита электродвигателей от перегрузок;
• Автоматическое/ручное управление;
• Управление технологическим процессом посредством сенсорной панели оператора;
• Индикация состояния технологического процесса, предупреждений и аварий посредством сенсорной панели оператора.

Алгоритм работы

1. Оператор нажимает кнопку ПУСК;
   
2. Пуск происходит при наличии сигнала с реле потока циркуляционного насоса омывающего водокольцевую камеру;
3.  Двигатель (22 кВт) запускается в режиме «звезда-треугольник»;
4.  Включается маслостанция управления клапанами;
   
5. При первом запуске клапаны вакуумного насоса переключаются в режим опорожнения ёмкости;
   
6. При достижении нижнего уровня, клапаны насоса переключаются в режим вакуумирования;
   
7. По всасывающему трубопроводу поступает вода;
   
8. Наполнение происходит до сигнала датчика верхнего уровня или истечению усреднённого времени на наполнение;
   
9. Клапаны насоса переключаются в режим нагнетания давления воздуха;
   
10. Опорожнение происходит до сигнала датчика нижнего уровня или истечению усреднённого времени на слив;
    
11. Цикл повторяется.

Оператор в любое время может перевести режим работы кнопками НАПОЛНЕНИЕ или ОПОРОЖНЕНИЕ.

Интерфейс панели оператора

Интерфейс панели состоит из 7 экранов: МНЕМОСХЕМА, НАЛАДКА, НАСТРОЙКИ, ТАЙМЕРЫ, ЖУРНАЛ АВАРИЙ, ПОЯСНЕНИЯ.

На главном экране отображена мнемосхема, на которой отображаются задвижки, датчики, состояния двигателей, режим работы, время, меню переключения экранов.

В режиме наладки на экран выводятся положения клапанов, датчиков уровня, двигателей, кнопок. Возможно проверочное управление исполнительным оборудованием вручную.

Экран ТАЙМЕРЫ содержит настройки имитации времени датчиков верхнего и нижнего ёмкости. Фильтр времени срабатывания датчиков уровня. Имитации времени хода переключения 4-х ходового клапана вакуум/давление. Время полного опустошения при окончании работы. Фильтр времени реле потока. Время выдержки сброса клапана для выравнивания атмосферного давления.

Экран АВАРИИ выводит и хранит все зафиксированные аварии, очистка производится сбросом.

Основные комплектующие пульта:

• Корпус из нержавеющей стали 800Х600Х250 Rittal – 1шт.;
• Программируемый логический контроллер ОВЕН СПК105 -1шт.;
• Модуль дискретного ввода МВ110-24.32ДН – 1шт.;
• Модуль дискретного вывода МУ110-224.16Р – 1шт.;
• Блок питания Innocont SB-P-145-24 – 1шт.;
• Контакторы, реле DekRaft;
• Среда разработки: CoDeSys v.3.5

Первое включение. Подать питание на вводные клеммы шкафа. Проверить наличие разноимённых фаз и нулевого потенциала. Включить главный выключатель. Если чередование фаз правильное, то засветится индикатор «Сеть». Через 15 секунд контроллер (дисплей) загрузит программу. При нарушении качества электропитания реле контроля фаз отключит управление установкой.

Готовность к работе. При отсутствии аварий система готова к работе. Перед пуском вакуумного насоса система проверит наличие циркуляции через датчик протока воды (Q1). При отсутствии циркуляции через заданное время в настройках (Т8, сек.) схема отключится с аварийным сообщением.

Автоматический режим. При нажатии кнопки ПУСК система начнёт работу с режима разгрузки в наполнение. Наполнение ёмкости осуществляется до датчика верхнего уровня (Cmax), после чего схема переключается в режим разгрузки до опустошения нижнего датчика (Cmin), цикл продолжается до нажатия кнопки стоп. При нажатии кнопки НАПОЛНЕНИЕ или РАЗГРУЗКА система перейдёт в соответствующий режим не дожидаясь срабатывания датчиков.

Вход в настройки. При нажатии на кнопку НАСТРОЙКИ, появится окно ввода логина и пароля. Ввести цифры 1441. На клавиатуре для ввода цифр нажать SHIFT, появятся цифры. (При неправильном пароле повторить ввод, дисплей маленький попадать точно на цифры затруднительно.) Нажать OK. Открывается доступ к настройкам. Доступ закрывается при отключении питания.

Настройка таймеров.

T3-Время задержки наполнения бака до верхнего уровня (аналог Сmax) (60 сек.)

T6-Время задержки опустошеия бака до нжнего уровня (аналог Сmin) (25 сек.)

T2-Время задержки после срабатывания Сmax до перехода в режим РАЗГРУЗКИ (1 сек.)

T5-Время задержки после срабатывания Сmin до перехода в режим НАПОЛНЕНИЯ (1 сек.)

T1-Время задержки переключения 4х ходового с НАПОЛНЕНИЯ в РАЗГРУЗКУ. Имитация QY3. (1000 мсек.)

T4-Время задержки переключения 4х ходового с РАЗГРУЗКИ в НАПОЛНЕНИЕ. Имитация QY2. (1000 мсек.)

T7-Время полного опустошения при нажатии кнопки РАЗГРУЗКИ в течении 3 сек. (15 сек.)

T8-Время задержки анализа потока жидкости реле потока Q1 после пуска ГС. (3 сек.)

T9-Максимальное время работы клапана сброса Y5, Y4 (1100 мсек.)

Наладка. В окне наладки можно избирательно проверить работу двигателей, клапанов, контролировать состояние датчиков, сверяясь с электрической схемой.

Аварии. При обнаружении критической аварии, схема отключается, отображается причина аварии. После устранения, нажимается кнопка СБРОС на дисплее.

Ручной режим. При нажатии на главном меню кнопки АВТОМАТ, кнопка поменяет название на РУЧНОЙ. Выше появится кнопка режима НАПОЛНЕНИЕ-РАЗГРУЗКА, нажав её режим поменяется. При нажатии кнопки ПУСК система исполнит один цикл и остановится.

Сброс. Сброс системы (выравнивание давления в ёмкости) происходит между переключениями наполнение-разгрузка. Принудительно выравнивание давления можно активировать кнопкой СБРОС, при удержании которой, клапан сброса будет открыт постоянно.