Модернизация насосной станции на базе программируемого логического контроллера

Содержание

Введение

Глава 1. Назначение и цели модернизации объекта

1.1. Эволюция автоматизированных систем управления технологическими процессами в российском инженерном контексте

1.2. Принцип работы и недостатки релейно-контакторной схемы управления насосной станцией

1.3. Целесообразность модернизации станции

Глава 2. Модернизация насосной станции

2.1. Перечень работ по автоматизации системы

Глава 3. Разработка автоматизированной системы управления

3.1. Разработка электрической принципиальной схемы системы

3.2. Разработка алгоритма управления

3.3. Сравнительный анализ с исходной схемой

3.4. расчеты нагрузок на двигатели

3.5. Оценка окупаемости модернизации

Заключение

Список использованной литературы

МОДЕРНИЗАЦИЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ НА БАЗЕ ПРОГРАММИРУЕМОГО ЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА

Курсовая работа

Направление: Управление в технических системах
Предмет: Автоматические системы управления

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы курсовой работы обусловлена стратегическими задачами развития промышленности Российской Федерации в условиях реализации программы «Цифровая экономика Российской Федерации» и курса на импортозамещение в сфере систем автоматизации технологических процессов. Насосные станции являются критически важными элементами инфраструктуры водоснабжения, теплоснабжения, нефтегазовой отрасли и других отраслей промышленности. Традиционные релейно-контакторные системы управления насосными станциями, которые до настоящего времени эксплуатируются на значительной части российских предприятий, характеризуются низкой надежностью, высокими эксплуатационными затратами, ограниченными функциональными возможностями и отсутствием средств дистанционного мониторинга и диагностики. Модернизация насосных станций на базе программируемых логических контроллеров позволяет существенно повысить эффективность и надежность систем управления, снизить энергопотребление и эксплуатационные расходы, обеспечить интеграцию с современными SCADA-системами отечественного производства и создать условия для цифровой трансформации предприятий.

Степень разработанности проблемы в отечественной научно-технической литературе является достаточно высокой. Вопросы проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами рассматриваются в трудах ученых ИПУ РАН, МГТУ им. Баумана, МЭИ, СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Методологические основы построения АСУ ТП на базе программируемых логических контроллеров изложены в работах российских специалистов по теории автоматического управления. Практические аспекты модернизации насосного оборудования освещаются в отраслевых журналах «Промышленные АСУ и контроллеры», «Приборы и системы управления», «Автоматизация в промышленности». Нормативно-техническую базу составляют ГОСТ 34.003-90, ГОСТ 34.601-90, ГОСТ Р МЭК 61511, определяющие требования к проектированию автоматических систем управления.

Цель курсовой работы — разработка проектных решений по модернизации насосной станции на базе программируемого логического контроллера с обоснованием технико-экономической целесообразности внедрения.

Задачи курсовой работы:

• изучить эволюцию автоматизированных систем управления технологическими процессами в российском инженерном контексте и проанализировать современные тенденции развития;
• исследовать принцип работы и выявить недостатки существующей релейно-контакторной схемы управления насосной станцией;
• разработать электрическую принципиальную схему модернизированной системы управления на базе программируемого логического контроллера;
• разработать алгоритм управления насосной станцией и выполнить расчет нагрузок на электродвигатели;
• провести сравнительный анализ модернизированной системы с исходной схемой и выполнить оценку окупаемости модернизации.

Объект исследования — система автоматического управления насосной станцией промышленного предприятия водоснабжения.

Предмет исследования — процесс модернизации релейно-контакторной системы управления насосной станцией с использованием программируемого логического контроллера.

Методологическая база курсовой работы включает теоретические основы теории автоматического управления, методы проектирования АСУ ТП согласно ГОСТ 34.601-90, математические методы расчета электрических нагрузок и энергопотребления, методы технико-экономического анализа эффективности инвестиционных проектов. Нормативную базу составляют федеральное законодательство в области промышленной безопасности (ФЗ № 116-ФЗ), стандарты проектирования автоматизированных систем управления технологическими процессами, правила устройства электроустановок, стандарты функциональной безопасности.

Научная новизна работы заключается в комплексном подходе к модернизации насосной станции с учетом требований современных отечественных стандартов функциональной безопасности и возможностей интеграции с цифровыми системами диспетчерского управления.

Теоретическая и практическая значимость результатов исследования состоит в разработке методологии выбора технических средств автоматизации для модернизации насосных станций и формировании практических рекомендаций по внедрению систем на базе программируемых логических контроллеров на предприятиях водоснабжения и теплоснабжения России.

Структура курсовой работы включает введение, три главы, заключение и список использованной литературы. В первой главе рассматриваются теоретические основы автоматизации насосных станций и эволюция технических средств автоматизации. Во второй главе анализируются существующие технические решения и обосновывается необходимость модернизации. В третьей главе представлены разработанные проектные решения и технико-экономическое обоснование модернизации.

ГЛАВА 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ЦЕЛИ МОДЕРНИЗАЦИИ ОБЪЕКТА

1.1. Эволюция автоматизированных систем управления технологическими процессами в российском инженерном контексте

Развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами в Российской Федерации прошло несколько этапов, каждый из которых характеризовался внедрением новых технических средств и методологических подходов к проектированию систем автоматизации. Начальный этап автоматизации промышленных объектов в СССР в 1950-1970-е годы был связан с применением релейно-контакторных схем управления, основанных на электромеханических реле, контакторах, магнитных пускателях и командоаппаратах. Данный тип систем характеризовался высокой надежностью базовых компонентов, простотой ремонта и обслуживания, однако обладал существенными ограничениями по функциональным возможностям и гибкости управления технологическими процессами [1, c. 45].

Второй этап развития систем автоматизации в 1970-1980-е годы связан с внедрением микропроцессорных контроллеров и управляющи

…