Архив / 2001 / №2(20) / Модернизация приборов

Новая жизнь прибора САУ-МП

Производственное объединение ОВЕН приступило к серийному выпуску логического контроллера САУ-МП. Прибор предназначен для решения задач локальной автоматизации. Основной областью применения контроллера является управление насосами в системах водоснабжения жилищно-коммунального хозяйства, технологических линий, котельных. Кроме того, прибор может применяться для регулирования или сигнализации уровня. К достоинствам контроллера можно отнести:

- изменяемый алгоритм работы;
- универсальный вход (могут подключаться датчики различных типов);
- настройка чувствительности входных устройств (каждого в отдельности);
- копирование алгоритма работы из прибора в прибор;
- настройка параметров работы алгоритма с компьютера;
- переменное напряжение питания кондуктометрических датчиков.

Кроме того, применение контроллера в системах водоснабжения позволяет улучшить эксплуатационные характеристики объекта за счет распределения функций управления между несколькими приборами.

Функциональная схема прибора приведена на рис. 1. В состав схемы входят:

- четыре входа для подключения датчиков или управляющих сигналов;
- блок программируемой логики;
- три выходных реле.

Входные устройства

Для подключения внешних сигналов прибор имеет 4 входа. К ним могут быть подключены:

Рис. 1
Рис. 1

а) кондуктометрические датчики;
б) устройства, имеющие на выходе сухой контакт;
в) активные датчики, имеющие на выходе:
- открытые коллекторные ключи N-P-N типа;
- унифицированный сигнал тока (0-5 мА, 0-20 мА, 4-20 мА) или напряжения (0-5 В);
г) позисторы, термисторы или другие резистивные датчики температуры.

Питание активных датчиков может быть осуществлено либо от встроенного источника питания постоянного тока напряжением 12 В, либо внешнего блока питания. Питание кондуктометрических датчиков осуществляется переменным напряжением, что препятствует осаждению солей на электродах. Каждое входное устройство имеет набор из трех перемычек, которые должны быть удалены или определенным образом установлены в зависимости от используемого типа датчика. За каждым входом закреплено устройство сравнения (компаратор), срабатывающее при пороговом изменении сигнала с датчика. Порог срабатывания задается независимо для каждого входа. Сигналы с компаратора поступают в блок программируемой логики. В приборе предусмотрена ступенчатая регулировка (256 уровней) чувствительности компаратора.

Блок программируемой логики (БПЛ)

Блок программируемой логики предназначен для формирования алгоритма работы прибора. Логика работы прибора программируется с помощью набора функциональных элементов, содержащихся в БПЛ, и устанавливаемых между ними связей. На данный момент САУ-МП может быть запрограммирован на 5 различных алгоритмов, о которых будет сказано ниже.

Выходные реле

Три электромагнитных реле с нормально разомкнутыми контактами используются для управления нагрузкой (насосы, задвижки, устройства световой или звуковой сигнализации) непосредственно или через более мощные элементы, такие как пускатели, твердотельные реле. Коммутационная способность реле: 8 А, 220 В.

Технические характеристики

Основные технические характеристики приведены в таблице 1.

ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМОВ РАБОТЫ

В настоящее время разработано 5 алгоритмов работы САУ-МП.

САУ-МП11

Рис. 2
Рис. 2

Этот алгоритм предназначен для управления основным и резервным насосами, поочередно работающими на одну магистраль (рис. 2). Данный алгоритм используется для управления циркуляционными насосами в системах отопления и горячего водоснабжения. В сочетании с запорнорегулирующим клапаном (для управления которым могут использоваться ТРМ33, ТРМ12) контроллер может встраиваться в системы "подмеса" к входящей в котел воды.

В данной модификации прибора используются два входа: к первому может быть подключен тумблер, замыкание которого запускает выполнение алгоритма, к четвертому входу подключается датчик давления. Это может быть как датчик наличия потока, например ДЭМ, замыкающий выходной контакт при создании в магистрали требуемого давления, так и более современные датчики давления с унифицированным токовым выходом (РАДОН, САПФИР и т.п.).

Для управления основным и резервным насосами используются 1-ое и 2-ое выходные реле. К третьему реле может быть подключена либо аварийная сигнализация, либо третий насос.

САУ-МП11, осуществляя поочередное включение основного и резервного насосов, обеспечивает их равномерное использование. Время работы насоса программируется пользователем (максимально возможное время работы насоса составляет 63 дня). В случае отказа одного из насосов прибор переключает управление на другой, обеспечивая светодиодную индикацию аварии. Если в процессе работы вышли из строя оба насоса, то срабатывает третье реле, выдавая сигнал аварии или включая третий насос (в этом случае давление в магистрали не контролируется).

Во всех алгоритмах, работа которых основа на на использовании датчиков давления (САУ-МП11, 12, 13, 14), при пуске насоса показания датчика давления не контролируются в течение заданного пользователем времени (30 секунд по умолчанию). Кроме того, контроллер игнорирует кратковременные (2 секунды по умолчанию) провалы показаний датчика давления.

САУ-МП12

Данный алгоритм предназначен для управления двумя насосами, поочередно работающими на наполнение расходного бака. Может использоваться в системах водоснабжения как жилищно-коммунального хозяйства, так и технологических линий (рис. 3).

Рис. 3
Рис. 3

Эта модификация прибора, как и описанный выше САУ-МП11, подразумевает использование датчика давления и тумблера, запускающего алгоритм. На 2 и 3 входы прибора подаются сигналы с датчиков уровня, установленных в расходном баке. Это могут быть кондуктометрические датчики - электроды, установленные на требуемом уровне: максимальном и минимальном. В качестве датчиков уровня могут быть использованы датчики давления с унифицированным токовым выходом. В том случае, когда уровень воды выше минимального, насосы не работают. Когда произойдет осушение нижнего датчика, включается один из насосов, который выключается при достижении максимального уровня. В следующий раз при осушении датчика нижнего уровня включается другой насос. Таким образом, обеспечивается равномерный износ основного и резервного насосов. В аварийных режимах работа САУ-МП12 аналогична алгоритму САУ-МП11.

САУ-МП13

Этот алгоритм отчасти аналогичен принципу работы САУ-МП11, но применяется для управления системами, в которых двигатели насосов на время пуска подключаются "треугольником", а во время работы "звездой". Такое переключение рекомендуется, как правило, на двигателях мощностью от 5 кВт и выше, например, производства фирмы "Грюндфос".

Третье реле включается на заданное пользователем время каждый раз при включении или переключении насосов. Это позволяет реализовать пусковое переключение обмоток двигателя насоса на треугольник. Подобный алгоритм срабатывания третьего реле может использоваться для предотвращения динамических ударов при переключении насосов в
системах водоснабжения высотных домов. В этом случае третье реле управляет отсечным клапаном. При отключении насоса клапан срабатывает, перекрывая магистраль на время, необходимое для безопасного запуска резервного насоса.

САУ-МП14

Рис. 4а) прямая логика
Рис. 4а) прямая логика
Рис. 4б) с указанием типа логики
Рис. 4б) с указанием типа логики

Алгоритм предназначен для управления тремя насосами, каждый из которых снабжен своим датчиком давления. Насосы работают поочередно парами 1-2, 2-3, 1-3 и т.д. Переключение пар насосов осуществляется через требуемое пользователю время (не более 63 дней). В случае выхода из строя любого действующего насоса постоянно работают оставшиеся два. В этом алгоритме на управление насосами задействованы все три выходных реле прибора, поэтому внешняя аварийная сигнализация невозможна, доступна только светодиодная индикация неисправности. Очевидно, что одновременное включение двух мощных двигателей может вызвать перегрузку сети, поэтому при первоначальном запуске прибора включение второго канала происходит с некоторой временной задержкой, задаваемой пользователем.

САУ-МП6

Этот алгоритм предназначен для независимого управления тремя насосами или исполнительными элементами (клапан, световая или звуковая сигнализация). В данной модификации прибора используются три входа и три выходных реле. Вход и выход жестко связаны между собой. Логика работы заключается в следующем: при срабатывании датчика, соответствующее выходное реле изменяет свое состояние (рис. 4). Прибор может использоваться для поддержания или сигнализации уровня жидкости в резервуаре (три независимых канала).

Используя возможность прибора работать с датчиками разных типов, можно отслеживать уровень электропроводящих или диэлектрических жидкостей, сыпучих материалов.

Замыкание/размыкание (перемычкой, тумблером и т.п.) четвертого входа позволяет реализовать прямую или обратную логику работы.

При замкнутом четвертом входе реализуется прямя логика (рис. 4 а). В этом случае затопленному датчику (замкнутые контакты) соответствует выключенное состояние реле, т.е. при осушении датчика (разомкнутые контакты) реле включится. Это позволяет поддерживать заданный уровень в резервуаре при его заполнении.

При удалении перемычки с 4 входа логика работы контроллера изменится на обратную (рис. 4б), т.е. затопленному датчику будетсоответствовать замкнутое состояние реле. Такой закон позволяет поддерживать требуемый уровень при осушении резервуара.

Рис. 5а) настенный тип корпуса
Рис. 5а) настенный тип корпуса
Рис. 5б) щитовой тип корпуса
Рис. 5б) щитовой тип корпуса

Для устранения дребезга выходного реле, вызванного колебаниями жидкости около поддерживаемого уровня в каждый канал прибора введены временные задержки (задаются пользователем). В течение заданного времени прибор игнорирует изменение входного сигнала.

Конструкция прибора

САУ-МП изготавливается в двух типах корпусов: настенном (Н) или щитовом (Щ1). Габаритные размеры приведены на рис. 5. Подключение к прибору датчиков, внешних устройств осуществляется при помощи 2-х групп клеммных соединителей (под винт) (рис. 6). На лицевой панели прибора (рис. 7) расположены 4 кнопки "К1", "К2", "К3", "ПРОГ." и светодиодные индикаторы, служащие для отображения работы прибора.

При выполнении заданного алгоритма и в режиме ручного управления светодиоды "входы 1,2,3,4" индицируют состояние датчиков, а светодиоды К1, К2, К3 - состояние выходных реле.

Светодиоды "авт" и "руч" загораются соответственно в режиме автоматического и ручного управления реле. Кнопка "ПРОГ" служит для перевода прибора из ручного режима работы в автоматический и обратно. В режиме ручного управления включение выходных реле осуществляется нажатием соответствующей кнопки "К1", "К2" или "К3". Выключение осуществляется повторным нажатием соответствующей кнопки.

Одновременное мигание светодиодов "авт" и "руч" указывает на то, что прибор работает в режиме задержки выполнения алгоритма. Эта задержка необходима в тех случаях, когда при запуске объекта необходимо разнести во времени включение нескольких мощных потребителей. Задержку выполнения алгоритма можно прервать нажатием кнопки "ПРОГ".

Рис. 6
Рис. 6
Рис. 9
Рис. 9

Программирование прибора

Программирование прибора сводится к установке требуемых временных параметров и настройке чувствительности прибора. Для программирования контроллера требуется приобрести специальный кабель для подключения к com-порту и программное обеспечение (рис. 8).

Рис. 7
Рис. 7

С помощью компьютера возможно:

- изменить алгоритм работы контроллера (выбрав из уже существующих);
- изменить чувствительность входных устройств и запрограммировать требуемые временные параметры;
- установить заводские значения параметров программирования (требуется для проверки работоспособности прибора).

Изменение параметров контроллера при помощи компьютера позволяет сократить во времени процесс настройки, уменьшить количество ошибок при программировании.

Копирование алгоритма, описанное выше, может быть осуществлено и без компьютера. Алгоритм, при помощи специального кабеля, копируется из одного прибора (оригинала) в другой (копия) (рис. 9). Эта возможность позволяет сократить временные затраты на наладку в тех случаях, когда на объектах устанавливается несколько приборов с одинаковыми уставками. Запрограммировав один прибор с компьютера, пользователь при наладке на объекте может подстроить требуемые параметры кнопками с лицевой панели, а затем тиражировать алгоритм в требуемое количество контроллеров.

Перспективы развития

В данный момент ПО ОВЕН разрабатывает два новых алгоритма - это САУ-МП15 и САУ-МП16.

Алгоритм САУ-МП15 аналогичен САУ-МП11 за тем исключением, что реле «авария» срабатывает после выхода из строя хотя бы одного насоса.

Алгоритм САУ-МП16 подобен САУ-МП12. Отличие заключается в том, что прибор работает не на наполнение расходного бака, а на осушение.

Сервисная служба ПО ОВЕН принимает заявки на создание новых алгоритмов. По мере накопления и обработки наиболее часто требуемых алгоритмов, библиотека модификаций САУ-МП будет обновляться.

Андрей Пугачев