Attualmente esiste un numero significativo di schemi tecnologici per il processo di trattamento biologico, ognuno dei quali differisce per il numero di fasi di aerazione, la presenza o l'assenza di rigenerazione dei fanghi attivi, i metodi di introduzione delle acque reflue e dei fanghi di ritorno nelle strutture, il grado di purificazione , ecc. Ogni tipo di struttura è caratterizzata dai propri indicatori di normale funzionamento e richiede un approccio individuale alla progettazione di un sistema di controllo automatizzato.

Le influenze che possono essere utilizzate per costruire un sistema di controllo automatizzato sono le seguenti:

Controllo della portata dei fanghi di ritorno al fine di mantenere la concentrazione dei fanghi attivi nella vasca di aerazione;

Controllare il flusso d'aria in modo tale da mantenere una determinata concentrazione di ossigeno disciolto nell'intero volume del serbatoio di aerazione;

Controllo della portata dei fanghi attivi rimossi dal sistema per mantenere un'età dei fanghi costante;

Modificare il rapporto tra i volumi della vasca di aerazione e del rigeneratore (mantenendo la costanza del loro volume totale) ai fini di una rigenerazione ottimale dei fanghi;

Distribuzione del flusso delle acque reflue in ingresso tra serbatoi di aerazione funzionanti in parallelo;

Mantenimento del valore ottimale del pH dell'acqua in ingresso nel serbatoio di aerazione

Controllo del flusso dei fanghi scaricati dalle vasche di decantazione al fine di mantenere un livello ottimale di fanghi al loro interno e modificarlo in base alla concentrazione e alla portata della miscela di fanghi, alla torbidità dell'acqua depurata e all'indice dei fanghi.

I tradizionali sistemi di controllo automatizzato utilizzano modelli algoritmici che collegano le azioni di controllo con i dati di input (o la loro modifica). Lo svantaggio dei metodi di controllo tradizionali in relazione al processo di trattamento biologico delle acque reflue è la multidimensionalità e la complessità dei modelli matematici creati con scarsa precisione e incompletezza delle informazioni iniziali e ambiguità del criterio di controllo. D'altra parte, le situazioni che si verificano durante il funzionamento di un'unità di trattamento biologico delle acque reflue spesso consentono l'uso di metodi di ragionamento formale per il controllo che si avvicinano al corso naturale del ragionamento di un esperto umano. Per quanto riguarda i problemi di controllo dei trattamenti biologici, essi possono essere significativamente più efficaci dei sistemi di controllo tradizionali, soprattutto in termini di tempi e costi di sviluppo e modifica al variare dei requisiti del sistema e delle condizioni ambientali, il che costituisce un fattore critico alla luce del continuo miglioramento della tecnologia e incremento delle prestazioni dell’unità di trattamento biologico. Una caratteristica della struttura gestita è la capacità intrinseca della stazione di trattamento di adeguare lo schema tecnologico e modificare la composizione dell'attrezzatura. Questa circostanza aumenta i requisiti di apertura, prospettive e standardizzazione del sistema creato. I cambiamenti negli standard di qualità del trattamento delle acque reflue, l’aumento della capacità degli impianti di trattamento o l’aggiunta di nuovi parametri di controllo richiederanno una rielaborazione completa dei modelli matematici di un sistema di controllo automatizzato tradizionale, mentre in un sistema esperto sarà sufficiente adeguare le regole o aggiungere nuovi.

Inoltre, nel processo di gestione del trattamento biologico, si presentano spesso situazioni problematiche, per superare le quali è necessario avvalersi dell'esperienza di molti esperti, di informazioni normative, tecniche, di riferimento e regolamentari, che non sempre possono essere a disposizione dell'operatore. Gestire il funzionamento degli impianti di trattamento è un compito complesso associato alle caratteristiche delle condizioni e del funzionamento degli impianti di trattamento. In pratica, un tecnologo di impianti di trattamento delle acque reflue che prende decisioni sulla gestione del trattamento delle acque reflue deve affrontare i seguenti problemi:

Mancanza di parametri per il processo decisionale a causa della riserva di tempo limitata e dell'alto costo dei test di laboratorio specializzati;

Incompletezza e imprecisione delle istruzioni del linguaggio naturale per il processo decisionale;

Conoscenza teorica insufficiente sul processo di gestione del trattamento delle acque reflue e mancanza di considerazione delle caratteristiche operative di uno specifico impianto di trattamento.

Il processo di trattamento delle acque reflue viene eseguito in una modalità di risposta ritardata del sistema e dipende da molti segnali di ingresso. Questi segnali sono eterogenei, arrivano a frequenze diverse e l'elaborazione di alcuni di essi richiede tempo, nonché condizioni di laboratorio speciali e reagenti costosi. Gli impianti di trattamento delle acque reflue funzionano in parte grazie alle attività di una varietà di organismi viventi, le cui risposte all'influenza dei parametri di input sono specifiche e interdipendenti. Le condizioni ottimali per l'esistenza di complessi di organismi che effettuano il trattamento delle acque reflue sono molto difficili da selezionare a causa della variabilità di questi complessi a seconda della composizione delle acque reflue. La regolazione della concentrazione dei nutrienti, il mantenimento del pH dell'ambiente e della temperatura nell'intervallo richiesto hanno un effetto positivo non solo sullo sviluppo dei microrganismi, ma anche sull'attività biochimica di questi ultimi nella purificazione dell'acqua. Per selezionare le condizioni ottimali per il funzionamento dei microrganismi nei serbatoi di aerazione, vengono utilizzati sistemi di controllo automatizzati basati su modelli matematici (Tabella 1.2). Tali sistemi presentano una serie di svantaggi. Funzionano bene quando l'impianto di trattamento è in normale funzionamento e sono scarsamente applicabili in caso di funzionamento anomalo.

Naturalmente, quando si presentano situazioni problematiche, sono necessarie la conoscenza e l'esperienza degli esperti e lo sviluppo di modelli di simulazione e programmi per la risoluzione delle equazioni chiaramente non è sufficiente. È necessario utilizzare le informazioni soggettive accumulate nel corso degli anni, nonché dati incompleti e informazioni oggettive accumulate durante il funzionamento degli impianti di trattamento.

L’uso di metodi e strumenti di intelligenza artificiale offre nuove opportunità per risolvere il problema della gestione degli impianti di trattamento delle acque reflue. I sistemi esperti basati sull’intelligenza artificiale dovrebbero idealmente avere un livello di efficienza nella risoluzione dei problemi informali paragonabile o superiore a quello umano. In ogni caso, il sistema esperto “sa” meno di un esperto umano, ma la cura con cui viene applicata questa conoscenza ne compensa i limiti. Attualmente all'estero esistono numerosi sistemi esperti (ES) utilizzati per il trattamento delle acque reflue (Tabella 1.3).

Analizzando gli esempi della Tabella 1.3, va notato che per controllare un'unità di trattamento biologico, che è un elemento di un sistema integrato di trattamento delle acque reflue domestiche, è più appropriato utilizzare un sistema basato su regole.

Tabella 1.2 - Modelli di controllo classico negli impianti di trattamento biologico

Nome	Esempio di applicazione	Attrezzatura	Svantaggi dei modelli	Vantaggi dei modelli
Correlazione	Stabilire relazioni e interdipendenze tra le caratteristiche dell'acqua	Impianti di trattamento	La presenza di un gran numero di fattori esterni, l'influenza reciproca dei microrganismi, l'interazione con il substrato porta a difficoltà nella scelta di un modello adeguato per descrivere il sistema. I modelli sono difficili da sviluppare, spesso imprecisi e semplificano eccessivamente la realtà. La modellazione della simulazione non funziona con situazioni sconosciute o non modellate. I dati qualitativi non possono essere utilizzati per un modello di controllo numerico. I dati sono imprecisi o mancanti, i sensori producono informazioni errate o mancano, non tutte le caratteristiche necessarie per la modellazione vengono analizzate ogni giorno, il che influisce sulla precisione dei modelli. Le caratteristiche dell'acqua in ingresso sono molto variabili e incontrollabili. Ritardo nell'ottenimento dei dati a causa di lunghi test di laboratorio e calcoli analitici.	Valutazione del comportamento degli impianti di trattamento delle acque reflue in risposta ad uno specifico scenario di sviluppo (condizioni operative e caratteristiche dell'acqua in ingresso) e previsione a medio e lungo termine dei possibili esiti di alcune azioni del processo di trattamento Migliorare l’efficienza di rimozione degli inquinanti Ridurre il consumo di elettricità, reagenti chimici e costi di manutenzione degli impianti di trattamento Sviluppo di alternative per l'ammodernamento degli impianti di trattamento delle acque reflue esistenti
Algoritmo adattivo	Per mantenere il livello di ossigeno richiesto nel serbatoio di aerazione	Aerotank
Modelli pragmatici Modelli Fondamentali	Crescita batterica e consumo di substrato	Aerotank
Modelli di simulazione Sintesi statistica	Modellazione dell'evoluzione degli stati degli impianti di trattamento	Impianti di trattamento
Raggruppamento	Classificazione dei dati dei sensori	Impianti di trattamento
Legge di Stokes	Modellazione della deposizione	Trappola di sabbia
Curva di Guzman	Simulazione della deposizione di solidi
Metodo di ottimizzazione	Ottimizzazione del trattamento dei fanghi	Vasche di decantazione primarie e secondarie
Modelli deterministici e predittivi	Precipitazione	Vasche di decantazione primarie e secondarie
Curve di prestazione e modelli stocastici	Previsione del comportamento del serbatoio di decantazione	Vasche di decantazione primarie e secondarie

Tabella 1.3 - Strumenti di intelligenza artificiale sviluppati per gli impianti di trattamento delle acque reflue

Nome . Sviluppatore	Rappresentazione della conoscenza	Principali funzioni e caratteristiche	Screpolatura
ES in tempo reale. (Baeza, J)		Regolazione del funzionamento degli impianti di trattamento. Gestione del processo di trattamento delle acque reflue tramite Internet.	Sistemi basati su regole: Non imparare sul lavoro Difficoltà con il processo di estrazione di conoscenza ed esperienza dai dati di origine Incapaci di lungimiranza, il loro ambito è limitato da situazioni predeterminate del passato. Sistemi basati sui casi: Il problema dell'indicizzazione dei precedenti in una base di conoscenza; Organizzazione di una procedura efficace per la ricerca dei precedenti più vicini; Formazione, formazione di regole di adattamento; Rimuovere precedenti che non sono più rilevanti. Precedenti e regole: Non c'è integrazione sintattica e semantica dei moduli di sistema
ES per determinare le condizioni degli impianti di trattamento. (Riano)4]		Un sistema per costruire automaticamente regole utilizzate per identificare le condizioni degli impianti di trattamento.
ES per il controllo degli impianti di trattamento delle acque reflue (Yang)		Sistema esperto per determinare la sequenza delle fasi di trattamento delle acque negli impianti di trattamento delle acque reflue
ES per il controllo del sistema operativo.(Wiese, J., Stahl, A., Hansen, J.)	Precedenti	Sistema esperto per l'identificazione di microrganismi dannosi in un impianto a fanghi attivi
ES per ridurre i danni derivanti dall'inquinamento delle acque. (Università della Carolina del Nord)	precedenti	Valutazione degli impatti potenziali per la gestione delle fonti di inquinamento non puntuali in un bacino idrografico sulla base delle informazioni e delle decisioni degli utenti.
ES in tempo reale per il controllo degli impianti di trattamento delle acque reflue, (Sanchez-Marre)	precedenti	PPR per il monitoraggio, il controllo integrato e la gestione degli impianti di trattamento delle acque reflue. Combina in una struttura quadro: apprendimento, ragionamento, acquisizione di conoscenze, processo decisionale distribuito. Le regole di inferenza modellano in parte i dati e la conoscenza degli esperti. Il sistema basato sui precedenti modella la conoscenza empirica.
Controllo impianto a fanghi attivi. (Comas, J.)	precedenti	Sistema di monitoraggio e controllo del sistema a fanghi attivi presso impianti di trattamento biologico. Il core e i moduli principali sono sviluppati sulla base di una shell orientata agli oggetti che implementa il meccanismo di inferenza. Gestisce l'acquisizione dati, il database, il sistema delle regole e dei precedenti.

La forma più tipica per risolvere i problemi di gestione dell'unità di trattamento biologico stessa sono i sistemi esperti costruiti sulla base di un modello di produzione, dove la conoscenza è rappresentata da un insieme di regole “se-allora”. I principali vantaggi di un tale sistema esperto sono la facilità di rifornimento, modifica e cancellazione delle informazioni e la semplicità del meccanismo di inferenza logica. Per organizzare la struttura del sistema esperto presentato in Fig. 1.1, è necessario trasformare l'informazione tecnologica in una struttura decisionale che descriva il funzionamento della base di conoscenza e quindi, sulla base della shell software selezionata, creare un programma per il funzionamento del sistema esperto.

Questo sarà l'obiettivo di questa tesi: adattare l'esperienza della ricerca teorica e delle soluzioni pratiche nel campo dell'utilizzo di sistemi esperti per il controllo di un'unità di trattamento biologico delle acque reflue a uno specifico processo di trattamento, tenendo conto dei parametri di progettazione e dello schema tecnologico individuale di questi impianti di trattamento adottati in fase di progettazione. Oltre alla creazione di un vero e proprio sistema di automazione dei processi e alla selezione dei mezzi tecnici per la sua implementazione.

Figura 1.1 – Struttura gestionale del processo di trattamento delle acque reflue

introduzione

Parte teorica

1.1 Fondamenti del trattamento delle acque reflue

2 Analisi dei moderni metodi di trattamento delle acque reflue

3 Analisi della possibilità di automatizzare i processi di trattamento delle acque reflue

4 Analisi dell'hardware esistente (controllori PLC logici programmabili) e del software

5 Conclusioni sul primo capitolo

2. Parte circuitale

2.1 Sviluppo di uno schema a blocchi del livello dell'acqua per il riempimento del serbatoio

2.2 Sviluppo di uno schema funzionale

3 Calcolo dell'organismo di regolamentazione

4 Determinazione delle impostazioni del controller. Sintesi di cannoni semoventi

5 Calcolo dei parametri dell'ADC integrato

2.6 Conclusione sul secondo capitolo

3. Parte software

3.1 Sviluppo di un algoritmo per il funzionamento del sistema SAC in ambiente CoDeSys

3.2 Sviluppo del programma in ambiente CoDeSys

3 Sviluppo di un'interfaccia per la visualizzazione visiva delle informazioni di misurazione

4 Conclusioni sul terzo capitolo

4. Parte organizzativa ed economica

4.1 Efficienza economica dei sistemi automatizzati di controllo dei processi

2 Calcolo dei principali costi del sistema di controllo

3 Organizzazione dei processi produttivi

4.4 Conclusioni sulla quarta sezione

5. Sicurezza della vita e tutela dell'ambiente

5.1 Sicurezza della vita

2 Tutela dell'ambiente

3 Conclusioni sul quinto capitolo

Conclusione

Bibliografia

introduzione

In ogni momento, gli insediamenti umani e le strutture industriali erano situati in prossimità di corpi d'acqua dolce utilizzati per scopi potabili, igienici, agricoli e industriali. Nel processo di utilizzo dell'acqua da parte dell'uomo, ha cambiato le sue proprietà naturali e in alcuni casi è diventata pericolosa dal punto di vista sanitario. Successivamente, con lo sviluppo di attrezzature ingegneristiche nelle città e negli impianti industriali, è emersa la necessità di stabilire metodi organizzati per lo scarico dei flussi di acque reflue contaminate attraverso speciali strutture idrauliche.

Attualmente l’importanza dell’acqua dolce come materia prima naturale è in costante aumento. Quando viene utilizzata nella vita quotidiana e nell'industria, l'acqua viene contaminata da sostanze di origine minerale e organica. Quest'acqua è comunemente chiamata acqua di scarico.

A seconda dell'origine delle acque reflue, possono contenere sostanze tossiche e agenti patogeni di varie malattie infettive. I sistemi di gestione dell'acqua delle città e delle imprese industriali sono dotati di moderni complessi di condotte a gravità e pressione e altre strutture speciali che effettuano la rimozione, la purificazione, la neutralizzazione e l'utilizzo dell'acqua e dei sedimenti risultanti. Tali complessi sono chiamati sistemi di drenaggio. I sistemi di drenaggio provvedono anche alla rimozione e alla purificazione della pioggia e dell'acqua di fusione. La costruzione dei sistemi di drenaggio è stata determinata dalla necessità di garantire condizioni di vita normali alla popolazione delle città e delle aree popolate e di mantenere il buono stato dell'ambiente naturale.

Sviluppo industriale e crescita urbana in Europa nel XIX secolo. Ha portato alla costruzione di canali di drenaggio. Un forte impulso allo sviluppo dei servizi igienico-sanitari urbani fu l’epidemia di colera che colpì l’Inghilterra nel 1818. Negli anni successivi, in questo paese, attraverso gli sforzi del parlamento, furono attuate misure per sostituire i canali aperti con quelli sotterranei, furono approvati gli standard per la qualità delle acque reflue scaricate nei serbatoi e fu organizzato il trattamento biologico delle acque reflue domestiche nei campi di irrigazione.

Nel 1898 fu messo in funzione a Mosca il primo sistema di drenaggio, che comprendeva reti di drenaggio a gravità e pressione, una stazione di pompaggio e campi di irrigazione a Lublino. È diventata la fondatrice del più grande sistema di smaltimento delle acque e di trattamento delle acque reflue di Mosca in Europa.

Di particolare importanza è lo sviluppo di un moderno sistema di drenaggio delle acque reflue domestiche e industriali, garantendo un elevato grado di protezione dell'ambiente naturale dall'inquinamento. I risultati più significativi sono stati ottenuti nello sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche per l'uso efficiente dell'acqua nei sistemi di drenaggio e nel trattamento delle acque reflue industriali.

I prerequisiti per la soluzione efficace di questi problemi nella costruzione di sistemi di drenaggio sono gli sviluppi realizzati da specialisti altamente qualificati che utilizzano le ultime conquiste della scienza e della tecnologia nel campo della costruzione e ricostruzione delle reti di drenaggio e degli impianti di trattamento.

1. Parte teorica

1 Fondamenti del trattamento delle acque reflue

Le acque reflue sono qualsiasi acqua e precipitazione scaricata nei serbatoi dai territori delle imprese industriali e delle aree popolate attraverso il sistema fognario o per gravità, le cui proprietà sono state deteriorate a causa dell'attività umana.

Le acque reflue possono essere classificate per fonte in:

) Le acque reflue industriali (industriali) (generate in processi tecnologici durante la produzione o l'estrazione mineraria) vengono scaricate attraverso un sistema fognario industriale o generale.

) Le acque reflue domestiche (domestiche e fecali) (generate in locali residenziali, nonché in locali domestici in produzione, ad esempio docce, servizi igienici) vengono scaricate attraverso il sistema fognario domestico o generale.

) Le acque reflue superficiali (suddivise in acque piovane e acque di disgelo, cioè formate dallo scioglimento di neve, ghiaccio, grandine), vengono solitamente scaricate attraverso un sistema fognario temporalesco. Può anche essere chiamato "canali di scarico".

Le acque reflue industriali, a differenza delle acque reflue atmosferiche e domestiche, non hanno una composizione costante e possono essere suddivise in:

) Composizione degli inquinanti.

) Concentrazioni di inquinanti.

) Proprietà degli inquinanti.

) Acidità.

) Effetti tossici ed effetti degli inquinanti sui corpi idrici.

Lo scopo principale del trattamento delle acque reflue è l'approvvigionamento idrico. Il sistema di approvvigionamento idrico (di un'area popolata o di un'impresa industriale) deve garantire che l'acqua sia ottenuta da fonti naturali, purificata se richiesto dalle esigenze dei consumatori e fornita ai luoghi di consumo.

Schema di approvvigionamento idrico: 1 - fonte di approvvigionamento idrico, 2 - struttura di presa dell'acqua, 3 - stazione di pompaggio del primo aumento, 4 - impianti di trattamento, 5 - serbatoio di acqua pulita, 6 - stazione di pompaggio del secondo aumento, 7 - condotte idriche , 8 - torre dell'acqua, 9 - rete di distribuzione dell'acqua.

Per eseguire questi compiti vengono utilizzate le seguenti strutture che solitamente fanno parte del sistema di approvvigionamento idrico:

) Strutture di presa dell'acqua attraverso le quali l'acqua viene ricevuta da fonti naturali.

) Strutture di sollevamento dell'acqua, cioè stazioni di pompaggio che forniscono acqua ai luoghi di depurazione, stoccaggio o consumo.

) Impianti di depurazione dell'acqua.

) Condutture idriche e reti di approvvigionamento idrico utilizzate per trasportare e fornire acqua ai luoghi di consumo.

) Torri e serbatoi che svolgono il ruolo di serbatoi di controllo e di riserva nel sistema di approvvigionamento idrico.

1.2 Analisi dei moderni metodi di trattamento delle acque reflue

I moderni metodi di trattamento delle acque reflue possono essere suddivisi in meccanici, fisico-chimici e biochimici. Nel processo di trattamento delle acque reflue si formano fanghi, che vengono sottoposti a neutralizzazione, disinfezione, disidratazione, essiccazione ed è possibile il successivo smaltimento dei fanghi. Se, in base alle condizioni di scarico delle acque reflue nel serbatoio, è richiesto un grado di purificazione più elevato, dopo gli impianti completi di trattamento biologico delle acque reflue, vengono installati impianti di trattamento profondo.

Gli impianti di trattamento meccanico delle acque reflue sono progettati per trattenere le impurità non disciolte. Questi includono griglie, setacci, dissabbiatori, vasche di decantazione e filtri di vario tipo. Griglie e setacci sono progettati per trattenere grandi contaminanti di origine organica e minerale.

I separatori di sabbia vengono utilizzati per separare le impurità minerali, principalmente sabbia. I serbatoi di sedimentazione intrappolano i contaminanti sedimentanti e galleggianti delle acque reflue.

Per trattare le acque reflue industriali contenenti contaminanti specifici vengono utilizzate strutture chiamate trappole per grassi, trappole per oli, trappole per oli e catrami, ecc.

Gli impianti di trattamento meccanico delle acque reflue sono una fase preliminare prima del trattamento biologico. Purificando meccanicamente le acque reflue urbane è possibile trattenere fino al 60% dei contaminanti non disciolti.

I metodi fisico-chimici per il trattamento delle acque reflue urbane, tenendo conto degli indicatori tecnici ed economici, vengono utilizzati molto raramente. Questi metodi vengono utilizzati principalmente per il trattamento delle acque reflue industriali.

I metodi di trattamento fisico-chimico delle acque reflue industriali comprendono: trattamento dei reagenti, assorbimento, estrazione, evaporazione, degasaggio, scambio ionico, ozonizzazione, elettroflottazione, clorazione, elettrodialisi, ecc.

I metodi biologici di trattamento delle acque reflue si basano sull'attività vitale dei microrganismi che mineralizzano i composti organici disciolti, che sono fonti di cibo per i microrganismi. Gli impianti di trattamento biologico possono essere suddivisi in due tipologie.

Figura 3 - Schema di trattamento delle acque reflue mediante biofiltri

Schema di trattamento delle acque reflue mediante biofiltri: 1 - griglia; 2 - trappola per sabbia; 3 - conduttura per la rimozione della sabbia; 4 - vasca di decantazione primaria; 5 - scarico fanghi; 6 - biofiltro; 7 - irrigatore a getto; 8 - punto di clorazione; 9 - vasca di decantazione secondaria; 10 - problema.

Il trattamento meccanico delle acque reflue può essere effettuato in due modi:

)Il primo metodo consiste nel filtrare l'acqua attraverso vagli e setacci, separando così le particelle solide.

)Il secondo metodo consiste nel depositare l'acqua in appositi serbatoi di decantazione, in seguito ai quali le particelle minerali si depositano sul fondo.

Figura 4 - Schema tecnologico di un impianto di trattamento con trattamento meccanico delle acque reflue

Schema tecnologico: 1 - acque reflue; 2 - grigliati; 3 - trappole di sabbia; 4 - vasche di decantazione; 5 - miscelatori; 6 - serbatoio di contatto; 7 - rilascio; 8 - frantoi; 9 - aree sabbiose; 10 - digestori; 11 - clorazione; 12 - aree fanghi; 13 - rifiuti; 14 - polpa; 15 - polpa di sabbia; 16 - sedimento grezzo; 17 - sedimento fermentato; 18 - drenaggio dell'acqua; 19 - acqua clorata.

Le acque reflue della rete fognaria fluiscono prima su schermi o setacci, dove vengono filtrate, e componenti di grandi dimensioni - stracci, rifiuti di cucina, carta, ecc. - si tengono. I componenti di grandi dimensioni trattenuti da griglie e reti vengono rimossi per la disinfezione. Le acque reflue filtrate entrano in dissabbiatori, dove vengono trattenute le impurità principalmente di origine minerale (sabbia, scorie, carbone, ceneri, ecc.).

1.3 Analisi della possibilità di automazione, processi di trattamento delle acque reflue

Gli obiettivi principali dell'automazione dei sistemi e delle strutture delle acque reflue sono migliorare la qualità dello smaltimento delle acque e del trattamento delle acque reflue (scarico e pompaggio ininterrotti delle acque reflue, qualità del trattamento delle acque reflue, ecc.), ridurre i costi operativi e migliorare le condizioni di lavoro.

La funzione principale dei sistemi e delle strutture di drenaggio è quella di aumentare l'affidabilità delle strutture monitorando le condizioni delle apparecchiature e controllando automaticamente l'affidabilità delle informazioni e la stabilità delle strutture. Tutto ciò contribuisce alla stabilizzazione automatica dei parametri del processo tecnologico e degli indicatori di qualità del trattamento delle acque reflue, alla pronta risposta alle influenze disturbanti (cambiamenti nella quantità di acque reflue scaricate, cambiamenti nella qualità delle acque reflue trattate). L’obiettivo finale dell’automazione è aumentare l’efficienza delle attività di gestione. Il sistema di gestione dell'impianto di trattamento presenta le seguenti strutture: funzionale; organizzativo; informativo; Software; tecnico.

La base per creare un sistema è la struttura funzionale, mentre le restanti strutture sono determinate dalla struttura funzionale stessa. In base alla loro funzionalità, ciascun sistema di controllo è suddiviso in tre sottosistemi:

controllo operativo e gestione dei processi tecnologici;

pianificazione operativa dei processi tecnologici;

calcolo degli indicatori tecnici ed economici, analisi e progettazione del sistema di drenaggio.

Inoltre i sottosistemi possono essere suddivisi secondo il criterio dell'efficienza (durata delle funzioni) in livelli gerarchici. Gruppi di funzioni simili dello stesso livello vengono combinati in blocchi.

Figura 5 - Struttura funzionale dei sistemi di controllo automatizzati per impianti di trattamento delle acque reflue

Per aumentare l'efficienza del trasferimento dati, della comunicazione con i centri di controllo e della gestione dello smaltimento delle acque, nonché dei processi di trattamento delle acque reflue, possiamo consigliare di sostituire il sistema di comunicazione telefonica, non sempre affidabile, con uno in fibra ottica. Allo stesso tempo, la maggior parte dei processi nei sistemi di controllo automatico delle reti di drenaggio, delle stazioni di pompaggio e degli impianti di trattamento delle acque reflue verrà eseguita su un computer. Ciò vale anche per la contabilità, l'analisi, i calcoli della pianificazione e del lavoro a lungo termine, nonché l'implementazione dei documenti necessari per la rendicontazione sul funzionamento di tutti i sistemi e le strutture delle acque reflue.

Per garantire il funzionamento ininterrotto dei sistemi di drenaggio, sulla base dell'analisi contabile e di rendicontazione, è possibile effettuare una pianificazione a lungo termine, che alla fine aumenterà l'affidabilità dell'intero complesso.

1.4 Analisi dell'hardware esistente (controllori PLC logici programmabili) e del software

I controllori logici programmabili (PLC) sono da decenni parte integrante dei sistemi di automazione degli impianti e di controllo di processo. La gamma di applicazioni in cui vengono utilizzati i PLC è molto ampia. Questi possono variare da semplici sistemi di controllo dell'illuminazione a sistemi di monitoraggio ambientale negli impianti chimici. L'unità centrale di un PLC è il controller, a cui vengono aggiunti componenti per fornire le funzionalità richieste e che è programmato per eseguire un compito specifico.

La produzione di controller viene effettuata sia da noti produttori di elettronica, ad esempio Siemens, Fujitsu o Motorola, sia da aziende specializzate nella produzione di elettronica di controllo, ad esempio Texas Instruments Inc. Naturalmente tutti i controller differiscono non solo per la funzionalità, ma anche per la combinazione di prezzo e qualità. Poiché i microcontrollori Siemens sono attualmente i più diffusi in Europa e possono essere trovati sia negli impianti di produzione che sui banchi di laboratorio, sceglieremo il produttore tedesco.

Figura 6 - Modulo logico "LOGO"

Ambito di applicazione: controllo di apparecchiature tecnologiche (pompe, ventilatori, compressori, presse), sistemi di riscaldamento e ventilazione, sistemi di trasporto, sistemi di controllo del traffico, controllo di apparecchiature di commutazione, ecc.

La programmazione dei controllori Siemens - I moduli LOGO!Basic possono essere eseguiti dalla tastiera con le informazioni visualizzate sul display integrato.

Tabella 1 Specifiche

Tensione di alimentazione/tensione di ingresso: valore nominale ~ 115 ... 240 V Frequenza CA ~ 47 ... 63 Hz Potenza assorbita con tensione di alimentazione ~ 3,6 ... 6,0 W / ~ 230 V Ingressi digitali: Numero di ingressi: 8 Tensione di ingresso : livello basso, livello non superiore, non inferiore a 5 V 12 V Corrente di ingresso: livello basso, livello non superiore, non inferiore a ~0,03 mA ~0,08 mA/=0,12 mA Uscite discrete: Numero di uscite 4 Isolamento galvanico sì Collegamento di un ingresso digitale come carico Possibili ingressi analogici: Numero di ingressi 4 (I1 e I2, I7 e I8) Campo di misura = 0 ... 10 V Tensione massima in ingresso = 28,8 V Grado di protezione custodia IP 20 Peso 190 g

Il processo di programmazione del controller Siemens si riduce alla connessione software delle funzioni richieste e all'impostazione delle impostazioni (ritardi di attivazione/disattivazione, valori dei contatori, ecc.). Per eseguire tutte queste operazioni, viene utilizzato un sistema di menu integrato. Il programma finito può essere riscritto in un modulo di memoria racchiuso nell'interfaccia del modulo "LOGO!".

Il microcontrollore "LOGO!", prodotto dalla società tedesca "Siemens", è adatto a tutti i parametri tecnici.

Consideriamo i microcontrollori di produzione nazionale. In Russia attualmente non ci sono molte imprese che producono apparecchiature a microcontrollore. Al momento, un'impresa di successo specializzata nella produzione di sistemi di automazione di controllo è la società OWEN, che ha stabilimenti di produzione nella regione di Tula. Questa azienda è specializzata nella produzione di microcontrollori e sensori dal 1992.

Il leader dei microcontrollori di OWEN è una serie di controllori logici PLC.

Figura 7 – Aspetto del PLC-150

PLC-150 può essere utilizzato in vari campi: dalla creazione di sistemi di controllo per oggetti di piccole e medie dimensioni alla costruzione di sistemi di spedizione. Esempio Automazione del sistema di approvvigionamento idrico di un edificio utilizzando il controller OWEN PLC 150 e il modulo di uscita OWEN MVU 8.

Figura 8 - Schema di fornitura idrica ad un edificio utilizzando PLC 150

Diamo un'occhiata ai principali parametri tecnici del PLC-150. Le informazioni generali sono riportate nella tabella.

Tabella 2 Informazioni generali

Design Custodia unificata per montaggio su guida DIN (larghezza 35 mm), lunghezza 105 mm (6U), spaziatura terminali 7,5 mm Grado di protezione custodia IP20 Tensione di alimentazione: PLC 150 e 22090…264 V CA (tensione nominale 220 V) con una frequenza di 47…63 Hz Indicazione sul pannello frontale 1 indicatore di alimentazione 6 indicatori di stato degli ingressi digitali 4 indicatori di stato delle uscite 1 indicatore di stato della comunicazione con CoDeSys 1 indicatore di funzionamento del programma utente Consumo energetico 6 W

Le risorse del controller logico PLC-150 sono mostrate nella Tabella 3.

Tabella 3 Risorse

Processore centrale Processore RISC a 32 bit e 200 MHz basato sul core ARM9 Capacità RAM 8 MB Memoria non volatile per la memorizzazione di programmi e archivi nel kernel CoDeSys 4 MB Dimensione della memoria 4 kV Tempo di esecuzione del ciclo PLC Minimo 250 μs (non fisso) , tipico da 1 ms

Le informazioni sugli ingressi discreti sono fornite nella Tabella 4.

Tabella 4 Ingressi digitali

Numero di ingressi discreti 6 Isolamento galvanico degli ingressi discreti, gruppo Forza di isolamento elettrico degli ingressi discreti 1,5 kV Frequenza massima del segnale fornito a un ingresso discreto 1 kHz con elaborazione software 10 kHz quando si utilizza un contatore hardware e un processore encoder

Le informazioni sugli ingressi analogici sono fornite nella Tabella 5.

Tabella 5 Ingressi analogici

Numero di ingressi analogici 4 Tipi di segnali di ingresso unificati supportati Tensione 0...1 V, 0...10 V, -50...+50 mV Corrente 0...5 mA, 0(4)...20 mA Resistenza 0.. .5 kOhm Tipi di sensori supportati Resistenze termiche: TSM50M, TSP50P, TSM100M, TSP100P, TSN100N, TSM500M, TSP500P, TSN500N, TSP1000P, TSN1000N Termocoppie: TKhK (L), TZhK (J), TNN (N) , TKhA ( K), Camera di Commercio e Industria (S ), TPP (R), TPR (V), TVR (A&1), TVR (A&2) Capacità ADC incorporata 16 bit Resistenza interna dell'ingresso analogico: nella misurazione della corrente modalità in modalità di misurazione della tensione 0...10 V 50 Ohm circa 10 kOhm Tempo di campionamento di un ingresso analogico 0,5 s Errore di misura ridotto di base con ingressi analogici 0,5 % Isolamento galvanico degli ingressi analogici assente

La programmazione del PLC-150 viene eseguita utilizzando il sistema di programmazione professionale CoDeSys v.2.3.6.1 e versioni precedenti. CoDeSys è un sistema di sviluppo del controller. Il complesso è costituito da due parti principali: l'ambiente di programmazione CoDeSys e il sistema esecutivo CoDeSys SP. CoDeSys viene eseguito su un computer e viene utilizzato per preparare programmi. I programmi vengono compilati in codice macchina veloce e caricati nel controller. CoDeSys SP viene eseguito nel controller, fornisce il caricamento e il debug del codice, la manutenzione degli I/O e altre funzioni di servizio. Più di 250 aziende rinomate producono apparecchiature con CoDeSys. Migliaia di persone che ci lavorano ogni giorno risolvono problemi di automazione industriale. Oggi CoDeSys è il complesso di programmazione IEC più diffuso al mondo. In pratica, esso stesso funge da standard ed esempio di sistemi di programmazione IEC.

La sincronizzazione del PLC con un personal computer viene effettuata utilizzando la porta “COM”, disponibile su ogni personal computer.

Il microcontrollore OVEN di produzione nazionale soddisfa tutti i parametri. Ad esso è possibile collegare dispositivi di misurazione sia analogici che digitali con segnali unificati. Il controller si interfaccia facilmente con un personal computer utilizzando una porta "COM" ed è possibile l'accesso remoto. È possibile coordinare il PLC-150 con controllori logici programmabili di altri produttori. Il PLC-150 è programmato utilizzando il Controller Development System (CoDeSys), in un linguaggio di programmazione di alto livello.

5 Conclusioni sul primo capitolo

Questo capitolo ha esaminato le basi del trattamento delle acque reflue, l'analisi dei moderni metodi di trattamento e la possibilità di automatizzare questi processi.

È stata effettuata un'analisi dell'hardware esistente (controllori PLC logici programmabili) e del software per il controllo delle apparecchiature tecnologiche per il trattamento delle acque reflue. È stata effettuata un'analisi dei produttori nazionali ed esteri di microcontrollori.

2. Parte circuitale

Una delle funzioni importanti dell'automazione è: controllo e gestione automatici dei processi tecnologici, attrezzatura di stazioni di pompaggio e impianti di trattamento, creazione di luoghi di lavoro automatizzati per tutte le specialità e profili di lavoro basati su tecnologie moderne.

La funzione principale dei sistemi e delle strutture di drenaggio è quella di aumentare l'affidabilità delle strutture monitorando le condizioni delle apparecchiature e controllando automaticamente l'affidabilità delle informazioni e la stabilità delle strutture. Tutto ciò contribuisce alla stabilizzazione automatica dei parametri del processo tecnologico e degli indicatori di qualità del trattamento delle acque reflue, alla pronta risposta alle influenze disturbanti (cambiamenti nella quantità di acque reflue scaricate, cambiamenti nella qualità delle acque reflue trattate). L’obiettivo finale dell’automazione è aumentare l’efficienza delle attività di gestione.

Le moderne reti di drenaggio e le stazioni di pompaggio dovrebbero, quando possibile, essere progettate per essere controllate senza la presenza costante del personale di manutenzione.

1 Sviluppo di uno schema a blocchi del livello dell'acqua per il riempimento del serbatoio principale

Lo schema a blocchi del sistema di controllo automatico è mostrato in Figura 9:

Figura 9 – Schema a blocchi

Sulla destra dello schema a blocchi c'è un PLC-150. A destra è presente un'interfaccia per la connessione a una rete locale (Ethernet) per ottenere l'accesso remoto al controller. Il segnale viene trasmesso digitalmente. Tramite l'interfaccia RS-232 avviene il coordinamento con un personal computer. Poiché il controller non è impegnativo per la componente tecnica del computer, anche una “macchina” debole come un Pentium 4 o modelli simili sarà sufficiente per il corretto funzionamento dell'intero sistema nel suo insieme. Il segnale tra il PLC-150 e un personal computer viene trasmesso digitalmente.

2 Sviluppo di uno schema funzionale

Lo schema funzionale del sistema di controllo automatico del livello dell'acqua è mostrato in Figura 10:

Figura 10 diagramma funzionale

Parametri della funzione di trasferimento dell'oggetto di controllo

Secondo le specifiche tecniche abbiamo:

H= 3 [m] - altezza del tubo.

H 0= 1,0 [m] - livello impostato.

Q n0 = 12000 [l/ora] - portata nominale.

d = 1,4 [m] - diametro del tubo.

Funzione di trasferimento dell'amplificatore operazionale:

(1)

Calcoliamo i valori numerici della funzione di trasferimento.

Area della sezione trasversale del serbatoio:

(2)

Flusso nominale in entrata:

(3)

Coefficiente di trasferimento K:

(4)

Costante di tempo T:

(5)

Pertanto, la funzione di trasferimento per l'oggetto di controllo avrà la forma:

(6)

La struttura del sistema di controllo automatico è mostrata nella Figura 0:

Figura 11 – Schema a blocchi dell'ACS

Dove: Kr.o è il coefficiente di trasferimento dell'ente regolatore (RO) della portata in ingresso Qpo;

Kd - coefficiente di trasmissione del sensore di livello h

Wp - funzione di trasferimento del controller automatico

Calcolo del guadagno del regolatore K r.o :

,

Dove - variazione del flusso in entrata;

variazione del grado di apertura della valvola (in percentuale).

La dipendenza del flusso in ingresso dal grado di apertura della valvola è mostrata in Figura 12:

Figura 12 - Dipendenza del flusso in ingresso dal grado di apertura della valvola

Stima del guadagno del sensore di livello

Il guadagno del sensore di livello è definito come il rapporto tra l'incremento del parametro di uscita del sensore di livello i[mA] per inserire il parametro [M].

L'altezza massima del livello del liquido che il sensore di livello deve misurare corrisponde a 1,5 metri e la variazione del segnale di uscita unificato corrente del sensore di livello quando il livello cambia nell'intervallo 0-1,5 metri corrisponde a 4-20 [mA ].

(7)

I sensori di livello industriali generali hanno una funzione incorporata di livellamento del segnale di uscita con un elemento filtrante inerziale del primo ordine con una costante di tempo Tf impostabile nell'intervallo da unità a decine di secondi. Selezioniamo la costante di tempo del filtro Tf = 10 s.

Quindi la funzione di trasferimento del sensore di livello è:

(8)

La struttura del sistema di controllo assumerà la forma:

Figura 13 - struttura del sistema di controllo

Struttura del sistema di controllo semplificata con valori numerici:

Figura 14 - struttura semplificata del sistema di controllo

Caratteristiche logaritmiche ampiezza-fase-frequenza della parte immutabile del sistema

Le caratteristiche LAFCH della parte immutabile dell'ACS sono costruite utilizzando un metodo approssimato, che consiste nel fatto che per un collegamento con una funzione di trasferimento:

(9)

in una griglia di coordinate logaritmiche fino alla frequenza di 1/T, dove T=56 s è la costante di tempo, l'LFC ha la forma di una linea retta parallela all'asse della frequenza a un livello di 20 log K=20 log0,43 =-7,3 dB, e per frequenze maggiori di 1 /T, LAF ha la forma di una linea retta con una pendenza di -20 dB/dec rispetto alla frequenza di accoppiamento 1/Tf, dove la pendenza cambia ulteriormente di -20 dB/dec ed è -40 dB/dec.

Frequenze di accoppiamento:

(10)

(11)

Quindi abbiamo:

Figura 15 - LAPFC del sistema originale ad anello aperto

2.3 Calcolo normativo dei flussi in entrata e in uscita

Selezioneremo un organismo di regolamentazione in base alla capacità condizionale Cv.

Il valore Cv è calcolato secondo la norma internazionale DIN EN 60534 secondo la seguente formula:

(12)

dove Q è il flusso [m 3/H], ρ - densità dei liquidi [kg/m 3], Δ p - differenza di pressione [bar] davanti alla valvola (P1) e dietro la valvola (P2) nella direzione del flusso.

Quindi per il regolatore di flusso Q n0 secondo i dati originali:

(13)

Per un'eventuale variazione della portata Qp durante la regolazione automatica rispetto al suo valore nominale Qp 0Si considera che il valore massimo di Qp sia il doppio del valore nominale .

Il diametro dell'area di flusso per il flusso in entrata viene calcolato come segue:

(14)

Allo stesso modo, per il flusso in uscita abbiamo:

(15)

(16)

2.4 Determinazione delle impostazioni del controller. Sintesi di cannoni semoventi

La costruzione del LAPFC di un ACS ad anello aperto si basa su una conseguenza della teoria dei sistemi lineari, ovvero se il LAPFC di un sistema ad anello aperto (costituito da collegamenti di fase minimi) ha una pendenza di -20 dB/ dec nella regione delle frequenze significative (il settore tagliato da linee di ±20 dB), quindi:

il sistema di controllo semovente chiuso è stabile;

la funzione di transizione di un sistema di controllo automatico a circuito chiuso è quasi monotona;

orario regolamentare

. (17)

Struttura di un sistema sorgente ad anello aperto con un controller PI:

Figura 16 – Struttura del sistema originale con un controllore PI

LFC desiderato (L E ) del tipo più semplice di ACS ad anello aperto, che in forma chiusa soddisferebbe gli indicatori di qualità specificati, dovrebbe avere, in prossimità delle frequenze significative, una pendenza della LFC pari a -20 dB/dec e un'intersezione con la frequenza asse a:

(18)

Nella regione dell'asintoto a bassa frequenza, per creare un errore statico pari a zero (secondo le specifiche tecniche). δ st =0, le caratteristiche di frequenza del sistema ad anello aperto devono corrispondere all'integratore almeno del 1° ordine. Quindi è naturale formare la LFC desiderata in quest'area sotto forma di una linea retta con una pendenza di -20 dB/dec. come continuazione di Lz dalla regione delle frequenze significative. Per semplificare l'implementazione dell'ACS, l'asintoto ad alta frequenza deve corrispondere all'asintoto ad alta frequenza della parte immutabile del sistema. Pertanto, l'LFC desiderato del sistema ad anello aperto è presentato nella Figura 0:

Figura 17 - Caratteristiche LAPFC desiderate di un sistema ad anello aperto

Secondo la struttura accettata di un sistema di controllo automatico industriale, l'unico mezzo per portare il LAPFC della parte immutabile L LF a l E è un controller PI con una funzione di trasferimento LAPFC (in K R =1)

Figura 18 - LAFCH del controller PI

La Figura 14 mostra che per nella regione delle basse frequenze, l'LFC del controller PI corrisponde al collegamento integrante con uno sfasamento negativo di -90 gradi, e per le caratteristiche di frequenza del regolatore corrispondono alla sezione dell'amplificatore con sfasamento zero nella regione delle frequenze significative del sistema progettato con scelta adeguata del valore di T E .

Prendiamo la costante di integrazione del controller uguale alla costante di tempo T dell'oggetto di controllo, cioè T E = 56, a K R =1. Quindi l'LFC dell'ACS ad anello aperto assumerà la forma L 1=L LF +L pi , qualitativamente corrispondente alla forma L E in figura, ma con un guadagno inferiore. Per abbinare l'LFC del sistema progettato con L E è necessario aumentare il guadagno ad anello aperto di 16 dB, ovvero 7 volte. Pertanto, vengono determinate le impostazioni del controller.

Figura 19 - Sintesi dei cannoni semoventi. Definizione delle impostazioni del controller

Le stesse impostazioni del controller si ottengono se da L E sottrarre graficamente L LF e in base al tipo di LFC del correttore sequenziale risultante (controllore PI), ripristinarne la funzione di trasferimento.

Come si può vedere dalla Figura 12 in T E =T=56 s, la funzione di trasferimento del sistema ad anello aperto ha la forma , che include un collegamento integrativo. Quando si costruisce l'LFC corrispondente a W P (p) coefficiente di trasferimento K P 0,32/7850deve corrispondere numericamente alla frequenza di intersezione del LFC con l'asse ω a frequenza Con -1, Dove Con -1 o K P =6,98.

Con le impostazioni calcolate del controller, l'ACS è stabile, ha una funzione di transizione prossima al monotono, tempo di controllo t R =56 s, errore statico δ st =0.

Attrezzatura sensore

Il misuratore 2ТРМ0 è progettato per misurare la temperatura dei liquidi di raffreddamento e di vari fluidi in apparecchiature di refrigerazione, armadi di essiccazione, forni per vari scopi e altre apparecchiature tecnologiche, nonché per misurare altri parametri fisici (peso, pressione, umidità, ecc.).

Figura 20 - Contatore 2ТРМ0

Classe di precisione 0,5 (termocoppie)/0,25 (altri tipi di segnali). Il regolatore è disponibile in 5 tipologie di custodia: da parete H, da montaggio su guida DIN D e da pannello Shch1, Shch11, Shch2.

Figura 21 - Schema funzionale del dispositivo OWEN 2 TRM 0.

Figura 22 - Disegno dimensionale del dispositivo di misurazione

Schema di collegamento del dispositivo:

In figura è mostrato lo schema della morsettiera del dispositivo. Le immagini mostrano gli schemi di collegamento del dispositivo.

Figura 23 – Schema di collegamento del dispositivo

Morsettiera del dispositivo.

L'alimentatore multicanale BP14 è progettato per fornire tensione stabilizzata a 24 V o 36 V ai sensori con un segnale di corrente di uscita unificato.

L'alimentatore BP14 è disponibile in una custodia con montaggio su guida DIN D4.

Figura 28 – Alimentazione

Funzioni principali:

Conversione della tensione alternata (CC) in tensione continua stabilizzata in due o quattro canali indipendenti;

Limitazione della corrente di avviamento;

Protezione da sovratensione contro il rumore impulsivo in ingresso;

Protezione da sovraccarico, cortocircuito e surriscaldamento;

Indicazione della presenza di tensione all'uscita di ciascun canale.

Figura 29 - Schema di collegamento di un alimentatore a due canali BP14

Frequenza di ingresso CA 47...63 Hz. Soglia di protezione corrente (1,2...1,8) Imax. Potenza in uscita totale 14 W. Il numero di canali di uscita è 2 o 4. La tensione di uscita nominale del canale è 24 o 36 V.

Figura 30 – Disegno dimensionale dell'alimentatore

Instabilità della tensione di uscita quando la tensione di alimentazione cambia ±0,2%. Instabilità della tensione di uscita quando la corrente di carico cambia da 0,1 Imax a Imax ±0,2%. Intervallo di temperatura operativa -20...+50 °C Coefficiente di instabilità della temperatura di uscita in funzionamento intervallo di temperatura ±0,025% / °C Resistenza all'isolamento elettrico - ingresso - uscita (valore efficace) 2 k.

SAU-M6 è un analogo funzionale dei dispositivi ESP-50 e ROS 301.

Figura 31 – Interruttore di livello

Figura 32 - Schema di collegamento per SAU-M6

Indicatore di livello del liquido a tre canali OWEN SAU-M6 - progettato per automatizzare i processi tecnologici associati al monitoraggio e alla regolazione dei livelli dei liquidi.

Figura 33 - Schema funzionale di SAU-M6

SAU-M6 è un analogo funzionale dei dispositivi ESP-50 e ROS 301.

Il dispositivo è disponibile in una custodia per montaggio a parete tipo N.

Funzionalità dell'interruttore di livello

Tre canali indipendenti per il monitoraggio del livello del liquido nel serbatoio

Possibilità di invertire la modalità di funzionamento di qualsiasi canale

Collegamento di vari sensori di livello: conduttometrico, galleggiante

Lavorare con liquidi di diversa conduttività elettrica: acqua distillata, di rubinetto, contaminata, latte e prodotti alimentari (debolmente acidi, alcalini, ecc.)

Protezione dei sensori conduttometrici dalla deposizione salina sugli elettrodi mediante alimentazione con tensione alternata

Figura 34 - Disegno dimensionale

Caratteristiche tecniche del dispositivo: la tensione nominale di alimentazione del dispositivo è di 220 V con una frequenza di 50 Hz. Gli scostamenti ammessi della tensione di alimentazione dal valore nominale sono -15...+10%. Consumo energetico, non più di 6 VA. Numero di canali di controllo del livello - 3. Numero di relè di uscita integrati - 3. La corrente massima consentita commutata dai contatti del relè integrato è 4 A a 220 V 50 Hz (cos > 0,4).

Figura 35 – Modulo I/O discreti

Modulo di ingressi e uscite digitali per sistemi distribuiti nella rete RS-485 (protocolli ARIES, Modbus, DCON).

Il modulo può essere utilizzato insieme ai controllori programmabili OWEN PLC o altri MDVV funziona in una rete RS-485 se è presente un "master", mentre MDVV stesso non è il "master" della rete.

ingressi discreti per il collegamento di sensori a contatto e interruttori a transistor di tipo n-p-n. Possibilità di utilizzare qualsiasi ingresso discreto (frequenza massima del segnale - 1 kHz)

Possibilità di generare un segnale PWM da una qualsiasi delle uscite

Trasferimento automatico dell'attuatore alla modalità di emergenza in caso di interruzione del traffico di rete

Supporto per i protocolli Modbus comuni (ASCII, RTU), DCON, ARIES.

Figura - 36 Schema generale di collegamento del dispositivo MDVV

Figura 37 – Schema funzionale dell'MDVV

I MEOF sono progettati per spostare gli elementi di lavoro delle valvole di intercettazione e controllo delle tubazioni con principio di funzionamento rotativo (valvole a sfera e a maschio, valvole a farfalla, serrande, ecc.) in sistemi per il controllo automatico dei processi tecnologici in vari settori in conformità con il comando segnali provenienti da dispositivi di regolazione o controllo. I meccanismi sono installati direttamente sui raccordi.

Figura 38 - Progettazione del meccanismo MEOF

Figura 39 – Dimensioni

Schema di installazione del sensore Metran 100-DG 1541 durante la misurazione della pressione idrostatica (livello) in un serbatoio aperto:

Figura 40 – Schema di installazione del sensore

Il principio di funzionamento dei sensori si basa sull'utilizzo dell'effetto piezoelettrico in una pellicola di silicio eteroepitassiale cresciuta sulla superficie di un wafer di zaffiro artificiale monocristallo.

Figura 41 - Aspetto del dispositivo

Un elemento sensibile con struttura monocristallina in silicio su zaffiro è la base di tutte le unità sensore della famiglia di sensori Metran.

Per una migliore visione d'insieme dell'indicatore a cristalli liquidi (LCD) e per facilitare l'accesso ai due vani del convertitore elettronico, quest'ultimo può essere ruotato rispetto all'unità di misura dalla sua posizione di installazione di un angolo non superiore a 90° in senso antiorario .

Figura 42 - Schema del collegamento elettrico esterno del sensore:

Dove X è la morsettiera o connettore;

Rн - resistenza del carico o resistenza totale di tutti i carichi nel sistema di controllo;

L'alimentatore è una fonte di alimentazione CC.

2.5 Calcolo dei parametri ADC integrati

Calcoliamo i parametri dell'ADC integrato del microcontrollore PLC-150. I parametri principali dell'ADC includono la tensione di ingresso massima U massimo , numero di bit di codice n, risoluzione ∆ ed errore di conversione.

La capacità dell'ADC è determinata dalla formula:

Tronco d'albero 2N, (19)

dove N è il numero di discreti (livelli quantistici);

Poiché l'ADC è integrato nel controller PLC-150 selezionato, abbiamo n=16. La risoluzione ADC è la tensione di ingresso corrispondente a una delle cifre meno significative del codice di uscita:

(20)

dove 2 N - 1 - peso massimo del codice inserito,

ingresso =U massimo -U min (21)

All'U massimo = 10 V, U min = 0 V, n = 16,

(22)

Quanto più grande è n, tanto più piccolo e preciso sarà il codice di uscita in grado di rappresentare la tensione di ingresso.

Valore di risoluzione relativa:

, (23)

dove ∆ è il passo più piccolo percepibile del segnale di ingresso.

Pertanto, ∆ è il passo più piccolo percepibile del segnale di ingresso. L'ADC non registrerà un segnale di livello inferiore. In conformità a ciò, la risoluzione viene identificata con la sensibilità dell'ADC.

L'errore di conversione ha componenti statiche e dinamiche. La componente statica comprende l'errore metodologico di quantizzazione ∆ δ A (discretezza) ed errore strumentale derivante dalla non idealità degli elementi convertitori. Errore di quantizzazione ∆ A è determinato dal principio stesso di rappresentare un segnale continuo mediante livelli quantizzati distanziati tra loro di un intervallo selezionato. L'ampiezza di questo intervallo è la risoluzione del convertitore. L'errore di quantizzazione più grande è metà della risoluzione e, nel caso generale:

(24)

Errore di quantizzazione relativo più grande:

(25)

L'errore strumentale non deve superare l'errore di quantizzazione. In questo caso l’errore statico assoluto totale è pari a:

(26)

L’errore statico relativo totale può essere definito come:

(27)

Successivamente, calcoliamo la risoluzione del DAC integrato del microcontrollore PLC-150. La risoluzione del DAC è la tensione di uscita corrispondente a una della cifra meno significativa del codice di ingresso: Δ=U massimo /(2N -1), dove 2 N -1 - peso massimo del codice in ingresso. All'U massimo = 10B, n = 10 (capacità in bit del DAC integrato) calcoliamo la risoluzione del DAC del microcontrollore:

(28)

Più n è grande, più è piccolo Δ e quanto più accuratamente la tensione di uscita può rappresentare il codice di ingresso. Valore relativo della risoluzione DAC:

(29

Figura 43 – Schema di collegamento

Figura 44 – Schema di collegamento

2.6 Conclusione sul secondo capitolo

In questo capitolo è stato sviluppato uno schema strutturale e funzionale. Sono stati effettuati il ​​calcolo dell'organismo regolatorio, la determinazione delle impostazioni del regolatore e la sintesi dell'ACS.

Parametri della funzione di trasferimento dell'oggetto di controllo. Attrezzatura sensore selezionata. Sono stati calcolati anche i parametri dell'ADC e del DAC integrati nel microcontrollore OWEN PLC 150.

1 Sviluppo di un algoritmo per il funzionamento del sistema SAC in ambiente CoDeSys

Lo sviluppo professionale dei sistemi di automazione industriale è indissolubilmente legato al CoDeSys (Controller Development System). Lo scopo principale del complesso CoDeSys è lo sviluppo di programmi applicativi nei linguaggi dello standard IEC 61131-3.

Il complesso è costituito da due parti principali: l'ambiente di programmazione CoDeSys e il sistema esecutivo CoDeSys SP. CoDeSys viene eseguito su un computer e viene utilizzato per preparare programmi. I programmi vengono compilati in codice macchina veloce e caricati nel controller. CoDeSys SP viene eseguito nel controller, fornisce il caricamento e il debug del codice, la manutenzione degli I/O e altre funzioni di servizio.

Più di 250 aziende rinomate producono apparecchiature con CoDeSys. Migliaia di persone che ci lavorano ogni giorno risolvono problemi di automazione industriale.

Lo sviluppo del software applicativo per il PLC-150, così come per molti altri controllori, viene eseguito su un personal computer nell'ambiente CoDeSys con Microsoft Windows. Il generatore di codice compila direttamente il programma utente in codici macchina, garantendo le massime prestazioni del controller. Il sistema di esecuzione e debug, il generatore di codice e le librerie di blocchi funzione sono appositamente adattati all'architettura dei controllori della serie PLC.

Gli strumenti di debug includono la visualizzazione e la modifica di input/output e variabili, l'esecuzione di un programma in cicli, il monitoraggio dell'esecuzione dell'algoritmo del programma in una rappresentazione grafica, il tracciamento grafico dei valori delle variabili nel tempo e per eventi, la visualizzazione grafica e la simulazione del processo attrezzatura.

La finestra principale di CoDeSys è composta dai seguenti elementi (sono disposti dall'alto verso il basso nella finestra):

) Barra degli strumenti. Contiene pulsanti per richiamare rapidamente i comandi di menu.

) Un organizzatore di oggetti con schede POU, Tipi di dati, Visualizzazioni e Risorse.

) Separatore tra l'Object Organizer e lo spazio di lavoro CoDeSys.

) L'area di lavoro in cui si trova l'editor.

) Finestra dei messaggi.

) Riga di stato contenente informazioni sullo stato attuale del progetto.

La barra degli strumenti, la finestra di messaggio e la barra di stato sono elementi opzionali della finestra principale.

Il menu si trova nella parte superiore della finestra principale. Contiene tutti i comandi CoDeSys. L'aspetto della finestra è mostrato nella Figura 45.

Figura 45 – Aspetto della finestra

I pulsanti della barra degli strumenti forniscono un accesso più rapido ai comandi di menu.

Un comando richiamato tramite un pulsante della barra degli strumenti viene eseguito automaticamente nella finestra attiva.

Il comando verrà eseguito non appena verrà rilasciato il pulsante premuto sulla barra degli strumenti. Se posizioni il puntatore del mouse su un pulsante della barra degli strumenti, dopo un breve periodo di tempo vedrai il nome di questo pulsante nella descrizione comando.

I pulsanti sulla barra degli strumenti sono diversi per i diversi editor CoDeSys. Puoi ottenere informazioni sullo scopo di questi pulsanti nella descrizione degli editor.

La barra degli strumenti può essere disabilitata, Figura 46.

Figura 46 – Barra degli strumenti

La vista generale della finestra del programma CoDeSys è la seguente, Figura 47.

Figura 47 – Finestra del programma CoDeSys

Lo schema a blocchi dell'algoritmo operativo in ambiente CoDeSys è mostrato in Figura 48.

Figura 48 – Schema a blocchi di funzionamento in ambiente CoDeSys

Come si può vedere dallo schema a blocchi, dopo aver acceso il microcontrollore, il programma viene caricato al suo interno, le variabili vengono inizializzate, gli ingressi vengono letti e i moduli vengono interrogati. C'è anche la possibilità di passare dalla modalità automatica a quella manuale. In modalità manuale è possibile controllare la valvola e controllare il MEOF. Quindi i dati di output vengono registrati e i messaggi vengono generati tramite interfacce seriali. Dopodiché l'algoritmo entra in un ciclo di lettura degli input o il lavoro termina.

2 Sviluppo del programma in ambiente CoDeSys

Lanciamo Codesys e creiamo un nuovo progetto nel linguaggio ST. Il file di destinazione per ARM9 è già installato sul tuo personal computer; seleziona automaticamente la libreria richiesta. Viene stabilita la comunicazione con il controller.

reg_for_meof:VALVE_REG; (*regolatore per controllo PDZ*)

K,b:REALE; (*coefficienti della curva di controllo*)

timer_per_valvola1: TON; (*timer di spegnimento di emergenza*)

safety_valve_rs_manual: RS;(*per controllo valvola manuale*)

riferimento: REALE; (*imposta l'angolo di rotazione del PDZ*)_VAR

(*durante la configurazione registriamo il segnale proveniente dal sensore di posizione MEOF e calcoliamo i valori ain basso e alto, inizialmente supponiamo che il sensore sia 4-20 milliampere e a 4 mA la PDZ sia completamente chiusa (0%) , e a 20 mA è completamente aperto (100%) - configurato nella configurazione del PLC *)NOT auto_mode THEN (*se non in modalità automatica*)_open:=manual_more; (*apri premendo un pulsante*)_close:=manual_less; (*chiudere premendo il pulsante*)

safety_valve_rs_manual(SET:=valve_open, RESET1:=valve_close, Q1=safety_valve); (*controllo valvola di emergenza*)

(*durante la configurazione registriamo il segnale dal sensore di pressione e calcoliamo i valori sia bassi che alti, inizialmente assumiamo che il sensore sia 4-20 mA e a 4 mA il serbatoio sia vuoto (0%), e a 20 mA è pieno (100%) - configurato nelle configurazioni PLC *)

SE sensore_pressione< WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN reference:=100; END_IF; (*если уровень меньше "w_reference1", то открываем заслонку на 100%*)

IF Pressure_sensor> WORD_TO_REAL(w_reference1) THEN (*imposta l'angolo di rotazione - diminuisce in proporzione all'aumento del livello del “sensore di pressione” --- angolo =K*livello+b *)

K:=(-100/(WORD_TO_REAL(w_riferimento2-w_riferimento1)));

b:=100-K*(WORD_TO_REAL(w_riferimento1));

riferimento:=K*sensore_pressione+b;

(*timer per il controllo dei flap di emergenza*)

timer_per_valvola1(

IN:=(sensore_pressione> WORD_TO_REAL(w_reference2)) AND sensore_alto_livello,

(*condizione per l'apertura della valvola di emergenza*)

SE timer_per_valvola1.Q

riferimento:=0; (*chiudi MEOF*)

valvola_disicurezza:=VERO; (*aprire la valvola di emergenza*)

valvola_di_sicurezza:=FALSO;

(*regolatore per il controllo della serranda*)_for_meof(

IN_VAL:=riferimento ,

POS:=MEOF_posizione ,

DBF:=2, (*sensibilità del controller*)

ReversTime:=5 , (*non più di 600 inclusioni*)

MORE=>MEOF_apri,

MENO=>MEOF_chiudi ,

ErroreFeedBack=>);_IF;

(*conversione dati per visualizzazione in Scad*)

w_MEOF_position:=REAL_TO_WORD(MEOF_position);_level:=REAL_TO_WORD (sensore_pressione);

(*indicazione della modalità di riempimento dei pulsanti auto-manuale*)_out:=auto_mode;

(*indicazione dell'uscita per il riempimento dei pulsanti di chiusura/apertura della valvola di emergenza*)_out:=safety_valve;

3.3 Sviluppo di un'interfaccia per la visualizzazione visiva delle informazioni di misurazione

Per sviluppare l'interfaccia di visualizzazione è stato scelto il programma Trace Mode 6, perché ha tutte le funzioni e le caratteristiche di cui abbiamo bisogno:

ha una gamma abbastanza ampia di capacità per simulare i processi tecnologici su uno schermo grafico;

Sono disponibili tutti i linguaggi di programmazione standard per sistemi SCADA e controller;

interfaccia grafica intuitiva;

collegamento abbastanza semplice a un controllore logico programmabile;

La versione completa di questo sistema è disponibile sul sito Web del produttore. Race Mode 6 è progettato per l'automazione di imprese industriali, strutture energetiche, edifici intelligenti, strutture di trasporto, sistemi di misurazione dell'energia, ecc.

La scala dei sistemi di automazione creati in modalità Trace può essere qualsiasi: da controllori di controllo che operano in modo autonomo e postazioni operatore, a sistemi di controllo geograficamente distribuiti, inclusi dozzine di controllori che scambiano dati utilizzando varie comunicazioni - rete locale, intranet/Internet, bus seriali basati su RS -232/485, linee telefoniche dedicate e commutate, canali radio e reti GSM.

L'ambiente di sviluppo del progetto integrato nel programma Trace Mode è mostrato nella Figura 49.

Figura 49 – IDE in modalità Trace 6

Il navigatore di progetto consente di navigare rapidamente tra le sottovoci del progetto. Quando passi il mouse sopra uno degli elementi, appare un commento che ti permette di comprenderne il contenuto.

Figura 50 - Navigatore di progetto

Il diagramma mnemonico del progetto, un serbatoio di stoccaggio della prima fase di trattamento delle acque reflue è mostrato nella Figura 0. Comprende:

Pannello di controllo (possibilità di selezionare la modalità di controllo, possibilità di regolare le serrande);

Visualizzazione dell'angolo di rotazione del PDZ;

Indicazione del livello dell'acqua nel serbatoio;

Scarico di emergenza (quando l'acqua nel serbatoio trabocca);

Grafico di tracciamento delle informazioni di misurazione (le condizioni del livello dell'acqua e la posizione della valvola vengono visualizzate sul grafico).

Figura 51 - Schema mnemonico di un serbatoio di accumulo

L'angolo di rotazione effettivo della serranda (0-100%) viene visualizzato nel campo "Posizione Posizione", che consente di monitorare con maggiore precisione le informazioni di misurazione.

Figura 52 – Posizione PDZ

Le frecce a sinistra del serbatoio cambiano colore da grigio a verde quando vengono attivate le uscite del PLC (segnale dall'ACS), cioè Se la freccia è verde, il livello dell'acqua è più alto del sensore.

Il cursore sulla scala è un indicatore di livello (basato sul sensore di pressione metran) (0-100%).

Figura 53 – Indicatore di livello

Il controllo può essere effettuato in due modalità:

) Automatico.

Quando si seleziona una modalità, il colore del pulsante corrispondente cambia da grigio a verde e questa modalità diventa attiva per l'uso.

I pulsanti "Apri" e "Chiudi" vengono utilizzati per controllare manualmente le valvole.

In modalità automatica è possibile impostare attività da cui dipenderà l'angolo di rotazione della PDZ.

A destra del campo “attività 1”, inserire il livello nel serbatoio al quale l'angolo di rotazione PDZ inizierà a diminuire.

A destra del campo “attività 2”, inserire il livello nel serbatoio al quale il limitatore di pressione sarà completamente chiuso.

Una valvola di emergenza funziona automaticamente anche in caso di possibile tracimazione dell'acqua. La valvola di emergenza si apre quando il livello viene superato al di sopra del “task 2” e quando il sensore di livello superiore (ALS) viene attivato entro 10 secondi.

Figura 54 – Ripristino di emergenza

Per un facile monitoraggio delle informazioni di misurazione, lo stato del livello dell'acqua e la posizione della valvola vengono visualizzati su un grafico. La linea blu mostra il livello dell'acqua nel serbatoio e la linea rossa mostra la posizione della serranda.

Figura 55 - Grafico del livello e della posizione della serranda

4 Conclusioni sul terzo capitolo

Nel terzo capitolo è stato sviluppato un algoritmo per il funzionamento del sistema nell’ambiente CoDeSys, è stato costruito un diagramma a blocchi del funzionamento del sistema ed è stato sviluppato un modulo software per l’input/output delle informazioni nel sistema di controllo automatizzato del processo.

È stata inoltre sviluppata un'interfaccia per la visualizzazione visiva delle informazioni di misurazione utilizzando il programma Trace Mode 6 per il sistema di controllo automatico.

4. Parte organizzativa ed economica

1 Efficienza economica dei sistemi automatizzati di controllo dei processi

L’efficienza economica è l’efficacia di un sistema economico, espressa in relazione ai risultati finali utili del suo funzionamento alle risorse spese.

L’efficienza produttiva consiste nell’efficienza di tutte le imprese operative. L'efficienza aziendale è caratterizzata dalla produzione di un prodotto o servizio al costo più basso. Si esprime nella sua capacità di produrre il volume massimo di prodotti di qualità accettabile con costi minimi e di vendere questi prodotti ai costi più bassi. L'efficienza economica di un'impresa, a differenza della sua efficienza tecnica, dipende dalla capacità dei suoi prodotti di soddisfare le esigenze del mercato e le richieste dei consumatori.

I sistemi automatizzati di controllo dei processi garantiscono una maggiore efficienza produttiva aumentando la produttività del lavoro, aumentando il volume di produzione, migliorando la qualità dei prodotti, l'uso razionale delle immobilizzazioni, dei materiali e delle materie prime e riducendo il numero dei dipendenti dell'impresa. L'introduzione del sistema di controllo differisce dal lavoro convenzionale sull'introduzione di nuove tecnologie in quanto consente di trasferire il processo di produzione a uno stadio di sviluppo qualitativamente nuovo, caratterizzato da una maggiore organizzazione (ordine) della produzione.

Il miglioramento qualitativo nell'organizzazione della produzione è dovuto ad un aumento significativo del volume delle informazioni elaborate nel sistema di controllo, ad un forte aumento della velocità della sua elaborazione e all'uso di metodi e algoritmi più complessi per sviluppare decisioni di controllo rispetto a quelli utilizzati prima dell’implementazione di sistemi automatizzati di controllo dei processi.

L'effetto economico ottenuto dall'implementazione dello stesso sistema dipende dal livello di organizzazione della produzione (stabilità e personalizzazione del processo tecnologico (TP)) prima e dopo l'implementazione di sistemi di controllo automatizzato del processo, ovvero può essere diverso per le diverse imprese .

La giustificazione per lo sviluppo (o l'implementazione) di una nuova tecnologia inizia con una valutazione tecnica, confrontando il progetto progettato con i migliori modelli esistenti nazionali ed esteri. L'elevata efficienza economica di un nuovo dispositivo o dispositivo si ottiene incorporando soluzioni tecniche progressive nella sua progettazione. Possono essere espressi da un sistema di indicatori tecnici e operativi che caratterizzano questo tipo di dispositivi. Gli indicatori tecnici progressivi sono la base per raggiungere un'elevata efficienza economica: il criterio finale per valutare la nuova tecnologia. Ciò non toglie nulla all’importanza degli indicatori tecnici nella valutazione dell’efficienza economica.

In genere, gli indicatori economici dell'efficacia della nuova tecnologia sono pochi e uguali per tutti i settori, mentre gli indicatori tecnici sono specifici per ciascun settore e il loro numero può essere molto elevato per caratterizzare in modo completo i parametri tecnici dei prodotti. Gli indicatori tecnici rivelano in che misura un nuovo dispositivo soddisfa il bisogno di produzione o di lavoro, e anche in che misura è collegato con altre macchine utilizzate o progettate per lo stesso processo.

Prima di iniziare la progettazione (o la realizzazione), è necessario acquisire familiarità con lo scopo per cui il dispositivo viene creato (implementato), studiare il processo tecnologico in cui verrà utilizzato e avere un'idea chiara della portata del lavoro che deve essere eseguito dal nuovo prodotto. Tutto ciò dovrebbe riflettersi nella valutazione tecnica del nuovo prodotto macchina (dispositivo).

Una valutazione delle attività di un'impresa deve tenere conto dei risultati e dei costi di produzione. Tuttavia, la pratica dimostra che valutare le unità di produzione utilizzando solo indicatori dell'approccio costo-risultato non sempre mira a raggiungere risultati finali elevati, a trovare riserve interne, e di fatto non contribuisce ad aumentare l'efficienza complessiva.

2 Calcolo dei principali costi del sistema di controllo

Nel determinare l'efficienza economica dell'introduzione di mezzi di meccanizzazione e automazione, è necessario ottenere le risposte alle seguenti domande:

quanto tecnicamente ed economicamente progressivi sono i mezzi proposti di meccanizzazione e automazione e se dovrebbero essere accettati per l'attuazione;

qual è l'entità dell'effetto derivante dall'implementazione nella produzione.

I costi principali per la creazione di un sistema di controllo consistono, di norma, nei costi di pre-progettazione e progettazione Sn e nei costi Sob per l'acquisto di apparecchiature speciali installate nel sistema di controllo. Allo stesso tempo, il costo del lavoro di progettazione comprende, oltre ai costi associati allo sviluppo del progetto, i costi di sviluppo del software e di implementazione del sistema di controllo e il costo delle attrezzature, oltre al costo del computer di controllo apparecchiature, dispositivi per la preparazione, trasmissione e visualizzazione di informazioni, il costo di quelle unità di apparecchiature tecnologiche , la cui modernizzazione o sviluppo è causata dalle condizioni operative delle apparecchiature nel sistema di controllo del processo - sistema di controllo del processo automatizzato. Oltre ai costi per la creazione di un sistema di controllo, l'impresa sostiene anche i costi del suo funzionamento. Pertanto, i costi annuali per il sistema di controllo sono:

(30)

dove T è il tempo di funzionamento; solitamente T = 5 - 7 anni; - costi operativi annuali, strofinare.

Costi operativi per il sistema di controllo:

(31)

Dove - fondo salariale annuale del personale addetto al sistema di controllo, rub.; - ammortamenti e commissioni per fondi, rub.; - costi delle utenze (elettricità, acqua, ecc.), rub.; - costi annuali per materiali e componenti, strofinare.

Ammortamenti e commissioni per i fondi:

(32)

Dove - costo dell'attrezzatura del tipo i-esimo, rub.; - coefficiente di ammortamento per l'i-esimo tipo di attrezzatura; - coefficiente di detrazione per fondi.

Fondo salariale annuo del personale addetto al sistema di controllo:

(33)

Dove - tempo di funzionamento del personale di servizio all'anno, h; - tariffa oraria media del personale di servizio, rub.; - rapporto spese generali del negozio; m′ - numero del personale addetto alla manutenzione del sistema di controllo e dei dispositivi specializzati delle apparecchiature tecnologiche, persone.

Il preventivo di spesa per il sistema di controllo comprende le seguenti voci di costo:

costi dei beni strumentali;

costi per attrezzature aggiuntive;

salari dei lavoratori;

contributi per bisogni sociali;

costo del tempo macchina;

spese generali.

Lo stipendio base degli artisti Sosn, rubli, è determinato dalla formula:

CON di base = t Freddo *T Con * b, (34)

dove tс è la durata della giornata lavorativa, ore (tс = 8 ore); - il costo di 1 ora-persona (determinato dividendo lo stipendio mensile per il numero di ore lavorative al mese), rubli-ora.

Il costo medio di 1 persona all'ora è di 75 rubli

L'intensità lavorativa del lavoro è di 30,8 giornate/uomo.

CON di base = 30,8 * 8 * 75 = 18.480 sfregamenti. (35)

Stipendio aggiuntivo Lo stipendio aggiuntivo, in rubli, è accettato nella misura del 15% dello stipendio base.

Aggiungi = 0,15 * 18.480 = 2.772 rubli.

I contributi per i bisogni sociali Sotch, rubli, sono calcolati dall'importo del salario di base e aggiuntivo per un importo del 26,2%

CON rapporto = 0,262 * (C di base +C extra ), (36)

Sotch = 0,262 * (18480 + 2772) = 5568 rubli.

I costi per i materiali SM sono:

C1 - costo del microcontrollore PLC-150 (costo medio 10.000 rubli);

C2 - costo dell'alimentatore (costo medio 1800 rubli);

C3 - costo dell'attrezzatura sensore (costo medio 4000 rubli);

C4 - costo di un PC (il costo medio di un PC è di 15.000 rubli, Pentium DC E6700, GA-EG41MFT-US2H,2 x 2 GB,500 Gb);

C5 - altre spese (consumo, cavi, fissaggi, ecc.);

cm = C1 + C2 + C3 + C4 + C5

C1 = 10.000 rubli.

C2 = 1800 sfregamenti.

C3 = 4000 sfregamenti.

C4 = 15.000 sfregamenti.

C5 = 9000 sfregamenti.

cm =10000+1800+4000+15000+9000= 39800 sfreg.

Il tempo macchina è il periodo durante il quale una macchina (unità, macchina, ecc.) esegue il lavoro sulla lavorazione o sullo spostamento di un prodotto senza l'influenza umana diretta su di esso.

Il costo del tempo del computer è determinato dalla formula:

CON mv = t fagiolo verde * C martire , (37)

dove Tmash è il tempo di utilizzo dei mezzi tecnici, h;

Cmch - costo di un'ora macchina, che comprende l'ammortamento delle attrezzature tecniche, i costi di manutenzione e riparazione, il costo dell'elettricità, l'ora di rub.

Il tempo richiesto per l’utilizzo dei mezzi tecnici è pari all’intensità lavorativa del lavoro degli artisti ed è di 412 ore.

Il costo di un'ora macchina è di 17 rubli.

Smv = 412 * 17 = 7004 rub.

I costi generali di Snak includono tutti i costi associati alla gestione e alla manutenzione. In questo caso non ci sono spese del genere.

La stima dei costi per lo sviluppo di un sistema aziendale automatizzato è presentata nella Tabella 0.

Tabella 6 – Costi di sviluppo

Voce di spesa Importo, rub. Percentuale sul totale Costo dei materiali 39800 54,2 Stipendio base 1848025,1 Stipendio aggiuntivo 27723,7 Contributi per bisogni sociali 55687,5 Costo del tempo macchina 70049,5 Totale 73624100

Pertanto, il costo del sistema di controllo è di 73.624 rubli.

Figura 56 – Costi base del sistema di controllo

3 Organizzazione dei processi produttivi

L'organizzazione dei processi produttivi consiste nell'unire persone, strumenti e oggetti di lavoro in un unico processo per la produzione di beni materiali, oltre a garantire una combinazione razionale nello spazio e nel tempo dei processi di base, ausiliari e di servizio. Uno degli aspetti principali della formazione di una struttura produttiva è garantire il funzionamento interconnesso di tutti i componenti del processo produttivo: operazioni preparatorie, processi produttivi principali e manutenzione. È necessario comprovare in modo completo le forme e i metodi organizzativi più razionali per lo svolgimento di determinati processi per specifiche condizioni tecniche e produttive.

I principi di organizzazione del processo produttivo rappresentano i punti di partenza sulla base dei quali si effettua la costruzione, il funzionamento e lo sviluppo dei processi produttivi.

Il principio di differenziazione prevede la suddivisione del processo produttivo in parti separate (processi, operazioni) e la loro assegnazione ai dipartimenti competenti dell'impresa. Il principio di differenziazione si oppone al principio di combinazione, che significa l'unificazione di tutti o parte dei diversi processi per la produzione di determinati tipi di prodotti all'interno di un sito, laboratorio o produzione. A seconda della complessità del prodotto, del volume di produzione e della natura delle attrezzature utilizzate, il processo produttivo può essere concentrato in una qualsiasi unità produttiva (officina, area) o disperso in più reparti.

Il principio di concentrazione implica la concentrazione di determinate operazioni di produzione per la fabbricazione di prodotti tecnologicamente omogenei o l'esecuzione di lavori funzionalmente omogenei in luoghi di lavoro, aree, officine o impianti di produzione separati dell'impresa. La fattibilità della concentrazione di lavori simili in aree di produzione separate è determinata dai seguenti fattori: la comunanza di metodi tecnologici che richiedono l'uso dello stesso tipo di attrezzature; capacità delle attrezzature, come i centri di lavoro; aumento dei volumi di produzione di alcune tipologie di prodotti; la fattibilità economica di concentrare la produzione di determinati tipi di prodotti o di svolgere lavori simili.

Il principio di proporzionalità risiede nella combinazione naturale dei singoli elementi del processo produttivo, che si esprime in una certa relazione quantitativa tra loro. Pertanto, la proporzionalità della capacità produttiva presuppone l'uguaglianza delle capacità del sito o dei fattori di carico delle attrezzature. In questo caso, la produttività dei reparti di approvvigionamento corrisponde al fabbisogno di pezzi grezzi delle officine meccaniche, e la produttività di questi reparti corrisponde al fabbisogno dell'officina di assemblaggio per i pezzi necessari. Ciò comporta l'obbligo di disporre in ogni officina di attrezzature, spazio e manodopera in quantità tali da garantire il normale funzionamento di tutti i reparti dell'impresa. Lo stesso rapporto di produttività dovrebbe esistere tra la produzione principale, da un lato, e le unità ausiliarie e di servizio, dall'altro.

4.4 Conclusione sul quinto capitolo

In questo capitolo, in conformità con l'incarico per il progetto di diploma, è stata determinata l'efficienza economica dell'implementazione di sistemi automatizzati di controllo dei processi. Sono state inoltre riviste le principali disposizioni e calcolati i principali costi del sistema di controllo.

5. Sicurezza della vita e tutela dell'ambiente

1 Sicurezza della vita

Quando si creano sistemi di controllo automatizzati complessi, viene sempre più praticata la progettazione di sistemi, nelle fasi iniziali delle quali vengono sollevate questioni di sicurezza sul lavoro e supporto ergonomico, che contengono grandi riserve per aumentare l'efficienza e l'affidabilità dell'intero sistema. Ciò è dovuto alla considerazione globale del fattore umano durante la sua permanenza sul posto di lavoro. L'obiettivo principale delle misure di sicurezza è proteggere la salute umana da fattori dannosi, come scosse elettriche, illuminazione insufficiente, aumento dei livelli di rumore sul posto di lavoro, aumento o diminuzione della temperatura dell'aria nell'area di lavoro, aumento o diminuzione dell'umidità dell'aria, aumento o diminuzione dell'aria mobilità. Tutto ciò si ottiene come risultato della conduzione e attuazione di un insieme di procedure e attività interconnesse nel significato, nella logica e nella sequenza, svolte durante lo sviluppo del sistema uomo-macchina e durante il suo funzionamento. L'argomento del progetto di diploma è "Sistema di controllo automatizzato per il processo di trattamento delle acque reflue dopo un autolavaggio con lo sviluppo di un modulo software per il microcontrollore OWEN". A causa delle specificità di questo luogo di lavoro, l'azienda purifica le acque reflue utilizzando il cloro e il cloro è classificato come sostanza chimica pericolosa (HAS).

Pertanto, per garantire la tutela della salute e un'elevata produttività del lavoro, è necessario indagare sui fattori pericolosi e dannosi quando si lavora in un'impresa con la probabilità di emissioni chimiche pericolose.

Fattori pericolosi e dannosi quando si lavora con sostanze chimiche pericolose

L'avvelenamento con sostanze chimicamente pericolose di emergenza (HAS) durante incidenti e disastri si verifica quando le sostanze pericolose entrano nel corpo attraverso gli organi respiratori e digestivi, la pelle e le mucose. La natura e la gravità delle lesioni sono determinate dai seguenti fattori principali: il tipo e la natura dell'effetto tossico, il grado di tossicità, la concentrazione di sostanze chimiche nell'oggetto interessato (territorio) e i tempi dell'esposizione umana.

I fattori sopra indicati determineranno anche le manifestazioni cliniche delle lesioni, che nel periodo iniziale potranno essere:

) fenomeni di irritazione - tosse, mal di gola e mal di gola, lacrimazione e dolore agli occhi, dolore al petto, mal di testa;

) aumento e sviluppo di fenomeni a carico del sistema nervoso centrale (SNC) - mal di testa, vertigini, sensazione di intossicazione e paura, nausea, vomito, stato di euforia, compromissione della coordinazione dei movimenti, sonnolenza, letargia generale, apatia, ecc.

Protezione da fattori pericolosi e dannosi

Per prevenire il rilascio di cloro, l'impresa deve seguire rigorosamente le norme di sicurezza, fornire istruzioni durante la manipolazione di sostanze pericolose e controllare l'ammissione di sostanze pericolose.

L'impresa deve disporre di dispositivi di protezione in caso di situazioni di emergenza. Uno di questi mezzi di protezione è la maschera antigas GP-7. La maschera antigas è progettata per proteggere il sistema respiratorio, la vista e il viso di una persona da sostanze tossiche, aerosol biologici e polvere radioattiva (AS, BA e RP).

Figura 57 - Maschera antigas GP-7

Maschera antigas GP-7: 1 - parte anteriore; 2 - scatola filtro-assorbente; 3 - copertina in maglia; 4 - gruppo valvola di inspirazione; 5 - citofono (membrana); 6 - gruppo valvola di espirazione; 7 - otturatore; 8 - testata (piastra occipitale); 9 - cinturino frontale; 10 - cinturini per tempie; 11 - cinturini per le guance; 12 - fibbie; 13 - borsa.

La maschera antigas GP-7 è uno dei modelli più recenti e avanzati di maschere antigas per la popolazione. Fornisce una protezione altamente efficace contro i vapori di sostanze tossiche, radioattive, batteriche e di emergenza chimicamente pericolose (HAS). Ha una bassa resistenza respiratoria, garantisce una tenuta affidabile e una leggera pressione della parte anteriore sulla testa. Grazie a ciò può essere utilizzato da persone di età superiore ai 60 anni e da pazienti con malattie polmonari e cardiovascolari.

Figura 58 - tempo dell'azione protettiva di GP-7

Figura 59 - Caratteristiche tecniche GP-7

Cosa fare in caso di incidente dovuto al rilascio di cloro

Quando si ricevono informazioni su un incidente con sostanze pericolose, indossare una protezione respiratoria, una protezione per la pelle (mantello, mantello), lasciare l'area dell'incidente nella direzione indicata nel messaggio radiofonico (televisivo).

Dovresti uscire dalla zona di contaminazione chimica in una direzione perpendicolare alla direzione del vento. Allo stesso tempo, evitare di attraversare tunnel, burroni e avvallamenti: nei luoghi bassi la concentrazione di cloro è maggiore.

Se è impossibile uscire dalla zona pericolosa, restare nel locale ed effettuare la sigillatura di emergenza: chiudere ermeticamente finestre, porte, aperture di ventilazione, camini, sigillare le fessure delle finestre e le giunzioni degli infissi e salire ai piani superiori della l'edificio.

Figura 60 - Schema di evacuazione dalla zona contaminata

Dopo aver lasciato la zona di pericolo, togliersi gli indumenti esterni, lasciarli fuori, fare una doccia, sciacquare gli occhi e il rinofaringe. Se compaiono segni di avvelenamento: riposare, bere acqua tiepida, consultare un medico.

Segni di avvelenamento da cloro: dolore acuto al petto, tosse secca, vomito, dolore agli occhi, lacrimazione, perdita di coordinazione dei movimenti.

Dispositivi di protezione individuale: maschere antigas di tutti i tipi, benda di garza inumidita con acqua o soluzione di soda al 2% (1 cucchiaino per bicchiere d'acqua).

Cure di emergenza: allontanare la vittima dalla zona di pericolo (trasporto solo in posizione distesa), togliere gli indumenti che limitano la respirazione, bere abbondantemente una soluzione di soda al 2%, sciacquare gli occhi, lo stomaco, il naso con la stessa soluzione, sciacquare gli occhi con una soluzione a 30 Soluzione % di albucid. Stanza buia, occhiali scuri.

5.2 Tutela dell'ambiente

La salute umana dipende direttamente dall'ambiente e principalmente dalla qualità dell'acqua che beve. La qualità dell'acqua influisce sulle funzioni vitali del corpo umano, sul suo rendimento e sul benessere generale. Non per niente si presta tanta attenzione all'ecologia e, in particolare, al problema dell'acqua pulita.

Nella nostra epoca di progresso tecnologico avanzato, l’ambiente sta diventando sempre più inquinato. L'inquinamento delle acque reflue proveniente dalle imprese industriali è particolarmente pericoloso.

Gli inquinanti più diffusi nelle acque reflue sono i prodotti petroliferi - un gruppo non identificato di idrocarburi provenienti da petrolio, olio combustibile, cherosene, oli e le loro impurità, che, a causa della loro elevata tossicità, sono, secondo l'UNESCO, tra i dieci inquinanti ambientali più pericolosi. I prodotti petroliferi possono essere presenti in soluzioni in forma emulsionata, disciolta e formare uno strato galleggiante sulla superficie.

Fattori di inquinamento delle acque reflue da prodotti petroliferi

Uno degli inquinanti ambientali sono le acque reflue contenenti petrolio. Si formano in tutte le fasi tecnologiche della produzione e dell'utilizzo del petrolio.

La direzione generale per risolvere il problema della prevenzione dell'inquinamento ambientale è la creazione di industrie senza rifiuti, con pochi rifiuti, senza rifiuti e con pochi rifiuti. A questo proposito, quando si accettano, immagazzinano, trasportano e distribuiscono prodotti petroliferi ai consumatori, devono essere adottate tutte le misure necessarie per prevenire o minimizzare il più possibile le loro perdite. Questo problema deve essere risolto migliorando i mezzi tecnici e i metodi tecnologici per la raffinazione del petrolio e dei prodotti petroliferi nei depositi petroliferi e nelle stazioni di pompaggio. Oltre a ciò, i dispositivi di raccolta locale per vari scopi possono svolgere un ruolo utile, consentendo loro di raccogliere fuoriuscite o perdite di prodotti nella loro forma pura, impedendo che vengano rimossi con acqua.

Con possibilità limitate di utilizzo dei mezzi sopra menzionati, nei depositi di petrolio vengono generate acque reflue contaminate da prodotti petroliferi. In conformità con i requisiti dei documenti normativi esistenti, sono soggetti a una pulizia abbastanza profonda. La tecnologia per la purificazione delle acque contenenti petrolio è determinata dallo stato di dispersione in fase del prodotto petrolifero risultante - sistema idrico. Il comportamento dei prodotti petroliferi nell'acqua è, di norma, dovuto alla loro densità inferiore rispetto alla densità dell'acqua e alla solubilità in acqua estremamente bassa, che è prossima allo zero per i tipi pesanti. A questo proposito, i principali metodi di purificazione dell'acqua dai prodotti petroliferi sono meccanici e fisico-chimici. Tra i metodi meccanici, la sedimentazione ha trovato il maggiore utilizzo e, in misura minore, la filtrazione e la centrifugazione. Tra i metodi fisico-chimici, la flottazione, a volte classificata come metodo meccanico, attira molta attenzione.

Depurazione delle acque reflue provenienti da prodotti petroliferi mediante vasche di decantazione e dissabbiatori

I separatori di sabbia sono progettati per separare le impurità meccaniche con una dimensione delle particelle di 200-250 micron. La necessità di una separazione preliminare delle impurità meccaniche (sabbia, incrostazioni, ecc.) è determinata dal fatto che in assenza di trappole di sabbia, queste impurità vengono rilasciate in altri impianti di trattamento e quindi complicano il funzionamento di questi ultimi.

Il principio di funzionamento del dissabbiatore si basa sulla variazione della velocità di movimento delle particelle solide pesanti in un flusso liquido.

I dissabbiatori si dividono in orizzontali, in cui il liquido si muove in direzione orizzontale, con movimento rettilineo o circolare dell'acqua, verticali, in cui il liquido si muove verticalmente verso l'alto, e dissabbiatori con movimento elicoidale (traslatorio-rotatorio) dell'acqua. . Questi ultimi, a seconda del metodo di realizzazione del movimento della vite, si dividono in tangenziali e aerati.

I dissabbiatori orizzontali più semplici sono vasche a sezione triangolare o trapezoidale. La profondità delle trappole di sabbia è di 0,25-1 m. La velocità del movimento dell'acqua al loro interno non supera 0,3 m/s. I dissabbiatori con movimento circolare dell'acqua sono realizzati sotto forma di un serbatoio rotondo di forma conica con un vassoio periferico per il deflusso delle acque reflue. I fanghi vengono raccolti in un fondo conico, da dove vengono avviati alla lavorazione o allo smaltimento. Utilizzato per portate fino a 7000 m3/giorno. I dissabbiatori verticali hanno forma rettangolare o rotonda, in cui le acque reflue si muovono con un flusso verticale verso l'alto ad una velocità di 0,05 m/s.

Il design del dissabbiatore viene selezionato in base alla quantità di acque reflue e alla concentrazione di solidi sospesi. I più utilizzati sono i dissabbiatori orizzontali. Dall'esperienza dei depositi petroliferi risulta che i dissabbiatori orizzontali devono essere puliti almeno una volta ogni 2-3 giorni. Quando si puliscono i trappole di sabbia, viene solitamente utilizzato un ascensore idraulico portatile o fisso.

La sedimentazione è il metodo più semplice e più frequentemente utilizzato per separare dalle acque reflue le impurità disperse grossolanamente che, sotto l'influenza della forza gravitazionale, si depositano sul fondo del serbatoio di decantazione o galleggiano sulla sua superficie.

Le imprese di trasporto del petrolio (depositi di petrolio, stazioni di pompaggio del petrolio) sono dotate di vari serbatoi di decantazione per la raccolta e la purificazione dell'acqua dal petrolio e dai prodotti petroliferi. A questo scopo vengono solitamente utilizzati serbatoi standard in acciaio o cemento armato, che possono funzionare come serbatoio di stoccaggio, serbatoio di decantazione o serbatoio tampone, a seconda dello schema tecnologico di trattamento delle acque reflue.

Sulla base del processo tecnologico, l'acqua contaminata dai depositi petroliferi e dalle stazioni di pompaggio del petrolio scorre in modo non uniforme verso gli impianti di trattamento. Per una fornitura più uniforme di acqua contaminata agli impianti di trattamento, vengono utilizzati serbatoi tampone, dotati di dispositivi di distribuzione dell'acqua e di raccolta dell'olio, tubi per l'alimentazione e lo scarico delle acque reflue e dell'olio, un indicatore di livello, apparecchi respiratori, ecc. Poiché l'olio nell'acqua è in tre stati (facile, difficile da separare e disciolto), una volta nel serbatoio tampone, l'olio facilmente e parzialmente difficile da separare galleggia sulla superficie dell'acqua. In questi serbatoi vengono separati fino al 90-95% degli oli facilmente separabili. Per fare ciò nel circuito dell'impianto di trattamento vengono installati due o più serbatoi di accumulo che operano periodicamente: riempimento, decantazione, pompaggio. Il volume del serbatoio viene selezionato in base al tempo di riempimento, pompaggio e sedimentazione e il tempo di sedimentazione è compreso tra 6 e 24 ore. Pertanto, i serbatoi tampone (serbatoi di sedimentazione) non solo livellano la fornitura irregolare di acque reflue agli impianti di trattamento , ma riduce anche significativamente la concentrazione di olio nell'acqua.

Prima di pompare l'acqua sedimentata fuori dal serbatoio, vengono rimossi l'olio galleggiante e i sedimenti precipitati, dopodiché viene pompata l'acqua chiarificata. Per rimuovere i sedimenti, sul fondo del serbatoio è installato il drenaggio dei tubi forati.

Una caratteristica distintiva dei serbatoi di sedimentazione dinamica è la separazione delle impurità nell'acqua mentre il liquido si muove.

Nei serbatoi di decantazione dinamica o nei serbatoi di decantazione continua, il liquido si muove in direzione orizzontale o verticale, quindi i serbatoi di decantazione sono divisi in verticali e orizzontali.

Un serbatoio di sedimentazione verticale è un serbatoio cilindrico o quadrato (in pianta) con un fondo conico per una facile raccolta e pompaggio dei sedimenti di sedimentazione. Il movimento dell'acqua in un sedimentatore verticale avviene dal basso verso l'alto (per la sedimentazione delle particelle).

Una vasca di decantazione orizzontale è una vasca rettangolare (in pianta) alta 1,5-4 m, larga 3-6 me lunga fino a 48 m. Il sedimento caduto sul fondo viene spostato nella fossa con appositi raschiatori e rimosso utilizzando un ascensore idraulico, pompe o altri dispositivi. Le impurità galleggianti vengono rimosse mediante raschiatori e vassoi trasversali installati ad un certo livello.

A seconda del prodotto da catturare, le vasche di decantazione orizzontali si dividono in dissabbiatori, disoleatori, disoleatori per olio combustibile, dispersori per benzina, disgrassatori, ecc. Alcuni tipi di trappole per olio sono mostrati nella Figura 0.

Figura 61 – Trappole per olio

Nei sedimentatori a forma circolare e radiale l'acqua si sposta dal centro alla periferia o viceversa. I serbatoi di decantazione radiale ad alta capacità utilizzati per il trattamento delle acque reflue hanno un diametro fino a 100 me una profondità fino a 5 m.

I sedimentatori radiali con ingresso centrale delle acque reflue hanno velocità di ingresso maggiori, il che comporta un utilizzo meno efficiente di una parte significativa del volume del sedimentatore rispetto ai serbatoi di decantazione radiali con ingresso periferico delle acque reflue e prelievo di acqua depurata al centro.

Maggiore è l'altezza della vasca di decantazione, maggiore è il tempo necessario affinché una particella galleggi sulla superficie dell'acqua. E questo, a sua volta, è associato ad un aumento della lunghezza della coppa. Di conseguenza, è difficile intensificare il processo di sedimentazione nei separatori di olio di concezione convenzionale. All’aumentare delle dimensioni delle vasche di sedimentazione, le caratteristiche idrodinamiche della sedimentazione si deteriorano. Quanto più sottile è lo strato di liquido, tanto più veloce è il processo di risalita (decantazione), a parità di tutte le altre condizioni. Questa situazione ha portato alla realizzazione di vasche di sedimentazione a strato sottile, che possono essere suddivise per disegno in tubolari e a piastre.

L'elemento di lavoro di un decantatore tubolare è un tubo con un diametro di 2,5-5 cm e una lunghezza di circa 1 m. La lunghezza dipende dalle caratteristiche dell'inquinamento e dai parametri idrodinamici del flusso. Vengono utilizzati serbatoi di sedimentazione tubolari con inclinazioni dei tubi piccole (10) e grandi (fino a 60).

Le vasche di sedimentazione con bassa pendenza delle tubazioni funzionano in un ciclo periodico: chiarificazione dell'acqua e lavaggio delle tubazioni. Si consiglia di utilizzare questi sedimentatori per la chiarificazione delle acque reflue con una piccola quantità di impurità meccaniche. L'efficienza schiarente è dell'80-85%.

Nelle vasche di sedimentazione tubolari fortemente inclinate, la disposizione dei tubi fa sì che il sedimento scivoli lungo i tubi e quindi non è necessario sciacquarli.

Il tempo di funzionamento delle vasche di decantazione praticamente non dipende dal diametro dei tubi, ma aumenta con la loro lunghezza.

I blocchi tubolari standard sono realizzati in plastica polivinilica o polistirene. Tipicamente vengono utilizzati blocchi con una lunghezza di circa 3 m, una larghezza di 0,75 me un'altezza di 0,5 m. La dimensione della sezione trasversale dell'elemento tubolare è di 5x5 cm loro per qualsiasi titolo; sezioni o singoli blocchi possono essere facilmente installati in vasche di decantazione verticali o orizzontali.

Le vasche di sedimentazione a piastre sono costituite da una serie di piastre parallele tra le quali si muove il liquido. A seconda della direzione del movimento dell'acqua e dei sedimenti depositati (galleggiati), i serbatoi di decantazione sono divisi in vasche a flusso diretto, in cui le direzioni di movimento dell'acqua e dei sedimenti coincidono; controcorrente, in cui acqua e sedimenti si muovono l'uno verso l'altro; croce, in cui l'acqua si muove perpendicolare alla direzione del movimento dei sedimenti. Le vasche di sedimentazione a piastre in controcorrente sono le più utilizzate.

Figura 62 – Vasche di decantazione

I vantaggi dei sedimentatori tubolari e a piastre sono l'economicità dovuta al ridotto volume di costruzione, la possibilità di utilizzare plastiche più leggere del metallo e non corrosive in ambienti aggressivi.

Uno svantaggio comune dei serbatoi di sedimentazione a strato sottile è la necessità di creare un contenitore per la separazione preliminare di particelle di olio facilmente separabili e grandi grumi di olio, scaglie, sabbia, ecc. I grumi hanno galleggiabilità pari a zero, il loro diametro può raggiungere 10-15 cm con una profondità di diversi centimetri. Tali grumi danneggiano molto rapidamente i serbatoi di sedimentazione a strato sottile. Se alcune piastre o tubi sono intasati da tali coaguli, nel resto il flusso del fluido aumenterà. Questa situazione porterà al deterioramento del funzionamento della coppa. I diagrammi schematici dei serbatoi di decantazione sono mostrati nella Figura 0.

5.3 Conclusioni sul quinto capitolo

Questa sezione ha discusso le principali questioni relative alla sicurezza della vita e alla protezione dell'ambiente. È stata effettuata un'analisi dei fattori di produzione pericolosi e dannosi. Sono state sviluppate anche misure protettive per il rilascio di cloro. Inoltre, questo capitolo ha esaminato i principali compiti di protezione dell'ambiente e ha proposto l'installazione di un serbatoio di decantazione orizzontale per purificare le acque reflue dai prodotti petroliferi.

Conclusione

In questo progetto di tesi è stato sviluppato un componente software per un sistema di controllo automatico per il trattamento delle acque reflue dopo un autolavaggio.

Sono state riviste le basi operative e i moderni metodi di trattamento delle acque reflue. Oltre alla possibilità di automatizzare questi processi. È stata effettuata un'analisi dell'hardware esistente (controllori PLC logici programmabili) e del software per i sistemi di controllo.

È stato sviluppato l'hardware del sistema di controllo per il controllo del processo di trattamento delle acque reflue di un autolavaggio.

È stato sviluppato un algoritmo per il funzionamento del sistema in ambiente CoDeSys. È stata sviluppata un'interfaccia di visualizzazione nell'ambiente Trace Mode 6.

Bibliografia

automazione del trattamento delle acque reflue

1. Lezioni frontali sui corsi “Elettronica” e “Misure e strumenti tecnici”. Kharitonov V.I.

2. "Gestione dei sistemi tecnici" Kharitonov V.I., Bunko E.B., K.I. Mesha, E.G. Murachev.

3. "Elettronica" Savelov N.S., Lachin V.I.

Documentazione tecnica per l'autolavaggio MGUP "Mosvodokanal".

Zhuromsky V.M. Corso di lezioni frontali sul corso "Mezzi tecnici"

Kazinik E.M. - Istruzioni metodologiche per l'attuazione della parte organizzativa ed economica - Mosca, casa editrice MSTU MAMI, 2006. - 36 p.

Sandulyak A.V., Sharipova N.N., Smirnova E.E. - Istruzioni metodologiche per l'implementazione della sezione “sicurezza della vita e protezione dell'ambiente” - Mosca, casa editrice MSTU MAMI, 2008. - 22 p.

Documentazione tecnica MGUP "Mosvodokanal"

Stakhov - Trattamento delle acque reflue oleose delle imprese di stoccaggio e trasporto di prodotti petroliferi - Leningrado Nedra.

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introduzione

L'automazione dei processi tecnologici e della produzione, nella fase attuale, viene introdotta in tutti i settori. Uno dei principali vantaggi dei sistemi automatizzati di controllo del processo è la riduzione, o addirittura l'eliminazione completa, dell'influenza del fattore umano sul processo controllato, la riduzione del personale, la minimizzazione dei costi delle materie prime, il miglioramento della qualità del prodotto fabbricato e in definitiva un aumento significativo dell’efficienza produttiva. Le principali funzioni svolte da tali sistemi includono monitoraggio e controllo, scambio di dati, elaborazione, accumulazione e archiviazione di informazioni, generazione di allarmi, generazione di grafici e report.

1. Caratteristicaacque reflue alle imprese

Le acque reflue sono qualsiasi acqua e precipitazione scaricata nei serbatoi dai territori delle imprese industriali e delle aree popolate attraverso il sistema fognario o per gravità, le cui proprietà sono state deteriorate a causa dell'attività umana.

Le acque reflue sono:

Le acque reflue industriali (industriali) (generate nei processi tecnologici durante la produzione o l'estrazione mineraria) vengono scaricate attraverso un sistema fognario industriale o generale

Le acque reflue domestiche (domestiche e fecali) (generate in locali residenziali, nonché in locali domestici in produzione, ad esempio docce, servizi igienici) vengono scaricate attraverso il sistema fognario domestico o generale

Le acque reflue superficiali (suddivise in acqua piovana e acqua di disgelo, cioè formate dallo scioglimento di neve, ghiaccio e grandine) vengono solitamente scaricate attraverso un sistema fognario.

Le acque reflue industriali possono essere separate:

Secondo la composizione degli inquinanti:

Contaminato principalmente da impurità minerali;

Contaminato principalmente da impurità organiche;

Contaminato da impurità sia minerali che organiche;

Per concentrazione di inquinanti.

Esistono due gruppi principali di inquinanti nelle acque reflue: conservativi, vale a dire quelli che difficilmente entrano nelle reazioni chimiche e sono praticamente non biodegradabili (esempi di tali inquinanti sono sali di metalli pesanti, fenoli, pesticidi) e non conservativi, cioè. quelli che possono, incl. subire processi di autodepurazione dei serbatoi.

La composizione delle acque reflue comprende sia inorganiche (particelle di terreno, minerali e rocce di scarto, scorie, sali inorganici, acidi, alcali); e organici (prodotti petroliferi, acidi organici), incl. oggetti biologici (funghi, batteri, lieviti, compresi gli agenti patogeni).

Processo tecnologico dell'oggetto

Tutta l'installazione esterna è dotata di copertura in calcestruzzo con pendenza verso le vasche di scarico per raccogliere le precipitazioni ed eventuali sversamenti dei prodotti lavorati.

La raccolta dalle vaschette di scarico viene inviata ai contenitori da incasso E-314/1.2, posizionati alle diverse estremità dell'impianto (schema di processo). L'acqua raccolta nei contenitori viene pompata dalle pompe N-314/1.2 nel sistema fognario chimicamente contaminato (CPS) dell'impianto di depurazione, a condizione che i risultati soddisfacenti dell'analisi dell'acqua raccolta e l'ottenimento del permesso per il pompaggio da parte del capoturno di l'impianto di depurazione. Durante il pompaggio viene monitorata la presenza di uno strato d'olio e, se rilevato, il pompaggio viene interrotto.

Se l'acqua è notevolmente inquinata, viene diluita, se possibile, con acqua riciclata o trasportata tramite camion dei fanghi al serbatoio di stoccaggio dei fanghi dell'impianto di trattamento delle acque reflue.

Se viene rilevato uno strato di olio, viene inviato al riciclaggio attraverso il container O-23 utilizzando un camion di carburante. Il livello nel serbatoio E-314/1 è controllato dal dispositivo LIA - 540.

Diagramma di flusso del processo

Svantaggi del sistema esistente:

- non è possibile monitorare e analizzare il livello dello strato di olio prelevato dal sensore, il che a sua volta non ci consente di controllare l'intero processo tecnologico.

- non esiste un sistema automatizzato di controllo e gestione dei processi.

- uno dei principali vantaggi dei sistemi automatizzati di controllo del processo, che non si osserva in questo sistema, è la riduzione dell'influenza del cosiddetto fattore umano sul processo controllato, la riduzione del personale, la minimizzazione dei costi delle materie prime, il miglioramento della qualità del prodotto finale prodotto e, in definitiva, un aumento significativo dell’efficienza produttiva.

- I dispositivi esistenti integrati nel sistema sono soggetti agli influssi ambientali.

Principi generali per la realizzazione di sistemi automatizzati di monitoraggio e controllo dei processi tecnologici

Esistono vari principi per la costruzione di sistemi di controllo dei processi tecnologici, che sono determinati da: 1) la posizione dell'operatore nella catena di controllo e 2) l'ubicazione territoriale delle strutture tecnologiche.

Sulla base del primo principio sono possibili le seguenti opzioni per la costruzione dei sistemi.

Il sistema informativo consente al personale di gestione di monitorare l'avanzamento del processo in corso utilizzando strumenti di misura secondari, a seconda delle letture, prendere l'una o l'altra decisione sulla regolazione dell'avanzamento del processo e, se necessario, apportare modifiche utilizzando dispositivi controllati manualmente.

A seconda della base tecnica degli strumenti di misura, sono possibili i seguenti metodi di implementazione dei sistemi di misura:

Nel primo caso gli strumenti indicatori vengono utilizzati come strumenti di misura secondari. Questo metodo consente all'operatore di monitorare l'avanzamento del processo utilizzando le letture di puntatori o strumenti digitali, inserire i dati nel giornale contabile, prendere una decisione sulla regolamentazione dell'avanzamento del processo ed eseguirlo. Nonostante l'arcaicità di questo metodo, esso è ancora ampiamente utilizzato, soprattutto perché è possibile integrare gli strumenti di misura con diversi mezzi di segnalazione e controllo a distanza;

Nel secondo caso, come strumenti di misura secondari, vengono utilizzati dispositivi di registrazione: registratori automatici, potenziometri e altri dispositivi simili che registrano su carta cartografica. Anche questo metodo richiede un monitoraggio costante del processo da parte dell'operatore, ma lo solleva dalla procedura di routine di registrazione delle letture. I casi sopra indicati sono caratterizzati dalla difficoltà di reperire i valori necessari registrati a diversi intervalli di tempo, e da una certa complessità di elaborazione dei dati statistici, perché richiedono l'elaborazione manuale o l'immissione manuale in un computer, la difficoltà di creare un sistema di controllo a circuito chiuso;

Nel terzo caso, l'implementazione di un sistema informativo comporta una combinazione di mezzi per la misurazione, l'elaborazione e la memorizzazione delle informazioni basati su un computer elettronico. L'uso della tecnologia informatica consente di creare un sistema automatico per l'elaborazione complessa di informazioni sul processo tecnologico. Un tale sistema consente un approccio flessibile all'elaborazione dei dati a seconda del loro contenuto, inoltre, viene fornita l'elaborazione statistica richiesta dei dati ricevuti, la memorizzazione e la presentazione degli stessi nella forma richiesta sullo schermo e sul supporto rigido e le informazioni vengono fornite. facilmente trasmesso su lunghe distanze. Ciò consente di organizzare un sistema automatizzato per la raccolta, l'elaborazione, l'archiviazione, la trasmissione e la presentazione delle informazioni.

Allo stato attuale dello sviluppo tecnologico, i sistemi di informazione e controllo costruiti sulla base della tecnologia informatica digitale servono come base per sistemi di controllo e gestione automatizzati e automatizzati per i processi tecnologici e la produzione in generale.

Uno dei tipi di sistemi di controllo automatizzato è un sistema di informazione e consulenza, altrimenti chiamato sistema di supporto alle decisioni o sistema esperto. Questo tipo di sistema implementa la raccolta automatica dei dati tecnologici dalla struttura, la necessaria elaborazione, archiviazione e trasmissione delle informazioni. L'elaborazione delle informazioni consente di convertirle in un formato adatto alla memorizzazione in un database, estraendo da esso i dati richiesti, sui quali è possibile la sintesi delle informazioni sulle raccomandazioni.

Lo sviluppo dei sistemi di informazione e consulenza è il sistema di controllo automatico (ACS). La costruzione di cannoni semoventi è possibile sia sulla base di elementi analogici che digitali. La base più promettente, in questa fase di sviluppo tecnologico, sono i sistemi modulari a blocchi di microprocessori per la raccolta di informazioni, l'ulteriore elaborazione delle informazioni utilizzando computer industriali, la sintesi di azioni di controllo e la trasmissione di segnali di controllo all'oggetto di controllo trasmettendo moduli di un blocco- sistema modulare per la raccolta e la trasmissione delle informazioni.

L'uso delle moderne tecnologie informatiche consente inoltre di organizzare il trasferimento delle informazioni tra diversi sistemi di controllo automatico, a condizione che esistano linee di comunicazione e adeguati protocolli di trasferimento delle informazioni. Pertanto, un sistema di controllo automatico costruito su un principio simile fornisce una soluzione al problema della gestione e del monitoraggio di un oggetto tecnologico e la capacità di integrare il sistema con altri livelli della gerarchia.

In base alla loro ubicazione territoriale, i sistemi di monitoraggio e controllo si dividono in sistemi centralizzati e sistemi distribuiti.

I sistemi centralizzati sono caratterizzati dal fatto che gli oggetti di controllo sono geograficamente dispersi e controllati da un punto di controllo centrale implementato su una macchina di controllo digitale. Nonostante il vantaggio che tutte le informazioni sullo stato del processo tecnologico siano concentrate in un punto di controllo e venga effettuato il controllo, tale sistema dipende in modo significativo dalle condizioni e dall'affidabilità delle linee di comunicazione.

I sistemi di controllo distribuito consentono di controllare oggetti dispersi che sono influenzati da controller di controllo autonomi. La comunicazione con il punto centrale viene effettuata mediante il cosiddetto controllo di supervisione sull'intero corso del processo tecnologico e anche i necessari segnali di correzione vengono generati e trasmessi a controllori di controllo autonomi.

Oltre ad analizzare i principi generali della costruzione di sistemi automatizzati di monitoraggio e controllo e i requisiti imposti dalle norme statali durante la progettazione di tali sistemi, sono stati presi in considerazione i requisiti del cliente per un sistema di controllo automatizzato dei processi.

Innanzitutto, oggi è necessario combinare il sistema di controllo automatizzato dei processi tecnologici e la sala di controllo centrale in un unico sistema informativo. È altrettanto importante automatizzare le pipeline. Ciò consentirà di ottenere in modo accurato e rapido importanti informazioni tecnologiche: pressione, temperatura, consumo della sostanza trasportata.

Questo tipo di informazioni è necessario ai tecnologi per eseguire lavori di prevenzione e riparazione e valutare la stabilità del processo tecnologico. Misurare la quantità di anidride carbonica trasportata è necessario per la contabilità tecnologica. In definitiva, appare un accesso rapido alle informazioni, che migliora la qualità del processo decisionale gestionale.

Nel lavoro sono stati impostati e risolti i seguenti compiti:

1) Uno studio approfondito dell'intero processo tecnologico e giustificazione della necessità di implementare un sistema automatizzato.

2) Selezione di sensori e dispositivi per implementare il compito.

3) Selezione dell'hardware del sistema.

4) Sviluppo di uno schema funzionale tenendo conto dell'introduzione di elementi di automazione del processo.

5) Sviluppo di software e hardware per un sistema automatizzato di controllo e gestione dei processi.

6) Descrizione delle funzionalità e capacità tecniche del sistema automatizzato implementato.

Schema funzionale di un oggetto con un sistema automatizzato integrato E tema

Descrizione dello schema funzionale dell'automazione

Lo schema funzionale dell'automazione di un impianto tecnologico è mostrato in Fig. (2). Lo schema mostra la posizione dei trasduttori di misura primari del controllo tecnologico. I sensori del sistema sono realizzati con materiali resistenti agli influssi ambientali e hanno una struttura a prova di esplosione, nonché una resistenza alla pressione fino a 10,0 MPa. Il pompaggio automatizzato delle acque reflue dal serbatoio E-314/1 viene effettuato utilizzando una posizione della valvola di controllo LV 540/1, che funziona con una posizione del sensore di livello radar a onde LIDC 540 Rosemount 5300 (a separazione di fase). Quando il livello dell'acqua raggiunge il 100%, la valvola di controllo FV 540/1 si apre. Che fornisce acqua circolante al contenitore grazie alla forza idrostatica. Quando viene raggiunto lo strato d'olio, rilevato dal sensore di livello LIDC 540 (sull'interfaccia di fase), la valvola si chiude.

2. Elenco dei dispositivi utilizzati

1) LivelloLIDA- 540: Rosemount 5300

Il Rosemount 5300 è un trasmettitore di livello a onda guidata a due fili per la misurazione di livello, interfaccia e solidi solidi. Rosemount 5300 offre elevata affidabilità, misure di sicurezza avanzate, facilità d'uso, connettività illimitata e integrazione nei sistemi di controllo di processo.

Principio operativo Misuratori di livello ad onde guidate:

Il Rosemount 5300 si basa sulla tecnologia Time Domain Reflectometry (TDR). Gli impulsi radar a microonde a bassa potenza in nanosecondi vengono diretti lungo una sonda immersa nel fluido di processo. Quando un impulso radar raggiunge un mezzo con una costante dielettrica diversa, parte dell'energia dell'impulso viene riflessa nella direzione opposta. La differenza temporale tra il momento di trasmissione dell'impulso radar e il momento di ricezione del segnale eco è proporzionale alla distanza secondo la quale viene calcolato il livello del liquido o livello di interfaccia di due mezzi. L'intensità del segnale dell'eco riflesso dipende dalla costante dielettrica del mezzo. Maggiore è la costante dielettrica, maggiore è l'intensità del segnale riflesso. La tecnologia ad onde guidate presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri metodi di misurazione del livello, poiché gli impulsi radar sono praticamente immuni dalla composizione del mezzo, dall'atmosfera del serbatoio, dalla temperatura e dalla pressione. Poiché gli impulsi radar vengono guidati lungo la sonda anziché propagarsi liberamente in tutto il serbatoio, la tecnologia delle onde guidate può essere utilizzata con successo in serbatoi piccoli e stretti, nonché in serbatoi con ugelli stretti. Per facilità d'uso e manutenzione in varie condizioni, i trasmettitori di livello 5300 utilizzano i seguenti principi e soluzioni di progettazione:

Modularità dei progetti;

Elaborazione avanzata del segnale analogico e digitale;

Possibilità di utilizzare più tipologie di sonde a seconda delle condizioni di utilizzo dell'indicatore di livello;

Collegamento con cavo bifilare (l'alimentazione viene fornita tramite il circuito di segnale);

Supporta il protocollo di comunicazione digitale HART, fornendo uscita dati digitali e configurazione remota dello strumento utilizzando un comunicatore portatile modello 375 o 475 o un personal computer con il software Rosemount Radar Master.

2) F.V.540 -valvola di controllo di intercettazione

La valvola di intercettazione e controllo è progettata per controllare automaticamente il flusso di fluidi liquidi e gassosi, compresi quelli aggressivi e pericolosi per l'incendio, nonché per chiudere le tubazioni.

Il principio di funzionamento della valvola di controllo è modificare la resistenza idraulica e, di conseguenza, la portata della valvola modificando l'area di flusso del gruppo acceleratore. Il movimento dello stantuffo è controllato da un azionamento. Quando l'asta dell'attuatore si muove sotto l'influenza di un segnale di controllo, lo stantuffo della valvola esegue un movimento alternativo nel manicotto. A seconda della portata condizionale richiesta e delle caratteristiche del flusso, sulla superficie cilindrica della boccola viene realizzata una serie di fori o finestre profilate. L'area dei fori attraverso i quali viene strozzato il mezzo di lavoro dipende dall'altezza dello stantuffo.

Un azionamento con molla a diaframma ad azione diretta o inversa converte le variazioni della pressione dell'aria compressa fornita alla cavità di lavoro in movimento dell'asta. In assenza di pressione dell'aria compressa nella cavità di lavoro dell'azionamento, lo stantuffo, sotto l'influenza della forza sviluppata dalla molla, è installato nella posizione più bassa dell'azionamento NC (versione - normalmente chiusa).

Il posizionatore è progettato per migliorare la precisione di posizionamento dello stelo dell'attuatore e dello stelo della valvola ad esso collegato.

3) Tecnografo-160M

Gli strumenti di indicazione e registrazione TECHNOGRAPH 160M sono progettati per misurare e registrare attraverso dodici canali (K1-K9, KA, HF, KS) tensione e corrente continua, nonché grandezze non elettriche convertite in segnali elettrici in corrente continua o resistenza attiva.

I dispositivi possono essere utilizzati in vari settori per controllare e registrare processi produttivi e tecnologici.

I dispositivi consentono di:

Regolazione posizionale;

Indicazione del numero del canale su un display ad una cifra e del valore del valore misurato su un display a quattro cifre;

Registrazione analogica, digitale o combinata su un nastro cartografico;

Scambio dati tramite canale RS-232 o RS-485 da un PC;

Misurazione e registrazione del flusso istantaneo (estrazione delle radici), nonché registrazione del valore medio o totale del flusso per ora.

La registrazione viene eseguita da una testina di stampa con pennarello a sei colori, la risorsa di registrazione è di un milione di punti per ciascun colore.

Parametri di interfaccia: velocità di trasmissione 2400 bps, 8 bit di dati, 2 bit di stop, nessuna parità e nessun segnale pronto.

4) Versatile° regolatore industriale KR5500

I regolatori industriali universali della serie KR 5500 sono progettati per misurare, indicare e regolare la potenza e la tensione CC o la resistenza attiva da sensori di pressione, flusso, livello, temperatura, ecc.

I regolatori possono essere utilizzati nelle industrie metallurgiche, petrolchimiche, energetiche e di altro tipo per controllare e regolare i processi produttivi e tecnologici. L'indubbio vantaggio di questi dispositivi è l'ampio range di condizioni climatiche per il loro utilizzo: possono operare in un intervallo di temperatura compreso tra -5...+55°C e un'umidità compresa tra 10...80%.

I regolatori industriali universali della serie KR 5500 sono dispositivi di alta precisione e affidabilità del livello più moderno, con una legge di controllo programmabile dall'utente (P, PI, PID) e con 1 o 2 uscite di vario tipo. Lo scambio di dati con un PC avviene tramite interfacce RS 422 o RS 485. Le funzioni di rooting e quadratura consentono di controllare non solo la temperatura, ma anche altri parametri dei processi tecnologici: pressione, flusso, livello in unità del valore misurato. I risultati della misurazione vengono visualizzati sul display LED.

Scopo

I regolatori con display digitale e tipo di legge di controllo programmabile - PID, PD, P - sono progettati per misurare e regolare la temperatura e altre quantità non elettriche (pressione, portata, livello, ecc.), convertite in segnali elettrici di potenza e tensione CC .

Conclusione

controllo tecnologico automatizzato dei rifiuti

In questo lavoro è stata considerata la questione dell'automazione del processo tecnologico di raccolta del trattamento delle acque reflue.

Inizialmente è stato stabilito quali parametri dovevamo controllare e regolare. Quindi vengono selezionati gli oggetti della regolamentazione e le attrezzature con cui è possibile raggiungere l'obiettivo prefissato.

L'elevata efficienza nell'utilizzo del controllo automatizzato dei parametri e dell'ottimizzazione del funzionamento di vari sistemi tecnologici con meccanismi che operano in modalità variabili è stata confermata da molti anni di esperienza mondiale. L'uso dell'automazione consente di ottimizzare il funzionamento degli impianti tecnologici e migliorare la qualità dei prodotti.

Bibliografia

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2. Manuale operativo dei trasmettitori di livello a onda guidata Rosemount 5300.

3. Catalogo prodotti “Mezzi moderni di controllo, regolamentazione e registrazione dei processi tecnologici nell'industria” NFP “Sensorika” Ekaterinburg.

4. Automazione dei processi produttivi nell'industria chimica / Lapshenkov G.I., Polotsky L.M. Ed. 3°, rivisto e aggiuntivi - M.: Chimica, 1988, 288 p.

5. Catalogo dei prodotti e delle applicazioni di Teplopribor OJSC, Chelyabinsk

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Automazione degli impianti di trattamento delle acque reflue

La portata del lavoro di automazione in ciascun caso specifico deve essere confermata dall'efficienza economica e dall'effetto sanitario.

Negli impianti di trattamento è possibile automatizzare:

1. dispositivi e strumenti che registrano i cambiamenti nelle condizioni di processo durante il normale funzionamento;
2. dispositivi e strumenti che consentono la localizzazione degli incidenti e garantiscono un pronto intervento;
3. processi ausiliari nel funzionamento delle strutture, in particolare per le stazioni di pompaggio (pompe di riempimento, pompaggio dell'acqua di drenaggio, ventilazione, ecc.);
4. impianti di disinfezione delle acque reflue sottoposti a trattamento.

Insieme a una soluzione di automazione completa, è consigliabile automatizzare i singoli processi tecnologici: distribuzione delle acque reflue attraverso le strutture, regolazione dei livelli di precipitazione e fanghi.

In futuro l'automazione parziale dovrebbe prevedere la possibilità di passare all'automazione completa dell'intero ciclo tecnologico.

L'implementazione relativamente piccola di unità di controllo automatico nella tecnologia di trattamento delle acque reflue presso le imprese dell'industria alimentare è spiegata dal fatto che la maggior parte degli impianti di trattamento ha una produttività bassa o media, per cui i costi di capitale per l'automazione sono spesso espressi in importi significativi e non possono essere compensati da corrispondenti risparmio sui costi operativi. In futuro, il dosaggio automatico dei reagenti e il monitoraggio dell’efficienza del trattamento delle acque reflue saranno ampiamente utilizzati negli impianti di trattamento delle acque reflue.

I requisiti tecnici per l’automazione dei processi di trattamento delle acque reflue possono essere riassunti come segue:

1. qualsiasi sistema di controllo automatico deve consentire il controllo locale dei singoli meccanismi durante la loro ispezione e riparazione;
2. deve essere esclusa la possibilità di controllare due modalità contemporaneamente (ad esempio automatica e locale);
3. il trasferimento del sistema dal controllo manuale al controllo automatico non dovrebbe essere accompagnato dall'arresto dei meccanismi in funzione;
4. il circuito di controllo automatico deve garantire il normale flusso del processo tecnologico e garantire l'affidabilità e l'accuratezza dell'installazione;
5. durante un normale spegnimento dell'unità, il circuito di automazione deve essere pronto per il successivo avvio automatico;
6. il bloccaggio previsto deve escludere la possibilità di avvio automatico o remoto dopo un arresto di emergenza dell'unità;
7. in tutti i casi di interruzione del normale funzionamento di un impianto automatizzato, un segnale di allarme deve essere inviato ad una stazione in servizio costante.

1. stazioni di pompaggio - unità principali e pompe di drenaggio; accensione e spegnimento in funzione del livello del liquido nei serbatoi e nei pozzi, commutazione automatica in caso di guasto di una pompa a quella di riserva; dare un segnale acustico in caso di guasto dei gruppi di pompaggio o di troppo pieno del livello nel serbatoio ricevente;
2. pozzi di drenaggio - allarme livello di emergenza;
3. valvole di pressione delle unità di pompaggio (quando si avvia l'unità su una valvola chiusa) - apertura e chiusura, interbloccate con il funzionamento delle pompe;
4. Rastrelli meccanici: lavorano secondo un determinato programma;
5. dispositivi di riscaldamento elettrico - accensione e spegnimento dei dispositivi di riscaldamento elettrico a seconda della temperatura ambiente;
6. serbatoi di ricezione delle stazioni di pompaggio dei fanghi - risospensione dei liquidi di scarto;
7. condotte in pressione delle stazioni di pompaggio dei fanghi - svuotamento dopo l'arresto delle pompe;
8. costruzione di griglie con pulizia meccanica - accensione e spegnimento dei rastrelli meccanici in funzione del dislivello prima e dopo la griglia (intasamento della griglia) o secondo un cronoprogramma;
9. trappole di sabbia: attivazione dell'elevatore idraulico per pompare fuori la sabbia secondo un programma temporale o in base al livello della sabbia, mantenendo automaticamente una portata costante;
10. vasche di decantazione, vasche di contatto - rilascio (pompaggio) di fanghi (sedimenti) secondo un programma temporale o in base al livello dei fanghi; funzionamento dei meccanismi raschiatori secondo un programma temporale o in base al livello dei fanghi; apertura della valvola idraulica all'avvio del traliccio mobile del raschiatore;
11. stazioni di neutralizzazione delle acque reflue, stazioni di clorazione a base di calce spinosa - dosaggio del reagente in base al flusso delle acque reflue.

Una caratteristica delle acque reflue delle imprese dell'industria alimentare è la mancanza di standard di azoto e fosforo per i processi biochimici.

Pertanto, è necessario aggiungere gli elementi mancanti sotto forma di nutrienti.

L'applicazione degli additivi è associata alla difficoltà di regolare la quantità di additivi in ​​base alle dimensioni dell'afflusso di acque reflue e dei contaminanti. Tenendo conto del cambiamento del flusso delle acque reflue, il dosaggio dei nutrienti è particolarmente difficile, pertanto, per misurare il flusso delle acque reflue, l'Istituto Soyuzvodokanalproekt ha sviluppato uno schema di automazione in cui diaframmi e galleggiante indicano manometri differenziali del tipo DEMP-280 con induzione vengono utilizzati i sensori.

Gli impulsi del manometro differenziale vengono trasmessi al regolatore elettronico del rapporto ERS-67 che, utilizzando un attuatore elettrico di tipo MG, agendo sulla valvola di controllo, adatta il consumo di nutrienti alla dimensione dell'afflusso di acque reflue. In questo caso, il rapporto calcolato necessario tra il consumo di acque reflue e sostanze nutritive viene impostato dal regolatore in base alla variazione della concentrazione di inquinanti nelle acque reflue che entrano nell'impianto di trattamento.

I processi di pulizia meccanica comprendono il filtraggio dell'acqua attraverso vagli, la raccolta della sabbia e la sedimentazione primaria. Lo schema a blocchi dell'automazione dei processi meccanici di trattamento delle acque reflue è mostrato in Fig. 52.

Fig.52. Schema a blocchi ACS:

1 – camera di distribuzione; 2 – griglia a gradini; 3 – dissabbiatore orizzontale; 4 – vasca di decantazione primaria; 5 – bunker di sabbia

Le griglie vengono utilizzate per catturare grandi impurità meccaniche dalle acque reflue. Nell'automazione dei vagli, il compito principale è controllare rastrelli, frantoi, trasportatori e cancelli sul canale di alimentazione. L'acqua passa attraverso la griglia, sulla quale vengono trattenute le impurità meccaniche, quindi, man mano che i rifiuti si accumulano, la griglia a gradini viene accesa e ripulita dai rifiuti. I dispositivi automatici sulle griglie si attivano quando aumenta la differenza nei livelli delle acque reflue prima e dopo le griglie . L'angolo di inclinazione della griglia è di 60° -80°. Il rastrello viene spento tramite un dispositivo di contatto che viene attivato quando il livello scende ad un valore preimpostato, oppure utilizzando un relè temporizzato (dopo un certo periodo di tempo).

Successivamente, dopo aver trattenuto grandi impurità meccaniche, il deflusso viene inviato ai separatori di sabbia, progettati per catturare sabbia e altri contaminanti minerali non disciolti dalle acque reflue. Il principio di funzionamento del dissabbiatore si basa sul fatto che, sotto l'influenza della gravità, le particelle il cui peso specifico è maggiore del peso specifico dell'acqua, mentre si muovono insieme all'acqua, cadono sul fondo.

Un dissabbiatore orizzontale è costituito da una parte operativa, dove si muove il flusso, e una parte sedimentaria, il cui scopo è raccogliere e immagazzinare la sabbia caduta fino alla sua rimozione. Il tempo di permanenza del liquido in un dissabbiatore orizzontale è solitamente di 30 -. 60 s, il diametro stimato delle particelle di sabbia è 0,2 - 0,25 mm, velocità di movimento delle acque reflue 0,1 m/s. I dispositivi automatici nei dissabbiatori vengono utilizzati per rimuovere la sabbia quando raggiunge il livello massimo. Per un funzionamento normale ed efficiente del dissabbiatore è necessario monitorare e controllare il livello dei sedimenti, se supera il valore consentito, si agiterà e l'acqua sarà contaminata da sostanze precedentemente sedimentate; Inoltre, la rimozione automatica della sabbia può essere effettuata a determinati intervalli di tempo, stabiliti in base all'esperienza operativa.

L'effluente entra poi nella vasca di decantazione primaria per trattenere le sostanze galleggianti e precipitate. L'acqua si muove lentamente dal centro verso la periferia e defluisce in una fossa periferica con buchi allagati. Per rimuovere i fanghi dalle acque reflue viene utilizzata una trave metallica a rotazione lenta su cui sono montati dei raschiatori, che rastrellano i fanghi fino al centro della vasca di decantazione, da dove vengono periodicamente pompati tramite un ascensore idraulico. Il tempo di permanenza (decantazione) del liquido di scarico è di 2 ore, la velocità dell'acqua è di 7 m/s.

Automazione del processo di trattamento fisico e chimico delle acque reflue

Nei sistemi di trattamento delle acque reflue che utilizzano metodi fisici e chimici, la flottazione a pressione è quella più ampiamente utilizzata. Con questo metodo di trattamento, le acque reflue vengono saturate di gas (aria) sotto pressione eccessiva, che viene poi rapidamente ridotta alla pressione atmosferica.

Nella fig. La Figura 53 mostra uno schema a blocchi di un ASR con stabilizzazione della qualità dell'acqua purificata modificando la portata del flusso di ricircolo che trasporta una fase gassosa fine nel flottatore.

Il sistema è costituito da un serbatoio di galleggiamento 1, misuratore di torbidità 2-1, che misura la concentrazione di particelle sospese nell'acqua purificata, allarme 2-3, flussometro 1-1, regolatore 1-2, valvole di controllo 1-3, che regola il flusso delle acque reflue in ingresso al flottatore, e alla valvola 2-2, che regola la portata del flusso di circolazione saturo di aria nel ricevitore di pressione 2.

Il segnale che si verifica quando la concentrazione di sostanze sospese nell'acqua all'uscita del flottatore aumenta oltre un determinato valore, viene inviato dal torbidimetro 2-1 al regolatore che, attraverso la valvola 2-2, aumenta la portata di ricircolo. La nuova quantità di gas riduce la torbidità delle acque reflue trattate. Contemporaneamente, all'aumentare della portata di ricircolo attraverso il serbatoio di flottazione, all'uscita del flussometro 1-1 appare un segnale di deviazione, che viene inviato al regolatore 1-2. Questo regolatore riduce il flusso delle acque reflue nel flottatore in 1-3 fasi, garantendo un flusso totale costante attraverso di esso.

Riso. 53. Schema del processo ASR per il trattamento delle acque reflue mediante flottazione a pressione