В значительной мере экономически эффективные пневматические цепи управления являются одним из наиболее результативных способов оптимизации процессов на производстве. Все больше компаний на рынке водоснабжения и очистки сточных вод отмечают ощутимые выгоды и преимущества. Тем не менее, возникает вопрос: какой точностью позиционирования должна обладать система в зависимости от области применения? В ключе данной проблематики эксперты в сфере автоматизации рекомендуют следующие решения.
В целом, в контексте автоматизации процессов водоподготовки и очистки, выделяют три уровня управления в замкнутых системах, которые в большинстве случаев включают интеграцию внешних устройств позиционирования, таких как CMSX от Festo. Уровнем выше находится концепция автоматизации на базе платформы CPX. Стоит отметить, что в подобных системах нет необходимости в дополнительной установке позиционеров. В этом случае, интегрированная платформа автоматизации с модулем CPX-CEC обрабатывает электрические сигналы датчиков и управляет пневмоприводами с помощью 5/3 распределителей на пневмоострове.
Третий уровень представляет собой комплексный пакет - конструкция привода «все в одном». Разработчики Festo предложили надежное решение – линейный пневмопривод DFPI со встроенным позиционером.
Фильтры с неподвижным слоем
Приведенные выше три уровня управления можно продемонстрировать более детально на примере неподвижных слоистых фильтров. Как правило, для управления данным фильтром требуется от пяти до восьми запорных клапанов. Из них до трех клапанов функционируют в замкнутых регулирующих системах управления, в то время как другие работают в открытом/закрытом режиме.
Уровень 1: Экономичный контроллер для позиционирования
Первый уровень автоматизации систем водоснабжения и очистки сточных вод подразумевает использование стандартных внешних позиционеров, таких как CMSX, при этом привлекательное соотношение цена/производительность является ключевым фактором.
Положение запорного клапана легко регулируется с помощью аналогового сигнала. В замкнутых системах управления контроллер CMSX постоянно сопоставляет заданное значение сигнала с фактическим положением четвертьоборотного привода, таким образом, любые отклонения могут быть немедленно обнаружены и скорректированы. В стандартном исполнении позиционера встроенный микроконтроллер непрерывно отображает текущее положение запорного клапана. Данная информация также доступна извне благодаря аналоговому сигналу обратной связи. В случае нарушения энергопитания запорный клапан вернется на ранее заданное безопасное положение, что сводит возможные риски, связанные с обеспечением непрерывных процессов, к минимуму.
Уровень 2: Функция позиционера в пневмоострове
Количество фильтров с неподвижным слоем колеблется от двух на небольших местных водоподготовительных станциях и до 48-ми и более на станциях, обслуживающих мегаполисы. Следовательно, любая концепция автоматизации должна быть децентрализованной и максимально гибкой, а также совмещать как пневмо- так и электроприводы. Для этого решения наиболее подходящей является децентрализованная платформа CPX с пневмоостровом серии MPA и контролером CPX-CEC.
Пневматическое управление запорными клапанами осуществляется локально: CPX обрабатывает электрические сигналы от переключателей конечного положения, блока датчиков и измерительных приборов. Терминал также управляет схемой фильтрации и устанавливает соединение с системой управления запорными клапанами. Каждый фильтр с неподвижным слоем подключен к отдельному шкафу управления, в котором децентрализованная платформа автоматизации установлена совместно с панелью оператора.
Панель оператора позволяет управлять системой в ручном режиме с помощью шкафа управления даже в аварийном состоянии или в случае сбоя питания. В замкнутых системах функция управления запорными клапанами осуществляется с помощью двух элементов: блок датчиков SRAP с аналоговым выходом в 4 ... 20 мА для обеспечения обратной связи относительно позиции запорных клапанов и децентрализованная, встроенная платформа автоматизации CPX с пневмостровом MPA и контроллером CEC для обработки сигналов и приведения в действие пнвемопривода.
Преимущества платформы автоматизации CPX в шкафу управления со встроенным ПЛК
• Требуемое качество сжатого воздуха ниже по сравнению с обычно используемым позиционером
• Более высокие скорости потока воздуха позволяют высокоскоростное движение электромагнитных клапанов, обеспечивая безопасность даже при использовании совместно с крупноразмерными приводами
• Благодаря ручному управлению запорный клапан регулируется даже в случае отсутствия электропитания
• Изменить параметры в замкнутой системе управления технический персонал может удаленно – непосредственно в шкафу управления
Уровень 3: Линейный привод и замкнутая система управления
В области автоматизации систем водоснабжения и очистки сточных вод наивысший уровень интеграции задач в замкнутой системе управления - это интеграция функции управления в сам привод. Причина этого заключается в том, что использование внешних устройств в замкнутой системе часто вызывает трудности: зачастую возникает необходимость регулировать систему рычагов, агрессивные условия окружающей среды приводят к коррозии, а отложения пыли вызывают износ движущихся частей. Кроме того, внешне установленные дополнительные устройства могут быть повреждены во время монтажа и эксплуатации.
С приводами серии DFPI, напротив, не возникает подобных осложнений. Все компоненты системы, необходимые для управления, интегрированы в корпус. Цилиндр, датчик перемещения, блок клапанов и позиционер надежно размещены в корпусе и имеют дополнительные преимущества по сравнению с модульными системами, такие как компактность и прочность для использования в наружных системах.
Переход от электрики к пневматике
Впечатляющим примером применения DFPI является обработка и хранение дождевых стоков в канализационных системах. В целом, только в Германии насчитывается около 45 000 резервуаров для сбора дождевой воды, которые защищают станции очистки от чрезмерного загрязнения в результате сброса сточных вод во время дождевых осадков.
В подобных суровых условиях окружающей среды выгодно перестроить управление технологическими процессами сбора дождевой воды, используя пневматику: к примеру, сервопривод DFPI. Он надежно защищает систему позиционирования от коррозии и влаги в корпусе. Еще одним преимуществом является то, что сжатый воздух легко хранить. Следовательно, энергетические резервы всегда доступны в случае сбоя питания, таким образом, после отключения подачи электроэнергии можно осуществить еще несколько операций по изменению положения шиберных задвижек или установить задвижку на определенную позицию.
www.festo.ua/water
Для тех, кто хочет знать больше:
•Festo – немецкое независимое семейное предприятие, работает на рынке с 1925 года.
•Направления бизнеса Festo: Промышленная автоматизация и дидактика
• Оборот концерна: более 2 миллиардов евро
•250 представительств Festo находятся в 59 странах мира
•Festo получает 2 900 патентов во всем мире и создает около 100 инноваций ежегодно
•Инвестиции в новые разработки составляют 9% от оборота
•В компании трудятся 16 200 сотрудников во всем мире
•Организация заботится об окружающей среде, имеет сертификаты качества и экологичности
•Festo проводит более 3000 семинаров ежегодно с 1967 г. на 39 языках мира. В семинарах принимают участие более чем 42 000 человек в год.
•Самые впечатляющие разработки Festo: Aqua Jelly, AquaPenguin, Aqua Ray, Airic’s arm, Airacuda и SmartBird, AirPenguin, BionicOpter.
•За свои многочисленные заслуги компания Festo была удостоена таких крупнейших наград, как: German Logistics Prize 2003, Energy Efficiency Award 2008, Environmental Technology Award 2009, German Future Award 2010