Організація автоматизованої системи диспетчерського керування насосними агрегатами водонапірних станцій

Автор(и)

  • Леонід Михайлович Заміховський Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0002-6374-8580
  • Микола Ярославович Николайчук Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0001-6185-2272
  • Іван Теодорович Левицький Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, Україна https://orcid.org/0000-0001-6538-7734

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313531

Ключові слова:

водозабезпечення, топологія, насосний агрегат, PLC, SCADA, TIA Portal, Sinamics, PID

Анотація

Створення і експлуатація сучасних систем диспетчерського керування насосними агрегатами передбачає комплексне вирішення окремих інженерно-технічних і наукових задач.

Об’єктом досліджень є інформаційні процеси при забезпеченні режимів роботи електроприводних насосних агрегатів водонапірних станцій.

В роботі вирішується науково-технічна проблема розроблення топології, апаратно-програмних засобів, алгоритмів керування, диспетчерського інтерфейсу та дослідження режимів роботи насосних агрегатів в системах диспетчерського керування водонапірними станціями.

Реалізовано алгоритми керування насосними агрегатами, перевагою яких є можливість автоматизованого розрахунку параметрів технологічних PID-регуляторів з урахуванням поточних електричних параметрів частотно-керованого електроприводу насосних агрегатів та умов експлуатації.

Розроблено та апробовано WEB-орієнтований диспетчерський інтерфейс системи керування насосними агрегатами на базі SCADA, що забезпечує процес керування в режимі реального часу.

Особливостями розробленої системи диспетчерського керування є удосконалена топологія, розширена функціональність, енергоощадні режими керування та можливість подальшої модернізації на основі принципів стандартизації та уніфікації апаратно-програмних засобів і проектних процедур.

Розроблена система диспетчерського керування насосними агрегатами водонапірних станцій реалізована і успішно експлуатується на промисловому підприємстві водозабезпечення.

Отримані результати забезпечили підвищення техніко-економічних показників при експлуатації технологічного обладнання за рахунок оперативності процедур контролю та керування, енергоощадних режимів роботи частотно-керованого електроприводу насосних агрегатів

Біографії авторів

Леонід Михайлович Заміховський, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Микола Ярославович Николайчук, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Іван Теодорович Левицький, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кандидат технічних наук

Кафедра інформаційно-телекомунікаційних технологій та систем

Посилання

  1. Syufrijal, S., Rif’an, M., Media’s, E. (2019). Construction design system of constant pressure control in water distribution system with PID method using PLC based on IoT. Journal of Physics: Conference Series, 1402 (2), 022060. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1402/2/022060
  2. Ta, V.-P., Truong, D.-N., Nhan, N.-T. (2022). An Innovative Approach for Water Distribution Systems. Intelligent Automation & Soft Computing, 32 (3), 1605–1615. https://doi.org/10.32604/iasc.2022.022374
  3. Taimaingam, S., Pannil, P. (2024). Comprehensive performance evaluation of profibus and profinet in PLC-based control systems. (2024) ICIC Express Letters. Part B: Applications, 15 (7), 687–699. https://doi.org/10.24507/icicelb.15.07.687
  4. Vadi, S., Bayindir, R., Toplar, Y., Colak, I. (2022). Induction motor control system with a Programmable Logic Controller (PLC) and Profibus communication for industrial plants – An experimental setup. ISA Transactions, 122, 459–471. https://doi.org/10.1016/j.isatra.2021.04.019
  5. Kaittan, K. H., Mohammed, S. J. (2024). PLC-SCADA Automation of Inlet Wastewater Treatment Processes: Design, Implementation, and Evaluation. Journal Européen Des Systèmes Automatisés, 57 (3), 787–796. https://doi.org/10.18280/jesa.570317
  6. Hasan, B., Mohani, S. S.-H., Hussain, S. S., Yasin, S., Alvi, W. A., Saeed, O. (2019). Implementation of Supervisory Control and Data Acquisition - SCADA on a PLC and VFD Controlled Digital Mixing Plant Using TIA Portal. 2019 4th International Conference on Emerging Trends in Engineering, Sciences and Technology (ICEEST), 2, 1–6. https://doi.org/10.1109/iceest48626.2019.8981705
  7. V.K., A. S., Subramaniam, U., Madurai Elavarasan, R., Raju, K., Shanmugam, P. (2021). Sensorless parameter estimation of VFD based cascade centrifugal pumping system using automatic pump curve adaption method. Energy Reports, 7, 453–466. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.01.002
  8. Ahmed, A., Moharam, B., Rashad, E. (2018). Power Saving of Multi Pump-Motor Systems Using Variable Speed Drives. 2018 Twentieth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON), 839–844. https://doi.org/10.1109/mepcon.2018.8635157
  9. Rata, M., Rata, G. (2018). An Efficient Method for Studyingthe Motion Graphs optimization in Electric Drive Systems. 2018 International Conference and Exposition on Electrical And Power Engineering (EPE), ii, 0465–0469. https://doi.org/10.1109/icepe.2018.8559808
  10. Grecu, D.-L., Popescu, S.-L. (2015). Hard/Soft simulator for electric engines controlled with Siemens automates. 2015 7th International Conference on Electronics, Computers and Artificial Intelligence (ECAI), P-109-P-116. https://doi.org/10.1109/ecai.2015.7301263
  11. Salkić, A., Muhović, H., Jokić, D. (2022). Siemens S7-1200 PLC DC Motor control capabilities. IFAC-PapersOnLine, 55 (4), 103–108. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.06.017
  12. Zhengtang, L., Xiangdong, L., Lin, Z. (2020). The motor testing system design based on SINAMICS S120 inverter. Journal of Physics: Conference Series, 1550 (4), 042074. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1550/4/042074
  13. Beran, L., Diblik, M. (2016). Indirect torque measurement using industrial vector control frequency converter. 2016 17th International Carpathian Control Conference (ICCC), 1, 48–53. https://doi.org/10.1109/carpathiancc.2016.7501065
  14. Daniun, M., Awtoniuk, M., Sałat, R. (2017). Implementation of PID autotuning procedure in PLC controller. ITM Web of Conferences, 15, 05009. https://doi.org/10.1051/itmconf/20171505009
  15. Gabor, G., Livint, G. (2022). Implementation of a PID Controller Using Siemens PLC. 2022 International Conference and Exposition on Electrical And Power Engineering (EPE), 593–596. https://doi.org/10.1109/epe56121.2022.9959869
  16. Slavicek, L., Balda, P., Schlegel, M. (2021). Comparison of Siemens and REX Controls PI(D) Autotuners. 2021 23rd International Conference on Process Control (PC), 1, 212–218. https://doi.org/10.1109/pc52310.2021.9447480
  17. Elizabeth, S.-J., Wilson, S.-O., Ana, T.-P., José, T.-C. (2024). Proportional Integral and Derivative Auto Tuning of Industrial Controllers Using the Relay Feedback Method. Good Practices and New Perspectives in Information Systems and Technologies, 96–107. https://doi.org/10.1007/978-3-031-60227-6_9
  18. SIMATIC STEP 7 Basic/Professional V17 and SIMATIC WinCC V17. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109798671/simatic-step-7-basic-professional-v17-and-simatic-wincc-v17?dti=0&lc=en-UA
  19. Zamikhovskyi, L. M., Nykolaichuk, M. Ya., Levytskyi, I. T. (2017). Avtomatyzovana systema chastotnoho keruvannia nasosnymy ahrehataty z funktsiyamy dyspetcheryzatsiyi. Intelektualnyi produkt vchenykh, vynakhidnykiv i ratsionalizatoriv Prykarpattia. Shchorichnyi kataloh naivahomishykh vynakhodiv, korysnykh modelei, promyslovykh zrazkiv i ratsionalizatorskykh propozytsiy. Ivano-Frankivsk, 77–81.
  20. Function Manual. Simatic. Profinet. PROFINET with STEP 7. Available at: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/856/49948856/att_897210/v1/profinet_step7_v18_function_manual_en-US_en-US.pdf
  21. SIMATIC S7 S7-1200 Programmable controller. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109797241/simatic-s7-s7-1200-programmable-controller?dti=0&lc=en-UA
  22. SINAMICS G: Speed Control of a G110M /G115D/G120 with S7-1200 via PROFINET with Safety Integrated and HMI. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/70155469/sinamics-g-speed-control-of-a-g110m-g115d-g120-with-s7-1200-via-profinet-with-safety-integrated-and-hmi?dti=0&lc=en-UA
  23. Bee, L. (2022). PLC and HMI Development with Siemens TIA Portal. Develop PLC and HMI programs using standard methods and structured approaches with TIA Portal V17. Packt Publishing Ltd., 436.
  24. PID control with PID_Compact. SIMATIC S7-1200 / S7-1500 + TIA Portal V17. Entry-ID: 100746401, V3.0, 12/2022. Available at: https://cache.industry.siemens.com/dl/files/401/100746401/att_1124946/v2/100746401_S71x00_PidCompact_DOC_V3.0_en.pdf
  25. PID Control with PID_Compact for SIMATIC S7-1200/S7-1500. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/100746401/pid-control-with-pid_compact-for-simatic-s7-1200-s7-1500?dti=0&lc=en-US
  26. SINAMICS G: Controlling a speed axis with the “SINA_SPEED” block. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109485727/sinamics-g-controlling-a-speed-axis-with-the-%E2%80%9Csina_speed%E2%80%9D-block?dti=0&lc=en-UA
  27. Closed-Loop Control of Simulated Controlled Systems in the S7-1500 with PID_Compact V2. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/79047707/closed-loop-control-of-simulated-controlled-systems-in-the-s7-1500-with-pid_compact-v2?dti=0&lc=en-UA
  28. Nykolaichuk, M. Ya. (2014). Orhanizatsiya i doslidzhennia elementiv komunikatsiynoho seredovyshcha WEB-oriientovanykh system upravlinnia rozpodilenymy tekhnolohichnymy obiektamy. Metody ta prylady kontroliu yakosti, 2 (33), 133–138. Available at: http://elar.nung.edu.ua/handle/123456789/3344
  29. SIMATIC HMI WinCC (TIA Portal) WinCC Engineering V17 – Communication. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109794203/simatic-hmi-wincc-(tia-portal)-wincc-engineering-v17-%E2%80%93-communication?dti=0&lc=en-UA
  30. SIMATIC HMI WinCC (TIA Portal) WinCC Engineering V17 – Options. Available at: https://support.industry.siemens.com/cs/document/109794201/simatic-hmi-wincc-(tia-portal)-wincc-engineering-v17-%E2%80%93-options?dti=0&lc=en-UA
Організація автоматизованої системи диспетчерського керування насосними агрегатами водонапірних станцій

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-10-30

Як цитувати

Заміховський, Л. М., Николайчук, М. Я., & Левицький, І. Т. (2024). Організація автоматизованої системи диспетчерського керування насосними агрегатами водонапірних станцій. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(2 (131), 61–75. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.313531

Номер

Том 5 № 2 (131) (2024): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Leonid Zamikhovskyi, Mykola Nykolaychuk, Ivan Levytskyi

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.