Zdalne automatyczne sterowanie stacją uzdatniania wody

Wykorzystano w nim sterownik programowalny z serii FPSigma i dotykowy terminal operatorski GT11 firmy Panasonic Electric Works, przemiennik częstotliwości w układzie składającym się z kilku pomp oraz zabezpieczenia chroniące pompy przed suchobiegiem. W skład systemu weszły również najnowsze urządzenia komunikacyjne – do zdalnej i lokalnej wizualizacji dostępnej przez sieć komórkową i Internet. Przedstawiony w artykule układ sterowania, który z powodzeniem działa od ponad dwóch lat, zaprojektowała i uruchomiła firma Automatech.

Fot.1. Pompy i inne elementy instalacji w stacji uzdatniania wody

CECHY SYSTEMU

Pracę wykorzystywanych pomp głębinowych zoptymalizowano pod kątem kosztów energii. System napełnia zbiorniki i uzupełnia je do stanu maksymalnego podczas taryfy nocnej, a w dzień podtrzymuje stan wody na poziomie minimalnym. Zastosowano tutaj sterownik programowalny Panasonic, który zapewnia sterowanie, nadzór i komunikację systemu oraz obsługuje wszystkie wejścia cyfrowe i pomiarowe oraz wyjścia. Współpracuje on też z dotykowym panelem operatorskim, który pozwala obsłudze na ustawianie i zmianę parametrów systemu – np. ciśnień, poziomów, parametrów płukania, itp.

Kolejną cechą układu jest zdalna komunikacja poprzez sieć komórkową GSM i Internet, nadzór nad wszystkimi pozostałymi funkcjami zabezpieczającymi, a także gromadzenie danych statystycznych z pracy stacji. W układzie zastosowano jedynie pojedynczy falownik szwedzkiej firmy Emotron, sterujący zestawem czterech pomp. Urządzenie samoczynnie załącza i wyłącza dodatkowe pompy do sieci w zależności od aktualnego i zmierzonego ciśnienia wyjściowego w taki sposób, aby utrzymać ciśnienie na poziomie zadanym przez użytkownika.

Fot.2. Zastosowany w systemie sterownik i przemiennik częstotliwości

KOMUNIKACJA

Szczególnego omówienia wymaga układ komunikacji stacji uzdatniania wody (SUW) z jej obsługą. Wykorzystano tutaj trzy kanały dostępu. Pierwszy jest związany z użyciem dotykowego terminalu operatorskiego GT11 firmy Panasonic. Umożliwia on wprowadzanie wszystkich niezbędnych parametrów i nastaw, wizualizację stanów ruchowych i awaryjnych SUW. Tryb ten służy również do lokalnej obsługi stacji przez służby serwisujące.

Drugi kanał komunikacji realizowany jest poprzez wykorzystanie sieci komórkowej (przesyłanie wiadomości SMS), do czego wykorzystywany jest sterownik FPSigma oraz modem GSM. Tryb ten służy do natychmiastowego przekazania informacji służbom serwisującym o ewentualnych zakłóceniach w pracy, awariach i przekroczeniach zakresu. Sama obsługa może również żądać w dowolnej chwili od systemu podania bieżącego statusu pracy stacji. Tryb ten pozwala służbom serwisowym bezzwłocznie zareagować na wskazywane zakłócenia (np. zaniki napięcia zasilającego, awarię pompy, itp.).

Z kolei trzecim sposobem jest zdalna komunikacja przez Internet realizowana poprzez moduł FPWeb firmy Panasonic. System wykorzystany w stacji przyłączony jest do lokalnego serwera gminnego, a udostępniane dane zawierają informacje o wszystkich aktualnych parametrach pracy SUW – m.in. poziomach, stanie pracy pomp, założonych poziomach i ciśnieniach oraz innych danych.

Fot.3. Układ sterowniczy w stacji uzdatniania wody

WIZUALIZACJA DANYCH

W ostatnim z omawianych sposobów komunikacji dane wizualizowane mogą być z wykorzystaniem dowolnego komputera podłączonego do Internetu. Warunkiem jest użycie odpowiedniego loginu i hasła, przy czym wykorzystywana może być dowolna przeglądarka internetowa. Wyświetlany obraz może być oszczędny bądź bardzo rozbudowany, jeśli użytkownicy dysponują już odpowiednim oprogramowaniem wizualizującym – np. typu SCADA.

Zrealizowanie wizualizacji w postaci strony internetowej zaimplementowanej w jego module FPWebServer, jak ma to miejsce w SUW Kampinos, jest rozwiązaniem efektywnym, gdyż sterownik gromadzi dane statystyczne i udostępnia je bezpośrednio przez Internet. Pamięć sterownika jest wystarczająco duża, aby gromadzić dane z wielu dni, przy czym ich rodzaj, zestawienie i tabele określa użytkownik. Dane umożliwiają szybką analizę zachowań SUW, sieci i odbiorców. System może obsługiwać też dowolne układy pomiarowe – np. analizatory wody, przepływomierze elektromagnetyczne i inne czujniki oraz mierniki.

W ten sposób można uzyskać pełną kontrolę i natychmiastową i wiarygodną informację o pracy stacji i parametrach wody w sposób praktycznie bezkosztowy (gmina musi dysponować jedynie stałym łączem sieciowym). Dostęp do wizualizacji, danych statystycznych i innych informacji jest możliwy tylko po udostępnieniu przez właściciela SUW odpowiednich kodów dostępu i haseł dla wybranych, upoważnionych osób. Algorytm sterowania i ustawiane parametry stacji są całkowicie bezpieczne i nie jest możliwa ich zmiana przez osoby nieupoważnione.

Fot.4. Wizualizacja stanu pracy stacji i informacja o danych historycznych